第八章需水量计算与预测分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大家好
第八章 需水量计算与预测
吕翠美 三峡大学水利与环境工程学院
主要内容
➢ §8.1 用水户分类及其层次结构 ➢ §8.2 工业需水量的计算与预测 ➢ §8.3 灌溉用水量的计算与预测 ➢ §8.4 生态需水的计算与预测 ➢ §8.5 其他用水的计算与预测 ➢ §8.6 综合需水过程计算
用水户分类及其层次结构 8.1
经验公式法
• （1）以水面蒸发为参数的需水系数法
EE0 b
• （2）以气温为参数的需水系数法
ETb
• （3）以多种因素为参数的需水公式
E ii i (ti 50) E0
能量平衡法——彭曼公式
作物在滕发（包括植株蒸腾和株间蒸发）过程中， 无论是体内液体水的输送，或是滕发面上水分的 汽化和扩散，都需要消耗能量，作物需水量的大 小与滕发消耗能量密切相关。
能量平衡法——彭曼公式
Ep
1 L
(
)H
0
LE
1 ()
Ep—作物田间需水量； L—滕发单位重量的水所需热量； △—气温-水汽压关系曲线上的斜率； r—湿度常数； Ho—地面净辐射； Ea—干燥力
作物田间耗水量计算
旱作物
田间耗水量=作物需水量+土壤深层渗漏量
水稻
田间耗水量=作物需水量+水田渗漏量 +育秧水+泡田水
大、小牲畜 鱼塘补水
纺织、造纸、石化、冶金 采掘、食品、木材、建材、机械、电子、
其 他 (包 括 电 力 工 业 中 非 火 (核 )电 部 分 ) 循环式、直流式 建筑业 商业、饮食业
货运邮电业、其他服务业、 城市消防用水、公共服务用水及城市特殊用水
基流、冲沙、防凌、稀释净化等 冲淤保港、防潮压碱、河口生物等
Q 总Q 耗Q 排Q 重
Q总Q补Q重 Q补Q耗Q排
工业用水水平度量指标
重复利用率 Q重100%(1Q补)100%
Q总
Q总
Pr100%
排水率
P Q排 100% Q总
耗水率
r Q耗 100% Q总
排出率
q Q排 100% Q补
【例题8-1】
• 某钢厂2000年引进新水6600万方，工 业用水重复利用率为85%，排水量为 4200万方，若在现有设备和工艺条件 下，采用闭路循环，求其重复利用率。
• 某工业行业1995年产值为10亿元，万元产 值用水量为1000方，2000年产值为20亿元， 万元产值用水量为900方，据经济发展规划， 2010年工业产值达50亿元，求在现有用水 方式下，2010年需水量。
分行业重复利用率提高法
Q重 1 Q补
Q总
Q总
1 1
Q补1 Q总
12
Q补2 Q总
1 1 Y1 1 2 Y2
年平算均维流持量河的道3一0%定~功40能%的，生作态为环河境道需生水态量环。境需水量。
其他用水的计算与预测 8.5
居民生活
W居 nm W 居P0(1)nKi
W居—居民生活用水量； m—人均生活用水定额；
n—用水人数
P0—现状人口； ε—人口计划增长率； n—时间间隔； Ki—水平年人均用水定额
义
、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡的需水量等
。
算计
是指为维持生态与环境功能和进行生态环境建设 所需要的最小需水量。
植被型生态环境需水
城镇绿化用水
防护林草用水
WG SGqG
WG—绿地生态需水量； SG—绿地面积； qG—绿地灌溉定额
湖泊、湿地、城镇河湖及鱼塘补水
以规划水面面积的水面蒸发量与降水量之差计算
Y Q补 A
【例题8-6】
• 某工业部门2000年产值为18.62亿元，用水 量为12930万方，重复利用率为76.28%，据 节水规划，2010年重复利用率将提高到 85%，据经济发展规划，2010年产值为25.3 亿元，求2010年需水量。
