太原市污水量预测方法研究
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山西建筑
SHANXT ARCHITECTURE第
42卷第
3期
2 0 2 1年
2月Vci.42 No. 0
Feb- 2221 ・ 21 ・
•水-暖 -电・
文章编号：209C225
（ 2221
）03-6021-64
太原市污水量预测方法研究
姜晋波杨连昱
（太原市城乡规划设计研究院，山西太原034009 ）
摘要:为满足太原市污水处理厂提前布局的紧迫需求，研究采用城市综合用水量指标法、综合生活用水比例相关法、不同类别用
地用水量指标法预测城市用水量，再采用折污系数法确定城市污水量规模。研究对三种方法的适用情形进行了分析，并利用统计
方法减少参数确定的主观影响，进一步优化了预测方法。
关键词：用水量，污水量，统计，预测
中图分类号：X703 文献标识码:A
1概述
随着人口增长和城市化进程的加快，城市发展面临的
水质污染与水资源短缺矛盾日益凸显，生态用水、产业用
水、生活用水互相竞争，难以满足。我们需要合理分配水资
源量,提高资源回收利用率，完善并优化适应本地的城市水
循环系统。污水资源的再生回用是城市水循环系统的重要
一环，污水量是城市水资源承载力的重要组成部分。污水
量预测对城市建设和环境保护有重要影响。一方面城市污
水量决定污水处理厂规模及污水主干管规模，其中城市平
均日污水量确定城市污水处理厂规模，城市最高日最大时
污水流量确定污水主干管规模。另一方面汾河水质标准的
提高，使得现状污水处理厂实际上成为重要的污染源，由于
污水处理厂出水标准略低于受纳水体标准，污水处理厂出
水对汾河环境容量形成冲击，当汾河生态基流不足时，影响
更甚。现状太原市城市污水处理厂日处理量大于城市日供
水量，这与生活污水量小于生活用水量的常识相背离，原因
是现状污水处理厂进厂污水为混合污水，其中存在包括入
渗地下水在内的其他水量。由于污水量快速增长和不明水
量混入，近几年投入运行的污水处理厂建成即满负荷,使管
理工作极为被动。混合污水中的其他水量占用污水处理设
施规模,造成能量与药剂的巨大浪费，同时影响水量平衡计
算及污染物转移评估。2020
年正值新旧规划交替时期，污
水处理厂建设的紧迫性要求污水量预测前置。污水量预测
成果作为污水处理厂建设规模的依据，服务行业主管部门
提前布局、提前决策的要求，并用于城市水循环系统的
构建。
2资料与方法
2.1
研究区域
太原市地处晋中盆地，东、西、北三面环山，汾河自北向
南穿越市区，中、南部为河谷平原。市区面积1416 km2
,下
辖迎泽、杏花岭、万柏林、尖草坪、小店、晋源6
个城区。研
究区域包括城六区及太原市国家级经济技术开发区、山西
转型综改示范区潇河产业园区太原起步区。2012
年城六
区常住人口 361.20
万人,现状户籍人口 222.44
万人，流动
人口 6& 22
万人〔2
。2.2
数据来源
考虑数据的权威性与一致性，研究选用太原市
2010
年一2018
年用水统计年报逐年用水量数据分析太原
市用水量变化特征。现状人口数据使用2011
年一2019
年
统计年鉴,规划人口数据与在编国土空间规划一致。建设
用地分类及面积数据与现状片区控规一致。
2.3
预测方法
研究基于太原市2010
年一2018
年用水量的变化趋
势及历史均值，结合相关研究，按照规范［2］
确定人均用
水量、工业用水量与与综合生活用水量比值、不同类别
用地用水量等参数，进而预测城市用水量。城市污水量
根据城市用水量和城市污水排放系数确定［3］
。研究主
要解决以下三个问题：一是三种预测方法各自的适用情
形不明确，二是全市采用统一用水量参数偏离各分区实
际用水规律，三是按行政区统计的用水量数据与排水分
区边界不匹配。
3历史用水规律分析
历史用水规律包括用水量的均值、比重、极值等诸多要
素，研究仅就预测方法涉及的数据进行分析。
3.1
用水量与服务人口的相关性
根据2010
年一202
年各区及全市逐年人口和逐年用
水量数据，分析人口与用水量的相关程度。城六区总人口
与总用水量相关系数达0.321
（见表2,
说明人均用水量指
标可以较好的反映太原市城六区用水量规律。
表1 2010年一2018年人口与用水量相关系数表
城区小店区迎泽区杏花岭区尖草坪区万柏林区晋源区城六区
相关系数0. 0046.9226.9120.9290.903-0. 7790. 031
3.3
城六区2012
年一202
年人均用水量逐年变化
城六区2010
年一2018
年人均居民生活用水量从
89.2 »（
人• d）
增长至122. 93
"（人• d
），主要原因是城
市居民生活水平提高引起人均居民生活用水量增长。城六
区2010
年一202
年人均综合生活用水量与人均居民生活
用水量的差值介于33
「（人• d
）〜40 L（
人• d）,
且总体
呈下降趋势。这表明人均综合生活用水量的增长主要动因
是人均居民生活用水量增长。城六区2010
年—2015
年人
收稿日期
：2626-08T1
作者简介：姜晋波
（285-），男，高级工程师；杨连昱
（282-），男，
高级工程师第
47卷第
3期
2 0 2 1 年
2 月山西建筑
-82 -
均工业用水量在14
「（人• d）
附近摆动，而同期太原市
工业产值呈增加趋势,其主要原因是高污染、高能耗、资源
型产业外迁及工业节水水平提高。城六区2010
年一2018
年人均综合用水量从258 L（
人• d）
增长至392 L（
人• d
）,
其中人均工业用水量贡献率接近54%,
