第5章 水资源供需平衡分析

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水资源供需平衡分析
（二） 典型年法中供水保证率 1、供水保证率：指多年供水过程中，供水得到保 证的年数占总年数的百分数，常用下式计算：
m p 100 % n 1
式中：p——供水保证率； m——保证正常供水的年数； n——供水总年数。
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2、确定供水保证率的方法 (1)在今后多年供水过程中有保证年数占总供水年 数的百分数。今后多年是一个计算系列，在这个 系列中，不管那一个年份，只要有保证的年数足 够，就可以达到所需保证率。 (2)规定某一个年份(例如2000年这个水平年)，这一 年的来水可以是各种各样的，现在把某系列各年 的来水都放到2000这一水平年去进行供需分析， 计算其供水有保证的年数占系列总年数的百分数， 即为2000年这一水平年的供水遇到所用系列的来 水时的供水保证率。
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③渔业用水 渔业用水指养殖水面蒸发和渗漏所消耗水的补充量， 按下式估算：
W渔 [E P S ]
式中： ω ——养殖水面积，m2或km2； E——水面蒸发量，可通过实验求得，mm； α ——蒸发器折算系数； P——年降雨量，mm； S——年渗漏量，mm。
④村办企业用水
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③分行业重复利用率提高法： 用万元产值用水量和重复利用率这二个指标 来推算工业发展用水。
式中： q1，q2——分别为起始年和预测年的万元产值取 用水量，m3／万元； η 1，η 1节。——分别为起始年和预测年的工业 用水重复利用率，％。
1 1 q2 q1 1 2
M毛
M净
水
式中：M净 ——净灌水量，m3； η
水——灌溉水利用系数，一般为0.45～0.6。
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(2)农业的其他用水 ①农村居民生活用水 可通过典型调查人均生活用水标准，按下式 进行估算：
W居 0.365 ni mi
式中:W居——农村居民生活用水量，m3／a；
mi——人均生活用水标准，L／(人· d)；
ni——农村居民用水人数。
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②牲畜用水 可通过调查到或实测到的牲畜用水定额，按 下式进行估算：
W居 0.365 ni mi
式中：W牲——全部的牲畜用水量，m3／a；
ni——各种牲畜或家禽头数或只数，头；
mi——各种牲畜或家禽用水定额(调查或实测值)， L／(头· d)。
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三、方法 1、系列法 按雨情、水情的历史系列资料进行逐年的供 需平衡分析计算； 2、典型年法(或称代表年法) 根据雨情、水情具有代表性的几个不同年份进 行分析计算，而不必逐年计算。 3、动态模拟法：属系列法的一种。
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1. 系列法 • 选择代表性的系列，进行逐年供需分析。 • 系列法要求资料多，工作量大，适用于大区域、 重要地区的供需平衡分析。 • 通过对长系列调节计算结果的统计分析，可以得 到不同来水频率下的各分区各部门的余缺水量。
二、计算分区和计算时段 （一） 区域划分 (1)尽量按流域、水系划分，对地下水开采区应尽 量按同一水文地质单元划分，这样便于算清水账。 (2)尽量照顾行政区划的完பைடு நூலகம்性。这样便于资料 的收集和统计，另外，按行政区划更有利于水资 源的开发利用和保护的决策和管理。 (3)尽量不打乱供水、用水、排水系统。
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三、典型年和水平年的确定 （一）不同频率典型年的确定 1．典型年来水量的选择 根据各分区的具体情况来选择控制站，以控制 站的实际来水系列进行频率计算，选择符合某一 设计频率的实际典型年份，然后求出该典型年的 来水总量。可以选择年天然径流系列或年降雨量 系列进行频率分析计算。 （1）北方干旱半干旱地区，降雨较少，供水主要 靠径流调节，则常用年经流系列来选择典型年。 （2）南方湿润地区，降雨较多，缺水既与降雨有 关，又与用水季节径流调节分配有关，故可以有 多种的系列选择。