分块预测法
分块预测法就是将一个城市或地区的工 业分成几大块，分别用不同的方法预测 将来的用水量。
农村牲畜用水
W牧 nimi
W牧—牧业用水量； ni—第i种牲畜或家禽头数或只数； mi—第i种牲畜或家禽用水定额
建筑业和第三产业需水
• 建筑业—单位建筑面积用水量法； • 第三产业—用水指标法
综合需水过程计算
8.6
用水能够相互结合的兴利部门
Q' s,t
m a1x(Qit i1)
Qs，t’—用水能够相互结合的兴利部门的综合需水量； Ω1—用水能够相互结合的兴利部门集合； Qit—第i兴利部门第t时段的需水量
Si—预测的第i水平年工业需水量 S0—基准年工业用水量 d—工业用水年平均增长率 n—间隔年数
【例题8-4】
• 某工业用水部门，2000年用水量为 2000万方，根据综合分析，未来十年 用水量增长率为10%，求2010年该工 业部门的用水量。
S 2010 S 2000 (1 0.1)10 2000 2.5937 5187
灌区综合灌溉用水过程计算
作物种类 总生育时间 生育阶段
不同水平年不同保证率灌溉用水量的估算 灌溉面积的发展速度 不同保证率情况下的不同灌溉方式 不同作物的灌溉定额及组成 渠系水利用系数提高程度
生态需水的计算与预测 8.4
定义
生态环境需水量，是指维持全球生物地理生态
广
系统水分平衡所需要的水量，它包括水热平衡
一级
二级
三级
生活
生活
城镇生活
农村生活
种植业
第一产业
林牧渔业
生产 第二产业
第三产业
工业
建筑业 商饮业 服务业
四级 城镇居民生活 农村居民生活
水田 水浇地 灌溉林果地 灌溉草场
牲畜 鱼塘 高用水工业
一般工业
火 (核 )电 工 业 建筑业 商饮业
服务业
河道内 生态环境
河道外
生态环境功能 生态环境功能 其他生态建设
用水不能够结合的兴利部门
Q'' s,t
(Qit i2)
2
Qs，t’’—用水不能够结合的兴利部门的综合需水量； Ω2—用水不能够结合的兴利部门集合； Qit—第i兴利部门第t时段的需水量
工程综合需水过程
Qs,t Qs',t Qs'',t
【例题8-8】
• 某水库有灌溉、供水、航运、发电四 个兴利部门，其中供水为坝上自流引 水，航运为下游河道航运，灌溉利用 发电尾水，一直各部门的用水流量过 程见表8-25，求水库的综合用水过程。
工业用水的分项测定和计算
用水量测定
水表计量 利用水池、水塔储水设备测定 利用生产设备测定
三角堰测定法
排水量测定 浮标测定法
耗水量测定与计算
蒸发水量 渗漏水量 产品带走水量
工业需水量预测
趋势法 指标预测法 分行业重复利用率提高法 分块预测法
趋势法
• 用历年工业用水增长率推算未来工业用水量
Si S0(1d)n
谢 谢！
用水增长率影响因素
随着用水水平的提高， 用水增长率会降低
随着重复利用程度的提高， 单位用水增长率下降
选取工业发展稳定阶段 分析用水增长率
修正偶然因素及气候因素的影响
增长率确定方法
根据历史资料，建立GDP增长率与用 水量增长率的关系，根据经济规划中的 GDP增长率计划值，确定d。
从世界发达国家类似地区的特定 发展阶段进行类比选择。
总用水 工矿企业在生产过程中所需要的全部水量
取用水 工矿企业在生产过程中所取用的新鲜水量 排放水 工矿企业使用后向外排放的水量
耗用水
工矿企业生产过程中消耗掉的水量，包括 蒸发、渗漏、工艺消耗和生活消耗的水量
重复用水 在工业生产过程中二次以上的用水
按水源分类
河水 地下水 自来水 海水 中水
工业用水量的计算
