1、第八章第八章需水量計算與預(yù)測需水量計算與預(yù)測呂翠美呂翠美三峽大學(xué)水利與環(huán)境工程學(xué)院主要內(nèi)容主要內(nèi)容8.1 用水戶分類及其層次結(jié)構(gòu)用水戶分類及其層次結(jié)構(gòu)8.2 工業(yè)需水量的計算與預(yù)測工業(yè)需水量的計算與預(yù)測8.3 灌溉用水量的計算與預(yù)測灌溉用水量的計算與預(yù)測8.4 生態(tài)需水的計算與預(yù)測生態(tài)需水的計算與預(yù)測8.5 其他用水的計算與預(yù)測其他用水的計算與預(yù)測8.6 綜合需水過程計算綜合需水過程計算用水戶分類及其層次結(jié)構(gòu)用水戶分類及其層次結(jié)構(gòu)8.1一級 二級 三級 四級 備 注 城鎮(zhèn)生活 城鎮(zhèn)居民生活 僅為城鎮(zhèn)居民生活用水(不包括公共用水) 生活 生活 農(nóng)村生活 農(nóng)村居民生活 僅為農(nóng)村居民生活用水(不包括

2、牲畜用水) 水田 水稻等 種植業(yè) 水澆地 小麥、玉米、棉花、蔬菜、油料等 灌溉林果地 果樹、苗圃、經(jīng)濟(jì)林等 灌溉草場 人工草場、灌溉的天然草場、飼料基地等 牲畜 大、小牲畜 第一產(chǎn)業(yè) 林牧漁業(yè) 魚塘 魚塘補(bǔ)水 高用水工業(yè) 紡織、造紙、石化、冶金 一般工業(yè) 采掘、食品、木材、建材、機(jī)械、電子、 其他(包括電力工業(yè)中非火(核)電部分) 工業(yè) 火(核)電工業(yè) 循環(huán)式、直流式 第二產(chǎn)業(yè) 建筑業(yè) 建筑業(yè) 建筑業(yè) 商飲業(yè) 商飲業(yè) 商業(yè)、飲食業(yè) 生產(chǎn) 第三產(chǎn)業(yè) 服務(wù)業(yè) 服務(wù)業(yè) 貨運(yùn)郵電業(yè)、其他服務(wù)業(yè)、 城市消防用水、公共服務(wù)用水及城市特殊用水 河道基本功能 基流、沖沙、防凌、稀釋凈化等 河口生態(tài)環(huán)境 沖淤保

3、港、防潮壓堿、河口生物等 通河湖泊與濕地 通河湖泊與濕地等 河道內(nèi) 生態(tài)環(huán)境功能 其他河道內(nèi) 根據(jù)河流具體情況設(shè)定 生態(tài)環(huán)境功能 湖泊濕地 湖泊、沼澤、灘涂等 城鎮(zhèn)生態(tài) 環(huán)境美化 綠化用水、城鎮(zhèn)河湖補(bǔ)水、環(huán)境衛(wèi)生用水等 生態(tài)環(huán)境 河道外 其他生態(tài)建設(shè) 其他生態(tài)建設(shè) 地下水回補(bǔ)、防沙固沙、防護(hù)林草、水土保持等 工業(yè)需水量的計算與預(yù)測工業(yè)需水量的計算與預(yù)測8.2工業(yè)用水分類按工業(yè)用水在生產(chǎn)中所起作用分類冷卻用水冷卻用水產(chǎn)品用水產(chǎn)品用水空調(diào)用水空調(diào)用水其他用水其他用水按工業(yè)用水過程分類總用水總用水排放水排放水取用水取用水耗用水耗用水重復(fù)用水重復(fù)用水工礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中所需要的全部水量工礦企業(yè)在生產(chǎn)過

