基于用水过程能量分析的用水效率能值评价方法研究

There are some problems in traditional water use efficiency evaluation，such as the indicators of different departments are not uniform, and the dimension is not consistent, resulting in a comprehensive comparative analysis of the water efficiency of the Department cannot be carried out; lack of regional comprehensive water efficiency evaluation index; focusing on the social water cycle, ignoring the natural water cycle, etc. In this study, an emergy evaluation method for water use efficiency is put forward based on energy analysis of water process.Based on dualistic water cycle, the flow and transformation of energy, material, which is accompanied by the process of water, is analyzed. And energy system diagram is constructed. The solar transformities of different water bodies are studied, and the emergy network diagram is constructed on the basis of energy system diagram. Then by screening the main features of the natural water cycle process, the relationship between water use efficiency and the natural water cycle is measured. Based on these, the emergy evaluation method for water use efficiency is proposed by using the emergy output per m3 water as the index. The index reflects the natural attribute of water resources. And also the index unifies the quantification of water use efficiency in regions, sectors and industries. The study will help to implement the comprehensive management of water resources, promote the improvement of water efficiency, and provide a useful reference for the implementation of the most stringent water management system, which is of great significance.

鉴于传统用水效率评价存在的：不同部门指标不统一，量纲不一致，不便于部门间用水效率的比较分析；缺少区域综合用水效率评价指标以及侧重社会水循环环节，忽视自然水循环等问题，本研究从用水过程的能量分析入手，研究用水效率能值评价方法。以二元水循环为基础，分析用水过程伴随的能量、物质流动和转化，构建能量系统图；完善水循环不同环节水体的太阳能值转换率计算方法，建立能值综合图；筛选自然水循环过程的主要特征因素，量化用水效率与自然水循环的响应关系；在此基础上提出以单方水能值净产出为指标的用水效率能值评价方法。以单方水能值净产出为指标进行用水效率的评价，既可以反映水资源的自然属性，又便于实现区域、部门、行业用水效率的统一量化，有助于实施多部门水资源的综合管理，促进用水效率的提高，为最严格水资源管理制度的实施提供有益借鉴，具有重要研究意义。

水资源供需矛盾的日益突出和水环境问题的不断恶化，逐渐成为制约经济社会发展进步和生态环境改善的主要因素，在“三条红线”和“十六字”治水方针的要求下，如何拓展用水效率内涵，实现不同用水部门用水效率的评价指标统一、量纲一致，科学评价农业、工业、生活、生态部门用水效率，是目前水资源管理实践中面临的关键问题。项目针对目前不同部门用水效率指标不统一，评价过程未考虑用水过程对经济、社会和生态环境的全部影响等问题，基于能值理论与分析方法，在明确各部门产生的综合用水效益的基础上，开展了基于全过程影响的用水效率能值评价研究，主要工作和成果如下：. （1）以水资源利用生态经济系统为基础，考虑用水过程对经济、社会和生态环境的全部影响，扩展用水效率的内涵，提出了基于全过程影响的用水效率的新概念。. （2）以用水效率与用水效益之间的关系为基础，从用水部门的全过程影响入手，分析了农业、工业、生活和生态部门用水过程产生的正负效益，并进行了能量分析，构建了不同部门用水效益能量系统图。. （3）以能值理论与分析方法为指导，根据用水过程中水资源与其它物质、能量的相互作用和转换关系，构建了不同用水部门的能量系统图，确定了不同用水部门全过程影响用水效益的构成及其能值计算方法，提出了农业、工业、生活、生态和区域全过程影响用水效率量化方法。. （4）以郑州市为例，对郑州市2011～2017年的农业、工业、生活、生态以及区域的基于全过程影响的用水效率进行评价，分析并验证基于全过程影响的用水效率能值评价方法合理性。