工业耗水率分析和市区耗水量计算——《制度性干旱》附文二

一、工业耗水率

　　2005年，火电用水635亿m3占当年工业用水总量1277亿m3的50%[01]。

　　火电厂的主要工作就是制造高温高压水蒸汽推动汽轮机，但是，火电厂的动力蒸汽（工质水）是在闭合的系统内循环使用的，理论上不存在蒸发耗水。火电耗水主要是冷却水的蒸发（包括风力吹散）。使用循环水冷的冷却水蒸发耗水率大约为2%（蒸发占1.2%-1.6%,风损小于0.5%[02]），使用直流水冷和空气冷却方式的不存在冷却水的蒸发问题。

　　根据2000～2005年火电厂用水数据，2005年全国火电行业不包括排污在内的蒸发耗水及其它“耗水”共43.8亿m3，占火电用水总量的6.9%。[03]

　　造纸行业是火电外的工业第二用水大户，2005年，全国纸品产量为5600万吨，用水58亿m3[04]。但是，造纸的主要蒸发耗水环节是对湿纸页的烘干脱水；在烘干前首先要经过物理挤压脱水，一般经复合压榨的纸页干度为43%以上，使用直通靴式压榨干度可达48～52%。也就是说，经过挤压脱水的纸页，还含有和成品干纸重量大致相当的水分需要烘干蒸发。全国纸品产量为5600万吨，造纸行业的烘干蒸发耗水也就0.6亿m3左右，只相当于用水总量的1%。即使考虑到蒸煮过程的余汽排放、粉碎过程的溅失、漂洗过程的暴露蒸发等诸多因素，造纸的蒸发耗水率无论如何都不会超过火电6.9%的蒸发耗水率。

　　“海河水利委员会”李彦东在《控制ET是海河流域水资源可持续利用的保障》[05]一文中：“工业和生活用水的蒸发耗水率不超过10%”的判断是谨慎而有根据的。 为了便于计算和留有余地，我们沿用“不超过10%”当作工业与生活用水的平均蒸发耗水率。实际上是达不到10%的，我们在正文已经计算过：即使把社会全部能源用来蒸发水，最多也只能蒸发工业、生活用水的6.3%。

二、城市与农田耗水率对比

　　1、人工取水部分

　　以北京市为例；2005年，北京市城镇人口为1286.1万人[06]，北京市2005年的城市面积为1350平方公里（包括中心城、新城、组团城）[07]。

　　2005年，北京市用水总量为34.5亿m3，其中工业和城市生活用水18.0亿m3（按全市人均生活用水标准扣除农村生活用水。实际的情况可能是农村人均生活用水略低于城市）农业用水13.2亿m3[08]。

　　按照工业与生活蒸发耗水率10%计算，蒸发耗水1.80亿m3，相当于北京1350平方公里市区面积水深133mm。

　　对比农田,海河流域农作物的全年需水量为1050mm[09]，也就是说，至少要1050mm水深用于农田腾发才能够满足作物生长。因此，我们假设天然降水的600mm全部用于腾发，至少还需人工灌溉补充450mm。而北京市区工业和生活蒸发耗水仅为133mm，还不到农田最小人工灌溉需求量的30%。

　　2、天然降水部分

　　城市和农田的雨量是相等的，但农田腾发了所有天然降水（我们刚才是假设600mm降水全部用于腾发，否则灌溉用水就还要比450mm加大）；而城市的大部分面积是水泥房顶、水泥地面，它们几乎不吸收水分，也就没有水分供后期蒸发（压实的泥土地面吸收很小）。城市不透水面的径流系数一般为ψ=0.9，也就是说，降雨量的90%将形成地面径流[10]。 这些水或者进入城市排水系统，排入河川成为径流量；或者在某些土壤通透面集中渗入地下形成土壤水或地下水。

　　3、结论

　　因此，在华北灌溉农业区，每平方公里农田（包括城市绿地）转化为市区、工业区后，每年可减少蒸发耗水32.0万m3，同时形成54.0万m3的新水源，综合水源效益为86万m3/平方公里.年。

　　城市还有一部分绿地上没有被转化，还保留了农田的基本性质，我们只须认为是统计中把这部分特殊的“农田”“误”统计为城市面积并把其用水“误”作为城市用水了，此“误”不影响计算结果。

　　工业和生活蒸发耗水远远小于同样面积的农田腾发（80年代以来的工业与城市扩张，都是围绕着原有城市展开的，所占用的农田几乎全部是灌溉条件最好，耗水量最大的农田）；城市面积的扩大，意味着蒸发耗水的减少。同时，城市天然降水是形成地表、地下、土壤水源的重要来源，起着增加水源总量的重要作用；城市面积越扩张，水源就越丰富。

　　以往认为工业与城市扩张、用水增加造成干旱的结论是不经推敲的。

附文二注释：

[01]国家发改委>>>《电力行业节水工作取得进展》http://www.sdpc.gov.cn/zjgx/t20061116_93679.htm

[02]《基于高压电场的降低蒸发水水耗的方法》，宁康红、侯铁信、舒乃秋、郑凌蔚，《电力建设》2003年05期，参见http://www.ilib.cn/Abstract.aspx?A=dljs200305020

[03]《电力行业节水工作取得进展》，国家发展和改革委员会，参见http://www.sdpc.gov.cn/zjgx/t20061116_93679.htm

[04]《造纸产业发展政策》，国家发展和改革委员会，参见http://www.sdpc.gov.cn/zcfb/zcfbgg/2007gonggao/W020071101607983780920.pdf

[05]《控制ET是海河流域水资源可持续利用的保障》，《海河水利》2007年01期，参见http://www.cws.net.cn/zt/06haixia/lw/3.doc

[06]北京市人民政府网站>>>首都之窗>>>北京风貌，参见http://www.beijing.gov.cn/rwbj/bjgm/bjfm/t648265.htm

[07]《北京城市总体规划》第三章 城市规模　第19条 城镇建设用地规模《城镇人口人均建设用地105平方米》，按此标准推算，北京市2005年的城市面积为1350平方公里（包括中心城、新城、组团城）http://www.cityup.org/case/general/200709/2549.html

[08]中国水利网>>>《北京工业用水总量五年下降53.9%》http://www.chinawater.com.cn/newscenter/cmss/t20060219_170970.htm

[09]《21世纪我国粮食安全保障与灌溉需水预测》，廖永松（中国水利水电科学研究院水利所助理研究员）、黄季煜（中国科学院中国农业政策研究中心研究员），《中国水利》2004年1期，36-38页，http://www.cqvip.com/qk/90820X/200401/9008776.html

[10]任伯帜：《城市雨水作为中水原水在中水工程中的应用》，http://www.eedu.org.cn/Article/es/envir/envirtech/waterinfo/200608/9536_2.html