工業用水系統分析與經濟結構研究范文

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1昆明市工業用水系統

根據《國民經濟行業分類》(GB/T4754－2002)標準，昆明市工業部門可劃分為15個部門。各部門的用水情況，本研究采用工業產值、工業總產值構成、工業取水總量、工業取水量構成、萬元GDP取水量和單位取水量創造產值等6個指標進行測算分析。由于昆明市工業用水總量從2004年至今變化不大，且2004年數據較齊全，就選用2004年昆明市工業用水量資料作為基準年資料，對昆明市用水情況進行分析(表1)。

1.1工業用水結構特征各工業部門萬元產值取水量相差懸殊。全市規模以上工業萬元產值取水量平均為459.34m3/萬元，15個行業的萬元產值取水量在1.28～6392.40m3/萬元，取值區間間隔巨大，說明行業之間的用水效率和單耗水平極不均衡。其中最高值是市政公用工業部門中自來水的生產和供應業，其取水量也最大，占總取水量的67.20%。該部門屬于公益性行業，其單位取水量創造產值是15個行業中最低的，僅1.56元/m3;其次是冶金工業，其取水量占總取水量的11.46%，其單位取水量創造產值居第9位;而電子工業和森林工業的工業取水量是最低的，其取水量占總取水量的0.04%，單位取水量創造產值分別居第3位和第5位。

1.2工業產值與用水關系為避免過細的行業劃分，不易把握宏觀變化態勢;并顧及減輕統計、計算工作，有必要化繁就簡，將以上工業部門重新歸并分類。其中，公益性的市政公用部門與其他行業不具可比性，故這里不考慮其歸類。根據工業取水量構成(X)和單位取水量創造產值(Y)兩個分類指標，14個工業部門可分為A、B、C、D四類:A類:低取水量高產值類。指標X＜0.7%且Y＞500元/m3，包括5個工業部門(電力、電子、森林、食品、煙草)。B類:高取水量高產值類。指標X＞0.7%且Y＞500元/m3，包括4個工業部門(冶金、醫藥、機械和其它)。C類:低取水量低產值類。指標X＜0.7%且Y＜500元/m3，包括2個工業部門(煤炭和紡織)。D類:高取水量低產值類。指標X＞0.7%且Y＜500元/m3，包括3個工業部門(石油和石化、建材、化學)。各類工業用水情況見表2，4類工業產值結構為A∶B∶C∶D=32∶51.1∶0.5∶16.4，共創造產值為742.923億元;4類工業的用水結構(用水量比重分別以Qa∶Qb∶Qc∶Qd表示)是Qa∶Qb∶Qc∶Qc∶Qd=4.5∶45.3∶1.5∶48.8，總取水量為13669.76×108m3。A類工業取水量構成較少，萬元GDP取水量最少，但是創造的產值最大，這類工業要擴大生產規模;B類工業取水量構成較多，而萬元GDP取水量較少，創造的產值較多，暫時應該保證其穩定性;C類工業取水量構成最少，萬元GDP取水量較高，創造的產值較低，此類工業規模的變化對整個工業產值的影響不大;而D類工業取水量構成最多，萬元GDP取水量也最多，創造的產值卻最少，這類工業的生產規模需要加以限制。由此可見，A類工業在水資源約束下對GDP貢獻最大，其次是B類工業，而D類工業在水資源約束下對GDP貢獻最小，C類工業對GDP貢獻較小。

2以總取水量為約束條件下工業用水結構調整方案

為尋求合理的工業用水結構方案，本文擬以總取水量為約束條件，建立以取得最大工業產值為目標的函數，探討4類工業的產值結構和用水結構的優化組合。

2.1目標函數的建立建立目標函數:用線性規劃法求上述問題，因此為了滿足求線性規劃最優解的標準形式，還需要分別明確Q和M值，即Q值與M值都由“十二五”期間的預測值來確定。