4、程中所需要的全部水量工礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中所取用的新鮮水量工礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中所取用的新鮮水量 工礦企業(yè)使用后向外排放的水量工礦企業(yè)使用后向外排放的水量 工礦企業(yè)生產(chǎn)過程中消耗掉的水量，包括工礦企業(yè)生產(chǎn)過程中消耗掉的水量，包括蒸發(fā)、滲漏、工藝消耗和生活消耗的水量蒸發(fā)、滲漏、工藝消耗和生活消耗的水量在工業(yè)生產(chǎn)過程中二次以上的用水在工業(yè)生產(chǎn)過程中二次以上的用水按水源分類河水河水自來水自來水地下水地下水海水海水中水中水工業(yè)用水量的計算QQQQ總重耗排QQQ總重補(bǔ)QQQ補(bǔ)耗排工業(yè)用水水平度量指標(biāo)重復(fù)利用率重復(fù)利用率排水率排水率耗水率耗水率100%(1) 100%QQQQ補(bǔ)重總總100%QPQ排總100%

5、QrQ耗總100%Pr排出率排出率100%QqQ排補(bǔ)【例題8-1】某鋼廠某鋼廠2000年引進(jìn)新水年引進(jìn)新水6600萬方，工萬方，工業(yè)用水重復(fù)利用率為業(yè)用水重復(fù)利用率為85%，排水量為，排水量為4200萬方，若在現(xiàn)有設(shè)備和工藝條件萬方，若在現(xiàn)有設(shè)備和工藝條件下，采用閉路循環(huán)，求其重復(fù)利用率。下，采用閉路循環(huán)，求其重復(fù)利用率。【例題8-2】某城鎮(zhèn)某城鎮(zhèn)2000年工業(yè)用水重復(fù)利用率為年工業(yè)用水重復(fù)利用率為50%，工業(yè)引用水量（補(bǔ)充水量）為工業(yè)引用水量（補(bǔ)充水量）為6億方；計劃億方；計劃2010年將工業(yè)用水重復(fù)利用率提高到年將工業(yè)用水重復(fù)利用率提高到85%，工業(yè)引用水量增加到工業(yè)引用水量增加到7億方。

6、設(shè)城鎮(zhèn)工業(yè)綜億方。設(shè)城鎮(zhèn)工業(yè)綜合耗水率合耗水率r=5%。試求。試求2000年和年和2010年工業(yè)年工業(yè)排水量。排水量?！纠}8-3】某化工廠有三種供水水源，其中：地下水某化工廠有三種供水水源，其中：地下水用量用量435m3/h；河水用量；河水用量81，自來水用量，自來水用量41，地下水直接引入用水部門；河水先引入循地下水直接引入用水部門；河水先引入循環(huán)池，再通過循環(huán)池供給與地下水相同的環(huán)池，再通過循環(huán)池供給與地下水相同的部門；自來水獨(dú)成系統(tǒng)，各水源與用戶的部門；自來水獨(dú)成系統(tǒng)，各水源與用戶的關(guān)系如圖關(guān)系如圖8-1所示。求該化工廠重復(fù)利用率、所示。求該化工廠重復(fù)利用率、耗水率、排水率及排出率。耗

7、水率、排水率及排出率。工業(yè)用水的分項測定和計算用水量測定用水量測定耗水量測定與計算耗水量測定與計算排水量測定排水量測定水表計量水表計量利用水池、水塔儲水設(shè)備測定利用水池、水塔儲水設(shè)備測定利用生產(chǎn)設(shè)備測定利用生產(chǎn)設(shè)備測定三角堰測定法三角堰測定法浮標(biāo)測定法浮標(biāo)測定法蒸發(fā)水量蒸發(fā)水量滲漏水量滲漏水量產(chǎn)品帶走水量產(chǎn)品帶走水量工業(yè)需水量預(yù)測趨勢法用歷年工業(yè)用水增長率推算未來工業(yè)用水量Si預(yù)測的第i水平年工業(yè)需水量S0基準(zhǔn)年工業(yè)用水量d工業(yè)用水年平均增長率n間隔年數(shù)0(1)niSSd【例題8-4】某工業(yè)用水部門，某工業(yè)用水部門，2000年用水量為年用水量為2000萬方，根據(jù)綜合分析，未來十年萬方，根據(jù)綜合

