黄河流域水资源利用效率指标体系建立及现状分析

黄河流域水资源利用效率指标体系建立及现状分析

郑州大学毕业设计(论文)

题目:黄河流域水资源利用效率指标体系建立及现状分析指导教师:管新建职称:副教授

学生姓名:刘小龙学号: 0520217

专业:水文与水资源工程

院(系):水利与环境学院

完成时间: 6月3日

6 月 3 日

文档仅供参考

黄河流域水资源利用效率指标体系建立及现状分析

摘要:本文建立黄河流域水资源利用效率指标体系,对综合、工

业、农业、生活用水指标指进行分类阐述。同时以省区为单位,选取

为现状年,对黄河流域的用水水平现状进行了计算分析,根据计算结果

对比分析各省区的差异。结果表明:黄河流域用水水平和用水效率较

以往有较大提高,但依然还比较低;流域内用水水平和用水效率不平衡,

流域上游的用水效率低于下游的用水效率;农业用水比例偏高,既与其

特殊的气候条件和种植结构有关,也与该区较为普遍的粗放灌溉方式

有关。

关键词:黄河流域用水水平现状效率指标体系

Abstract: This paper calculations and analysises Present situation of water level and the water use efficiency of various industries in the Yellow River Basin taking a province as the unit and as the present year. Comparativing and analysising the different water level between different provinces through drawing. Analysising the water use efficiency of various industries through the technique of dependency.

Keywords: the Yellow River Basin Water level status Industry water use efficiency

1 绪论...................................... 错误!未定义书签。

1.1 研究背景与意义........................ 错误!未定义书签。

1.2 国内外研究进展 ...................... 错误!未定义书签。

1.2.1 水资源利用效率国内外研究进展..... 错误!未定义书签。

1.3 研究目标、研究范围和研究水平年........ 错误!未定义书签。

1.3.1 研究目标 ......................... 错误!未定义书签。

1.3.2现状年的选取和研究范围............. 错误!未定义书签。

1.4 本项目研究内容和技术路线 ............ 错误!未定义书签。

1.4.1 研究内容 ......................... 错误!未定义书签。

1.4.2 研究技术路线图.................... 错误!未定义书签。2黄河流域现状用水水平指标的计算与分析....... 错误!未定义书签。

2.1 用水水平指标基本集的选取及定义........ 错误!未定义书签。

2.1.1 水资源综合利用水平指标............ 错误!未定义书签。

2.1.2 工业用水水平指标.................. 错误!未定义书签。

2.1.3 农业用水水平指标.................. 错误!未定义书签。

2.1.4 生活用水水平指标.................. 错误!未定义书签。

3 黄河流域现状用水水平指标的计算及分析...... 错误!未定义书签。

3.1 水资源综合利用水平指标 ............... 错误!未定义书签。

3.2 工业用水水平指标 ..................... 错误!未定义书签。

3.3 农业用水水平指标 ..................... 错误!未定义书签。

3.4 生活用水水平指标 ..................... 错误!未定义书签。

4结论与建议................................. 错误!未定义书签。

4.2展望 .................................. 错误!未定义书签。

参考文献.................................... 错误!未定义书签。致谢........................................ 错误!未定义书签。文献翻译.................................... 错误!未定义书签。

1 绪论

1.1 研究背景与意义

水资源是人类生存和社会发展不可缺少的自然资源。进行流域用水水平评价研究,掌握流域用水的实际情况,为改进流域用水结构,提高用水效益和效率提供决策依据,对促进流域水资源的可持续发展,具有重要的理论意义和应用价值。

黄河是中华民族的母亲河。黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓的约古宗列盆地,流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东九省(区),注入渤海,干流河道全长5464km,流域面积79.5万km2(包括鄂尔多斯内流区 4.2万km2)。流域地势西高东低,西部属青藏高原的一部分,海拔2500一4500m;中部主要有内蒙古高原和黄土高原,海拔1000一200Om;东部由海拔100m以下的黄河下游冲积平原和海拔在400一1000m的鲁中南低山丘陵所组成。与其它江河不同,黄河的流域面积主要集中在上中游地区,占总面积的97%;下游长达数百公里的河道高悬于地面之上,集水面积很小,只占流域面积的3%。

