河南省工业用水效率及节水潜力研究

许拯民;刘中培;宋全香

【摘 要】提高工业用水效率是促进我国节水防污型社会建设的重要举措.利用2011年水利普查数据,分析了河南省工业用水结构和地区分布特征,并以万元工业增加值用水量为指标计算了河南省各地市的工业用水效率,分析了工业用水效率地区分布平衡情况及差异原因,最后有针对性地提出了四种情景下的工业节水目标,计算了各地市工业节水潜力.研究表明,河南省工业用水效率主要取决于一般工业用水效率,其次为高用水工业用水效率,火核电业用水效率影响较小;全省工业节水潜力较大,在7.43×108～13.27×108 m3之间. 【期刊名称】《南水北调与水利科技》 【年(卷),期】2014(012)006 【总页数】5页(P154-158)

【关键词】用水结构;用水效率;万元工业增加值用水量;节水潜力 【作 者】许拯民;刘中培;宋全香

【作者单位】华北水利水电大学,郑州450011;华北水利水电大学,郑州450011;河南省水利勘测设计研究有限公司,郑州450016 【正文语种】中 文 【中图分类】F221

Abstract:Improving industrial water use efficiency is an important measure to promote the construction of society of water conservation and pollution

prevention.According to the water conservancy survey results in 2011,the industrial water use structure and distribution in Henan Province were analyzed.The industrial water use efficiencies of 18 cities in Henan Province were calculated based on the index of water use per ten thousand yuan of added industrial value,which can explain the difference of water user efficiency among different cities and its causes.Finally,four scenarios of industrial water saving targets were proposed,and the water saving potential of each city was calculated.The results showed that industrial water use efficiency depends primarily on the general industrial water use efficiency,followed by the high-water industrial water use efficiency,and water use efficiency of thermal and nuclear power industry has insignificant effects on the mean industrial water use efficiency.In addition,there is a large industrial water saving potential in Henan Province,which reaches 7.43×108～13.27×108 m3

Key words:water use structure;water use efficiency;water use per ten thousand yuan of added industrial vale;water saving potential

用水效率能够综合反映一个国家或地区的经济发展阶段、产业结构、用水设施与装备情况、水资源条件、水资源管理水平等状况[1-2]。用水效率的高低是决定水资源可持续利用战略实现和节水防污型社会建设的关键所在[3-4]。工业是国民经济的命脉，其用水效率直接影响到区域整体用水水平[5-6]。

目前我国很多工业用水的数据调查时间较早，相对高速的经济发展及近年来的行业结构调整情况，其分析结果已经不能满足对未来经济社会发展统筹规划的需要。年度水资源公报大多为全地区的概括统计数据，且受统计口径、统计方法、计量监控设施等条件的限制，各项供用水量统计调查成果尚难以令人满意[7]。2011年全国

水利普查中经济社会用水部分调查是通过建立用水户资料档案的方法进行，全面准确地掌握了各行业用水户的供用水情况及其分布[8-9]，因此根据2011年河南省水利普查数据进行用水效率及节水潜力的实证研究，对河南省提高工业用水效率具有重要意义。

根据河南省水利普查结果，2011年河南省总用水量为240.44亿m3，其中工业用水量为57.77亿m3，占河南省总用水量的24.0%。

按照工业类型，工业用水量可以分为火核电业用水量、高用水工业用水量和一般用水工业用水量。2011年河南省一般工业用水量较大，达到30.41亿m3，占工业用水总量的52.7%；其次为高用水工业，用水量为23.42亿m3，用水比重为40.5%；而火核电业用水相对较小，用水量为3.93亿m3，用水比重为6.8%。 按照行政区域划分，河南省各地市工业用水量情况见图1。其中，郑州市工业用水量最大，达到7.31亿m3，洛阳市工业用水量在18个地市中排在第二位，用水量为6.83亿m3。此外，南阳市、平顶山市、焦作市、安阳市、周口市、许昌市、新乡市、信阳市、濮阳市、三门峡市和驻马店市的工业用水量也较大，均超过2.00亿m3。开封市、漯河市、商丘市的工业用水量界于1.00亿m3和2.00亿m3之间。漯河市、安阳市、许昌市、济源市、濮阳市和鹤壁市的工业用水量较小，均小于1.00亿m3，其中，济源市仅为0.99亿m3，鹤壁市为0.89亿m3。 万元工业增加值用水量是工业用水量与工业增加值的比值，能够直接反映工业用水效率[10-11]。本研究中工业用水量数据来自2011年河南省水利普查结果，万元工业增加值数据来自河南省水利统计年鉴及河南省水资源公报。

