工业用水系统分析与经济结构研究范文

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1昆明市工业用水系统

根据《国民经济行业分类》(GB/T4754－2002)标准，昆明市工业部门可划分为15个部门。各部门的用水情况，本研究采用工业产值、工业总产值构成、工业取水总量、工业取水量构成、万元GDP取水量和单位取水量创造产值等6个指标进行测算分析。由于昆明市工业用水总量从2004年至今变化不大，且2004年数据较齐全，就选用2004年昆明市工业用水量资料作为基准年资料，对昆明市用水情况进行分析(表1)。

1.1工业用水结构特征各工业部门万元产值取水量相差悬殊。全市规模以上工业万元产值取水量平均为459.34m3/万元，15个行业的万元产值取水量在1.28～6392.40m3/万元，取值区间间隔巨大，说明行业之间的用水效率和单耗水平极不均衡。其中最高值是市政公用工业部门中自来水的生产和供应业，其取水量也最大，占总取水量的67.20%。该部门属于公益性行业，其单位取水量创造产值是15个行业中最低的，仅1.56元/m3;其次是冶金工业，其取水量占总取水量的11.46%，其单位取水量创造产值居第9位;而电子工业和森林工业的工业取水量是最低的，其取水量占总取水量的0.04%，单位取水量创造产值分别居第3位和第5位。

1.2工业产值与用水关系为避免过细的行业划分，不易把握宏观变化态势;并顾及减轻统计、计算工作，有必要化繁就简，将以上工业部门重新归并分类。其中，公益性的市政公用部门与其他行业不具可比性，故这里不考虑其归类。根据工业取水量构成(X)和单位取水量创造产值(Y)两个分类指标，14个工业部门可分为A、B、C、D四类:A类:低取水量高产值类。指标X＜0.7%且Y＞500元/m3，包括5个工业部门(电力、电子、森林、食品、烟草)。B类:高取水量高产值类。指标X＞0.7%且Y＞500元/m3，包括4个工业部门(冶金、医药、机械和其它)。C类:低取水量低产值类。指标X＜0.7%且Y＜500元/m3，包括2个工业部门(煤炭和纺织)。D类:高取水量低产值类。指标X＞0.7%且Y＜500元/m3，包括3个工业部门(石油和石化、建材、化学)。各类工业用水情况见表2，4类工业产值结构为A∶B∶C∶D=32∶51.1∶0.5∶16.4，共创造产值为742.923亿元;4类工业的用水结构(用水量比重分别以Qa∶Qb∶Qc∶Qd表示)是Qa∶Qb∶Qc∶Qc∶Qd=4.5∶45.3∶1.5∶48.8，总取水量为13669.76×108m3。A类工业取水量构成较少，万元GDP取水量最少，但是创造的产值最大，这类工业要扩大生产规模;B类工业取水量构成较多，而万元GDP取水量较少，创造的产值较多，暂时应该保证其稳定性;C类工业取水量构成最少，万元GDP取水量较高，创造的产值较低，此类工业规模的变化对整个工业产值的影响不大;而D类工业取水量构成最多，万元GDP取水量也最多，创造的产值却最少，这类工业的生产规模需要加以限制。由此可见，A类工业在水资源约束下对GDP贡献最大，其次是B类工业，而D类工业在水资源约束下对GDP贡献最小，C类工业对GDP贡献较小。

2以总取水量为约束条件下工业用水结构调整方案

为寻求合理的工业用水结构方案，本文拟以总取水量为约束条件，建立以取得最大工业产值为目标的函数，探讨4类工业的产值结构和用水结构的优化组合。

2.1目标函数的建立建立目标函数:用线性规划法求上述问题，因此为了满足求线性规划最优解的标准形式，还需要分别明确Q和M值，即Q值与M值都由“十二五”期间的预测值来确定。

