第四章 城市需水预测

生活：城镇及农村生活所需水量
按用户或行业特点分
生产：有经济产出的各类生产活动需水量
生态：为维持生态系统一定功能所需水量
一级
二级
生活
用水户分类 三级 四级 城镇、农村居民生活 农田灌溉 水田、水浇地 菜田 灌溉林果地 灌溉草场 牲畜、鱼塘
生活需水
工业需水
建筑业和第三产业 需水 农业需水 河道内生产需水
4.2 生活需水
水源的选择
一般对于用户量小、供水安全要求低的乡镇供水系统，优先采 用水质好的地下水、水库水作为水源。
对用水量大，供水安全要求高的城市供水系统，应优先采用河 流、湖泊等地表水源，这将有利于地下水资源的保护和合理开发， 提高供水安全可靠性。
一般原则：
给水水源应有足够水量 给水水源的水质应良好 统筹考虑，供水经济安全
①自来水公பைடு நூலகம்供水记录
调查形式
②自备水源用水调查
③查相关规范（行业用水定额）
4.2 生活需水
2.城镇生活用水调查资料的分析
各类用户日用水量计算
①日常生活用水（刷牙、洗脸、漱口、喝 水、淋浴、洗衣、冲厕所用水、浇花） ②公共浴室 ③汽车冲洗用水 ④城市绿化
生活用水的结构和权重分析 供水量 供水的普及程度 人均生活用水量 用水结构……
4.3 工业需水
4.分块预测法
不同的区域采用不同的预测方法，最后汇总。 一般有以下3种情况： （1）原有工业基础薄弱，要大规模发展工业的城市。 （2）电力工业和其他一般工业分块预测。 电力尤其是火电用水量较大，万元增加值的用水量一般工 业要大很多，所以要与一般工业分开预测。 （3）特殊工业用水需分开预测。 比如有的地区以某一种采矿业或能源工业为主，其用水量 与一般工业用水量不同，要分开预测。
各类用水指标的动态变化
4.2 生活需水
3.城镇生活用水量的预测
城镇生活需水，在一定范围内，其增长速度是比较有规律的， 因而可以用趋势外延法和简单相关法推求未来水量。
1）用水增量趋势法
Wt W0 (1 d ) n
式中， Wt为预测年份的城镇生活需水量， W0为起始年份的城镇生 活需水量， d为用水量年增长率，n为预测年份与起始年份的时间间隔。 注意：近几年的资料和长系列的资料是有所不同的，应该考虑到 “节水”的变化。所以应保持资料的一致性。
Q总1 Q总2 A1 A2
q1 q2 1 1 1 2
Q取 Q总 （ 1 ） qA Q取1 Q总 （ ） q1 A1 1 1 1 Q取 2 Q总 （ q2 A2 2 1 2）
式中：A和Q总分别为增加值和总用水量，η1 、Q取1、 q1分别为某一时 间的重复利用率，补充水量和万元增加值用水量；η2、Q取2、q2分别是 另一时间的重复利用率、补充水量和万元增加值用水量。
生活需水的分类 按用水户分：城镇生活需水和农村生活需水 按照供水系统分：自来水供给和自备水源供给的生活需水 按照供水水源分：地表水供给、地下水供给、中水供给
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4.2 生活需水
城镇生活需水预测 1.城镇生活用水的调查
①生活用水的结构
调查内容
②生活用水定额，指每人、每天的用水量。
③节水器具（重复利用率）
4.3 工业需水
我国工业用水的特点
（1）用水量大 （2）大量工业废水直接排放是造成水污染
（3）工业用水效率总体水平较低
（4）工业用水相对集中
4.3 工业需水
工业用水水源
河流取水 水库（湖泊）取水 海水取水 (1) 取水条件：根据取水点周围的海水环境考虑取水设备的形式。 (2) 关于海水的温度问题。 (3) 海水中存在的动物及微生物。 地下水
特征
对水质要求高
水量浪费严重
生活污水水质污染程度小于工业废水
4.2 生活需水
生活用水的水源和特点
地表水源 江河水 湖泊水 水库水 海水等 上层滞水 潜水 承压水 裂隙水 溶岩水 泉水等
水源 地下水源
地下水水质清澄，且水源 不易受外界污染和气温影 响，一般宜作为生活饮用 水的水源。但地下水也有 缺点，一般含矿物盐类较 高，硬度较大。
Q补 Q取 Q耗 Q排
排水率
Q排 P 100% Q总
耗水率
r
Q耗 Q总
100%
P r 1
4.3 工业需水
工业需水预测