8、分析，未來十年用水量增長率為用水量增長率為10%，求，求2010年該工年該工業(yè)部門的用水量。業(yè)部門的用水量。1020102000(1 0.1)2000 2.59375187SS用水增長率影響因素隨著用水水平的提高，隨著用水水平的提高， 用水增長率會降低用水增長率會降低隨著重復(fù)利用程度的提高，隨著重復(fù)利用程度的提高， 單位用水增長率下降單位用水增長率下降選取工業(yè)發(fā)展穩(wěn)定階段選取工業(yè)發(fā)展穩(wěn)定階段 分析用水增長率分析用水增長率修正偶然因素及氣候因素的影響修正偶然因素及氣候因素的影響增長率確定方法根據(jù)歷史資料，建立根據(jù)歷史資料，建立GDP增長率與用增長率與用水量增長率的關(guān)系，根據(jù)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃中的水量增長率

9、的關(guān)系，根據(jù)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃中的GDP增長率計劃值，確定增長率計劃值，確定d。從世界發(fā)達(dá)國家類似地區(qū)的特定從世界發(fā)達(dá)國家類似地區(qū)的特定發(fā)展階段進(jìn)行類比選擇。發(fā)展階段進(jìn)行類比選擇。指標(biāo)預(yù)測法（1）建立不同工業(yè)部門萬元產(chǎn)值取水量與產(chǎn)值的相關(guān)關(guān)系：lglgYaXbY萬元產(chǎn)值取水量X工業(yè)產(chǎn)值a，b待定參數(shù)指標(biāo)預(yù)測法（2）對不同水平年各行業(yè)的產(chǎn)值進(jìn)行預(yù)測。（3）計算不同水平年不同工業(yè)部門的需水量。WYAW工業(yè)需水量；A預(yù)測工業(yè)產(chǎn)值【例題8-5】某工業(yè)行業(yè)某工業(yè)行業(yè)1995年產(chǎn)值為年產(chǎn)值為10億元，萬元產(chǎn)億元，萬元產(chǎn)值用水量為值用水量為1000方，方，2000年產(chǎn)值為年產(chǎn)值為20億元，億元，萬元產(chǎn)值用水量為萬元產(chǎn)

10、值用水量為900方，據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，方，據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，2010年工業(yè)產(chǎn)值達(dá)年工業(yè)產(chǎn)值達(dá)50億元，求在現(xiàn)有用水億元，求在現(xiàn)有用水方式下，方式下，2010年需水量。年需水量。分行業(yè)重復(fù)利用率提高法QYA補(bǔ)1QQQQ 補(bǔ)重總總11QQ補(bǔ)1總21QQ補(bǔ)2總112211YY【例題8-6】某工業(yè)部門某工業(yè)部門2000年產(chǎn)值為年產(chǎn)值為18.62億元，用水億元，用水量為量為12930萬方，重復(fù)利用率為萬方，重復(fù)利用率為76.28%，據(jù)，據(jù)節(jié)水規(guī)劃，節(jié)水規(guī)劃，2010年重復(fù)利用率將提高到年重復(fù)利用率將提高到85%，據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，2010年產(chǎn)值為年產(chǎn)值為25.3億元，求億元，求2010年需水量

