城市水资源利用与管理 第三章-需水预测

河海大学城市水资源利用与管理WaterResourcesPlanning&ManagementforUrban水文及水资源学院2019/12/13河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理三、水资源需求预测需水的概念及分类生产需水综合需水分析与计算生态需水生活需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理3.1需水的概念及分类按用水特征分按用户或行业特点分河道内用水河道外用水生活：城镇及农村生活所需水量生产：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需水的概念及分类生产：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、农村生态环境河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理用水户分类一级二级三级四级河道外生活城镇居民生活农村居民生活生产农业农田灌溉水田水浇地菜田林牧渔畜灌溉林果地灌溉草场牲畜鱼塘工业高用水工业一般工业火(核)电工业建筑业第三产业生态城镇生态环境农村生态环境河道内生产水力发电航运水产养殖其他生态维持河道一定功能河口生态环境河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理生活需水是人类日常生活及其相关活动用水的总称。3.2生活需水生活需水的含义用水量增长较快用水量时程变化较大供水保证率要求高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特征河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理生活用水的水量、水质和水压生活用水量的多少随着当地的气温、生活习惯、房屋卫生设备条件、供水压力等而有不同。生活饮用水的水质关系到人体健康，必须做到外观无色透明、无臭无味、不含致病微生物及其他有害健康的物质。我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中，从感官性状、化学指标、毒理学指标和细菌性指标和放射线指标等方面，对生活饮用水水质标准作出明确的规定。为了用户使用上的需要，生活用水管网必须保证一定的水压，通常称作最小服务水头（从地面算起）。3.2生活需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理3.2生活需水生活给水系统给水系统一般由取水工程、净水工程和输配水工程三部分组成。水源取水工程净水工程输配水工程用户生活用水系统的组成河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理生活用水的水源和特点水源地表水源地下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。3.2生活需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理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3.2生活需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理给水处理以地下水作为水源时，由于水质较好，通常不需任何处理，仅经消毒即可，工艺简单。以地表水作为水源时，生活饮用水处理工艺流程下图：混合絮凝沉淀池澄清池滤池清水池二级泵站原水用户絮凝剂消毒剂地表水二次净化工艺流程3.2生活需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理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，由1993年1.86亿人增加到2004年的3.03亿，11年增加了1.17亿人，年均递增6%。与此同时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3.2生活需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理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（经处理后的污水重新用于生活需水）3.2生活需水生活需水的分类河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理3.2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）①自来水公司供水记录②自备水源用水调查③查相关规范（行业用水定额）调查内容调查形式河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理各类用水指标的动态变化3.2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……河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理1）用水增量趋势法ntdWW)1(03.城镇生活用水量的预测3.2生活需水式中，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。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。河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理qt的影响因素tttWPqttrPP)1(02）用水定额法其中，3.2生活需水式中，qt用水定额，Pt为人口数。（r为人口增长率）①水价②人均经济收入③用水结构和权重④人们的生活习惯⑤城市住房和用水设施河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理3.2生活需水4）月需水过程tmmtWW，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。hiiiitMKW13）分类分析权重估算法式中，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。河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理3.2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：iiWnm居式中，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。河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理3.3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，而且用水集中。同时，工业生产排放相当数量的工业废水，又是水体污染的主要污染源。一个城市工业需水的多少，不仅与工业发展的速度有关，而且还与工业的结构，工业生产的水平，节约用水的程度，用水管理水平，供水条件以及水资源的多寡等因素有关。河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理（1）用水量大（2）大量工业废水直接排放是造成水污染的主要原因（3）工业用水效率总体水平较低（4）工业用水相对集中我国工业用水的特点3.3工业需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理工业用水水源河流取水水库（湖泊）取水海水取水海水作为工业用水时，需主要考虑的问题：(1)取水条件根据取水地点周围的海水环境充分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3.3工业需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理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。工业供水系统可以是单一的仅供工业使用的供水系统，也可以是由混合供水系统分配给工业，形成工业供水分支系统。另外，为了节水，工业供水常采用循环供水方式。循环供水是将使用过的水经适当处理后，重新使用。工业供水系统3.3工业需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理随着经济的发展，工业用水量日益增大。在用水日益紧张的形势下，使用循环水系统是必要的，也是节水型社会建设的需要。据估计，工业生产中约为70%~80%的用水是冷却水，实现冷却水的循环利用是工业循环水系统的重要工作。在冷却水循环系统中，可分为密闭式和敞开式两种。工业循环水系统3.3工业需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理工业废水类型工业废水按所含的主要污染物质，通常分为有机废水、无机废水、兼含有机物和无机物的混合废水、重金属废水、含放射性物质的废水和仅受热污染的冷却废水。按产生废水的工业部门，可分为造纸废水、制革废水、农药废水、电镀废水、电厂废水、电厂废水、矿山废水等。工业废水的水质因工业部门、生产工艺和生产方式的不同而有很大差别。如电厂、矿山等部门的废水主要含有无机物；而造纸和食品等工业部门的废水，有机物含量很高；造纸、电镀、冶金废水常含有大量的重金属。此外，除间接冷却水外，工业废水中都含有多种原材料有关的物质。因此，工业废水处理比较复杂，需要针对具体情况，设计有针对性的废水处理工艺。3.3工业需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理工业废水处理方法工业废水处理的过程是将废水中所含的各种污染物与水分离或加以分解并使其净化的过程。废水处理法大致可分为：物理处理法：可分为调节、离心分离、沉淀、除油、过滤等。化学处理法：可分为中和、化学沉淀、氧化还原等。物理化学处理法：可分为混凝、气浮、吸附、离子交换、膜分离等方法。生物处理法：可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。3.3工业需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理3.3工业需水工业需水分类（一）按用水在生产中的作用分类生产用水间接冷却水工艺用水产品用水洗涤用水直接冷却水其他工艺用水锅炉用水锅炉给水锅炉水处理用水生活用水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理（二）按工业需水过程分类总用水取用水排放水耗用水重复用水3.3工业需水（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用水单元取水量排水量耗水量总用水重复用水河流用水过程图河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理地表水地下水城市污水海水其他水工业用水生产用水生活用水工艺用水锅炉用水产品用水洗涤用水直接冷却水其他工艺水锅炉给水锅炉水处理水间接冷却水来源用途各类用水之间的关系3.3工业需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理（四）按照工业组成的行业分①高耗水工业：造纸、纺织、石化、冶金②一般工业③火（核）电站：重复利用率高高耗水工业和一般工业需水可采用万元增加值用水量法进行预测，火（核）电工业分循环式和直流式两种冷却水方式，采用单位装机容量取水量法进行需水预测，并可以采用发电量单位取水量法进行复核。3.3工业需水河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理工业用水调查计算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（2）供排水情况（3）工业需水发展3.3工业需水供水水源：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、水质情况城市工业发展规划；城市建设发展规模；将来的工业结构与布局；工业产排、产量计划；供排水工程设施规划河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理2.调查形式（1）普查（2）重点（典型）调查（3）两者相结合3.3工业需水3.调查方法（1）“查”记录（2）“看”-实地查看（3）“测”-实测地区的代表性行业的代表性用水量大产值大规模大的工业河海大学水文及水资源学院城市水资源利用与管理3.3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）（2）工业需水的指标QQQQ总重耗排100%1100%QQQQ补重总总100%QPQ排总100%QrQ耗总1Pr重复利用率排水率耗水率用水单元取水量排水量耗水量总用水重复用水河流用水过程图Q