第七章节水理论与技术

第七章节水理论与技术第一页，共69页。第七章节水理论与技术1.概述2.城市节水3.工业节水4.第二页，共69页。

当今世界普遍关注水危机问题，其中最突出的矛盾就是干旱缺水。世界面临的人口、资源和环境三大课题中，水成了关键的问题。我们正进入一个新的水资源紧缺时期，水将成为21世纪可持续发展的严重制约因素。我国是世界上人均水资源短缺的国家之一，进入21世纪以后，水资源的短缺形势更加严峻，对经济社会可持续发展将构成严重威胁。概述第三页，共69页。因此，在国家实施可持续发展和科教兴国两大战略指导下，针对水资源短缺的严峻态势，党和国家及时提出“开源节流并重，把节水放在突出位置，以提高用水效率为核心，全面推行各种节水技术和措施，发展节水型产业，建立节水型社会”的目标和任务。厉行节约用水，建立节水型社会就成为我国一项基本国策。概述第四页，共69页。目前我国农业灌溉水的利用系数低的为30％，高的可达80％—90％，平均只有40％左右，工业用水的重复利用率低的为10％，而高的已达85％，平均只有55％左右（含乡镇企业）。城市供水管网漏失率一般都在15％以上，高的超过30％。因此，在坚持开源与节流并重的方针上，必须把节水放在突出位置。高效利用的核心是以提高用水效率，全面推行各种节水技术和措施，发展节水型产业，建立节水型社会。概述第五页，共69页。节约用水不能简单地理解为少用水或者限制用水。它是指通过采取行政、法律、经济、技术和宣传教育等综合手段，应用必要的、现实可行的工程措施和非工程措施。依靠科技进步和体制机制创新，提高用水的科技水平和管理水平，减少用水过程中不必要的损失和浪费，提高单方水的生产力，提高单方水的效率。通过水资源的合理使用、高效利用，从而达到既提高水资源的利用效率，又减少废污水的排放量。概述第六页，共69页。节水不仅可以增效减污，而且节水本身就是一种开源措施，通过节水既可节省开源的投入，又可减少治污的费用，并提高单方水的生产力和效率，一举数得。因此，节约用水，建立节水型社会，是缓解中国水资源短缺的根本出路，是提高水资源承载能力最现实的途径。随着人口持续增加，经济社会快速发展，要满足人口、经济社会对水的需求，唯一的途径是科学节水，高效用水。概述第七页，共69页。面对中国水资源短缺的严峻形势，水资源的开发利用和用水量增长方式及其管理模式，必须以科技为动力，走内涵发展的道路。从粗放型向集约型转变。坚持“节水减污”优先原则，要把节水灌溉作为革命性措施来抓。农业用水要改变大水漫灌等落后的生产方式，以挖潜改造提高效益为主，不仅降低了供水成本，而且减少了污水排放；加强水污染防治，废污水排放必须达标排放，减少水污染，提高废污水的处理率，都是保障水资源可持续利用的根本性措施。概述第八页，共69页。因此，依靠科技创新和体制创新，提高科技含量和水的安全度，提高水利科技成果的贡献率，提高水资源的利用效率，提高单位水量的生产能力。积极研究劣质水、微咸水和海水等非常规水资源的开发利用，构筑节水治污为先的水资源不断循环更新自我增值的可持续利用的良性循环和运行体系。概述第九页，共69页。第十页，共69页。节约用水的涵义：单纯从字面上去理解节约用水，佷容易被认为就是用水的节省，也就是减量的用水。若从整体水資源开发与利用过程中所显现之尖锐而复杂的矛盾，以减量节省用水是不能解決矛盾的。对于我国的实际情况，节约用水可定义为：在自然水资源条件的限制，考虑国家整体经济成长产业结构的前提下，为实现一定社会经济与环境生态之目标，通过采取多种措施，对有限的水资源进行的合理分配与效率利用。概述第十一页，共69页。总之，节约用水是指通过行政、技术、经济等管理手段加强用水的管理，调整用水结构，改进用水工艺，实行计划用水，杜绝用水浪费，运用先进的科学技术建立科学的用水体系，有效的使用水资源，保护水资源，适应城市经济和城市建设持续发展的需要。节约用水的涵义包括水资源（地表水和地下水）的保护、控制和开发，并保证其可获得的最大水量进行合理经济利用，也有精心管理和文明使用自然资源之意。还包括有关立法、水价、管理体制等一系列的行政管理措施。概述第十二页，共69页。概述第十三页，共69页。第十四页，共69页。第十五页，共69页。节约用水的现状：节约用水就是提高水的利用效率，减少浪费，协调水资源与社会、经济、环境关系的行动。因此，在节水过程中，我们要从我国的节水现状和国情、水情出发，首先要深入分析掌握现状节水达到的水平和现行节水措施所产生的节水作用，分析现状节水存在的问题以及产生的原因和工作难点，分析节水潜力和突破点，在此基础上，应分地区、分部门、分行业、分类型，依据国概述第十六页，共69页。民经济和社会发展的需要以及具体条件，以提高水的利用效率为中心，分析提出不同阶段要达到的节水水平和要采取的工程及非工程节水措施，实现以节水为中心的水资源优化配置和高效利用，并且应特别注意节水与开源，节水与社会、经济、环境的总体平衡，保障水资源与社会、经济、环境的可持续发展。概述第十七页，共69页。