部门 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 灌溉 0 0 0 14 16 18 20 25 0 0 0 0 发电 10 10 13 20 18 20 10 10 10 10 10 10 航运 15 15 15 15 15 0 0 0 15 15 15 10 供水 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
通河湖泊与湿地等 根据河流具体情况设定
湖泊、沼泽、滩涂等
绿化用水、城镇河湖补水、环境卫生用水等
地下水回补、防沙固沙、防护林草、水土保持等
工业需水量的计算与预测 8.2
工业用水分类
按作用分 按过程分 按水源分
按工业用水在生产中所起作用分类
冷却用水 空调用水 产品用水 其他用水
按工业用水过程分类
果树套种水稻
葡萄套种水稻 玉米套种水稻
稻藕套种
作物田间需水量估算方法
作物田间需水量的大小与气象(温度、日照、湿 度、风速)、土壤含水状况、作物种类及其生长发 育阶段、农业技术措施、灌溉排水方式等有关， 这些因素对需水量的影响相互关联，错综复杂。
经验公式法
能量平衡法
经验公式法
首先分析与作物 田间需水量关系密切的因素， 其次在实验站观测两者同步资料，然后根据观测 资料，分析它们之间的关系，并建立经验方程。
工业用水过程Baidu Nhomakorabea算
分 配
Wt Wt
系
数
法
t 1
灌溉用水量的计算与预测 8.3
基本概念
作物需水量 作物田间耗水量 田间灌溉用水量 泡田用水量
灌水定额 灌水模数 灌溉定额 灌溉制度
耕地面积 播种面积 复种指数 灌溉面积
泡田
整地
育秧
起苗
插秧
玉米套种木薯
玉米套种黄豆
甘蔗套种黄豆
甘蔗套种西瓜
河道基本功能 河口生态环境 通河湖泊与湿地
其他河道内 湖泊湿地 城镇生态 环境美化
其他生态建设
备注 仅 为 城 镇 居 民 生 活 用 水 (不 包 括 公 共 用 水 ) 仅 为 农 村 居 民 生 活 用 水 (不 包 括 牲 畜 用 水 )
水稻等 小麦、玉米、棉花、蔬菜、油料等
果树、苗圃、经济林等 人工草场、灌溉的天然草场、饲料基地等
指标预测法
• （1）建立不同工业部门万元产值取水 量与产值的相关关系：
lgYalgXb
Y—万元产值取水量 X—工业产值 a，b—待定参数
指标预测法
• （2）对不同水平年各行业的产值进行 预测。
• （3）计算不同水平年不同工业部门的 需水量。
W YA
W—工业需水量；A—预测工业产 值
【例题8-5】
【例题8-2】
• 某城镇2000年工业用水重复利用率为50%， 工业引用水量（补充水量）为6亿方；计划 2010年将工业用水重复利用率提高到85%， 工业引用水量增加到7亿方。设城镇工业综 合耗水率r=5%。试求2000年和2010年工业 排水量。
【例题8-3】
• 某化工厂有三种供水水源，其中：地下水 用量435m3/h；河水用量81，自来水用量41， 地下水直接引入用水部门；河水先引入循 环池，再通过循环池供给与地下水相同的 部门；自来水独成系统，各水源与用户的 关系如图8-1所示。求该化工厂重复利用率、 耗水率、排水率及排出率。
W t [EtStP t]
WG—绿地生态需水量； SG—绿地面积； qG—绿地灌溉定额
河道内生态环境需水
分项计算法
河道基流 改善水质需水量 外包线法 通河湖库湿地生态用水 水生生物需水量 其他河道内生态用水
12
综合计算法 WR243600 MiQiPi i1
少水Te期nn通a常nt选法取：多将年全平年均分流为量两的个1计0%算~时20段%，，根多据水多期年选平取均多 流量百分比和河道内生态环境状况的对应关系，直接计