2.2確定水資源約束條件首先確定工業總取水量的預測值。為了保證預測值對工業總取水量針對性，提出假設條件一:分析基期年到2007年，昆明市500萬元產值規模以上企業15個工業部門總取水量的數據，得到昆明市工業總取水量的平均增長率為10%。以2004年為基準年，預測得到“十二五”期間15個工業部門工業總取水量V2015=112625.5×104m3，V平均=93926.6×104m3。同理得到除去市政公用工業后，昆明市“十二五”期間14個工業部門工業總取水量W2015=39001.4×104m3，W平均=32526×104m3;為了保證預測值與當地環境承載力相一致，提出假設條件二:分析昆明市年供水量在基期年到2007年的數據得到年均增長率1.65%，那么預測“十二五”期間的全年供水量為O2015=233703×104m3，O平均=226217×104m3。其次確定Q值的取值范圍的取值原則。原則一:Q值范圍應該包括假設條件中所有預測值;原則二:由于2009年～2011年昆明都處于干旱階段，年降雨量分別為565.8mm、869.1mm、659.0mm，水資源總量分別為38.58×108m3、46.60×108m3、22.86×108m3，因此昆明市3年水資源總量平均值為46.6×108m3。最大值取值小于昆明市3年水資源總量平均值36.01×108m3。因此Q的取值范圍為［32526，233703］，其中取值范圍中V2015、V平均、W2015、O平均作為Q取值區間拐點值。另外由于C類、D類工業在水資源約束下對GDP貢獻小，但在基期年C類、D類用水結構共占50.3%，為了調整C類和D類工業取水量大和產值低的現狀，對“十二五”期間C類和D類的工業取水量進行約束，其和不超過總工業取水量的40%。

2.3確定4類工業生產總值約束條件根據昆明市統計年鑒中工業生產總值(當年價)數據，計算出昆明市工業500萬規模以上工業產值平均增長率為2%，通過回歸分析預測出“十二五”期間4類工業生產總值最大值(萬元)分別為ZA=2957575，ZB=4716743，ZC=47478.62，ZD=1515515。由于昆明已爭取到了國家重大煉油化工類項目(屬于D類)，其對水資源資料消耗巨大，但也產生相當可觀的經濟利益，為了更大提高D類的產值以達到降低萬元GDP取水量的目的，因此D類在“十二五”期間的產值以ZD為其下限。其余3類為了保證各類工業總產值的最大化，考慮金融危機的影響，使得約束條件中工業產值目標具有可達性，那么就以工業生產總值最大值作為三類工業產值約束條件的上限。

2.4線性規劃約束方程目標函數由于Q的取值有6個取值，再用Matlab軟件計算出最優解，分別得出當Q由小到大變化時6組備選最優方案(表3)。

2.5優化方案的選取

2.5.1合理用水結構下產業結構優化方案的選取原則原則一:由于約束方程建立的目標是工業生產總值最大，選取方案生產總值比基期年大;原則二:在“十二五”期間由于國家重點化工類項目的實施，為了保證其用水允許Qd相對于基期年的增長幅度在10%～20%;原則三:考慮到基期年A類B類工業結構(%)占83.1%，其起著整個工業發展的基礎性作用，因此變化不宜過大幅度在5%～10%。

2.5.2選取優化方案由于6個備選方案都符合原則一，對于原則二通過比較只有方案一與方案二能夠達到要求。因此需要對剩余兩方案進一步分析，方案二是工業生產總值大的方案，但A類B類工業結構(%)相對于基期年減少10.2%不符合原則三，所以選出方案一作為產業結構優化方案。

2.5.3優化方案4類工業產值結構為A∶B∶C∶D=29.42∶46.91∶0.47∶23.20，共創造產值為1005.4×108元，比基期年增加了262.8×108元，提高了35.33%。其中A類工業(電力、電子、森林、食品、煙草)產值比例降低了2.58%，B類工業(冶金、醫藥、機械和其它)產值降低了4.19%，C類工業(煤炭和紡織)產值降低了0.03%，D類工業(石油和石化、建材、化學)產值升高了6.8%;4類工業的用水結構是Qa∶Qb∶Qc∶Qd=3.56∶35.83∶1.17∶59.44，總取水量為21466×104m3，比基期年用水量增加了7796.24×104m3。其中A類工業用水比例降低了0.94%，B類工業用水比例降低了9.37%，C類工業用水比例降低了0.33%，D類工業用水比例降低了10.64%。