我国属于发展中国家，其用水量情况具有发展中国家的特点：农业用水量最大，且利用效率极低；工业用水次之，生活用水量较小。从节水意义上讲，我国与发达国家差距较大。概述第十八页，共69页。1.城市用水量定额和指标体系（1）城市用水量组成生活用水工业用水消防用水浇洒道路和绿化用水城市节水第十九页，共69页。（2）城市用水定额在一定期限内，一定约束条件下，在一定范围内以一定核算单元所规定的用水水量限额。

城市用水定额分为：工业用水定额、生活用水定额、综合生活用水定额、浇洒道路和绿化用水定额。城市节水第二十页，共69页。在城市用水中，工业用水最大，而工业用水因行业不同而不同，因此应合理确定工业用水定额，以保证满足供需要求和节水计划的协调一致。城市用水定额的制定与企业或相应行业中当前及历史的生产技术、生活条件和用水条件相关。如生产单位产品用水量常因生产工艺和设备、产品结构、生产规模和条件、用水管理、操作条件等各种因素的影响，导致不同用水量。居民生活用水定额在气候等客观条件一定的情下，与居民的经济收入、生活习惯、卫生设备、室外给水管网等密切相关。因此，用水定额是在充分考虑这些特定条件的基础上制定。城市节水第二十一页，共69页。（3）用水定额的制定和修订a、定额制定原则：科学性、先进性、法规性和经济合理性。b、定额制定程序：用水定额的制定是进行用水标准化的过程，是城市用水、节水管理的重要内容。由于城市用水行业繁多，情况各异，因此首先必须从适应目前我国用水与节水管理的体制和需要出发、实行以统一领导、分级管理为原则的定额制订和管理体系，充分发挥主管部门和分管部门各自的作用。城市节水第二十二页，共69页。其次，要培训专门的业务人员，以科学的态度进行详细的调查、搜集资料。围绕定额制订的有关问题，了解、熟悉各方面的情况，掌握第一手资料。资料的内容包括：现行的有关用水方面的标准、规程、规范和有关技术文件等。第三，在制定用水定额的统一性技术文件指导下，在用户或产品的水量及产量统计，实测和计算的基础上，按照某一计算公式或以某一种方法来制订用户或产品的用水定额。同时要分析各种因素，如用水条件、重复用水水平、用水工艺和用水设备，以及生产、管理、外部环境因素对定额水平的影响、判断定额水平的发展趋势，评价用水定额的先进性水平。城市节水第二十三页，共69页。第四，节水管理部门会同各用水主管部门对所制订的用水定额进行审查后，报经济管理部门和技术标准监督部门审批。审批后的用水定额具有法律效力，成为各级用水管理部门必须执行标准。

