抚顺市城市生活需水预测分析

邱　洋

(辽宁省抚顺水文局，辽宁 抚顺 113015)



抚顺市城市生活需水预测分析

邱洋

(辽宁省抚顺水文局，辽宁 抚顺 113015)

以抚顺市的城市需水量为例，综合分析了全市过去几年的需水特征，分析了抚顺市目前的用水现状和用水规律以及影响的主要因素，充分运用需水量的几种预测方法，预测了全市需水量，为今后全市水资源的合理开发利用和水资源优化配置提供了可供参考的理论依据。

水资源；需水量；预测方法；需水预测；抚顺市

抚顺市位于辽宁省东部偏北，东邻吉林省的海龙县、东丰县、柳河县、通化县，南连桓仁县、本溪县，西与沈阳市交界，北与铁岭县、开原市、西丰县毗邻。抚顺市总面积为11 272 km2，土地面积11 272 km2，全市总人口为2 271 300人。抚顺市是我国重要的煤炭、石油、化工基地之一，目前已发展成为以能源、原材料为主，以国有大中型企业为骨干，结构相对优化，布局相对合理，门类比较齐全的综合性重工业城市。有全国闻名的三大石油加工厂，原油加工量占全国的11%，铝与炭黑的产量都占全国的10%，这些都在全国占有重要位置。特别是中国石油抚顺石化公司“百万乙烯”工程，于2010年建成投产，这为抚顺市的石化产业带来空前的发展机遇[1]。

1　水资源现况

1.1水资源状况

抚顺市境内河流较多，主要水系为浑河。浑河全长415 km，流域面积11 481 km2。流经抚顺市区的主要支流有章党河、东洲河、古城河、拉古河等[2]。浑河上已建有大伙房水库，距抚顺市区15 km。抚顺市流域内水资源量年内和年际分布不均匀。2014年，全市地表水资源量23.27亿 m3，地下水资源量5.48亿 m3。

1.2水环境状况

2014年，根据对浑河、东洲河相关河段及大伙房水库、关山水库、虎台水库、眼望水库、洋湖水库进行的水质监测成果，结果如下：2014年，浑河抚顺城东橡胶坝断面汛期水质级别为Ⅲ类水质，非汛期为Ⅴ类水质，全年平均水质级别为Ⅳ类水质，主要超标物为挥发酚。东洲河源头断面为Ⅱ类水质；碾盘断面为Ⅳ类水质，主要超标项目为化学需氧量；入浑河口断面为劣Ⅴ类水质，主要超标项目为化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、挥发酚和石油类，超标倍数分别为0.5、0.1、0.8、0.4、1.6倍。大伙房水库4个断面全年、汛期、非汛期均为Ⅱ类水质(总氮不参加评价)。关山水库入库口及入库支流水质良好，均为Ⅱ类水质，库中心、坝下均为Ⅲ类水质；虎台水库为Ⅴ类水质，主要超标项目为pH；眼望水库为Ⅴ类水质，主要超标项目为高锰酸盐指数、五日生化需氧量，超标倍数分别为0.6、0.8倍；洋湖水库为Ⅴ类水质，主要超标项目为pH、化学需氧量、高锰酸盐指数、五日生化需氧量，超标倍数分别为0.4、0.4、0.5倍。大伙房水库所属水功能区为浑河大伙房水库饮用水源区，水功能区划控制目标为Ⅱ类，在总氮不参加评价时，大伙房水库汛期、非汛期、全年均为Ⅱ类水质，水质良好，达到水功能区水质目标，可以作为生产及生活取水水源。大伙房水库输水工程建成后，浑江水将进入大伙房水库，经大伙房水库调解后向辽宁中部六城市供水。由于浑江水质优于大伙房水库水质，大伙房水库输水工程建成后，大伙房水库水质将得到进一步改善[3]。

