城市污水排放量预测研究

摘要

城市排水系统设计是一个“功在当代，利在千秋”的庞大工程。城市排水系统水量的预测工作，是城市排水系统规划和建设的基础。为执行我国城市排水系统相关规划规范体系，兼顾规划的动态性，加强相关预测模型的建立是十分必要。
　　 在国家科技重大专项“水体污染控制与治理”--“典型城市排水管道工程设计综合评估及改进研究”项目的资助下，本文较为详细地介绍了国内外城市排水管网的设计现状，并对规划的关键因素进行了全面的分析；系统探讨了城市污水排放量预测的内涵，同时对常用的污水排放量预测模型进行分析，最终建立了基于宏观预测的城市污水排放量预测模型、基于区域设计的城市生活污水量预测模型以及城市工业废水量预测方法；论文还以生态环境承载力和经济水平来衡量和约束相关规划因素，通过深入探讨当前人口预测模型的特点和应用范围，建立了人口组合预测模型。同时，论文还以上海和合肥为例，对基于宏观预测的城市污水排放量预测模型和人口预测模型进行了实证分析。主要得到以下几个方面的结论：
　　 (1)通过应用基于宏观预测的城市污水排放量预测模型，论文预测得到上海市2010年、2011年、2012年、2013年、2014年和2020年污水排放总量分别为24.18亿吨、25.29亿吨、26.57亿吨、28.02亿吨、29.66亿吨和41.96亿吨。到2020年，上海污水排放总量将达到2009年的1.8倍，生活及其他污水量是2009年的2.1倍，而工业废水量则有望达到2009年的52％。其中，上海生活污水量在城市污水排放中所占比例较大，且一直有着较大增长。根据西方发达国家工业和生活污水回用率，得到2010年和2020年上海可资源化的污水达到18.07亿吨和30.59亿吨。
　　 (2)基于区域设计的城市生活污水排放量预测模型，由规划区域人口、生活用水量定额、综合污水排放系数构成。该预测模型根据各地区万元GDP生态足迹状况、万元GDP生态足迹聚类结果以及城市特点，来确定不同区域的排放系数和用水定额。以生态环境承载力和经济水平来衡量和约束城市污水排放量预测中相关规划因子的选择与确定，可以更加科学准确地指导水量预测和排水管网的规划设计。
　　 (3)对常用人口预测方法的特点和适用范围进行分析，选择适于不同城市类别不同预测时段的预测方法。以上海和合肥为例，建立以趋势外推法、灰色GM(1，1)模型、回归分析法为主体的人口组合预测模型，进行实证分析。根据《上海统计年鉴》和《合肥统计年鉴》数据，预测得到上海市2010年、2011年、2012年、2013年、2014年和2019年十年的年末常住人口分别为：1958万人、2001万人、2046万人、2092万人、2140万人和2402万人。合肥2009年、2010年、2011年、2012年、2013年和2018年十年的年末总人口分别为：487万人、492万人、498万人、503万人、509万人和536万人，人口呈平稳增长。因统计口径不同，年鉴数据与第六次人口普查公布数据有所差别，但都显示出当前上海城市发展中承受着较大的人口压力。
　　 (4)论文根据《中国统计年鉴》中2007-2009年各行业工业生产总值以及环境的相关数据，按可比价调整GDP值后，计算了38个行业的单位工业总产值废水排放当量。根据预测区域或规划区域内主要企业所属的行业及其工业总产值，即可计算出区域相应的工业废水排放量。适用于宏微观区域，尤其适于微观区域(如工业区)工业废水排放量的预测，并对区域排水管网规划具有重要的指导意义。
　　 分析结果表明，论文所建立的模型和方法是合理可行的，能够为城市规划、排水管网规划提供理论指导，有力保障节水型社会建设，促进和谐社会构建，同时也能为城市的其他类型预测工作提供借鉴。