宮儷芹，董 潔

（山東農(nóng)業(yè)大學水利土木工程學院，山東 泰安 271000）

東平縣地處泰安市西南部，東西相距55.5km，南北寬44km，總面積1340km2，多年平均地表水資源量為20371萬m3，地下水資源量為20606萬m3，重復計算量7520萬m3?？h境內(nèi)有大清河橫貫東西流入東平湖，把東平縣分為黃淮兩個流域。東平湖作為汶河水系的水流匯集中心，同時也作為黃河的蓄洪水庫和南水北調工程向魯北和膠東供水的樞紐地點[1]。2005—2017年工業(yè)增加值呈現(xiàn)出上漲趨勢，工業(yè)用水量總體呈上升趨勢，而東平縣用水總量基本維持不變。

1 工業(yè)用水量預測

工業(yè)用水是城市用水的重要組成部分，用水量的多少取決于各類行業(yè)的生產(chǎn)方式、用水管理水平、生產(chǎn)設備技術水平以及自然條件等，同時也取決于地區(qū)的工業(yè)化水平[2]。目前，進行工業(yè)用水預測的方法主要有3種，灰色模型法、相關法、用水定額法。

1.1 灰色模型法

目前，只存在一個變量的一階灰色模型GM（1，1）計算簡便、應用范圍較廣，可用于預測工業(yè)用水量。GM（1，1）被廣泛用于科學研究中，為各種領域的發(fā)展起到積極的指引作用[3]。GM（1，1）模型可將無規(guī)律的歷史實測用水量數(shù)據(jù)進行累加，生成一組呈指數(shù)變化的有規(guī)律的數(shù)據(jù)，將該指數(shù)微分方程求出即為建立的預測模型[4]。

利用GM（1，1）模型進行建模。設已知的工業(yè)用水量數(shù)據(jù)系列為x0=（x0（1），x0（2），…，x0（n）），另外設x1（2），…，x1（n））為x0的一階累加序列。其中，x1的均值生成序列：z1（k）=x1（k-1）/2+x1（k）/2（k=2，3，…，n）。

根據(jù)灰色模型理論對建立關于t的一元一階微分方程：

根據(jù)方程進行累減還原可得工業(yè)用水量預測的模型：

2010年東平縣的工業(yè)用水量發(fā)生突變，2010年之后用水量數(shù)據(jù)變化平緩，采用2010—2017年的工業(yè)用水量數(shù)據(jù)序列代入模型，結果見表1。

由表1可知，采用2010—2017年的數(shù)據(jù)序列進行擬合的結果誤差較小，各年的相對誤差差別不大，平均誤差為4.986%。實測值與擬合值的相關系數(shù)達到了0.96，精度較高，這也表明利用灰色模型進行用水量預測的效果較好。利用該模型預測2025年東平縣工業(yè)用水量為2.696億m3。

表1 東平縣2010—2017年工業(yè)用水量灰色預測結果

1.2 相關法

建立工業(yè)用水量與工業(yè)增加值的相關關系，通過分析以往的用水量與工業(yè)增加值數(shù)據(jù)，預測未來工業(yè)用水量。多項式公式：

M=1nN+c

其中：M為工業(yè)用水量，億m3；N為工業(yè)增加值，億元；c為常數(shù)。

依據(jù)現(xiàn)有資料數(shù)據(jù)，代入上述數(shù)學模型，求得工業(yè)用水量與工業(yè)增加值的擬合多項式。

1.3 定額估算法

對東平縣用水量資料進行統(tǒng)計分析，獲得萬元工業(yè)增加值用水量經(jīng)驗數(shù)據(jù)，再由預測年份的工業(yè)增加值計算工業(yè)用水量。預測公式為：

W=R×G

式中：R為工業(yè)萬元增加值用水量，m3/萬元；W為工業(yè)用水量，m3；G為工業(yè)增加值，萬元。

若按照最嚴格水資源管理制度的指標萬元，工業(yè)增加值用水量到2025年降低到9m3/萬元左右。按模型推測的2025年工業(yè)增加值為454.6億元計算，2025年工業(yè)用水量為4.09億m3。

