工业园需水预测及水资源管理刚性指标体系构建——以察尔汗重大产业基地为例

史瑞兰，李 锐，曹 原

(黄河水资源保护科学研究院，河南 郑州 450004)

我国北方普遍存在水资源短缺问题，随着人口的增加、社会经济发展，水资源需求量将持续增加[1]。青海省位于我国西部地区，是西部大开发的战略要地，拥有丰富的盐湖矿产资源，其中镁、锂、钾盐品质好、储量高、工艺成熟[2]，但当地水资源匮乏，经济发展需水的快速增加可能对当地的水环境造成影响[3-4]。在发展经济的过程中必须将水资源作为最大的刚性约束[5]，合理规划经济发展规模，不仅可以直接提高用水效率，而且可以间接降低用水损耗，促进节水，进而减少取用水户的取用水量[6]，有利于落实最严格水资源管理的用水总量、用水效率、水功能区水质达标率等控制指标，保障区域水资源安全。

以察尔汗重大产业基地为例，在规划需水阶段选取先进的用水定额对园区进行需水预测[7]，减少园区发展需水，并构建最严格水资源管理刚性指标体系，从取水、用水、排水等多个方面对水资源管理进行约束，使园区发展用水兼具先进性、合理性，以进一步强化对水资源的管理和节约保护力度[8-10]。

1 园区概况

察尔汗重大产业基地位于青海省海西蒙古族藏族自治州格尔木市，干旱少雨、昼夜温差大，属高原大陆性气候，区域内水资源短缺，属于干旱区域。察尔汗重大产业基地总体定位为世界级的盐湖“生态镁锂钾园”。园区以盐湖化工为主导企业，重点发展“镁、锂、钾”盐主导产业、盐湖资源综合利用、其他配套产业3大产业，发展理念先进，矿区条件优异，企业所采用的工艺流程多为世界先进或世界唯一[11-14]。

园区内现状已建和在建项目37个，用水主要包括生活用水和生产用水，生活用水水源以地下水为主，生产用水水源包括地下水源、格尔木河尾闾咸水及污水处理厂中水。园区内现有企业取新水总量为10 912.4万 m3/a(地下水7 709.8万 m3/a，格尔木河尾闾咸水2 880万 m3/a，格尔木市污水处理厂中水322.6万 m3/a)，其中，生活取水70.2万 m3/a，生产取水10 796.7万 m3/a，配套服务45.5万 m3/a。远期规划新增项目32个，人口规模达到62 200人，园区生产和生活需水量均将大幅增加。

2 需水预测

2.1 预测原则及方法

在产业规划过程中将水资源作为最大的刚性约束，采取用水定额法、单位产品用水定额法、用地类型指标法预测园区的生活、生产及其他服务用水量[15-16]，相关用水定额原则上选取各标准中的最先进值，最大程度节约水资源。

其中：(1)生活用水定额根据地方标准先进值确定；(2)工业用水中各行业单位产品用水定额优先选取国家清洁生产标准、地方清洁生产标准、现状用水标准中的先进值，行业尚未出台用水标准的选取已运行企业的先进值；(3)其他配套服务用水采取用地类型指标法根据单位面积用水定额法确定[17-19]。

2.2 需水量预测

根据《察尔汗重大产业基地产业发展规划》，现状水平年为2016年，近期规划水平年为2020年，远期规划水平年为2025年。

2.2.1 生活需水量预测

园区生活用水主要为职工日常生活用水和食堂用水，《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003(2009年版))中“宿舍III类、IV类为100～150 L/人·d”，《青海省行业用水定额》中“格尔木市城镇居民生活用水定额为100 L/人·d”，取规范中的生活用水定额的最低值，即100 L/人·d(0.1 m3/人·d)，进行生活需水预测。

2020年前新增项目的劳动定员合计约1 120人，2025年前新增2 767人，全年按365天计，2020年新增需水量为4.1万 m3，2025年新增需水量10.1万 m3，2016年生活需水量为70.2万 m3/a，则2020年规划需水量为74.3万 m3/a，2025年生活需水量为80.3万 m3/a。

2.2.2 工业需水量预测

园区2020年新增工业需水行业及其用水定额和需水量计算结果见表1，2025年新增工业需水行业及其用水定额和需水量计算结果见表2。由计算结果可知，2020年较2016年新增工业用水4 227.5万 m3/a，2025年较2020年新增工业用水6 240.9万 m3/a。2016年工业用水为10 796.7万 m3，则2020年工业需水量为15 024.2万 m3，2025年工业需水为21 265.1万 m3。