第八章 需水量计算与预测
吕翠美 三峡大学水利与环境工程学院
主要内容
➢ §8.1 用水户分类及其层次结构 ➢ §8.2 工业需水量的计算与预测 ➢ §8.3 灌溉用水量的计算与预测 ➢ §8.4 生态需水的计算与预测 ➢ §8.5 其他用水的计算与预测 ➢ §8.6 综合需水过程计算
用水户分类及其层次结构 8.1
经验公式法
• （1）以水面蒸发为参数的需水系数法
EE0 b
• （2）以气温为参数的需水系数法
ETb
• （3）以多种因素为参数的需水公式
E ii i (ti 50) E0
能量平衡法——彭曼公式
作物在滕发（包括植株蒸腾和株间蒸发）过程中， 无论是体内液体水的输送，或是滕发面上水分的 汽化和扩散，都需要消耗能量，作物需水量的大 小与滕发消耗能量密切相关。
能量平衡法——彭曼公式
Ep
1 L
(
)H
0
LE
1 ()
Ep—作物田间需水量； L—滕发单位重量的水所需热量； △—气温-水汽压关系曲线上的斜率； r—湿度常数； Ho—地面净辐射； Ea—干燥力
作物田间耗水量计算
旱作物
田间耗水量=作物需水量+土壤深层渗漏量
水稻
田间耗水量=作物需水量+水田渗漏量 +育秧水+泡田水
大、小牲畜 鱼塘补水
纺织、造纸、石化、冶金 采掘、食品、木材、建材、机械、电子、
其 他 (包 括 电 力 工 业 中 非 火 (核 )电 部 分 ) 循环式、直流式 建筑业 商业、饮食业
货运邮电业、其他服务业、 城市消防用水、公共服务用水及城市特殊用水
基流、冲沙、防凌、稀释净化等 冲淤保港、防潮压碱、河口生物等
Q 总Q 耗Q 排Q 重
Q总Q补Q重 Q补Q耗Q排
工业用水水平度量指标
重复利用率 Q重100%(1Q补)100%
Q总
Q总
Pr100%
排水率
P Q排 100% Q总
耗水率
r Q耗 100% Q总
排出率
q Q排 100% Q补
【例题8-1】
• 某钢厂2000年引进新水6600万方，工 业用水重复利用率为85%，排水量为 4200万方，若在现有设备和工艺条件 下，采用闭路循环，求其重复利用率。
• 某工业行业1995年产值为10亿元，万元产 值用水量为1000方，2000年产值为20亿元， 万元产值用水量为900方，据经济发展规划， 2010年工业产值达50亿元，求在现有用水 方式下，2010年需水量。
分行业重复利用率提高法
Q重 1 Q补
Q总
Q总
1 1
Q补1 Q总
12
Q补2 Q总
1 1 Y1 1 2 Y2
年平算均维流持量河的道3一0%定~功40能%的，生作态为环河境道需生水态量环。境需水量。
其他用水的计算与预测 8.5
居民生活
W居 nm W 居P0(1)nKi
W居—居民生活用水量； m—人均生活用水定额；
n—用水人数
P0—现状人口； ε—人口计划增长率； n—时间间隔； Ki—水平年人均用水定额
义
、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡的需水量等
。
算计
是指为维持生态与环境功能和进行生态环境建设 所需要的最小需水量。
植被型生态环境需水
城镇绿化用水
防护林草用水
WG SGqG
WG—绿地生态需水量； SG—绿地面积； qG—绿地灌溉定额
湖泊、湿地、城镇河湖及鱼塘补水
以规划水面面积的水面蒸发量与降水量之差计算
Y Q补 A
【例题8-6】
• 某工业部门2000年产值为18.62亿元，用水 量为12930万方，重复利用率为76.28%，据 节水规划，2010年重复利用率将提高到 85%，据经济发展规划，2010年产值为25.3 亿元，求2010年需水量。