2　需水预测方法

据统计，现有预测方法将近300多种，常见的一般分类方法包括定性预测方法和定量预测方法。定量预测方法的分类具有多种：

(1)按预测周期长短的划分，可以将其分为短期预测和中长期预测两种预测方法[4]。

(2)按数据处理方式的不同划分，主要可以分为:时间序列法、结构分析法和系统方法[5]。

(3)按用水分类划分，可分为城市生活、城市工业、城市生态环境、城市郊区(含农业等)不同的需水量预测方法[6]。

(4)按预测的规模划分，可分为宏观预测方法和微观预测方法。如预测城市总的需水量用宏观预测方法：如预测某一局部、某一行业的需水，可用微观预测方法[7]。

3　城市生活需水的预测

常用的生活需水预测方法有：

(1)趋势法或简单相关法

Wi=P0(1+ε)nKi

式中：Wi为第i水平年生活用水总量(m3)；P0为现状人口(人)；ε为人口计划增长率(%)；n为第i水平年距其基准年的时间间隔(年)；Ki为某水平年拟定的人均用水定额(m3/(人·a))。

(2)分类权重分析变化估算法(双因子分析法)

式中：Wi为第i水平年生活用水总量(m3)；εi为在某一水平年某一类用户所占的权重(%)；Ki为在某一水平年某一类用户的人均用水定额(m3/(人·a))；Mi为在某一水平年某一类型用户的用水人数(人)。

除了上述两种常用的方法外，在资料充分的地区，也可以依公共建筑面积、职工工资、人口多少、住宅的建筑面积等建立相关关系预测生活用水。根据方法对比、资料的详细程度和抚顺市的实际情况，本次研究采用趋势法或简单相关法对抚顺市城市居民日常生活需水进行预测[8]。

3.1抚顺地区人口增长预测

公式为：

Pt=P(1+qt)n

式中：Pt为预测当年全市人口数(万人)；P为基准年的人口数(万人)；qt为人口的增长率(%)；n表示从基准年到水平年的年数。

根据资料收集情况选择(见图1)2015年为基准年，取qt为4‰(抚顺市人口和计划生育相关部门统计资料)。

Pt2018=P(1+qt)4=227.13×(1+4‰)4=230.79(万人)Pt2020=P(1+qt)5=227.13×(1+4‰)5=231.71(万人)Pt2021=P(1+qt)6=227.13×(1+4‰)6=232.64(万人)Pt2022=P(1+qt)7=227.13×(1+4‰)7=233.57(万人)

3.2城市人口增长预测

预测城市人口的增长可按其在基准年中所占的比例进行计算，公式为：

P城=Pt·ρ

式中：P城为预测当年城市人口数；Pt为预测当年全市人口数(万人)；ρ表示城市人口占总人口的比例。

从2008～2015人口序列对比可以看(图2)出城市人口在全部人口中的比例呈逐年上升趋势，根据抚顺市人口高峰和农转非农等情况取63%。

P城2019=Pt2019·ρ=230.79×63%=145.4(万人)P城2020=Pt2020·ρ=231.71×63%=145.98(万人)P城2021=Pt2021·ρ=232.64×63%=146.56(万人)P城2022=Pt2022·ρ=233.57×63%=147.15(万人)

3.3居民日常生活用水量

公式为：

Q日常=P城·α×0.365

式中：Q日常为预测水平年生活日常用水量；α为城市居民水平年需水定额。

α的预测采用了COMPERTS生长曲线进行预测。COMPERTS生长曲线是统计学中的一种非对称图形，表达式为：

Q=L×Exp[-B×Exp(-KT)]

其中：Q为预测年生活用水指标；L为预测量上限，根据抚顺市现状确定为150 L/d；B、K为待定系数；T表示时间变量。成果如表1。

表1　值计算结果　L/d

计算得：

Q日常2019=P城2019×α×0.365=145.4×105×0.365=5 572.46(万m3)