1.趋势外推法
Wt W0 (1 d )t
Wt—预测的某一水平年工业需水量； W0 —预测起始年份工业 用水量；d —工业用水年平均增长率；t —从起始年份至预测某一 水平年份所间隔时间（年）。
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4.4 建筑业和第三产业需水
建筑业及第三产业需水 建筑业需水预测：可采用建筑业万元增加值用水量法， 也可采用单位建筑面积用水量法。 第三产业：可采用万元增加值用水量法进行预测，也 可参考城市建设部门分类口径及其预测方法进行复核。
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4.5 农业需水
农业需水的分类
农业需水包括农田灌溉需水和林牧渔畜需水。
4.2 生活需水
我国生活用水状况
我国近年来城市化的快速发展推动城市用水人口快速增长，城市 用水普及率也相应由55.2%增加到88.8%，但城市郊区边缘还有11.2% 的居民没能喝上自来水。 我国目前城市生活用水的状况可归结为以下特点：
城市生活用水量增长迅速 用水结构变化明显
用水定额不断提高
4.2 生活需水
适用条件：工业发展比较稳定（注意突变点、异常点）
4.3 工业需水
2.相关法
工业用水的统计参数（单耗、增长率等）与工业增加值由一定 的相关关系，可以对两者进行相关分析。常用的几种回归方程有 以下形式：
log y a log x b
a y 1 be a log x
y ax b
城市水资源规划与评价
URBAN WATER PLANNING AND ASSESSMENT
Chapter 4
Urban Water Demand
4.1 需水的概念及分类
河道内用水
生产：发电、养殖、航运、旅游 生态：河口生态环境、维持河道功能
生活：农村、城镇居民生活
按用水特征分
河道外用水
生产：农业（农林牧渔畜），工业，建筑，三产 生态：城镇生态、农村生态环境
4.2 生活需水
农村生活需水预测
按照典型调查，按人均需水标准进行估算。公式为：
W居 ni mi
式中，W居为农村居民生活需水量， mi为人均生活需水标准， ni 为需水人数。 注意：根据城镇生活和农村生活供水系统的水利用系数（管网渗漏 系数），在计算出来的净需水量预测的基础上进行毛需水量的计算。
4.2 生活需水
2）分类分析权重估算法
Wt i K i M i
i 1 h
式中，εi为某一类用户在某一水平年所占比重；Ki为某一类用户在某 一水平年的单位用水量；Mi为某一用户在某一水平年的用水人数。
3）月需水过程
Wt，m mWt
式中，Wt, m为某一水平年第m月份的城镇生活需水量，αm为第m月需 水量占全年总需水的百分比。 返回
总用水 取 水 量 耗水量
重复用水
①高耗水工业：造纸、纺织、石化、
排 水 量
用水单元

冶金
②一般工业 ③火（核）电站：重复利用率高
重复用水
河流
用水过程图
4.3 工业需水
工业用水调查计算
1.调查内容 （1）基本情况：人口、土地、职工人数，工业结构和布局，历年工业产 值（增加值）及主要工业产品、产量等 供水水源：河水、自来水、地下水； 供水方式：连续式、间隙式； 排水方式：耗水情况、排水情况、水质情况
额[m3/(亩· 次)] ，灌水时间(次)，灌水次数，灌溉定额等。
灌水方式分为地面灌溉、地下灌溉和地上灌溉。对不同的灌溉方式， 同一作物其灌溉制度是不同的。
4.5 农业需水
灌水定额：单位面积上灌溉一次所需要的水量，以m3/（亩· 次）表示。 灌溉定额：在作物整个生育期内单位面积灌溉的水量，即各次灌水定额
农田灌溉需水（主体）：包括水浇地和水田的灌溉需水。 林牧渔畜需水：包括林果地灌溉，草场灌溉，鱼塘补水和牲畜 用水等。
其中，农田灌溉蓄水所占的比重较大，是农业需水的主体。与工业 和生活需水相比，具有面广量大、一次性消耗的特点，且受气候影响 较大。
4.5 农业需水
灌溉需水量
灌溉需水量是指从灌溉供水水源所取得的总供水量。灌溉需水预测 主要采用灌溉定额预测方法。 灌溉制度：在一定的自然气候和农业栽培技术条件下，为使农作物 获得高产、稳产，对农田进行适时适量灌水的一种制度。包括灌水定