11、。年需水量。分塊預(yù)測法分塊預(yù)測法就是將一個城市或地區(qū)的工分塊預(yù)測法就是將一個城市或地區(qū)的工業(yè)分成幾大塊，分別用不同的方法預(yù)測業(yè)分成幾大塊，分別用不同的方法預(yù)測將來的用水量。將來的用水量。工業(yè)用水過程計算分分配配系系數(shù)數(shù)法法ttWW1t灌溉用水量的計算與預(yù)測灌溉用水量的計算與預(yù)測8.3基本概念作物需水量作物需水量作物田間耗水量作物田間耗水量田間灌溉用水量田間灌溉用水量泡田用水量泡田用水量灌水定額灌水定額灌水模數(shù)灌水模數(shù)灌溉定額灌溉定額灌溉制度灌溉制度耕地面積耕地面積播種面積播種面積復(fù)種指數(shù)復(fù)種指數(shù)灌溉面積灌溉面積泡田整地育秧起苗插秧玉米套種木薯玉米套種黃豆甘蔗套種黃豆甘蔗套種西瓜果樹套種水稻葡萄

12、套種水稻玉米套種水稻稻藕套種作物田間需水量估算方法經(jīng)驗公式法經(jīng)驗公式法能量平衡法能量平衡法 作物田間需水量的大小與氣象作物田間需水量的大小與氣象( (溫度、日照、濕溫度、日照、濕度、風(fēng)速度、風(fēng)速) )、土壤含水狀況、作物種類及其生長發(fā)、土壤含水狀況、作物種類及其生長發(fā)育階段、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施、灌溉排水方式等有關(guān)，育階段、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施、灌溉排水方式等有關(guān)，這些因素對需水量的影響相互關(guān)聯(lián)，錯綜復(fù)雜。這些因素對需水量的影響相互關(guān)聯(lián)，錯綜復(fù)雜。經(jīng)驗公式法首先分析與作物首先分析與作物 田間需水量關(guān)系密切的因素，田間需水量關(guān)系密切的因素，其次在實驗站觀測兩者同步資料，然后根據(jù)觀測其次在實驗站觀測兩者同步資料，

13、然后根據(jù)觀測資料，分析它們之間的關(guān)系，并建立經(jīng)驗方程。資料，分析它們之間的關(guān)系，并建立經(jīng)驗方程。經(jīng)驗公式法（1）以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水系數(shù)法（2）以氣溫為參數(shù)的需水系數(shù)法0EEbETb（3）以多種因素為參數(shù)的需水公式iiE0(50)iitE能量平衡法彭曼公式作物在滕發(fā)（包括植株蒸騰和株間蒸發(fā)）過程中，作物在滕發(fā)（包括植株蒸騰和株間蒸發(fā)）過程中，無論是體內(nèi)液體水的輸送，或是滕發(fā)面上水分的無論是體內(nèi)液體水的輸送，或是滕發(fā)面上水分的汽化和擴(kuò)散，都需要消耗能量，作物需水量的大汽化和擴(kuò)散，都需要消耗能量，作物需水量的大小與滕發(fā)消耗能量密切相關(guān)。小與滕發(fā)消耗能量密切相關(guān)。能量平衡法彭曼公式0()11 ()

14、pHLEELEp作物田間需水量；L滕發(fā)單位重量的水所需熱量；氣溫-水汽壓關(guān)系曲線上的斜率；r濕度常數(shù)；Ho地面凈輻射；Ea干燥力作物田間耗水量計算田間耗水量田間耗水量=作物需水量作物需水量+土壤深層滲漏量土壤深層滲漏量 田間耗水量田間耗水量= =作物需水量作物需水量+ +水田滲漏量水田滲漏量 + +育秧水育秧水+ +泡田水泡田水旱作物水 稻灌區(qū)綜合灌溉用水過程計算作物種類作物種類 總生育時間總生育時間 生育階段生育階段 不同水平年不同保證率灌溉用水量的估算灌溉面積的發(fā)展速度灌溉面積的發(fā)展速度不同保證率情況下的不同灌溉方式不同保證率情況下的不同灌溉方式不同作物的灌溉定額及組成不同作物的灌溉定額及