同时黄河还是西北和华北地区的重要水源,也是典型的资源型缺水地区。黄河区以全国2·5%的水资源承担着全国8·7%的人口、12·6%的耕地以及西北和华北地区50多座大中城市供水的任务,同时还承担向流域外部分地区远距离供水的任务。而黄河区属于资源短缺型流域,人均、亩均耕地占有水资源量分别为647 m3和290 m3,仅为全国平均值的29·5%和20·2%。自20世纪70年代以来,工农业生产、城市生活、生态环境用水之间的矛盾日益尖锐。随着西部大开发的推进,黄河区经济将快速发展,未

来水资源供需矛盾将更加尖锐。摸清现状用水状况,分清合理与不合理用水,对水资源综合规划第二阶段的需水预测和水资源配置有重要指导意义。

1.2 国内外研究进展

1.2.1 水资源利用效率国内外研究进展

鉴于水资源对人们生存的重要性,国内外学者很早就开展对水资源的研究。随着时代的发展,自然环境的变化,人们对水资源的研究领域也不断扩展和深入,近几年随着不少国家的供水用水日趋紧张,不少学者对水资源评价开展了研究,并取得了一定的成果。关于用水水平评估的研究是近几年的事情,构件节约型社会,合理利用水资源是中国水事业发展的一个方向。中国自20世纪80年代以来,己经根据不同的水利工程颁发了一些考核指标,但针对区域或流域用水水平评价的研究,当前尚属少见,但也有许多学者在理论、方法和实践上进行了有关的研究,并取得了一定的成效。相关的研究如下:袁宝招,陆桂华,郦建强采用全国水资源综合规划调查评价成果,选择常见的用水指标进行纵向、横向对比分析。结果表明:黄河区用水水平和用水效率较以往有较大提高,但依然还比较低;流域内用水水平和用水效率不平衡[1]。孙才志,王妍,李红新利用辽宁省14个城市1999~ 的用水效率数据,以用水效率为因变量,对影响用水效率的因素进行回归分析。结果表明:影响城市用水效率差异的主要因素中,人均GDP、第三产业比重与用水效率呈正相关,而人均水资源量、人均生活用水量与用水效率呈负相关[2]; 王玉梅基于海明贴近度的模糊物元模型,以促进事物

转化、解决不相容问题为核心,适用于多因子评价问题,将其应用于自然保护区生态质量评价中,取得了很好的效果。而基于协商定权的主观定权方法,不但能够将个人的偏好集结为群体的偏好,使权重符合实际,而且操作简单,便于应用[3]。张文鸽在引黄灌区用水水平评价中指出,引黄灌区用水水平评价是一个多层次多指标的系统整体分析评价问题,在分析已有综合评价方法的基础上,提出了基于属性识别理论的灌区用水水平评价方法,并以黄河下游引黄灌区为例,将属性识别理论应用于黄河下游典型灌区用水水平评价,建立了黄河下游引黄灌区用水水平评价的属性识别模型[4];河海大学的王瑞莲,在探讨生态用水及用水水平评价时,建立了用水水平模糊综合评价模型来对复杂的生态用水水平评价系统进行分析[5];黄河水利科学研究院的詹子胜,李会安,李清杰,王自英,黄福贵等人在研究引黄灌区用水水平分析与评价时,经过分析影响引黄灌区用水水平的因素,建立了用水水平评价指标体系,运用多层次灰色关联综合评价和模糊综合评判两种方法,分别建立了引黄灌区用水水平评价模型,并以黄河下游引黄灌区为例,对用水水平进行了分析评价[6];马超,徐建新,冯跃志,徐邦敬等人,认为水资源是一种战略性资源,对于区域生态环境安全和支持区域可持续发展具有重要意义,随着中国各地区的经济发展,对当地的水资源的要求越来越高,正确合理地分析当地的水资源条件,对当地水资源的可持续开发规划具有重要意义,她们研究了基于模糊数学理论的区域水资源二级评价方法,并对典型地区的水资源进行了综合排序,结果客观合理[7]。

