第八章需水量计算与预测

1、第八章第八章需水量计算与预测需水量计算与预测吕翠美吕翠美三峡大学水利与环境工程学院主要内容主要内容8.1 用水户分类及其层次结构用水户分类及其层次结构8.2 工业需水量的计算与预测工业需水量的计算与预测8.3 灌溉用水量的计算与预测灌溉用水量的计算与预测8.4 生态需水的计算与预测生态需水的计算与预测8.5 其他用水的计算与预测其他用水的计算与预测8.6 综合需水过程计算综合需水过程计算用水户分类及其层次结构用水户分类及其层次结构8.1一级 二级 三级 四级 备 注 城镇生活 城镇居民生活 仅为城镇居民生活用水(不包括公共用水) 生活 生活 农村生活 农村居民生活 仅为农村居民生活用水(不包括

2、牲畜用水) 水田 水稻等 种植业 水浇地 小麦、玉米、棉花、蔬菜、油料等 灌溉林果地 果树、苗圃、经济林等 灌溉草场 人工草场、灌溉的天然草场、饲料基地等 牲畜 大、小牲畜 第一产业 林牧渔业 鱼塘 鱼塘补水 高用水工业 纺织、造纸、石化、冶金 一般工业 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) 工业 火(核)电工业 循环式、直流式 第二产业 建筑业 建筑业 建筑业 商饮业 商饮业 商业、饮食业 生产 第三产业 服务业 服务业 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 河道基本功能 基流、冲沙、防凌、稀释净化等 河口生态环境 冲淤保

3、港、防潮压碱、河口生物等 通河湖泊与湿地 通河湖泊与湿地等 河道内 生态环境功能 其他河道内 根据河流具体情况设定 生态环境功能 湖泊湿地 湖泊、沼泽、滩涂等 城镇生态 环境美化 绿化用水、城镇河湖补水、环境卫生用水等 生态环境 河道外 其他生态建设 其他生态建设 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工业需水量的计算与预测8.2工业用水分类按工业用水在生产中所起作用分类冷却用水冷却用水产品用水产品用水空调用水空调用水其他用水其他用水按工业用水过程分类总用水总用水排放水排放水取用水取用水耗用水耗用水重复用水重复用水工矿企业在生产过程中所需要的全部水量工矿企业在生产过

4、程中所需要的全部水量工矿企业在生产过程中所取用的新鲜水量工矿企业在生产过程中所取用的新鲜水量 工矿企业使用后向外排放的水量工矿企业使用后向外排放的水量 工矿企业生产过程中消耗掉的水量，包括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蒸发、渗漏、工艺消耗和生活消耗的水量在工业生产过程中二次以上的用水在工业生产过程中二次以上的用水按水源分类河水河水自来水自来水地下水地下水海水海水中水中水工业用水量的计算QQQQ总重耗排QQQ总重补QQQ补耗排工业用水水平度量指标重复利用率重复利用率排水率排水率耗水率耗水率100%(1) 100%QQQQ补重总总100%QPQ排总100%

5、QrQ耗总100%Pr排出率排出率100%QqQ排补【例题8-1】某钢厂某钢厂2000年引进新水年引进新水6600万方，工万方，工业用水重复利用率为业用水重复利用率为85%，排水量为，排水量为4200万方，若在现有设备和工艺条件万方，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。下，采用闭路循环，求其重复利用率。【例题8-2】某城镇某城镇2000年工业用水重复利用率为年工业用水重复利用率为50%，工业引用水量（补充水量）为工业引用水量（补充水量）为6亿方；计划亿方；计划2010年将工业用水重复利用率提高到年将工业用水重复利用率提高到85%，工业引用水量增加到工业引用水量增加到7亿方。

6、设城镇工业综亿方。设城镇工业综合耗水率合耗水率r=5%。试求。试求2000年和年和2010年工业年工业排水量。排水量。【例题8-3】某化工厂有三种供水水源，其中：地下水某化工厂有三种供水水源，其中：地下水用量用量435m3/h；河水用量；河水用量81，自来水用量，自来水用量41，地下水直接引入用水部门；河水先引入循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，各水源与用户的部门；自来水独成系统，各水源与用户的关系如图关系如图8-1所示。求该化工厂重复利用率、所示。求该化工厂重复利用率、耗水率、排水率及排出率。耗

7、水率、排水率及排出率。工业用水的分项测定和计算用水量测定用水量测定耗水量测定与计算耗水量测定与计算排水量测定排水量测定水表计量水表计量利用水池、水塔储水设备测定利用水池、水塔储水设备测定利用生产设备测定利用生产设备测定三角堰测定法三角堰测定法浮标测定法浮标测定法蒸发水量蒸发水量渗漏水量渗漏水量产品带走水量产品带走水量工业需水量预测趋势法用历年工业用水增长率推算未来工业用水量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0(1)niSSd【例题8-4】某工业用水部门，某工业用水部门，2000年用水量为年用水量为2000万方，根据综合分析，未来十年万方，根据综合

8、分析，未来十年用水量增长率为用水量增长率为10%，求，求2010年该工年该工业部门的用水量。业部门的用水量。1020102000(1 0.1)2000 2.59375187SS用水增长率影响因素随着用水水平的提高，随着用水水平的提高， 用水增长率会降低用水增长率会降低随着重复利用程度的提高，随着重复利用程度的提高， 单位用水增长率下降单位用水增长率下降选取工业发展稳定阶段选取工业发展稳定阶段 分析用水增长率分析用水增长率修正偶然因素及气候因素的影响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，建立根据历史资料，建立GDP增长率与用增长率与用水量增长率的关系，根据经济规划中的水量增长率