c、定额修订用水定额需要定期修订，一般以3年为修订时期。城市节水第二十四页，共69页。2.节水指标种类与计算

节水指标是用水量定额的一种表达形式，因为指标往往是标志和标量的统一。城市用水类别较多，而用水过程中涉及工业生产过程、近郊农业生产过程、居民生活、公共建筑、道路、绿化浇洒等。在用水和排水过程中，涉及城市水资源和环境保护问题。在用水与排水系统运行中，涉及节水管理和经济性问题等。因此，城市节水指标项目数在理论上应涵盖以上所述各种因素，这样的城市节水指标体系将极其复杂，往往需要用多种节水指标组成指标体系进行用水（节水）评价。城市节水第二十五页，共69页。（1）城市节水水量指标

a、万元国民生产总值取水量反映在一定的经济条件下城市宏观用水水平的指标。其计算公式：

VGNP＝Vct/CGNP

从公式可以看出，这项指标淡化了城市经济结构的影响，只适用城市间的横向比较。城市节水第二十六页，共69页。

b、万元国内生产总值取水量是指产生每万元国内生产总值所取用的新水量。它也是综合反映在一定的经济实力下城市的宏观用水水平的指标。计算公式为：

VGDP＝Vct/CGDP

城市节水第二十七页，共69页。c、万元工业产值取水量减少量是指基期与报告期万元工业产值取水量的差值。计算公式为：

VP＝Vb－Vr该指标克服了“万元工业产值取水量”受产品结构、产业结构、产品价格、产品加工深度等因素影响的缺点，淡化了城市工业内部行业结构等因素的影响，用于城市间、行业间的横向对比，但它不反映城市、行业的节水水平。城市节水第二十八页，共69页。d、人均日生活用水取水量城市人均日生活取水量是每一用水人口，平均每天的生活用水量。

VL＝Vlt/NT×1000

人均日生活取水数量从一个侧面反映城市居民生活水平及卫生、环境质量。但并不是越高越好、它要与城市经济的发展、城市居民生活水平、居住条件、卫生条件和社会环境条件等相适应。因此，不同城市应按不同的合理生活用水标准。目前我国城市居民生活用水的许多方面还存在着浪费现象，因此单纯以城市人均日生活用水量考查，还不能正确地反映城市用水或节水水平。城市节水第二十九页，共69页。

e、第二、二产业每万元增加值取水量第二产业是指除农业外的工业、建筑业；第三产业是指除农业、工业、建筑业外的其他各业。显然第二、三产业是城市经济的主体。第二、三产业每万元增加值取水量是指在报告期内，城市行政区划(不含市辖县)取水总量与行政区划(不含市辖县)第二、三产业增加值之和的比值。计算公式为：

VA＝Vct/Ca

该指标综合反映城市的用水效率，是评价城市用水效率的重要指标。提高用水效率是节约用水的一个重要方面，因此它也是城市节约用水的重要指标。城市节水第三十页，共69页。

f、主要用水工业单位产品取水量工业用水在城市用水中占绝大部分，用水量较大的工业具有代表性。因此，一般以用水量大的部分主要工业产品的单位产品取水量作为城市水量指标中的专项指标。主要用水工业单位产品取水量是指在一定的计量时间(年)内主要工业单位产品的取水量，计算公式为：

Vm＝Vit/Pm

该指标可用于本城市自身纵向的对比，也可用于同类城市之间的比较。城市节水第三十一页，共69页。（2）城市用水率度指标a、城市工业用水重复利用率城市工业用水重复利用率是指工业重复用水量(工业企业内部生产及生活用水中，循环利用的水量和直接或经过处理后回用水量的总和)与工业总用水量（新水量与重复用水量之和）之比。计算公式：

