旱区化工行业与水资源规模协调型统计方法研究

陈一婷，蔡玲松，王 晨，祖拉提·力提甫

(新疆科技学院，新疆 库尔勒 831200)

0 引言

能源经济型区域发展化工产业具有明显的资源优势，能够有效驱动区域整体经济的发展，提升区域经济规模、改善人民生活水平。水资源是旱区生产要素资源中最为重要的资源，作为能源经济型区域，旱区并不缺少能源和生产原料型资源，相对其他地区具有明显的能源价格优势，这对能源相关化工企业具有很大吸引力。旱区水资源短缺问题是约束化工产业发展的重要因素，能源经济型区域的化工行业发展不仅要考虑能源资源和原料性资源的配置问题，更为重要的是在旱区需要充分考虑水资源的安全匹配能力问题[1]。节约用水能够等效增加和扩展区域水资源的承载规模和安全裕度，形成水资源承载能力的扩展效益。据此，本研究提出了区域化工行业与水资源协调发展的统计方法研究，旨在考虑全社会经济发展用水前提下，保证已经建成和正在建设的化工企业生产规模适应水资源的承载规模，有效抑制化工类产业，特别是能源相关化工类产业的过快和超规模发展势头[2]，形成区域水资源与经济发展之间的总体平衡发展态势，这对旱区经济的健康和可持续发展具有重要的现实意义[3]。

1 化工行业与水资源统计数据来源、统计理论基础

1.1 化工行业与水资源统计数据说明

涉及本文研究的水资源理论和数据相对完整，水资源的客观地理分布及其储量，以及地下水资源深度等关键数据可由水文和水资源局提供，也可直接应用于本文。但受当前疫情的影响，区域性化工行业建设的当前规模和未来计划建设规模难以确定，现有生产规模缩小，新建计划生产规模需要部分调整，难以确定最终规模，据此本文没有提供结合实际数据的应用过程。考虑到整体研究内容是在充分研究和实际考察过程中归纳的结果，客观反映了旱区水资源问题的实际情况，因此先对研究的主要内容及其统计程序给予说明。

1.2 统计过程的理论依据

在水资源和化工产业以及社会经济的统计过程中需要应用一些分析模型，这些模型涉及统计学和水资源理论以及笔者按需要设计的数学模型。统计过程较多采用加权算术平均值和加权调和平均值，如式(1)所示:

(1)

式中：x，f和m分别表示与调查有关的目标变量及其频率，以及样本数量。标准差如式(2)所示：

(2)

偏差系数由式(3)确定：

(3)

本研究还采用标准分数进行分析，以确定标准化条件下的数据特征，同时构建区域内部不同变量的比较模式：

(4)

根据式(4)可以推导出其发展类型，可应用于生产企业和水资源分布的计量计算中，如式(5)所示：

(5)

式中：z，w和p分别代表距离等目标变量；s为相关标准差。水资源承载规模的概念性表达式为：

(6)

式中：Kc为考虑水资源环境用水后的承载规模系数；Qu和Qw分别为目标行业用水量和可用水资源量。其中：承载规模系数小于1表示可承载，等于1表示承载临界，而大于1表示超载情况。在具体应用中，可用水资源是充分考虑了水资源生态环境用水后的水资源总量，生态环境用水包含了河道外生态环境用水，在旱区生态环境脆弱条件下首先要保证不得占用水资源自身生态环境用水。

2 化工行业与水资源规模匹配型计量过程分析

本研究的前期调研形成了研究内容与实际问题的紧密联系，客观构建了相互关联的研究整体，充分体现了化工行业可持续发展所必需的水资源支撑条件，并按其重要性顺位进行评估。本研究的方法适用于旱区化工建设，也可应用于水资源丰沛地区，其主要统计过程由下列5个部分的内容组成。

2.1 各类化工产业发展规模及其分布的计量与评估

区域化工行业的发展特征是水资源需求计量的基础内容，其中涵盖测度和评估区域化工行业的发展规模和工艺水平以及分布优度，计量范畴包括国家和地区计划内、外和短期生产企业的生产规模与数量，由3个层次内容组成。

(1)各类化工产业当前发展规模及其与政府计划的匹配度调查：以政府规划期各年度为调研参考期；对区域企业与经管部门进行调研，确定各年度计划内和计划外企业个数与规模；详细界定草场和荒漠深处中小企业属性并归类。以国家和地方对化工行业规划的原定规模为参考，确定区域行业建设规模与建设计划的匹配程度。

(2)遵循区域水资源分布的各类化工产业分布合理性研究：以与水资源分布相衔接的程度和生产要素资源成本为测度标准，同时考虑其他产业发展的用水需求，综合评估化工行业地理分布与水资源分布的合理匹配程度。

(3)各类化工产业生产用水工艺水平的计量与评估：详细归类调研化工行业生产过程的各用水环节工艺水平，确定不同生产工艺水平导致的耗水值域范围；以国家当前同类生产工艺耗水的平均值为参考标准，分别计量区域各类化工行业，特别是煤炭和石油等能源化工行业生产工艺的当前耗水特征及其节水潜力。