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2. 典型年法 • 选择代表性的系列，根据降水频率，选取典型年 进行供需分析。 • 一般地，平水年频率P=50%，枯水年（偏旱年） 频率P=75%；特枯水年（干旱年）频率P=90%或 P=95%。 • 北方干旱地区，一般要做平水年（P=50%）、偏 旱年（P=75%）二个典型年的供需分析。 • 南方湿润地区，则做平水年（P=50%）、偏旱年 （P=75%）、干旱年（P=95%）三个典型年的供需 分析。
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2. 二次供需平衡分析
• 水资源二次供需分析，主要是在一次供需分析的 基础上，
– 在水资源需求方面通过节流等各项措施控制用水需求 的增长态势，预测不同水平年需水量； – 在水资源供给方面通过当地水资源开源等措施充分挖 掘供水潜力，给出不同水平年供水工程的安排；通过 调节计算，分析不同水平年的供需态势。
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四、可供水量和需水量的分析计算 （一） 可供水量 可供水量是指不同水平年、不同保证率或不 同频率条件下通过工程设施可提供的符合一定标 准的水量，包括区域内的地表水、地下水、外流 域的调水，污水处理回用和海水利用等。 1、供水系统分类 （1）按工程分类：包括蓄水工程、引水工程、提 水工程和调水工程。 （2）按水源分类：为地表水工程、地下水工程和 污水再生回用工程类型。 （3）按用户分类：为城市供水、农村供水和混合 供水系统。
①一种作物一次田间灌水量(称净灌溉用水量)M净 可用下式求得： M净=mω
式中:m——作物某次灌水的灌水定额，m3／亩；
ω ——该作物的灌溉面积，亩。
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②毛灌溉水量M毛 灌溉水要经过各级渠道输送到田间，由于在 渠道输水过程中的各种损失(渗漏、蒸发等)，因此 引水量(毛灌溉水量)必然大于田间的净灌溉水量。
村办企业包括小型工厂、小加工作坊等，其用水量的 估算与工业用水的估算方法相类似，在调查的基础上，分 行业进行估算。
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五、供需平衡分析和成果综合 （一）水资源的供需平衡分析的分类
1．从分析的范围考虑，可划分为：
(1)计算单元的供需分析；
(2)整个区域的供需分析；
(3)河流流域的供需分析。
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1. 一次供需平衡
• 水资源一次供需平衡分析就是在流域现状供水能力与外延 式增长的用水需求间所进行的供需平衡分析。 • 水资源一次供供需分析主要目的是：了解和明晰现状供水 能力与外延式用水需求条件下的水资源供需缺口。 • 主要回答三个问题： – 确定在无新的供水工程投资条件下，未来不同阶段的 供水能力和可供水量。 – 确定在无直接节水工程投资条件下，未来不同阶段的 水资源需求自然增长量。 – 确定现状开发状态下，未来不同阶段的水资源供需缺 口，为确定节水、治污和挖潜等措施提供依据。
2．从可持续发展观点，可划分为：
(1)现状的供需分析； (2)不同发展阶段(不同水平年)的供需分析。
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3．从供需分析的深度，可划分为： (1)不同发展阶段(不同水平年)的一次供需分析； (2)不同发展阶段(不同水平年)的二次供需分析。 (3)不同发展阶段(不同水平年)的三次供需分析
3、针对水资源供需矛盾，进行开源节流的总体规划，明 确水资源综合开发利用保护的主要目标和方向，以期实现 水资源的长期供求计划。
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二、原则 (1)近期和远期相结合 水资源的供需必须有中长期的规划，要做到 未雨绸缪，不能临渴掘井。供需平衡分析一般分 为现状、中期和远期几个阶段，既把现阶段的供 需情况弄清楚，又要充分分析未来的供需变化， 把近期和远期结合起来。 (2)流域和区域相结合 在牵涉到上、下游分水和跨地区跨流域调水 时，更要注意大、小区域的结合。 (3)综合利用和保护相结合 水资源是具有多种用途的资源，其开发利用 应做到综合考虑，尽量做到一水多用，妥善处理 避免污染。
Si S0 (1 d )
n
式中：Si——某一年所预测的工业需水量，m3； S0——起始年的工业用水量，m3； d——工业用水量年平均增长率，％； n——从起始年份到预测年份所间隔的时间，a。
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②相关法： 工业用水的统计参数(如单位产值耗水量、工 业用水增长率等)与工业产值有一定的相关关系， 常用以下两种方法进行预测： 建立工业用水增长率和工业产值增长率的相关 关系来推求工业发展用水； 建立工业产值和万元产值用水量的相关关系来 推求工业发展用水。