Rr＝Vur/Vut

×100%城市节水第三十二页，共69页。城市用水中工业用水占主导地位。因此，城市工业用水重复利用率是从宏观上评价城市用水水平及节水水平的重要指标。由于火力发电业、矿业及盐业的用水的特殊性，为了便于城市间的横向对比，在计算城市工业重复利用率时一般不包括这三个工业部门。城市节水第三十三页，共69页。b、城市供水有效利用率城市供水有效利用率是指报告期内城市用水户的总取水量(有效供水量)城市净水厂或配水厂(包括工业自各水源)供水总量的比值。计算公式为：

Re＝Vct/Vst城市节水第三十四页，共69页。

由净水厂(或配水厂)供出的总水量与用户实际接收到的总水量在数量上往往存在差额，通常是由于输配管网漏损等原因造成的，这部分水量通称为自来水漏损量。自来水漏损量与水厂供出总水量的比值称为漏失率，其大小因城市供水管网的长短和管网的新旧程度而异。

城市节水第三十五页，共69页。根据全国五百个城市供水企业调查，目前我国供水均漏失率约为9.79％，漏失率超过8％的城市占62.28％。与发达国家相比，我国单位管长单位时间的漏水量高2.77m3／(h.km)，是瑞典的11.54倍、德国的8.15倍、美国的2.77倍、泰国的1.2倍。因此，查明漏损原因，及时采取防治措施，有效地降低漏失率，提高供水有效利用率，是城市供水行业的重要任务，也是城市节水工作的的重要内容。城市节水第三十六页，共69页。c、城市污水回用率城市污水回用，可有效地缓解城市，特别是工业生产等对新鲜水的依赖，并能极大地减轻城市污水和工业废水对环境的污染，具有开源节流和控制污染的双重功效，可获得显著的经济效益、社会效益和环境效益。城市污水回用率是评价城市污水再生回用的重要指标，它是指报告期内，城市污水回收利用总量与城市污水总量之比。计算公式为：

Rw＝Vwcy/Vwt

×100%由于资金与技术等原因，目前城市污水利用率还很低。随着城市节约用水工作的深入开展和高效廉价污水处理及回用技术的开发，城市污水回用率必将逐步增大。城市节水第三十七页，共69页。d、第二、三产业每万元增加值取水量降低率第二、三产业每万元增加值取水量降低率是指基准期与报告期第二、三产业每万元增加取水量的差值与基准第二、三产业每万元增加值取水量之比。

Rd＝｛1－（VAr/VAb）｝×100％该指标与“第二、三产业每万元增加值取水量”指标不同的是，它排除了城市之间产业结构不同的影响，具有城市之间的可比性。通过该指标能清楚地表明城市节约用水与计划用水的开展程度，也可以从宏观上评价国家节约用水与计划用水的执行情况。城市节水第三十八页，共69页。e、水资源利用率水资源利用率是指现状保证率为P＝75％情况下的城市供水量与城市水资源总量之比。计算公式为：

Ru＝Vpt/Vrt×100％城市水资源总量是指城市可利用的淡水资源量,包括地表水和地下水。广义上讲还应包括海水和可再生利用水。城市水资源有其自身的特征，并具有其独特的运动规律。开发和利用水资源时，如果忽视这些特征或违背其运动规律，必将影响到城市水资源的持续利用，从而阻碍城市经济的发展。城市节水第三十九页，共69页。

f、节水率节水率是指报告期内城市节水总量与城市取水总量之比。计算公式：

Rc＝Vet/Vct

×100％该指标不受计划的影响，直接与节水量相关，最直接地体现城市节约用水的成果，反映城市节约用水水平的指标。城市节水第四十页，共69页。3.城市节水措施城市用水量包括综合生活用水(包括居民生活用水和公共建筑用水)、工业企业生产用水与工作人员生活用水、消防用水相浇洒道路和绿他用水等。因此，城市节水措施应从以上各个用水环节入手。工业企业生产用水占城市总用水量比例较大，节水潜力巨大，涉及内容较多。城市节水第四十一页，共69页。