15、組成渠系水利用系數(shù)提高程度渠系水利用系數(shù)提高程度生態(tài)需水的計算與預(yù)測生態(tài)需水的計算與預(yù)測8.4定義計計算算廣義廣義生態(tài)環(huán)境需水量，是指維持全球生物地理生態(tài)生態(tài)環(huán)境需水量，是指維持全球生物地理生態(tài)系統(tǒng)水分平衡所需要的水量，它包括水熱平衡、系統(tǒng)水分平衡所需要的水量，它包括水熱平衡、生物平衡、水沙平衡、水鹽平衡的需水量等。生物平衡、水沙平衡、水鹽平衡的需水量等。 是指為維持生態(tài)與環(huán)境功能和進(jìn)行生態(tài)環(huán)境建設(shè)是指為維持生態(tài)與環(huán)境功能和進(jìn)行生態(tài)環(huán)境建設(shè)所需要的最小需水量。所需要的最小需水量。植被型生態(tài)環(huán)境需水城鎮(zhèn)綠化用水城鎮(zhèn)綠化用水防護(hù)林草用水防護(hù)林草用水WG綠地生態(tài)需水量；SG綠地面積；qG綠地灌溉定額

16、GGGWSq湖泊、濕地、城鎮(zhèn)河湖及魚塘補(bǔ)水以規(guī)劃水面面積的水面蒸發(fā)量與降水量之差計算以規(guī)劃水面面積的水面蒸發(fā)量與降水量之差計算WG綠地生態(tài)需水量；SG綠地面積；qG綠地灌溉定額ttttWESP 河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水分項計算法分項計算法綜合計算法綜合計算法河道基流河道基流改善水質(zhì)需水量改善水質(zhì)需水量通河湖庫濕地生態(tài)用水通河湖庫濕地生態(tài)用水水生生物需水量水生生物需水量其他河道內(nèi)生態(tài)用水其他河道內(nèi)生態(tài)用水Tennant法：將全年分為兩個計算時段，根據(jù)多年平均法：將全年分為兩個計算時段，根據(jù)多年平均流量百分比和河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況的對應(yīng)關(guān)系，直接計流量百分比和河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況的對應(yīng)關(guān)系，直接計算維持河道

17、一定功能的生態(tài)環(huán)境需水量。算維持河道一定功能的生態(tài)環(huán)境需水量。外包線法外包線法12124 3600RiiiiWM Q P少水期通常選取多年平均流量的少水期通常選取多年平均流量的10%20%，多水期選取多，多水期選取多年平均流量的年平均流量的30%40%，作為河道生態(tài)環(huán)境需水量。，作為河道生態(tài)環(huán)境需水量。其他用水的計算與預(yù)測其他用水的計算與預(yù)測8.5居民生活W居居民生活用水量；m人均生活用水定額；n用水人數(shù)Wn m居0(1)niWPK居P0現(xiàn)狀人口；人口計劃增長率；n時間間隔；Ki水平年人均用水定額農(nóng)村牲畜用水W牧牧業(yè)用水量；ni第i種牲畜或家禽頭數(shù)或只數(shù)；mi第i種牲畜或家禽用水定額iiWnm牧建筑業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)需水建筑業(yè)單位建筑面積用水量法；第三產(chǎn)業(yè)用水指標(biāo)法綜合需水過程計算綜合需水過程計算8.6用水能夠相互結(jié)合的興利部門Qs，t用水能夠相互結(jié)合的興利部門的綜合需水量；1用水能夠相互結(jié)合的興利部門集合；Qit第i興利部門第t時段的需水量1,1max()s titQQ i用水不能夠結(jié)合的興利部門Qs，t用水不能夠結(jié)合的興利部門的綜合需水量；2用水不能夠結(jié)合的興利部門集合；Qit第i興利部門第t時段的需水量2,2()s titQQ i工程綜合需水過程,s ts ts tQQQ【例題8-8】某水庫有灌溉、供水、航運(yùn)、發(fā)電四個興利部門，其中供水為壩上自流引水，