水资源利用与保护5水资源供需平衡分析

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。
与以下因素有关： 1、来水条件 2、用水条件 3、工程条件 4、水质条件
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，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。
量和重复利用率这两个指标来衡量，重复利用率R以
重复利用水量QR。占总用水量Qt的百分数表示：
R QR 100 % Qt
工业用水重复利用率及越高，表示工业用水的有效 利用程度越高。
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， 按下式进行计算， 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——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。
在进行区域水资源供需平衡分析时，北方干旱和半干 旱地区一般要对：50％和75％两种代表年的水供需进 行分析，
在南方湿润地区，一般要对50％、75％和90％(或95 ％)三种代表年的水供需进行分析。
二、计算分区和计算时段
1 区域划分
水资源供需分析，就某一区域来说，其可供水量
和需水量在地区上和时间上分布都是不均匀的 分区进行水资源供需分析研究，便于弄清水资源
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。
2 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，才能把供需矛盾揭露出来。
划分时段并非越小越好，时段分得太小，许多资料无 法取得，而且会增加计算分析的工作量。
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计算的方 法。
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。
首先，根据需要来选择不同频率的若干典型年。 我国规范规定：
特别丰水年频率=5%，丰水年频率=25%，平水年频 率＝50％，一般枯水年＝75％，特别枯水年90％(或 95％)。
灌溉制度：是指作物播种前及全生育期内的进 行适时适量灌水的一种制度，它包括灌水定额、 灌水时间、灌水次数和灌溉定额。
灌溉用水量：是指灌溉面积上需要提供给作 物的水量。
一种作物一次田间灌水量(称净灌溉用水量)M净
M净=mω
m——作物某次灌水的灌水定额，m3／亩； ω——该作物的灌溉面积，亩
三、水资源供需平衡分析的方法
水资源供需平衡分析必须根据一定的雨情水情来进行分析 计算，主要有二种分析方法。 1. 一种为系列法， 2. 一种为典型年法(或称代表年法)。
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；
典型年法：仅根据雨情、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。
正常供水：通常按用户性质，能满足其需水量的90 ％一98％(即满足程度)，视作正常供水。
两种确定供水保证率的方法：
(1) 今后多年供水过程中有保证年数占总供水年数的百 分数。不管哪一个年份，只要有保证的年数足够， 就可以达到所需00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，计算供 水有保证的年数占总年数的百分数，即为2000年这 一水平年的供水遇到所有来水时的供水保证率。
m3／a；
Qc——耗水量，m3／a；
Qc
QD——排水量，， m3／a；
QR——重复用水量，m3／a
Qt
QD
QW
。
QR
耗水量和排水量必须加以补充，二者之和 称为补充水量，又称为取用水量，以 Qw。故总用水量Qt又可表示为补充水 量和重复用水量之和：
Qt=Qw+QR
工业用水水平一般以单位产量或产值所需的补充水
供需平衡要素在各地区之间的差异，以便对不同地区 的特点采取不同的措施和对策。 另外，将大区域划分成若干个小区后，可以使计 算分析得到相应的简化，便于研究工作的开展。
在分区时一般应考虑以下的原则：
(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整性。这样便于资料的
3 需水量
需水量分析是供需平衡的主要内容之一。
需水量可分为河道内用水和河道外用水两大类。 河道内用水：包括水力发电、航运、放木、冲淤、环境、
旅游等。河道内用水一般并不耗水，但要求有一定的 流量、水量和水位，其需水量应按一水多用原则进行 组合计算。 河道外用水：包括城市用水和农业用水。城市用水又分工 业用水、生活用水和环境用水。
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。
③分行业重复利用率提高法： 对于资料比较齐全的地方，一般采用按冶金、电力、
对精度要求不高的，计算时段也可采用以年为单位。
三、典型年和水平年的确定
1 不同频率典型年的确定
不同频率系指水文资料统计分析中的不同频率。前面 已经提到，通常可选取如下几种频率，即P：50％， P：75％，P：90％或95％，以代表不同的来水情 况，典型年来水量的选择典型年的来水需要用统计 方法推求。
城市生活用水量的预测常用人均生活用水定额法 推算，其计算公式为：
Q生活=365qm/1000 Q生活——生活用水需求量，m3／a； q——人均生活用水定额，L／(人·d)； m——预测期用水人口数，人。
4) 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。