1.3 研究目标、研究范围和研究水平年

1.3.1 研究目标

黄河流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东九省。本文试图建立黄河流域水资源利用效率指标体系,对综合、工业、农业、生活用水指标指进行分类阐述。同时计算黄河流域各行业的用水效率现状及其原因。从而掌握黄河流域用水的实际情况,为改进黄河流域用水结构,提高用水效率提供决策依据。

1.3.2现状年的选取和研究范围

本文的数据主要来自< 中国水利统计年鉴>、<黄河水资源公报>(委审后)和<中国城乡建设统计年鉴>( )。选取了为现状年,同时为了对比分析黄河流域现状用水水平,本报告采用了<黄河流域水资源综合规划>中的数据,列出了黄河流域对应的现状用水水平指标。

研究范围以省区为单位,选取了黄河流经的九个省区,即青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东九省。

1.4 本项目研究内容和技术路线

1.4.1 研究内容

1主要阐述论文的研究背景和研究意义,对中国黄河流域的用水现状进行了详细分析,经过研究国内外相关文献,进而提出了研究的方向。

2根据黄河流域的用水特点,建立黄河流域水资源利用效率指标体

系基本集。

3根据相关数据,选取基本集中的部分指标计算黄河流域各行业的用水效率现状并作对比分析。根据分析的原因,对其现状提供建议,从而为改进黄河流域用水效率。

1.4.2 研究技术路线图

.

2黄河流域现状用水水平指标的计算与分析

2.1 用水水平指标基本集的选取及定义

反映水资源用水水平的指标很多,关于用水水平评价,之前己有相

关讨论,但讨论的比较零乱。本文只对生产用水、生活用水和自然环

境用水评价的指标分类进行阐述。结合< 黄河水资源公报>所给的数据,选择了以下一些指标。

2.1.1 水资源综合利用水平指标

(1)单位GDP用水量

万元GDP用水量是指某一地区年毛用水总量与万元GDP的比值。

一般来说,该值越小说明产生同样的GDP所用的水越少,水资源利用水

平越高。其大小受该地区产业结构、自然地理条件、经济社会等条件

的影响。

单位GDP用水量 = 毛用水总量/GDP (2-1)其中毛用水总量=居民生活毛用水量+农业毛用水量+工业毛用水

量+建筑业和第三产业毛用水量+生态环境毛用水量

(2)人均综合用水量

人均综合用水量是指某一地区年毛用水总量与总常住人口的比值。一般来说,该值越小说明人均综合用水量越少,反应出社会经济水

平低,人民生活质量不高。

人均综合用水量 = 毛用水总量/总常住人口 (2-2)

(3)总用水弹性系数

为了反映经济发展与用水之间的变化趋势,采用总用水弹性系数

来表示。总用水弹性系数计算公式如下:

总用水弹性系数=总用水量年增长率/GDP年增长率 (2-

3)

(4)人均COD的排放量:

人均COD的排放量一定程度上反映了该地区工业发达的程度、污

水的可重复利用率的高低以及该地区对污染的治理力度。COD的值低

说明该地区的污水处理等级高,水的重复利用率高,用水效率高。这个

指标值越低越好。

人均COD的排放量=一年内COD的排放量/总常住人口

(2-4)

(5)人均生活用水率

人均生活用水率是指人均用水量与人均水资源量的比值。由于各

个省市的水资源总量不尽相同,而水资源总量能够在一定程度上决定

当地的水资源分配和人的用水习惯,该比值低,说明人用水比较节约,

可持续发展程度高。

人均生活用水率=人均用水量/人均水资源量

(2-5)

(6)中水回用率

中水就是把排放的生活污水、工业废水回收,经过处理后,达到规

定的水质标准,可在一定范围内重复使用的非饮用水。中水对应给水、排水的内涵而得名,其水质介于”上水”(饮用的自来水)和”下

水”(生活污水和工业废水)之间,故名”中水”。中水虽不可饮用,但

水质比较清洁,主要可用于厕所冲洗、园林灌溉、道路保洁、洗车、

城市喷泉、景观、冷却设备补充用水等。

中水回用率=经水处理后可回用的总水量/进入水处理的总水量

(2-6)