2.2 化工行业生产用水负荷及其分布的计量

区域整体化工行业水资源负荷计量是目前被认为十分重要且由于企业利益等原因而难以掌握的问题，也是推测企业单位产值水耗量的重要依据，同样关系到水资源对生产过程和规模的承载能力，需要按程度完成3个方面的计量工作。

(1)确定区域化工行业生产用水的消耗计量及其程序：实地确定企业生产过程用水的计量顺位，详细统计生产过程水资源消耗的所有关联点，将企业废水循环回收水量纳入统计。按全国单位产值平均耗水为测度标准，无遗漏统计区域内各化工企业生产用水消耗量和区域总体用水量。

(2)化工企业生产工艺水平与分布合理性评估：推算并统计生产工艺水平导致的水资源过度消耗量，并确定改进的节水潜力。量化推测企业优化地理分布对水资源的减负效应，确定优化分布可能形成的节水潜力。

(3)对水资源共享其他地区经济发展的影响评估：在上述评估与计量程序完成后，需要确定本地区化工行业发展对同流域水资源共享地区经济发展的可能影响，重点测度本区域化工行业发展对相邻地区经济发展的用水影响，需要统计双方化工及其他行业发展的共同用水负荷量，确定共享流域水资源的承载规模。

2.3 其他行业经济发展用水负荷与分布特征研究

本研究是衡量区域化工行业与社会其他产业协调发展的基础，在保证社会经济资源需求的基础上，拟以最大限度保证全社会水资源供给安全。此研究由两个层次组成。

(1)区域其他行业经济发展当前与未来规模的统计与预测：需要综合评估区域各年度其他产业当前的发展规模与未来发展趋势，按类别归纳统计各产业发展规模，将全区新开发区各类项目规模纳入计量范畴，统计预测社会其他行业当前与未来发展规模。

(2)区域其他行业经济发展用水负荷的统计与预测：结合上述发展规模及其单位用水特征，综合评估区域其他产业经济发展用水负荷的当前与未来规模。以各产业生产的单位产品耗水量为依据，预测和界定其他产业经济发展当前与未来发展的完整用水量，形成各年度区域整体水资源耗量及其用水负荷的地理分布。

2.4 水资源对社会经济承载能力的稳定性与扩展效益研究

这部分的研究是整体研究的关键内容并具有一定的学术难度，需要评价水资源自然承载能力及其季节稳定性，是社会经济总量与水资源配置能力相协调的理论基础，涵盖3个层次。

(1)区域水资源稳定承载规模的统计与评估：根据水文和环保部门调研数据，评价区域雪融水的季节性变化特性；应用统计数据分析和适应性预测方法，确定当前和未来各年度水资源供给量的季节变化特征，包括水资源最大和最小承载规模，分离和推测季节性水资源的稳定承载规模份额及其相应的社会经济总量规模。

(2)区域水资源承载规模的扩展效益研究：以主要用水行业工艺改进和生产基地优化分布为推测基础，统计主要用水行业先进工艺水平的节水效益，以相同方法推测和统计生产优化分布的节水效益，以等效增量方法确定区域的水资源承载力增量，并以此作为水资源的扩展效益。

(3)区域水资源对社会总体经济发展的承载规模研究：结合上述研究的稳定和扩展的水资源承载规模，依据全社会经济发展指标，推测区域水资源对全社会经济发展的季节性承载规模，据此推定总体经济的安全生产规模。结合上述研究结果，实现各行业经济发展与水资源协调发展的格局。

2.5 化工行业协调型生产规模最终值的确定

根据上述统计和评估结果，需要对各类社会经济产业和化工行业的生产规模进行再验证，一方面保证上述研究的准确性,另一方面保证社会整体经济需水量的安全和稳定性。这里首先检验化工行业生产规模与水资源的匹配程度，同时考虑新建化工企业和其他行业用水对周边区域水资源，特别是地下水位的影响；其次验证规划期内社会整体经济发展对水需求的安全和稳定性。

3 结语

由于疫情防控期间对研究人员行为的约束以及化工行业生产规模缩减等因素，本文研究没有实际数据的应用环节，但这并不影响具有调研基础的内容展现。笔者认为在疫情后的研究中，需要应用实际数据和相关技术，展现化工行业或其他高耗水行业生产规模的统计与评估过程，从而形成完整理论和应用体系。本研究可直接应用于实际化工生产规模的确定，涵盖了已建成生产基地和新建生产基地。由于本文的主要研究内容是通过旱区化工产业发展状况的充分分析和研究确定的，特别针对能源型地区化工行业过快超规模发展的情况，能够广泛适用于旱区水资源适应性经济发展问题。本文的研究结果证明：只要坚持水资源适应型发展，充分考虑化工产业总体规模及其地理布局的科学性与合理性，使其在规模上服从水资源安全承载规模，布局上遵循水文体系客观分布，就能够以较强能源优势构建当地经济发展的支柱型产业。