（1）加强宣传，提高全民节水意识（2）合理调整水价，运用经济杠杆推动节水工作（3）推广使用节水器具和设备（4）这对用水定额，逐步实行计划管理（5）保护城市供水水源，实行城市污水再生回用城市节水第四十二页，共69页。1.用水分类与用水量工业用水量分类：生产用水按不同的用途生活用水总用水量循环水量回用水量按用水方式重复利用水量耗水量排水量漏失水量补充水量工业节水第四十三页，共69页。2.工业节水指标体系

城市工业用水量是城市用水量的重要组成部分。由于工业用水占城市用水量绝大部分。因此，工业节水与城市节水密切相关，工业节水指标体系是城市节水指标体系的重要组成部分，是从工业节水的侧面考核城市节约用水的工作。因此，其指标体系的建立、考核指标体系的形成，以及节水水平评判等基本原理具有城市节水指标体系的共性，但工业节水指标以具体的工业用水系统的用水过程为对象，从微观上考查用水与节水过程，节水指标体系又具有特殊性。工业节水第四十四页，共69页。

工业节水指标体系由水量指标和用水率度指标组成。广义上讲，上述各种用水量不仅是城市与工业用水(节水)的基础统计数据，也可视为节水指标。但由于许多率度指标由这些水量指标求得，为了避免重复，工业节水的水量指标一般由万元工业产值取水量、工业用水定额两种指标组成；用水率度指标包括工业用水循环利用率、新水利用系数、水的损耗率、循环比、回用率、重复利用率、比差率等七种指标工业节水第四十五页，共69页。（1）工业用水量指标

a、万元工业产值取水量在报告期内，工业取水量与工业产值之比。

计算公式：

Vv＝Vf/C该指标反映水资源投入与产出的关系。是一项综合经济效果的水量指标，它反映了工业用水的宏观水平。工业节水第四十六页，共69页。

b、工业用水定额它是一种经济效果指标。是衡量企业内部、地区、工业行业与企业用水（节水）水平的主要考核指标，是较小工业用水（节水）水平横向、纵向比较的统一标尺，具有较强的可比性和指导性。工业节水第四十七页，共69页。（2）工业用水率度指标

a、工业用水循环利用率在一定的期间内，循环水系统循环水量所占比例。计算公式：

Rcy＝Qcy/（Qcy＋Qf）×100％工业用水循环利用率反映了水系统中水被循环利用的效率。此指标并不能完全反映同类工业企业用水（节水）水平。工业节水第四十八页，共69页。b、新水利用系数用水系统新水量与排水量之差与新水量的比值。计算公式：

Kf＝（Qf－Qd）/Qf

该系数反映了用水系统中可以通过压缩排水量的方式提高新水利用程度。工业节水第四十九页，共69页。

c、水的损耗率循环水系统中耗水量和损失的水量所占比例。计算公式：

Rl＝（Qc＋Ql）/（Qcy＋Qf）×100％

d、循环比水系统总用水量与新水量的比值，反映了新水的循环利用次数。

Pcy＝Qt/Qf工业节水第五十页，共69页。e、回用率水系统中循环水量为零时系统内部回用水量所占比例。f、重复利用率重复利用水量占用水系统中总用水量的比例。反映同时具有循环用水与回用水系统中水的有效程度。公式为：