(7)污水处理率

指经过处理的生活污水、工业废水量占污水排放总量的比重。城

市污水处理在中国城市建设中是非常薄弱的。全国城市污水处理率的

平均值仅为2.43%。中等发达国家的污水处理率在39~88%之间。计算

公式:

污水处理率=污水处理量÷污水排放总量×100% (2-7)

(8)污水集中处理率是指城市市区经过城市集中污水处理厂二级

或二级以上处理且达到排放标准的城市生活污水量与城市生活污水排

放总量的百分比。污水集中处理率就是污水集中处理的量与整个污水

处理量的比率。表示污水处理的状况和能力。

污水集中处理率=污水集中处理量÷城市生活污水排放总量×100%

(2-8)

2.1.2 工业用水水平指标

(1)万元工业增加值用水量

万元工业增加值用水量指一个地区在统计期内,工业毛用水量与

工业增加值的比。

万元工业增加值用水量 = 工业毛用水量/工业增加值 (2-9)

(2)工业用水比例

工业用水比例指一个地区在统计期内,工业用水量与毛用水总量

之比。

工业用水比例 = 工业毛用水量*100%/毛用水总量 (2-10)

(3)工业用水重复率

工业用水重复率是工业用水中重复利用的水量与总用水量的比值。提高工业用水重复率,是节约用水、减少污染,合理利用水资源的

一项重要措施。当前中国工业用水重复利用率较低,除个别城市超过50%外,即使在缺水的北方一般也仅占20～30%,个别的甚至低于20%。

在南方,一般城市工业用水基本上没有重复利用。

工业用水重复率= 工业用水中重复利用的水量/总用水量*100%

(2-11)

(4)万元工业产值取水量

万元工业产值取水量为生产万元产值的取水量,万元工业产值用

水量则还包括回用水量。由于这类指标,直接反映水资源方面投入(所费)和产出(所得)的关系,因而是属于经济效果考核指标,也称绝正确

综合考核指标。工业万元产值取水量等综合考核指标,虽然也隐含各

种因素的影响,但仍可作为同行工业企业之间用水水平粗略比较的依据。该指标也是当前广泛应用的考核指标之一。

万元工业增加值取水量 = 工业毛取水量/工业产值 (2-

12)

(5)万元工业产值取水减少量

”万元工业产值取水量”常见来反映区域工业用水宏观水平的指标,可是由于万元工业产值取水量受产品结构、产业结构、产品价格和产品加工深度等因素的影响较大,因此该指标的横向可比性较差,有时难以真实反映用水效率和科学评价其合理用水程度,因此区域间不宜使用该指标进行比较。而”万元工业产值取水减少量”指标淡化了区域工业内部行业结构等因素的影响,适用于区域间的横向对比,也适用于行业间的横向对比。但不反映区域、行业的节水水平。

万元工业产值取水减少量=基期万元工业产值取水量-报告期万元

工业产值取水量。(2-13)

其中基期是指在预测、评价、指标计算等工作中的起始或基准时期。

(6)工业万元增加值取水量降低率

与”工业万元增加值取水量”指标不同的是该指标排除了区域间产业结构的影响,具有区域间的可比性。”工业万元增加值取水量降低率”的高低反映节水工作的好坏,本指标能表明节约用水、计划用水的开展程度,同样也可评价国家节约用水与计划用水的执行情况。

取水量

基期工业每万元增加值水量

报告期万元工业产值取量基期万元工业产值取水降低率工业万元增加值取水量-=

(2-14)

(7)第二、第三产业万元增加值取水量

第二、三产业是指除农业之外的工业、建筑业和其它各业。显然第二、三产业是城市经济的主体。中国许多城市因缺水而限制了城市

经济的发展,”第二、三产业万元增加值取水量”指标适合综合反映城市的用水效率。具体计算时,取报告期内(一般为年),城市行政区划(不含市辖县)的取水总量与其第二、三产业增加值之和的比值。

之和

第二、第三产业增加值区划的取水总量

报告期内期内城市行政加值取水量第二、第三产业万元增=

(2-15)