q1
1 1 12
(1 )n
α——考虑到设备工艺改进使得万元产值的总用水量 平均下降率(％)。 α值愈大，则万元产值用水量 愈少；
n——起始年与预测年的相距的时间，a。
(3)生活用水
生活用水：在城市中扣除工业用水(包括生产区的生 活用水)之外所有的用水，它包括城市居民住宅用 水，公共建筑用水，市政用水，环境、景观与娱 乐用水，供热用水及消防用水。 在地域间我国的人均日生活用水量差异较大 城市用水要求供水的保证率不低于95％。城市 用水量一般可根据实际调查求得，其大小与城 市有关
①工业用水的计算： 工业用水一般指工矿企业在生产过程中，用于制造、加工、
冷却、空调、净化、和洗涤等方面的用水，是城市用 水的一个重要的组成部分。
由于工业部门内不同的行业的用水量相差很大，所以工业 用水要按行业划分，利用水平衡法进行统计和计算：
Qt=QC+QD+QR
Qt——总用水量，在设备和工艺流程不变时，为一定值，
P=50％的来水就是指年来水总量大于或等于那一 年(P=50％)的年数占统计样本总年数的50％。 1、既然来水总量等于那一年(P＝50％)的能保证，则 大于那一年(P=50％)的一般也应该能保证(当然还 有来水的时间分配问题)，所以，在典型年法中， 若P=50％供需能平衡，则其供水保证率为P=50％。 2、对于P=95％的年份，供需分析得出不平衡，还缺 水，说明其供水保证率不足95％。
意义：
水资源供需平衡分析是国家和地方政府制定社 会经济发展计划和保护生态环境必须进行的行动， 也是进行水源工程和节水工程建设，加强水资源、 水质和水生态系统保护的重要依据。
二、水资源供需平衡分析的原则
水资源供需平衡分析涉及社会、经济、环境生 态等方面，不管是从可供水量是需水量方面分析， 牵涉面广且关系复杂。因此，供需平衡应遵循以下 原则： (1)近期和远期相结合 (2)流域和区域相结合 (3)综合利用和保护相结合
2．典型年来水量的分布
常采用的一种方法是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。
3 水平年
水资源供需分析是要弄清研究区域现状和未来的几 个阶段的水资源供需状况，这几个阶段的水资源供需 状况与区域的国民经济和社会发展有密切关系，并应 与该区域的可持续发展的总目标相协调。
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，分别为：
（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)。 一般取前三个水平年即现状、近期、远景３个水平年进
首先：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。
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。
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。
第五章 水资源供需平衡分析
主要介绍供需平衡分析的原则和方法； 平衡分析的典型年法；计算分区和计算时段、 典型年和水平年的确定，可供水量和需水量 的计算；水资源动态模拟分析。
本部分的重点是可供水量和需水量的计 算原理与计算方法。
第一节 概 述
一、水资源供需平衡分析的目的和意义 定义：水资源供需平衡分析，是指在一定范围内
三、水资源供需平衡分析的方法
不管采用何种分析方法，所采用的基础数据(如 水文系列资料、水文地质的有关参数等)的质量是至 关重要的，将直接影响到供需分析成果的合理性和 实用性。 一种叫典型年法， 另一种叫水资源系统动态模拟法(属系列法的一
种)。
第二节 水资源供需平衡分析的典型年法
一、 典型年法的涵义
(行政、经济区域或流域)不同时期的可供水量和需 水量的供求关系分析。
目的：
1、是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、是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；
3、是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。
可供水量计算项目汇总示意图
2 典型年法中供水保证率的概念
在供水规划中，按照供水对象的不同，应规定不同的供水 保证率，例如居民生活供水保证率P=95％以上，工业 用水P=90％或95％，农业用水P＝50％或75％等等。
供水保证率:是指多年供水过程中，供水得到保证的年数 占总年数的百分数，常用下式计算： P m 100% n 1
行分析，重要的区域可取4个水平年，资料条件差的 一般地区，也有只取２个水平年的。
四、可供水量和需水量的分析计算
1 . 可供水量
供水系统：一个地区的可供水量来自该区的供 水系统。
从工程分类：蓄水工程、引水工程、提水工程和调水 工程。
按水源分类:地表水工程、地下水工程和污水再生回用 工程类型；
按用户分类:城市供水、农村供水和混合供水系统。
农业用水是我国主要的用水大户，而农业灌溉用水又 是农业用水的主体。
面广量大、一次性消耗的特点，而且受气候的影响较 大，同时也受作物的组成和生长期的影响。
①农业灌溉用水量的计算和预测 对一个地区而言，为进行农业灌溉用水量的计算和
预测，首先需要弄清以下几个概念：
作物需水量：作物在全生育期或某一时段内正 常生长所需的水量。
煤炭、石化、化工、机械、建筑、食品、纺织、缝 纫、皮革、造纸、文教、木材等14个行业或部门推 算工业用水量，该法采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，用下式计算：
q2
q1
1 1
1 2
随着生产水平发展、设备工艺的改进、更新，万元 产值的总用水量会逐渐减少，故上式可修改为：
q2