利用灰色模型法進行工業(yè)用水預測的精度較高，預測結果接近近幾年實際用水量，相關法與定額估算法預測的用水量比灰色模型法高，原因是相關法受極端年份用水量數(shù)據(jù)影響較大，定額估算法根據(jù)控制指標求出，受指標影響較大，與實際情況可能存在較大差別。

2 工業(yè)用水效益分析

解決水資源短缺的一個重要手段是工業(yè)節(jié)水，其核心內(nèi)容是提高工業(yè)節(jié)水效益。所謂工業(yè)增加值，是指工業(yè)企業(yè)在報告期內(nèi)以貨幣形式表現(xiàn)的工業(yè)生產(chǎn)活動的最終成果；是生產(chǎn)過程中工業(yè)企業(yè)新增的價值[6]?？赏ㄟ^比較工業(yè)增加值與萬元工業(yè)增加值的增長率，確定工業(yè)用水效益。2006—2017年東平縣工業(yè)企業(yè)的工業(yè)增加值與工業(yè)用水量變化數(shù)據(jù)見表2。

表2 工業(yè)用水量與工業(yè)增加值變化情況

根據(jù)泰安市水資源公報的統(tǒng)計資料，東平縣2006—2017年工業(yè)用水量的平均值為1.24億m3，平均增長率為53.86%，工業(yè)增加值的平均值104.42億元，平均增長率為12.87%。工業(yè)用水量的平均增長率遠遠大于工業(yè)增加值的增長幅度，除個別年份外，工業(yè)用水量的增長率遠小于工業(yè)增加值的增長率，因此東平縣目前的工業(yè)用水節(jié)水效益良好。

3 工業(yè)節(jié)水措施

3.1 節(jié)約用水量，提高重復利用率

加強對水資源的回收利用,減少耗水量。例如：東平縣較大的企業(yè)瑞星集團采用新型冷凝設備增加換熱強度，水的循環(huán)利用率可達到96.3%，一方面大大減少了新水量，另一方面減少了污水的排放總量。東順集團采用進口大型設備生產(chǎn)，噸紙耗水3.67m3/t，而目前《山東省重點工業(yè)產(chǎn)品取水定額》規(guī)定生活用紙用水定額為19m3/t，山西省為 30m3/t，廣東省為 30～50m3/t，據(jù)此比較，節(jié)水效益顯著。

3.2 遵守規(guī)章制度，加強用水計量管理

生產(chǎn)裝置、公用配套工程的用水采用分別計量、考核；定期開展水平衡測試，查清用水過程中存在的問題，強化計量管理，實行在線監(jiān)測，為水資源管理與科學調度提供依據(jù)；嚴格執(zhí)行《企業(yè)計量管理辦法》和《經(jīng)濟指標統(tǒng)計管理辦法》，加強各用水指標的計劃監(jiān)督、過程控制、結果考核，按照《生產(chǎn)經(jīng)濟責任制》的相關規(guī)定，依靠各種約束機制保證各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的用水管理工作有序運作，真正實現(xiàn)節(jié)約高效的目的。

4 結語

東平縣實行最嚴格水資源管理制度控制指標，首先是確立水資源開發(fā)利用控制紅線，根據(jù)“泰安市水利和漁業(yè)局關于印發(fā)泰安市用水總量控制指標的通知”，東平縣用水總量控制指標為18820萬m3，地下水用水總量控制指標12100萬m3。目前東平縣工業(yè)用水總量均控制在指標之內(nèi)。確定用水效率控制紅線，泰安市對各縣（市、區(qū)）用水效率制定了控制指標，其中東平縣用水效率控制指標為萬元工業(yè)增加值取水量13.7m3/萬元，東平縣2006—2017年數(shù)據(jù)資料中，大部分年份均控制在指標之內(nèi)。依據(jù)統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)資料，東平縣目前工業(yè)用量及用水效益總體來說情況良好，但仍有上升的空間。工業(yè)用水預測量可為制定用水計劃，建立用水定額提供依據(jù)，便于實現(xiàn)水資源綜合管理目標以及經(jīng)濟管理責任制實行。