根据各地市不同工业类型万元工业增加值用水量的计算结果(见表1)，平顶山市万元工业增加值用水量最大，达到65.00 m3/万元，濮阳市次之，为61.91 m3/万元；信阳市和周口市万元工业增加值用水量也均超过50.00 m3/万元；万元工业增加值用水量最小的为商丘市，为26.98 m3/万元，仅为平顶山市的41.51%；郑

州市的万元工业增加值用水量也较小，为31.22 m3/万元，仅比许昌市、鹤壁市、商丘市略高，低于河南省其他地市。

火核电业万元工业增加值用水量最高的为三门峡市和平顶山市，分别为253.30 m3/万元和223.40 m3/万元，明显高于其他地市火核电业万元工业增加值用水量。济源市、洛阳市、安阳市、新乡市的火核电业万元工业增加值用水量也均高于80.00 m3/万元，为万元工业增加值用水量较高的地市。焦作市、许昌市、濮阳市等地市的火核电业万元工业增加值用水量较少，其中濮阳市为10.00 m3/万元。 对于高用水工业，万元工业增加值最大的为南阳市，达到71.80 m3/万元；其次为驻马店市，为68.34 m3/万元；最小的为济源市，高用水工业的万元工业增加值用水量只有21.24 m3，仅为南阳市的29.58%、驻马店市的31.08%。 对于一般用水工业，万元工业增加值最大的为濮阳市，达到64.57 m3；排在第二位的为信阳市，一般用水工业万元工业增加值用水量为52.68 m3；商丘市的一般用水工业万元工业增加用水量最小，为17.94 m3，相当于濮阳市的27.78%。 3.1 工业用水效率地区分布平衡情况

工业用水效率是由经济发展水平、技术水平、工业结构、水资源管理等因素共同影响的结果。为分析河南省工业用水效率地区分布平衡情况，本次采用洛伦兹曲线[12]和基尼系数[13-15]进行分析。 3.1.1 洛伦兹曲线

将各地市的工业增加值由低到高排序，并计算它们在河南省工业增加值中所占比重，以各地市的工业增加值在全省工业增加值中的累计比重为横坐标，以它们的工业用水量在全省工业用水总量中的累计比重为纵坐标，得到图3所示的2011年河南省工业用水效率情况的洛伦兹曲线。

洛伦兹曲线的弯曲程度反映了工业用水效率的不平衡程度，弯曲程度越大，工业用水效率越不平衡，反之亦然。如果洛伦兹曲线和绝对平衡线重合，说明各地区的工

业用水效率相等，即同样的工业增加值消耗了同样的水资源量。图3所示的洛伦兹曲线是向上凸的，在绝对平衡线的上方，表明河南省各地市以相对较少的工业增加值消耗了较多的水资源量，即目前河南省各地市工业增加值用水量偏离了效率原则，但偏离程度不大。 3.1.2 基尼系数

本次利用基尼系数量化分析河南省工业用水效率偏离程度。基尼系数的计算公式为[10-11]：

式中：G为基尼系数；Wi为假定各地市工业用水量由低到高顺序排队，共n组，从第1组到第i组累计工业用水量比重；n为河南省地市数。

基尼系数越大，表示河南省工业用水效率地区分配越不平衡；反之，则越平衡；基尼系数趋于零时，反映各地区工业用水效率趋同，也意味着河南省工业用水接近于最佳配置[12]。根据河南省水利普查结果，2011年的河南省工业用水效率基尼系数为27.37%，即工业用水配置偏离效率原则程度不大。 3.2 工业用水效率差异原因

为分析火核电业、高用水工业及一般用水工业的用水效率对各地市工业平均用水效率的影响程度，采用SPSS软件回归分析方法计算各工业类型用水效率和工业平均用水效率之间的相关系数及其回归方程。

以河南省各地市万元工业增加值用水量为因变量，反映各地市工业平均用水效率；以火核电业、高用水工业及一般用水工业的万元工业增加值用水量为自变量，分别反映各地市火核电业、高用水工业及一般用水工业的用水效率。回归分析结果显示，工业平均用水效率(η)与一般工业万元增加值用水量(η一般)之间的相关系数较大，达到0.942；与高用水工业万元工业增加值用水量(η高)的相关系数次之，为0.699，而与火核电业万元工业增加值用水量(η火)的相关系数较小，仅为0.042。回归方程为