分块预测法
分块预测法就是将一个城市或地区的工 业分成几大块，分别用不同的方法预测 将来的用水量。
农村牲畜用水
W牧 nimi
W牧—牧业用水量； ni—第i种牲畜或家禽头数或只数； mi—第i种牲畜或家禽用水定额
建筑业和第三产业需水
• 建筑业—单位建筑面积用水量法； • 第三产业—用水指标法
综合需水过程计算
8.6
用水能够相互结合的兴利部门
Q' s,t
m a1x(Qit i1)
Qs，t’—用水能够相互结合的兴利部门的综合需水量； Ω1—用水能够相互结合的兴利部门集合； Qit—第i兴利部门第t时段的需水量
Si—预测的第i水平年工业需水量 S0—基准年工业用水量 d—工业用水年平均增长率 n—间隔年数
【例题8-4】
• 某工业用水部门，2000年用水量为 2000万方，根据综合分析，未来十年 用水量增长率为10%，求2010年该工 业部门的用水量。
S 2010 S 2000 (1 0.1)10 2000 2.5937 5187
灌区综合灌溉用水过程计算
作物种类 总生育时间 生育阶段
不同水平年不同保证率灌溉用水量的估算 灌溉面积的发展速度 不同保证率情况下的不同灌溉方式 不同作物的灌溉定额及组成 渠系水利用系数提高程度
生态需水的计算与预测 8.4
定义
生态环境需水量，是指维持全球生物地理生态
广
系统水分平衡所需要的水量，它包括水热平衡
一级
二级
三级
生活
生活
城镇生活
农村生活
种植业
第一产业
林牧渔业
生产 第二产业
第三产业
工业
建筑业 商饮业 服务业
四级 城镇居民生活 农村居民生活
水田 水浇地 灌溉林果地 灌溉草场
牲畜 鱼塘 高用水工业
一般工业
火 (核 )电 工 业 建筑业 商饮业
服务业
河道内 生态环境
河道外
生态环境功能 生态环境功能 其他生态建设
用水不能够结合的兴利部门
Q'' s,t
(Qit i2)
2
Qs，t’’—用水不能够结合的兴利部门的综合需水量； Ω2—用水不能够结合的兴利部门集合； Qit—第i兴利部门第t时段的需水量
工程综合需水过程
Qs,t Qs',t Qs'',t
【例题8-8】
• 某水库有灌溉、供水、航运、发电四 个兴利部门，其中供水为坝上自流引 水，航运为下游河道航运，灌溉利用 发电尾水，一直各部门的用水流量过 程见表8-25，求水库的综合用水过程。
工业用水的分项测定和计算
用水量测定
水表计量 利用水池、水塔储水设备测定 利用生产设备测定
三角堰测定法
排水量测定 浮标测定法
耗水量测定与计算
蒸发水量 渗漏水量 产品带走水量
工业需水量预测
趋势法 指标预测法 分行业重复利用率提高法 分块预测法
趋势法
• 用历年工业用水增长率推算未来工业用水量
Si S0(1d)n
谢 谢！
用水增长率影响因素
随着用水水平的提高， 用水增长率会降低
随着重复利用程度的提高， 单位用水增长率下降
选取工业发展稳定阶段 分析用水增长率
修正偶然因素及气候因素的影响
增长率确定方法
根据历史资料，建立GDP增长率与用 水量增长率的关系，根据经济规划中的 GDP增长率计划值，确定d。
从世界发达国家类似地区的特定 发展阶段进行类比选择。
总用水 工矿企业在生产过程中所需要的全部水量
取用水 工矿企业在生产过程中所取用的新鲜水量 排放水 工矿企业使用后向外排放的水量
耗用水
工矿企业生产过程中消耗掉的水量，包括 蒸发、渗漏、工艺消耗和生活消耗的水量
重复用水 在工业生产过程中二次以上的用水
按水源分类
河水 地下水 自来水 海水 中水
工业用水量的计算