3工業結構調整方向

3.1推動工業節能減排和循環經濟發展各級政府及有關部門要大力倡導節約生產、清潔生產，推廣應用節能降耗技術，推進重大工業節能項目，以及重大工業污染源的治理項目。同時利用循環經濟理念對水資源消耗、節約、循環利用、排放和環境狀況作出分析，明確循環經濟建設調整的目標、重點，指導區域發展、產業轉型。針對昆明市工業結構用水結構大體上比較集中于化學工業、冶金工業、醫藥工業部門的用水分布趨勢，著力構建循環經濟產業鏈，延伸和拓寬以三大工業行業為主的產業鏈，通過產業鏈的連接，大力推行水資源的“減量化、再利用、資源化”循環發展模式，提高水資源的回收利用率。

3.2加快傳統工業產業結構升級根據昆明市自身的自然條件和社會經濟條件，優化產業結構，構建附加值高、技術含量高、輻射能力強的新型產業體系，并且制定能耗低、排放少的產業標準，促進一般加工向高端制造、產品競爭向品牌競爭的轉變。對煙草、鋼鐵、有色金屬、裝備制造、化工、建材六大傳統優勢產業進行技術改造，扶持重點企業的自我研發機構，提升產業層次和競爭力，同時引進新的管理機制、培養專業的技術人才，提高產品技術含量和附加值，提高經濟效益。

3.3加快工業結構調整，逐步建立節水型工業體系A、B、C、D四類工業對GDP的貢獻率不同，A類工業貢獻率最大，D類工業貢獻率最小。因此調整A、B、C、D類工業比例，加大對A類(電力、電子、森林、食品、煙草)和C類(煤炭和紡織)工業用水量，提高A、C類工業產值比重。對B類和D類工業即冶金、醫藥、機械、化學、石油和石化、建材、化學等工業的發展，采取高新技術改造，提升高資源利用率，同時遷出高消耗、低產出的工業部門，減少水資源消耗的壓力。在產業總體規劃布局方面，建設生態工業園區，在園區內嚴格執行固定資產投資項目節能評估和審查制度，實行超耗水加價政策，淘汰落后工業部門;對于新引進的耗水量大的項目如:國家重大煉油化工項目，通過遵循科學規劃、合理布局的原則，增加產品的附加值，提高水的重復利用率3方面的措施來減輕耗水量大的項目對昆明市水需求的壓力，實現經濟利益與環境保護的和諧。推行工業節水措施，做好工業用水的循環利用，推行一水多用，分質供水，單位之間聯合回用等措施;加強用水管理，通過取水許可證和調整水價，改變企業的用水行為，提高節約用水的自覺性;把污染相對較大的工業項目加以集中，綜合整治。

3.4加強相關制度建設一方面建立有效、統一的水資源管理機構，對全市水資源開發、利用、保護負責。加強水資源管理機構的應有權威與執法力度，有權決定耗水產業命運，以至于追究法律責任，吊銷生產許可證等。應制定相關經濟政策，加大對循環經濟發展的支持力度，形成促進循環經濟發展的激勵機制;另一方面加快工業內部自我創新的能力，通過政府增加對科研部門單位的科研投入，提高昆明市區域發展整體科技水平，為工業的發展打下技術基礎，并對于工業企業自身增加研發投入的行為，實行優惠政策，起到對企業開展自主創新活動的引導作用。

4結論與討論

(1)A類工業(電力、電子、森林、食品、煙草)在水資源約束下對GDP貢獻最大，其次是B類工業(冶金、醫藥、機械和其它)，而D類工業(石油和石化、建材、化學)在水資源約束下對GDP貢獻最小，C類工業(煤炭和紡織)對GDP貢獻較小。(2)選出了方案一作為昆明市產業結構優化的方案，對昆明市產業結構調整具有一定的指導意義。(3)收集昆明市產業耗水的歷史數據，利用其他數學模型，得到其他的產業結構調整方案，與線性規劃約束方程得出的方案進行討論比較得出更加貼近實際的方案。(4)影響區域工業產業結構發展的因素比較復雜，本文研究的是水資源約束下的昆明市的工業產業結構調整，考慮的因素較為單一，因此可以綜合考慮其他的因素的影響得到更加優化的昆明市工業產業結構調整方案。(5)建設節水型社會需長期規劃推廣與執行，雖然政府對工業節水政策導向、管理、宣傳等各方面的努力已有初步成效，但是如何制定與昆明市戰略發展目標相適應的合理的水價策略、可行的實施方案，仍然需要更多的研究。

作者：儲博程單位：昆明興滇技術經濟咨詢有限公司