Rr＝Qr/Qt×100%工业节水第五十一页，共69页。3.工业节水措施工业用水占城市用水量的绝大多数，供水量的不足往往制约着产品的结构、影响到企业的发展。解决这些问题的有效途径是“开源节流”。目前我国城市水资源严重短缺，解决好“节流”，即有效地开展工业节水工作，不仅能够保证企业正常的生产、生活用水，而且可减少城市水资源的开发，并能有效地减少工业废水的排放量，减轻废水对环境的污染，围此它是维持城市可持续发展的重要途径。工业节水第五十二页，共69页。具体措施：（1）调整产业结构，改进生产工艺，建立节水型工业。（2）强化节水技术，开发节水设备，努力降低节水设施投资。（3）加强企业用水行政管理，逐步实行节水的法制化。（4）提高工业生产规模，发挥规模经济效益。工业节水第五十三页，共69页。我国是农业大国，农业人口占总人口的75％，农业产值占国家国民总产值的20％，占国民总收入的30％，国家出口创汇的40％。农业生产与农业经济是国家稳定的重要保证。长期以来，随着我国粮食及农业经济作物的单位面积产量大幅提高，水资源量与农业生产的快速发展很不协调。由于新增灌溉面积需要增加用水，改善提高现有灌溉面积的灌溉条件和保证率也需要增加用水，加之林果用水、畜牧用水、养殖用水增加，水资源短缺已成为制约农业生产与农业经济可持续发展的重要因素，农业可持续发展正面临严重的水危机。农业节水第五十四页，共69页。因此，建立高效节水农业，采用各种措施，推广与改进现代节水灌溉技术，提高农业用水效益，降低径流损耗，推广有利农田节水技术的政策，调动农民节水的积极性，实行用水总量控制，对于克服农业用水水危机具有重要意义。农业节水第五十五页，共69页。

节水型农业是一项综合性很强的社会经济系统工程，是以农业节水、高效高产为中心，以提高农业用水效益为目的，确保水资源良性循环、农业持续发展为条件的农业。节水型农业的建立是从根本上解决农业发展过程中水资源的制约，实现水资源良性循环的重要保证。农业节水第五十六页，共69页。1.农业节水现状

我国水资源在分布上具有时空分布不均衡和水、土资源组合不平衡的显著特征。

截止2008年底，我国总用水量5909.9亿立方米，其中农业用水占62%。在农业用水中，农田灌溉用水占农业用水总量的90.2%，全国节水灌溉站农田总灌溉面积的42%，其中渠道防渗节灌面积占42.8%，低压管道节灌面积占24%，喷灌微灌面积占16.7%，其他节水灌溉面积占16.5%，全国平均灌溉水利用系数为0.48。农业节水第五十七页，共69页。

实践证明，采用防渗技术材料修建输水渠道，可使输水有效率提高到80%以上；采用管道输水，有效率可以提高到90%以上；喷灌可以把水的有效率提高到80%；管灌可以提高到60%以上。

发展节水型农业是21世纪我国从根本上摆脱水危机，确保农业可持续发展的必然选择。农业节水第五十八页，共69页。2.农业节水的发展趋势长期以来，传统粗放的灌溉方式造成了水资源的极大浪费，50％的水在输送途中渗漏，到了农田又有大量的水未被农作物吸收，或蒸发损失或渗漏而浪费在田间。因此，推广应用节水灌溉技术引起了高度重视，并已取得一定成效。

节水灌溉技术主要采用喷灌、滴灌、管道灌溉、U形混凝土渠道等工程措施。据估计，采用节水技术可省水30％～50％。由此可见，节水灌溉是建设节水型农业的关键。农业节水第五十九页，共69页。节水灌溉是指充分利用灌溉水资源．提高水的利用效率，达到农作物高产高效而采取的技术措施和农业高效用水模式。目的是提高水的利用宰相水分生产率。节水灌溉的内涵包括水资源的合理开发利用，输配水系统的节水、田间灌溉过程的节水、用水管理的节水以及农艺节水增产技术措施等方面。农业节水第六十页，共69页。节水灌溉作为一种农业技术措施，可以追溯到遥远的古代。随着社会的进步，灌溉事业在世界各国迅速发展，特别是近100多年间，灌溉事业的发展对世界农业增产和稳产发挥了重要的作用。发展农业灌溉是新的绿色革命的一项重要内容。

节水灌概的实质是要充分满足作物生长期的需水要求，按照传统经验或做无需水量试验要求的灌溉水量和灌水定额（一次海水的水量）进行灌溉。农业节水第六十一页，共69页。3.农业节水灌溉技术指标体系

（1）灌溉水源地下水灌溉水资源地表水回归水