部门 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 灌溉 0 0 0 14 16 18 20 25 0 0 0 0 发电 10 10 13 20 18 20 10 10 10 10 10 10 航运 15 15 15 15 15 0 0 0 15 15 15 10 供水 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
通河湖泊与湿地等 根据河流具体情况设定
湖泊、沼泽、滩涂等
绿化用水、城镇河湖补水、环境卫生用水等
地下水回补、防沙固沙、防护林草、水土保持等
工业需水量的计算与预测 8.2
工业用水分类
按作用分 按过程分 按水源分
按工业用水在生产中所起作用分类
冷却用水 空调用水 产品用水 其他用水
按工业用水过程分类
果树套种水稻
葡萄套种水稻 玉米套种水稻
稻藕套种
作物田间需水量估算方法
作物田间需水量的大小与气象(温度、日照、湿 度、风速)、土壤含水状况、作物种类及其生长发 育阶段、农业技术措施、灌溉排水方式等有关， 这些因素对需水量的影响相互关联，错综复杂。
经验公式法
能量平衡法
经验公式法
首先分析与作物 田间需水量关系密切的因素， 其次在实验站观测两者同步资料，然后根据观测 资料，分析它们之间的关系，并建立经验方程。
工业用水过程Baidu Nhomakorabea算
分 配
Wt Wt
系
数
法
t 1
灌溉用水量的计算与预测 8.3
基本概念
作物需水量 作物田间耗水量 田间灌溉用水量 泡田用水量
灌水定额 灌水模数 灌溉定额 灌溉制度
耕地面积 播种面积 复种指数 灌溉面积
泡田
整地
育秧
起苗
插秧
玉米套种木薯
玉米套种黄豆
甘蔗套种黄豆
甘蔗套种西瓜
河道基本功能 河口生态环境 通河湖泊与湿地
其他河道内 湖泊湿地 城镇生态 环境美化
其他生态建设
备注 仅 为 城 镇 居 民 生 活 用 水 (不 包 括 公 共 用 水 ) 仅 为 农 村 居 民 生 活 用 水 (不 包 括 牲 畜 用 水 )
水稻等 小麦、玉米、棉花、蔬菜、油料等
果树、苗圃、经济林等 人工草场、灌溉的天然草场、饲料基地等
指标预测法
• （1）建立不同工业部门万元产值取水 量与产值的相关关系：
lgYalgXb
Y—万元产值取水量 X—工业产值 a，b—待定参数
指标预测法
• （2）对不同水平年各行业的产值进行 预测。
• （3）计算不同水平年不同工业部门的 需水量。
W YA
W—工业需水量；A—预测工业产 值
【例题8-5】
【例题8-2】
• 某城镇2000年工业用水重复利用率为50%， 工业引用水量（补充水量）为6亿方；计划 2010年将工业用水重复利用率提高到85%， 工业引用水量增加到7亿方。设城镇工业综 合耗水率r=5%。试求2000年和2010年工业 排水量。
【例题8-3】
• 某化工厂有三种供水水源，其中：地下水 用量435m3/h；河水用量81，自来水用量41， 地下水直接引入用水部门；河水先引入循 环池，再通过循环池供给与地下水相同的 部门；自来水独成系统，各水源与用户的 关系如图8-1所示。求该化工厂重复利用率、 耗水率、排水率及排出率。
W t [EtStP t]
WG—绿地生态需水量； SG—绿地面积； qG—绿地灌溉定额
河道内生态环境需水
分项计算法
河道基流 改善水质需水量 外包线法 通河湖库湿地生态用水 水生生物需水量 其他河道内生态用水
12
综合计算法 WR243600 MiQiPi i1
少水Te期nn通a常nt选法取：多将年全平年均分流为量两的个1计0%算~时20段%，，根多据水多期年选平取均多 流量百分比和河道内生态环境状况的对应关系，直接计