宁夏节水型社会建设情况及水资源利用趋势

4.5.1　经济社会指标与需水量之间的拟合关系

由于宁夏各行业近几十年来的需水情况有很大的变化，而且不同时期的经济社会发展和各行业的需水量都显示出不同的特点，因此本研究在对经济社会指标与需水量之间的关系进行拟合的时候，做出如下说明：第一，宁夏跨越式发展有很大的潜力，其发展速度要快于现实的经济社会发展速度，因此本研究利用前文中对宁夏近期和远期的经济社会发展规模的预测及现有规模这些数据来拟合经济社会跨越式发展的函数关系式；第二，宁夏是一个干旱和半干旱的地区，区域内的水资源十分有限，为了实现宁夏的经济社会的跨越式发展，必须对先进节水方案进行进一步的研究，以使相同的水资源发挥最大的作用。根据前文的分析，宁夏地区的节水潜力非常巨大，因此本研究利用现状水平年及宁夏近期和远期的需水情况来拟合节水型社会各经济指标的需水趋势。

表14-6列出由前文预测出的经济社会跨越式发展模式下的工农业产值和人口增长的情况。

表14-6　经济社会发展情况表

由表14-5中的现状年、2010年及2020年的数据可以拟合出宁夏经济社会跨越式发展情况下的工农业发展趋势及人口增长趋势函数。具体的拟合结果如下：

工业产值发展趋势函数：

农业产值发展趋势函数：

人口增长的趋势函数：

式中：yin（n）、yag（n）和yli（n）分别为农业、工业和人口的发展趋势；n为年份。

宁夏的经济社会发展受水资源的限制很大，为了验证在宁夏节水型社会建设的情况下，水资源能否满足宁夏经济社会的跨越式发展，还必须拟合出节水型社会的水资源利用的趋势。表14-7列出了前文对节水型社会建设条件下2010年及2020年不同用水户水资源需求量的预测值。

表14-7　不同行业需水情况表

由表14-7中的现状年、2010年及2020年的数据可以拟合出宁夏节水型社会建设情况下不同用水户的水资源利用趋势。具体的拟合结果如下：

工业需水发展趋势函数：

农业需水发展趋势函数：

生活需水发展趋势函数：

式中：Win（n）、Wag（n）和Wli（n）分别为不同年份的工业、农业和生活需水量；n为年份。

将式（14-41）～式（14-43）与式（14-44）～式（14-46）拟合即可求出经济社会各指标与需水量之间的关系。其关系如下：

工业：

农业：

生活：

4.5.2　经济社会系统内部需水协调模型的求解

为了建立经济社会系统与生态系统的协调模型，只有经济社会系统内部各用水户的需水函数还不行，必须根据这些函数关系式求出整个经济社会系统的发展与需水量之间的函数关系式，这样才能建立经济社会系统与生态系统的协调模型。

首先，根据协调模型的基本理论，为了建立经济社会系统与生态系统的协调模型，必须先求解经济社会各用水户在经济社会系统发展过程中对其发展所起的作用，即其权重系数。下面就利用范数灰关联度的方法及表14-6提供的数据来确定各指标的权重。

本研究以Xj（j=1，2，3）表示3个指标：工业产值（亿元）、农业产值（亿元）和人口（万人），其中工业产值和农业产值为效益型指标，而人口为区间型指标。(www.xing528.com)

指标j对于指标k的灰关联系数见表14-8。根据表14-8可以得出关联系数理想列η+={1，0.9940，0.9758，0.9119，0.8624，0.6042，0.3521}和关联系数负理想列η-={0.3822，0.3818，0.3813，0.3812，0.3900，0.3908，0.3521}。然后可求出关联系数列的2组范数，分别为近距d+={0.4210，1.3411，1.2363}，远距d-={1.2885，0.0490，0.4491}。最后得出各指标的权重为W={0.46，0.425，0.115}。

表14-8　灰关联系数表

经济社会系统中的权重系数求出以后，就可以建立经济社会需水量与经济社会发展效益之间的关系式。该函数关系式主要根据如下协调模型来求解：

Wag+Win+Wli=71.8

30≤Wag≤75

3≤Win≤20

1≤Wli≤5

各符号意义同前。

本研究利用VB程序来对上面的协调模型进行求解，其结果见表14-9。

表14-9　协调方案水量协调表

4.5.3　方案比选

一个用水方案的优劣在于它对经济社会影响效果的好坏，因此通过比较现状方案、基准节水方案、先进节水方案和协调方案对经济社会整体效果的影响来评价各个方案。

通过表14-10和图14-18、图14-19、图14-20和图14-21来对现状方案、基准节水方案、先进节水方案和协调方案进行分析。具体分析结果如下。

（1）用水效率。从表14-10可以看出各用水方案的用水定额依次减小，其中先进节水方案和协调方案的用水定额最小，也就是说明这2种方案的用水效率最高。

（2）用水结构。我国在2003年的农业、工业和生活的用水比例为65.5∶22∶46∶12.04，同国外发达国家相比农业比例仍然过高，而从未来的发展趋势来看农业用水所占比例也是不断降低的，相应工业和生活用水将不断提高。与全国用水结构相比，宁夏目前的用水结构极不合理，农业用水仍占统治地位，在90%以上，因此必须经过产业结构调整来降低农业用水的比例。从表14-10来看，协调方案的用水结构最为合理。

表14-10　不同方案水资源利用情况表

注 生活用水定额的单位为L/（人·d）。

（3）用水效益。用水效益可以从2个方面来衡量，一方面是经济效益，另一方面是社会效益。下面分别从这2个方面来分析所提出几种用水方案。

首先，从经济效益来分析，经济效益主要体现在工农业产值上。从图14-18可以看出不同用水方案所支撑工业发展规模，协调方案可支撑的工业发展规模最大，基准节水方案和先进节水方案次之，现状方案最小。由图14-19可以看出不同用水方案所支撑农业发展规模，从表14-10可以看出协调方案的农业用水比先进节水方案的农业用水要小，因此其支撑的农业发展规模也比先进节水方案要小。但从图14-19看，协调方案中农业用水的减少并没有给农业的发展造成明显的影响，协调方案、基准节水方案和先进节水方案所能支撑的农业发展规模相似，而现状方案所支撑的农业发展规模最小。由图14-20可以看出不同用水方案所支撑的工农业发展规模，即显示了不同方案用水的经济效益；可以看出协调方案可支撑的工农业发展规模最大。从经济效益的角度来看，协调方案最好。

图14-18　水资源可支撑的工业发展规模

图14-19　水资源可支撑的农业发展规模

图14-20　水资源可支撑的工农业发展规模

其次，从社会效益来分析，本文主要以是否提高人民生活水平来衡量社会效益的好坏。从图14-21来看，协调方案的生活用水量最大，因此最有利于改善人民的生活水平，因此其社会效益也最高。

图14-21　不同方案下生活用水比较

以上从用水效率、用水结构和用水效益3个方面来对现状方案、基准节水方案、先进节水方案和协调方案进行了比较，比较的结果是无论从哪个角度来判定，都是协调方案最优，因此宁夏要实现经济社会的跨越式发展，应该采用协调方案。