Q日常2020=P城2020×α×0.365=145.98×120×0.365=6 393.93(万m3)

Q日常2021=P城2021×α×0.365=146.56×110×0.365=5 884.38(万m3)

Q日常2022=P城2022×α×0.365=147.15×105×0.365=5 639.52(万m3)

3.4城市公共需水量

指包括了行政、医疗、绿化、建筑、服务等行业的满足公共生活的用水。其计算公式为：

Q公共=P城×β×0.365

式中：Q公共为公共用水的需水量(万m3)；β为公共需水定额，该值目前尚无可靠标准(国家规定取10～25 L/人·d)

Q公共2019=P城2019×β×0.365=145.4×10×0.365=530.71(万m3)

Q公共2020=P城2020×β×0.365=145.98×10×0.365=532.83(万m3)

Q公共2021=P城2021×β×0.365=146.56×10×0.365=534.94(万m3)

Q公共2022=P城2022×β×0.365=147.15×10×0.365=537.1(万m3)

3.5城市生活需水预测

公式为：Q生活=Q日常+Q公共

Q生活表示水平年城市需水量。

Q生活2019=Q日常2019+Q公共2019=5 572.46+530.71=6 103.17≈0.61(亿m3)

Q生活2020=Q日常2020+Q公共2020=6 393.93+532.83=6 926.76≈0.7(亿m3)

Q生活2021=Q日常2021+Q公共2021=5 884.38+534.94=6 419.32≈0.64(亿m3)

Q生活2022=Q日常2022+Q公共2022=5 639.52+537.1=6 176.62≈0.62(亿m3)通过需水预测分析，抚顺市2019～2022年不仅水资源严重短缺，还已经有了较高的水资源开发利用程度，而且存在着较为严重的水资源污染问题，城市生活预测需水量低于城市实际生活用水量，这样长期存在的水资源供需矛盾导致水资源压力的不断增大，造成水资源供需不平衡，水资源优化配置和水资源开发利用面临着严峻考验。

表2　预测值与实际值的比较

4　结语

通过对抚顺市需水预测分析评估结果，为科学指导该区域水资源的优化配置，促进地区经济、社会以及生态环境的可持续协调发展具有重要意义。值得注意的是，抚顺市生态环境以及经济社会建设对水资源提出了日益增长的需求，在充分合理开发全市现有水资源承载能力，实现水资源优化配置的同时，宜通过推行全面节水、实施雨水与污水的资源化处理以及实施跨流域调水等方式来保障该地区水资源的可持续开发利用。所以，要加强管理水资源，尽量限制开发地下水、鼓励利用地表水、调整产业结构、加大治污力度、水价管理机制合理化，进一步推动水务一体化的发展。

[1]才庆欣.南票区水资源状况及开发利用分析[J].水利规划与设计.2014，(09)：27-29.

[2]李学森.凌河流域水资源现状及保护措施[J].水土保持应用技术.2015，(03)：36-37.

[3]柴雅丽，霍延昭.朝阳市水资源供需矛盾分析及解决途径[J].水土保持应用技术.2015，(03)：44-45.

[4]高宏.喀左县水资源开发利用分析[J].水利规划与设计.2015，(03)：34-35+45.

[5]陆军.盘山县水资源供需平衡分析及主要问题[J].水利规划与设计.2015，(03)：18-20.

[6]白子昕，张公鼎.菏泽市水资源现状分析及水资源管理的措施研究[J].水利建设与管理.2014，(03)：74-76.

[7]于永波.建平县保护水资源建设节水型社会分析[J].水利规划与设计.2014，(11)：27-29.

[8]邓志国.大石桥市水资源开发利用现状分析与评价[J].水利技术监督.2015，(03)：28-29+51.

2016-02-01

邱洋(1984-)，女，辽宁辽中人，工程师，主要从事水情情报预报、防汛抗旱、水环境监测、水资源评价等方面的研究工作。

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