表1 2020年新增工业需水预测结果表

表2 2025年新增工业需水预测结果表

2.2.3 配套服务用水

配套服务主要包括公共管理与公共服务、商业服务、物流仓储和其他公用设施，随着园区的发展，配套服务逐步得到完善，用地面积进一步增加，用水量也逐渐增加。2020年与2016年相比无新增配套服务用水，为45.5万 m3。至2025年各配套服务新建规模及单位面积用水定额选取结果见表3。

得到园区2025年新增配套服务用水390万 m3。由生活、工业和配套服务需水预测结果得到2020年总需水量为15 144万 m3，2025年总需水量为21 735.4万 m3。

2.3 取供耗排分析

园区的用水分为取、供、耗、排四个过程[20]，2020、2025年的取供耗排水量结果见表4。

表4 2020及2025年取供耗排水量计算结果 万m3

3 最严格水资源管理刚性指标体系

本次研究根据察尔汗重大产业基地的取水、用水、耗水、排水四个过程，选取相应指标构成评价指标体系，每个指标选取现有标准中的最严格值，由此构成最严格水资源管理刚性指标体系，对园区需水预测结果进行评价，以保障其用水的合理性。

3.1 刚性指标体系

构建指标体系的目标层为水资源管理，要素层由取水过程、用水过程、排水过程组成。指标层内的最严格管理指标从国家、地区的清洁生产标准、用水规划中选取最严格标准。指标体系指标构成及选取结果如表5所示。

表5 察尔汗重大产业基地最严格水资源管理刚性约束指标体系

3.2 各规划水平年用水指标

3.2.1 取水过程指标

根据需水预测结果得到，2020年需水总量为15 144万 m3，2025年需水总量为21 735.4万 m3，在现状预测标准下，除去非常规水源后，2020年总需水量为34 971万 m3；2025年总需水量为42 671万 m3，超出总量控制范围2 367万 m3。

各规划水平年察尔汗基地水源构成见表3。计算得到2020年非常规水源所占比例为12.1%；2025年非常规水源所占比例为13.7%。

表3 2025年配套服务需水预测结果

3.2.2 用水过程指标

1)万元工业增加值用水量

察尔汗重大产业基地项目完全建成后，工业增加值预估2020年达到290亿元，2025年达到450亿元，2020年工业取新水量为11 722.4万 m3(不含生活、配套服务、咸水及中水深度处理量)，2025年为17 060万 m3(不含生活、配套服务、咸水及中水深度处理量)，经计算，园区万元工业增加值用水量2020年为40.4 m3/万元，2025年为37.9 m3/万元。

2)水重复利用率

2020年拟建项目内部重复利用水量无法获得，但是按照要求各新建项目内部的水重复利用率不应小于90%，新增项目取水量为4 227.5万 m3/a，据此反推新增项目重复利用水量为38 047.5万 m3/a，结合现状园区内取水量(10 912.4万 m3/a)和重复利用水量(255 143.5万 m3/a)，推求得到2020年察尔汗重大产业基地内整体的水重复利用率大约为95.1%。

2025年拟建项目内部重复利用水量无法获得，但是按照要求各新建项目内部的水重复利用率不应小于95%，据此反推新增项目重复利用水量为118 577.1万 m3/a，结合2016年和2020水平年的取水量和重复利用水量，推求得到2025年察尔汗重大产业基地内整体的水重复利用率大约为95.1%。

3.2.3 排水过程指标

2020年察尔汗重大产业基地内现有企业排水量为7 139.7万 m3/a，无法回用送蒸发塘蒸发的水量为712.7万 m3/a，回用水量为6 427万 m3/a，排水回用率90.0%。

2025察尔汗重大产业基地排水量为8 490.1万 m3/a，无法回用送蒸发塘蒸发的水量为712.7万 m3/a，回用水量为7 777.4万 m3/a，排水回用率91.6%。

3.3 评价结果

2020年及2025年各用水指标评价结果如表6所示。由评价结果可见，仅2025年用水总量超出区域水资源可利用量，超出2 367万 m3，其他指标均未超标，用水总量超标部分可通过增加调水量来保障园区用水。由此可见本次规划需水预测的结果符合各项标准，是合理可行的。

表6 2020和2025年用水指标评价结果

4 结语

(1)本次研究选取先进用水定额来预测察尔汗重大产业基地生活、生产和配套服务用水，并对各水平年的取、供、耗、排过程进行分析，采用最严格的水资源管理刚性指标体系对需水预测结果进行合理性评价，结果显示能够满足最严格水资源管理要求，在保障园区发展的同时保障区域用水安全，为干旱缺水地区工业园的需水预测提供了新思路。

(2)在实际建设过程中，工业园各企业的取用水量会超过规划水量，造成水资源浪费。因此，在干旱缺水地区，要增强水资源管理监督，大力推进节水技术的研究，以保障在发展过程中不对水资源条件产生破坏，保障区域生态环境，达到人水和谐的目的。