9、的关系，根据经济规划中的GDP增长率计划值，确定增长率计划值，确定d。从世界发达国家类似地区的特定从世界发达国家类似地区的特定发展阶段进行类比选择。发展阶段进行类比选择。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：lglgYaXbY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。WYAW工业需水量；A预测工业产值【例题8-5】某工业行业某工业行业1995年产值为年产值为10亿元，万元产亿元，万元产值用水量为值用水量为1000方，方，2000年产值为年产值为20亿元，亿元，万元产值用水量为万元产

10、值用水量为900方，据经济发展规划，方，据经济发展规划，2010年工业产值达年工业产值达50亿元，求在现有用水亿元，求在现有用水方式下，方式下，2010年需水量。年需水量。分行业重复利用率提高法QYA补1QQQQ 补重总总11QQ补1总21QQ补2总112211YY【例题8-6】某工业部门某工业部门2000年产值为年产值为18.62亿元，用水亿元，用水量为量为12930万方，重复利用率为万方，重复利用率为76.28%，据，据节水规划，节水规划，2010年重复利用率将提高到年重复利用率将提高到85%，据经济发展规划，据经济发展规划，2010年产值为年产值为25.3亿元，求亿元，求2010年需水量

11、。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业分成几大块，分别用不同的方法预测将来的用水量。将来的用水量。工业用水过程计算分分配配系系数数法法ttWW1t灌溉用水量的计算与预测灌溉用水量的计算与预测8.3基本概念作物需水量作物需水量作物田间耗水量作物田间耗水量田间灌溉用水量田间灌溉用水量泡田用水量泡田用水量灌水定额灌水定额灌水模数灌水模数灌溉定额灌溉定额灌溉制度灌溉制度耕地面积耕地面积播种面积播种面积复种指数复种指数灌溉面积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果树套种水稻葡萄

12、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经验公式法经验公式法能量平衡法能量平衡法 作物田间需水量的大小与气象作物田间需水量的大小与气象( (温度、日照、湿温度、日照、湿度、风速度、风速) )、土壤含水状况、作物种类及其生长发、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，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。这些因素对需水量的影响相互关联，错综复杂。经验公式法首先分析与作物首先分析与作物 田间需水量关系密切的因素，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，然后根据观测其次在实验站观测两者同步资料，

13、然后根据观测资料，分析它们之间的关系，并建立经验方程。资料，分析它们之间的关系，并建立经验方程。经验公式法（1）以水面蒸发为参数的需水系数法（2）以气温为参数的需水系数法0EEbETb（3）以多种因素为参数的需水公式iiE0(50)iitE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，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。小与滕发消耗能量密切相关。能量平衡法彭曼公式0()11 ()

14、pHLEELEp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田间耗水量田间耗水量=作物需水量作物需水量+土壤深层渗漏量土壤深层渗漏量 田间耗水量田间耗水量= =作物需水量作物需水量+ +水田渗漏量水田渗漏量 + +育秧水育秧水+ +泡田水泡田水旱作物水 稻灌区综合灌溉用水过程计算作物种类作物种类 总生育时间总生育时间 生育阶段生育阶段 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不同作物的灌溉定额及

15、组成渠系水利用系数提高程度渠系水利用系数提高程度生态需水的计算与预测生态需水的计算与预测8.4定义计计算算广义广义生态环境需水量，是指维持全球生物地理生态生态环境需水量，是指维持全球生物地理生态系统水分平衡所需要的水量，它包括水热平衡、系统水分平衡所需要的水量，它包括水热平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡的需水量等。生物平衡、水沙平衡、水盐平衡的需水量等。 是指为维持生态与环境功能和进行生态环境建设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。所需要的最小需水量。植被型生态环境需水城镇绿化用水城镇绿化用水防护林草用水防护林草用水WG绿地生态需水量；SG绿地面积；qG绿地灌溉定额

16、GGGWSq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以规划水面面积的水面蒸发量与降水量之差计算WG绿地生态需水量；SG绿地面积；qG绿地灌溉定额ttttWESP 河道内生态环境需水分项计算法分项计算法综合计算法综合计算法河道基流河道基流改善水质需水量改善水质需水量通河湖库湿地生态用水通河湖库湿地生态用水水生生物需水量水生生物需水量其他河道内生态用水其他河道内生态用水Tennant法：将全年分为两个计算时段，根据多年平均法：将全年分为两个计算时段，根据多年平均流量百分比和河道内生态环境状况的对应关系，直接计流量百分比和河道内生态环境状况的对应关系，直接计算维持河道

17、一定功能的生态环境需水量。算维持河道一定功能的生态环境需水量。外包线法外包线法12124 3600RiiiiWM Q P少水期通常选取多年平均流量的少水期通常选取多年平均流量的10%20%，多水期选取多，多水期选取多年平均流量的年平均流量的30%40%，作为河道生态环境需水量。，作为河道生态环境需水量。其他用水的计算与预测其他用水的计算与预测8.5居民生活W居居民生活用水量；m人均生活用水定额；n用水人数Wn m居0(1)niWPK居P0现状人口；人口计划增长率；n时间间隔；Ki水平年人均用水定额农村牲畜用水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iiWnm牧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综合需水过程计算8.6用水能够相互结合的兴利部门Qs，t用水能够相互结合的兴利部门的综合需水量；1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1,1max()s titQQ i用水不能够结合的兴利部门Qs，t用水不能够结合的兴利部门的综合需水量；2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2,2()s titQQ i工程综合需水过程,s ts ts tQQQ【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，