4.3 工业需水
工业供水系统
工业供水系统包括取水工程、输水工程、水处理工程和配水工程四 个部分。供水系统可以是仅供工业使用的单一供水系统，也可以由混 合供水系统分配，形成工业供水分支系统。 为了节水，工业供水常采用循环供水方式，即将使用过的水经适当 处理后，重新使用。 工业生产中约为70%~80%的用水是冷却水，冷 却水循环系统可分为密闭式和敞开式两种。
4.3 工业需水
4.调查资料的分析 （1）工业需水分析计算方法（水平衡法）
总用水 取 水 量 耗水量
用水单元
重复用水
河流
Q总 Q耗 Q排 Q重
（2）工业需水的指标
Q补 Q重 重复利用率 100% 1 100% Q总 Q总
排 水 量
用水过程图
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4.3 工业需水
工业需水的含义
工业需水一般是指工、矿企业在生产过程中，用于制造、加工、 冷却、空调、净化、洗涤等方面的需水量。
工业需水在整个城市需水中所占比重较大，用水集中；大量工 业废水成为水体污染的主要污染源。
工业需水的影响因素：工业发展的速度、工业结构、工业生产 水平、节约用水程度、用水管理水平、供水条件、水资源多寡。
（2）供排水情况
城市工业发展规划；城市建设发展规模；将来的工 （3）工业需水发展 业结构与布局；工业产排、产量计划；供排水工程 设施规划
4.3 工业需水
2.调查形式
（1）普查 （2）重点（典型）调查 （3）两者相结合
规模大的工业 行业的代表性 地区的代表性
产值大 用水量大
3.调查方法 （1）“查”--记录 实测 （2）“看” --实地查看 （3）“测”--
4.3 工业需水
几种预测方法的评价
1.趋势法和相关法
这两种方法实质都是应用数理统计原理，用历史资料进行外延预测今 后的情况。基本条件是：（1）要有相当长的历史资料；（2）工业 发展要比较稳定，如果在工业发展的过程中，工业结构发生了根本变 化，工业用水和产值发生了突变，就无法分析出趋势和相关关系。 2.分行业重复利用率提高法 分行业重复利用率提高法预测未来不同水平年的工业用水量是较成熟 的一种方法，在理论上和实践上都比趋势法和相关法更进了一步。 3.分块预测法 是一种较适宜处理复杂情况的方法。
4.3 工业需水
工业需水分类
（一）按用水在生产中的作用分类
间接冷却水 产品用水 洗涤用水 地表水 地下水 城市污水 海水 其他水 工业用水 来源 用途 生活用水 锅炉用水 锅炉水处理水 生产用水 工艺用水 直接冷却水 其他工艺水 锅炉给水
4.3 工业需水
（二）按工业需水过程分类 总用水、取用水 排放水、耗用水 （三）按水源类型分类 地表水、地下水、自来水、海水、 城市污水回用水、其它水 （四）按照工业组成的行业分
式中：y为单位用水量或增长率，x为增加值；a，b为常数。
4.3 工业需水
2.相关法
q
工业用水增长量 万元产值用水量
产值增长率
产值
A
工业结构不发生根本变化的情况下， Q取 q A
q ：万元产值增加值用水量
增加值 A：
4.3 工业需水
3.重复利用率提高法
同一行业若设备与工艺流程不变，则生 产相应数量产品（增加值A）的Q总不变。
的总和，也叫总灌水量，以m3/亩表示。
灌溉定额也分为净灌溉定额和毛灌溉定额。
灌溉水量
毛灌溉 水量
=
净灌溉 水量
+
损失 水量
4.5 农业需水
渠系水利用系数 渠系水利用系数通常指净灌溉用水量与毛灌溉用水量之比值。
W净 W毛
灌溉渠道系统是指从水源取水、通过渠道及其附属建筑物向农田 供水、经由田间工程进行农田灌溉的工程系统。包括渠首工程、输 配水工程和田间工程三大部分。 目前我们国家已建灌区的渠系水利用系数一般只有0.45-0.6。
河道外
农业
生产
林牧渔畜
生态需水
生态 生产
河道内
生态
高用水工业 工业 一般工业 火(核)电工业 建筑业和第三产业 城镇、农村生态环境 水力发电 航运 水产养殖、其他 维持河道一定功能 河口生态环境
4.2 生活需水
生活需水的含义 生活需水是人类日常生活及其相关活动用水的总称。
用水量增长较快 用水量时程变化较大 供水保证率要求高