2.2确定水资源约束条件首先确定工业总取水量的预测值。为了保证预测值对工业总取水量针对性，提出假设条件一:分析基期年到2007年，昆明市500万元产值规模以上企业15个工业部门总取水量的数据，得到昆明市工业总取水量的平均增长率为10%。以2004年为基准年，预测得到“十二五”期间15个工业部门工业总取水量V2015=112625.5×104m3，V平均=93926.6×104m3。同理得到除去市政公用工业后，昆明市“十二五”期间14个工业部门工业总取水量W2015=39001.4×104m3，W平均=32526×104m3;为了保证预测值与当地环境承载力相一致，提出假设条件二:分析昆明市年供水量在基期年到2007年的数据得到年均增长率1.65%，那么预测“十二五”期间的全年供水量为O2015=233703×104m3，O平均=226217×104m3。其次确定Q值的取值范围的取值原则。原则一:Q值范围应该包括假设条件中所有预测值;原则二:由于2009年～2011年昆明都处于干旱阶段，年降雨量分别为565.8mm、869.1mm、659.0mm，水资源总量分别为38.58×108m3、46.60×108m3、22.86×108m3，因此昆明市3年水资源总量平均值为46.6×108m3。最大值取值小于昆明市3年水资源总量平均值36.01×108m3。因此Q的取值范围为［32526，233703］，其中取值范围中V2015、V平均、W2015、O平均作为Q取值区间拐点值。另外由于C类、D类工业在水资源约束下对GDP贡献小，但在基期年C类、D类用水结构共占50.3%，为了调整C类和D类工业取水量大和产值低的现状，对“十二五”期间C类和D类的工业取水量进行约束，其和不超过总工业取水量的40%。

2.3确定4类工业生产总值约束条件根据昆明市统计年鉴中工业生产总值(当年价)数据，计算出昆明市工业500万规模以上工业产值平均增长率为2%，通过回归分析预测出“十二五”期间4类工业生产总值最大值(万元)分别为ZA=2957575，ZB=4716743，ZC=47478.62，ZD=1515515。由于昆明已争取到了国家重大炼油化工类项目(属于D类)，其对水资源资料消耗巨大，但也产生相当可观的经济利益，为了更大提高D类的产值以达到降低万元GDP取水量的目的，因此D类在“十二五”期间的产值以ZD为其下限。其余3类为了保证各类工业总产值的最大化，考虑金融危机的影响，使得约束条件中工业产值目标具有可达性，那么就以工业生产总值最大值作为三类工业产值约束条件的上限。

2.4线性规划约束方程目标函数由于Q的取值有6个取值，再用Matlab软件计算出最优解，分别得出当Q由小到大变化时6组备选最优方案(表3)。

2.5优化方案的选取

2.5.1合理用水结构下产业结构优化方案的选取原则原则一:由于约束方程建立的目标是工业生产总值最大，选取方案生产总值比基期年大;原则二:在“十二五”期间由于国家重点化工类项目的实施，为了保证其用水允许Qd相对于基期年的增长幅度在10%～20%;原则三:考虑到基期年A类B类工业结构(%)占83.1%，其起着整个工业发展的基础性作用，因此变化不宜过大幅度在5%～10%。

2.5.2选取优化方案由于6个备选方案都符合原则一，对于原则二通过比较只有方案一与方案二能够达到要求。因此需要对剩余两方案进一步分析，方案二是工业生产总值大的方案，但A类B类工业结构(%)相对于基期年减少10.2%不符合原则三，所以选出方案一作为产业结构优化方案。

2.5.3优化方案4类工业产值结构为A∶B∶C∶D=29.42∶46.91∶0.47∶23.20，共创造产值为1005.4×108元，比基期年增加了262.8×108元，提高了35.33%。其中A类工业(电力、电子、森林、食品、烟草)产值比例降低了2.58%，B类工业(冶金、医药、机械和其它)产值降低了4.19%，C类工业(煤炭和纺织)产值降低了0.03%，D类工业(石油和石化、建材、化学)产值升高了6.8%;4类工业的用水结构是Qa∶Qb∶Qc∶Qd=3.56∶35.83∶1.17∶59.44，总取水量为21466×104m3，比基期年用水量增加了7796.24×104m3。其中A类工业用水比例降低了0.94%，B类工业用水比例降低了9.37%，C类工业用水比例降低了0.33%，D类工业用水比例降低了10.64%。