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§5-2 水资源供需平衡分析的典型年法 一、典型年法的涵义 典型年(又称代表年)法，是指对某一范围的水
资源供需关系，只进行典型年份平衡分析汁算的
方法。选哪几种代表年，根据水供需的目的来确
定。
优点：可以克服资料不全(如系列资料难以取
得时)及计算工作量太大的问题。
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（二）水平年确定 一般情况下，需要研究分析四个发展阶段的 供需情况，即所谓的四个水平年的情况。 1、现状水平年：又称基准年，系指现状情况以该 年为标准。 2、近期水平年：基准年以后5年或10年。 3、远景水平年：基准年以后15或20年。 4、远景设想水平年：基准年以后30~50年。 注：一个地区的水资源供需平衡分析究竟取几个 水平年，应根据有关规定或当地具体条件以及供 需分析的目的而定。
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2．生活用水：
城市生活用水量的预测常用人均生活用水定
额法推算。
Q生活=365qm/1000
式中:
Q生活——生活用水需求量，m3／a；
g——人均生活用水定额，L／(人· d)；
m——预测期用水人口数，人。
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3．农业用水: 农村用水包括农、林、牧、副、渔业的用水， 农村居民的生活用水、农村工业、企业用水等。 (1)农业灌溉用水量的计算和预测
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（三） 需水量 1．工业用水
(1)工业用水的计算
Q1 QC QD QR
式中:Q1——总用水量，m3/a； Qc——耗水量，m3／a； QD——排水量，m3／a； QR——重复用水量，m3／a。
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(2)工业用水的预测 ①趋势法： 用历年工业用水量增长率来推算未来工业用 水量。
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• 是指在一定区域，一定时段内，对某一发 展水平年和某一保证率的各部门供水量和 需水量平衡关系分析。
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§5-1 水资源供需平衡分析的目的、原则和方法 一、目的：
1、通过可供水量和需水量的分析，弄清楚水资源
总量的供需现状和存在的问题；
2、通过不同时期不同部门的供需平衡分析，预测未来， 了解水资源余缺的时空分布；探讨水资源开发利用的途径 与潜力，
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（二）计算时段的划分
区域水资源计算时段可分别采用年、季、月、旬和日， 选取的时段长度要适宜，划得太大往往会掩盖供需之间的 矛盾，缺水期往往是处在时间很短的几个时段里，因此只 有把计算时段划分得合适，才能把供需矛盾揭露出来。 实际工作中划分计算时段一般以能客观反映计算地区 的水资源供需为准则。计算时段也可采用以年为单位，即 使是以旬或月为计算时段的分析，最后计算成果也应汇总 成以年为单位的供需平衡分析。
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（3）在西北内陆地区，农业灌溉取决于径流调节， 故多采用年经流系列来选择代表年。 （4）而在南方地区农作物一年三熟，全年灌溉， 降雨量对灌溉用水影响很大，故常用年降雨量系 列来选择典型年。 对于降雨的年内分配，一般是挑选年降雨量 接近典型年的实际资料进行缩放分配。 2．典型年来水量的分布 按实际典型年的来水量进行分配，但地区内 降雨、径流的时空分配受所选择典型年所支配， 具有一定的偶然性，故为了克服这种偶然性，通 常选用频率相近的若干个实际年份进行分析计算， 并从中选出对供需平衡偏于不利的情况进行分配。
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2、可供水量的影响因素 （1）来水条件； （2）用水条件； （ 3）工程条件； （4）水质条件。 注：可供水量不同于天然水资源量，也不等于可 利用水资源量，一般情况下，可供水量是小于天 然水资源量，也小于可利用水资源量。 对于可供水量，要分类、分工程、分区逐项逐 时段计算，最后还要汇总成全区域的总供水量。