η=0.036η火+0.267η高+0.742η一般 R2=0.961

由上可知，河南省各地市工业用水效率主要取决于一般用水工业的用水效率，其次为高用水工业用水效率，而火核电业用水效率对工业平均用水效率影响不大。 表2反映了河南省各地市各工业类型用水效率的排序情况，数字越小，说明工业用水效率越高。可以看出，工业平均用水效率与一般用水工业用水效率排序情况基本一致，即提高各地市一般用水工业的用水效率可明显提高工业平均用水效率。但从建设节水型社会的长远目标考虑，各地市要注重不同工业类型用水效率的全面提高，尤其注重排序比较落后的工业类型用水效率。如商丘市，虽然工业平均用水效率高于其他地市，但火核电业用水效率在18个地市中仅排至11位，可作为工业节水的重点对象。

以万元工业增加值用水量作为衡量不同地市工业用水效率的指标，本研究设置四种情景下的工业用水效率作为目标，分别计算节水潜力。借鉴保证率的概念，设置18个地市中，大于等于某一地市万元工业增加值用水量的频率为50%时，所对应的工业用水效率为中等水平；大于等于某一地市万元工业增加值用水量的频率为75%时，所对应的工业用水效率为较高水平(与水文频率应用有所不同)。分别以中等水平和较高水平下的工业用水效率作为目标效率，计算河南省各地市工业节水潜力，分别记为情景一和情景二。情景一和情景二的节水目标由P-Ⅲ型曲线配线得出，频率为50%时对应的万元工业增加值用水量为38.64 m3，频率为75%时万元工业增加值用水量为31.4 m3。

根据2011年水利普查结果，河南省万元工业增加值用水量平均为40.10 m3，将工业用水效率低于平均水平的地市作为工业节水的重点区域，即以万元工业增加值平均用水效率40.10 m3作为节水目标设置为情景三。

同时，根据《河南省节水型社会建设“十二五”规划》，2015年河南省目标万元

工业增加值用水量为34.30 m3，将此目标作为情景四计算河南省工业节水潜力。 各情景下河南省各地市节水潜力见表3。

由表3可知，情景一，郑州市、安阳市、鹤壁市、新乡市、许昌市、漯河市、三门峡市、商丘市和济源市共9个地市的万元工业增加值用水量低于目标值38.64 m3，即工业用水效率高于目标值。而其他9个地市的工业用水效率均低于目标值，将作为工业节水的重点区域，按达到目标值计算，节水潜力共7.43亿m3。类似地，情景二下工业节水潜力共13.27亿m3，情景三下工业节水潜力共6.50亿m3，情景四下工业节水潜力共10.72亿m3。

从表3中也可以发现商丘市、鹤壁市、许昌市和郑州市的工业用水效率较高，其万元工业增加值用水量均低于四种情景下的目标值；平顶山市、濮阳市、信阳市、周口市、南阳市、焦作市、洛阳市和驻马店市的工业用水效率较低，万元工业增加值用水量均高于四种情景下的目标值，将作为工业节水的重点区域；其他地市的工业用水效率均界于各情景目标值之间，可根据社会经济发展状况有计划逐步提升。 (1)河南省工业用水结构中，一般工业用水量较大，其次为高用水工业，火核电业用水量相对较小。各地市间工业用水量相差较大，最大的为郑州市，达到7.31亿m3，最小的为鹤壁市，只有0.89亿m3。

(2)以万元工业增加值用水量反映各地市的工业用水效率，其中平顶山市万元工业增加值用水量最大，达到65.00 m3，濮阳市次之，为61.91 m3，商丘市最小，为26.98 m3，仅为平顶山市的41.51%。

(3)河南省各地市工业增加值用水量偏离了效率原则，但偏离程度不大，并且河南省各地市工业用水效率主要取决于一般用水工业的用水效率，其次为高用水工业用水效率，而火核电业用水效率对平均用水效率影响不大。

(4)河南省18个地市中以大于等于某一地市万元工业增加值用水量的频率为50%时和75%时，节水潜力分别为7.43亿m3和13.27亿m3。以目前河南省工业平

均用水效率为目标，节水潜力为6.50亿m3。以《河南省节水型社会建设“十二五”规划》2015年的工业用水效率为目标，节水潜力为10.72亿m3。

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