3工业结构调整方向

3.1推动工业节能减排和循环经济发展各级政府及有关部门要大力倡导节约生产、清洁生产，推广应用节能降耗技术，推进重大工业节能项目，以及重大工业污染源的治理项目。同时利用循环经济理念对水资源消耗、节约、循环利用、排放和环境状况作出分析，明确循环经济建设调整的目标、重点，指导区域发展、产业转型。针对昆明市工业结构用水结构大体上比较集中于化学工业、冶金工业、医药工业部门的用水分布趋势，着力构建循环经济产业链，延伸和拓宽以三大工业行业为主的产业链，通过产业链的连接，大力推行水资源的“减量化、再利用、资源化”循环发展模式，提高水资源的回收利用率。

3.2加快传统工业产业结构升级根据昆明市自身的自然条件和社会经济条件，优化产业结构，构建附加值高、技术含量高、辐射能力强的新型产业体系，并且制定能耗低、排放少的产业标准，促进一般加工向高端制造、产品竞争向品牌竞争的转变。对烟草、钢铁、有色金属、装备制造、化工、建材六大传统优势产业进行技术改造，扶持重点企业的自我研发机构，提升产业层次和竞争力，同时引进新的管理机制、培养专业的技术人才，提高产品技术含量和附加值，提高经济效益。

3.3加快工业结构调整，逐步建立节水型工业体系A、B、C、D四类工业对GDP的贡献率不同，A类工业贡献率最大，D类工业贡献率最小。因此调整A、B、C、D类工业比例，加大对A类(电力、电子、森林、食品、烟草)和C类(煤炭和纺织)工业用水量，提高A、C类工业产值比重。对B类和D类工业即冶金、医药、机械、化学、石油和石化、建材、化学等工业的发展，采取高新技术改造，提升高资源利用率，同时迁出高消耗、低产出的工业部门，减少水资源消耗的压力。在产业总体规划布局方面，建设生态工业园区，在园区内严格执行固定资产投资项目节能评估和审查制度，实行超耗水加价政策，淘汰落后工业部门;对于新引进的耗水量大的项目如:国家重大炼油化工项目，通过遵循科学规划、合理布局的原则，增加产品的附加值，提高水的重复利用率3方面的措施来减轻耗水量大的项目对昆明市水需求的压力，实现经济利益与环境保护的和谐。推行工业节水措施，做好工业用水的循环利用，推行一水多用，分质供水，单位之间联合回用等措施;加强用水管理，通过取水许可证和调整水价，改变企业的用水行为，提高节约用水的自觉性;把污染相对较大的工业项目加以集中，综合整治。

3.4加强相关制度建设一方面建立有效、统一的水资源管理机构，对全市水资源开发、利用、保护负责。加强水资源管理机构的应有权威与执法力度，有权决定耗水产业命运，以至于追究法律责任，吊销生产许可证等。应制定相关经济政策，加大对循环经济发展的支持力度，形成促进循环经济发展的激励机制;另一方面加快工业内部自我创新的能力，通过政府增加对科研部门单位的科研投入，提高昆明市区域发展整体科技水平，为工业的发展打下技术基础，并对于工业企业自身增加研发投入的行为，实行优惠政策，起到对企业开展自主创新活动的引导作用。

4结论与讨论

(1)A类工业(电力、电子、森林、食品、烟草)在水资源约束下对GDP贡献最大，其次是B类工业(冶金、医药、机械和其它)，而D类工业(石油和石化、建材、化学)在水资源约束下对GDP贡献最小，C类工业(煤炭和纺织)对GDP贡献较小。(2)选出了方案一作为昆明市产业结构优化的方案，对昆明市产业结构调整具有一定的指导意义。(3)收集昆明市产业耗水的历史数据，利用其他数学模型，得到其他的产业结构调整方案，与线性规划约束方程得出的方案进行讨论比较得出更加贴近实际的方案。(4)影响区域工业产业结构发展的因素比较复杂，本文研究的是水资源约束下的昆明市的工业产业结构调整，考虑的因素较为单一，因此可以综合考虑其他的因素的影响得到更加优化的昆明市工业产业结构调整方案。(5)建设节水型社会需长期规划推广与执行，虽然政府对工业节水政策导向、管理、宣传等各方面的努力已有初步成效，但是如何制定与昆明市战略发展目标相适应的合理的水价策略、可行的实施方案，仍然需要更多的研究。

作者：储博程单位：昆明兴滇技术经济咨询有限公司