(8)工业用水效益系数

工业用水效益系数是指供给工业部门单位体积的水所获得的用水净效益(元/m,)。工业用水效益的计算方法很多,这里计算采用分摊系数法,所谓分摊系数法就是将工业净效益分摊给供水部门的系数。计算公式如下:

D f

g j

j

j

*

*1000e j

= (2-16)

式中e j 是第j 用户用效益系数;D j 为第j 用户万元产值综合用水定额:g j

为第j 用户净效益分摊给用水部门的比例系数,即分摊系

数;

f j

为第j 用户净效益与产值的比例系数。

(9)工业节水系数

工业节水系数是指宏观反应区域工业节水水平的综合指标,它以

万元产值取水量表示取水量与效益的关系,并考虑工业结构因素,是区域间进行工业节水水平评价的有效方法之一。表示式如下:

∑

==

n

ij

W

Q

V

E

1

j i

i

i

*

(2-17)

式中,E i为第i个评价区域的工业节水系数:W i为第i个评价区域代表年的工业取水量(m,);

V ij为第i个评价区域代表年的j行业工

业产值(万元);Q

i为j行业工业单位产值取水量指标参考标准(扩/万

元);n为工业行业分类数,按传统行业划分法,n=15。

2.1.3 农业用水水平指标

农业用水包括作物灌溉用水、林草用水等。作物灌溉用水占农业总用水的

比重

在90%以上,因而本文着重讨论和定义作物灌溉用水的一些主要的考核指标。当前

(1)农业用水比例

农业用水比例指一个地区在统计期内,农业用水量与毛用水总量

之比。

农业用水比例 = 农业毛用水量*100%/毛用水总量

(2-18)

(2)农田灌溉亩均毛用水量

农田灌溉亩均毛用水量指每亩农田平均灌溉的毛用水量。

农田灌溉亩均毛用水量 = 农田灌溉毛用水量/农田实际灌溉面积

(

m

3

/

亩

)

(

2

-

1

9

)农田灌溉用水,主要指水田、水浇地和菜田的灌溉用水总量。水田的

灌溉用水包括水田的泡田用水和洗盐用水。

(3)去变异农田水资源利用效率

去变异农田水资源利用效率反映去除地区降水差异后的农田用水

效率。

去变异农田水资源利用效率 = 参考作物蒸散量/(农田灌溉实际用水

量+有效降水量) (2-20)

(4) 灌溉水利用系数

灌溉水利用系数是指在一次灌水期间被农作物利用的净水量与水

源渠首处总引进水量的比值。它是衡量灌区从水源引水到田间作用吸

收利用水的过程中水利用程度的一个重要指标,也是集中反映灌溉工

程质量、灌溉技术水平和灌溉用水管理的一项综合指标,是评价农业

水资源利用,指导节水灌溉和大中型灌区续建配套及节水改造健康发

展的重要参考。

灌溉水利用系数=一次灌水期间被农作物利用的净水量/水源渠首处总引进水(2-21)

(5)灌溉定额

灌溉定额,是指作物全生育期历次灌水定额之和 (6)灌水定额

灌水定额是指某一次灌水时每亩田的灌水量(立方米/亩),也能够表示为水田某一次灌水的水层深度(mm)。

(7)毛灌溉定额

在备耕期及作物全生育期内,按渠首总引水量计算的单位面积上的灌溉水量。

(8)净灌溉定额

在备耕期及作物全生育期内,未计入渠系输水和田间灌水损失的单位面积上的净灌溉水量。

(9)田间水利用系数

田间有效利用的水量(指计划湿润层内实际灌入的水量,也即净灌溉水量)与进入毛渠的水量的比值。一般以Η田表示。它是衡量田间工程质量和灌水技术水平的指标。

是指田间实际灌入的有效水量和末级固定渠道引进的水量的比值,即:

W

M A *t

=

η

(2-22)

式中:ηt 一田间水利用系数;A 一末级固定渠道的灌溉面积(亩);M 一净灌水定额或有效灌水定额(m3/亩);牙一末级固定渠道引