并呈降低趋势。城
六区2010
年一2018
年人均用水量变化趋势见图1
。
400「
350 -
300
250
200
150
100-十居民生活
*综合生活
工业
50
0------------------------------------------------------------------------------------------
2009 2011 2013 2015 2017 2019
年度/年
图1
城六区2010
年一2018
年人均用水量变化趋势图
3.4
各城区2010
年一201
年人均用水量逐年变化
201
年一2018
年小店区人均用水量呈增长趋势，其中
人均综合用水量与人均工业用水量相关系数达97%
，说明
两者高度相似。小店区人均用水量与近年来小店区人口、
产业集聚趋势密切相关。2010
年—2018
年晋源区人均用
水量呈降低趋势，其中人均综合用水量与人均工业用水量
相关系数达9&4%,
说明两者高度相似。晋源区人均用水
量与国电太原第一热电厂外迁密切相关。2010
年—2015
年迎泽区、杏花岭区人均综合用水量小幅增长，人均综合用
水量与人均工业用水量相关系数分别为46. 2% ,0. 7%
。
迎泽区、杏花岭区综合用水量中工业用水量占比极小,且相
关程度低。
2010
年—2015
年万柏林区、尖草坪区人均综合用水量
小幅增长，人均综合用水量与人均工业用水量相关系数分
别为62. 6% ,71.9%
。万柏林区、尖草坪区综合用水量中
工业用水量占比高，区内大企业用水量与综合用水量的相
关程度低。
综上，综合生活用水比例相关法用于小店区、晋源区用
水量预测效果最好，用于万柏林区、尖草坪区用水量预测效
果一般，用于迎泽区、杏花岭区用水量预测效果最差。各城
区2010
年一201
年人均用水量变化趋势见图2
。
a）小店区600
500 -
400 -
300 -
200 -
10% -
%2010 2012 2014 2016 2018
2011 2013 2015 2017
300
250
200
150
100
2011 2013 2015 2017
100C）杏花岭区
2010 2012 2014 2016 2018
2011 2013 2015 2017
e）万柏林区300 I-
02010 2012 2014 2016 2018
2011 2013 2015 2017
b）迎泽区
800
600
400
200
02010 2012 2014 2016 2018
2011 2013 2015 2017
2）尖草坪区
1 000
800
600
400
200
02010 2012 2014 2016 2018
2011 2013 2015 2017
f）晋源区
—居民生活*综合生活—工业*综合
图2各城区2010年一2018年人均用水量变化趋势图
3.4
各城区横向比较
分别求取六个城区2010
年一201
年人均用水量的均
值，分析发现六个城区的人均工业用水量、人均综合用水量 数据离散程度高,说明统一指标替代分区指标不合理（如表
2
所示）。
表2人均用水量离散程度分析表
用水量人均居民人均综合人均工人均综
生活用水量生活用水量业用水量合用水量
均值14. 56172. 25159.64330. 55
均方差19.2822. 55119.56125.56
方差258. 59son13 678. 3811 162.38
人均居民生活用水量2010
年一2018
年均值中杏花岭
区最高，晋源区和尖草坪区最低。人均综合生活用水量
2010
年一2018
年均值中杏花岭区最高，万柏林区、小店区
和尖草坪区最低。人均工业用水量2010
年一2018
年均值
中尖草坪区最高，杏花岭区和迎泽区最低。人均综合用水
量2010
年一2018
年均值中尖草坪区、小店区、晋源区较高，
原因是统计期间尖草坪区、小店区工业用水量较大导致人
均用水量较高，晋源区人口较少导致人均用水量较高。各
城区人均用水量横向比较图如图3
所示。
万柏林区晋源区—2
民生活
—■—综合生活
工业
-^―综合
图3
各城区人均用水量横向比较图
3.4
小结
根据统计分析，各城区的人均用水量与城六区人均用
水量均值等存在明显偏差。例如2010
年一201
年期间小
店区人均用水量大幅增长，晋源区人均用水量大幅降低后
趋于稳定，均与城六区人均用水量总体稳定增长规律不一
致。分区预测用水量与统一参数预测用水量存在较大偏
差,偏离程度介于-29. 2% ~ 60. 6%
,因此分区预测用水量
更加合理（见表3
）。
表3分区预测偏离全市统一指标预测程度表
城区小店区迎泽区杏花岭区尖草坪区万柏林区晋源区城六区
偏离程度
27. 3%-25.5%-25.2%60.5%-10.5%— 18.5%1.22%
4用水量预测
4.1
用水趋势预测
生活用水趋势预测:小店区预测人口大幅增加，生活水
平持续提高,综合生活用水量呈明显增长趋势。迎泽区、杏
花岭区、尖草坪区、万柏林区、晋源区人口稳定增长,生活水
平持续提高,综合生活用水量呈增长趋势。
工业用水趋势预测：小店区分布有潇河产业园区、太
原市国家级经济技术开发区，预计工业用水量继续增加。
迎泽区、杏花岭区规划无新增大型工业产业，工业用水基
本稳定在极低水平。尖草坪区由于太钢、二电厂的节水
技术进步及新建军民融合产业园工业用水水平较低，工
业用水量总体呈下降趋势。万柏林区由于太重、晋机、汾
机的节水技术进步，工业用水量总体呈下降趋势。晋源
区由于一电厂等企业外迁，工业用水大户已不存在，工业
