2第二章城市用水量预测与计算

黄山学院建筑工程学院第二章城市用水量预测与计算第一节城市用水量标准城市给水排水工程从各规划阶段到具体项目实施，确定其水量规模是首要内容，规模预测是否符合发展趋势和实际需要，将对水资源的合理利用、工程总体布局、实施步骤和工程费用产生重大影响。目前有些城市由于预测规模偏大，建成工程不能充分发挥效益；又有些项目由于预测规模滞后，影响城市建设和经济发展，因而合理确定水量规模十分重要。城市给水排水工程从总体规划、专业规划、详细规划阶段，到工程实施，其水量规模的确定是逐步深化和完善的过程，各阶段有不同的规范、标准、指标作指导。如果混淆不同阶段和相应的规范，不作调研，将影响预测的准确性。第一节城市用水量标准一、城市用水的分类（一）生活用水——城市居民日常生活用水、工业企业职工生活用水以及公共建筑用水等。水量（用水定额）、水质（生活饮用水卫生标准）、水压（供水点给水管道所需的最小自由水头，一般一层10m，二层12m，二层以上每增加一层赠加4m。）（二）生产用水——工业生产过程中的用水（三）市政用水——街道浇洒、绿化浇水、车辆冲洗等用水（四）消防用水——室内、室外消火栓给水系统，自动喷水灭火系统等供水构成（五）水厂自身用水、管网漏失水量及其它未预见水量二、城市用水量的标准用水量定额是指设计年限内达到的用水水平，因此须从城市规划、工业企业生产情况、居民生活条件和气象条件等方面，结合现状用水调查资料分析，进行远近期水量预测。《城市给水工程规划规范》：城市单位人口综合用水量指标、城市单位建设用地综合用水量指标、人均综合生活用水量指标、单位居住用地用水量指标、单位公共设施用地用水量指标、单位工业用地用水量指标和单位其他用地用水量指标等（一）居民生活用水量标准：表2-1，表2-2；——城市每个居民日常生活所用的水量，L/人•天包括居民的饮用、烹调、洗涤、冲厕等用水。《室外给水设计规范》中的居民生活用水定额；《建筑给水排水设计规范》的住宅生活用水定额。；（二）公共建筑用水量标准：表2-3；《建筑给水排水设计规范》的公共建筑生活用水定额；《办公建筑设计规范》中，办公人员的需水量标准为1～2L/人•班，小时变化系数1.5。《商店建筑设计规范》中，商店工作人员饮水量为2～4L/人•天。（三）工业企业用水量标准：表2-4；工业企业职工生活用水标准：《建筑给水排水设计规范》和《工业企业设计卫生标准规定》。工业企业生产用水量，《工业用水量定额》表2-5；（四）市政用水量标准（1）用于街道洒水、绿化浇水和汽车冲洗等，街道洒水用水量标准1-2L/m2•次，2-3次/d；绿化浇水用水量标准1.5-4.0L/m2•次，1-2次/d；汽车冲洗小轿车250-400L/辆•d，公共汽车、载重汽车400-600L/辆•d；汽车库地面冲洗用水定额2-3L/m2（五）消防用水量标准按同时发生火灾次数和一次灭火的用水量确定。表2-6，表2-7，表2-8（六）农村生活用水量标准《农村生活饮用水卫生标准》，表2-9；（七）未预见水量《室外给水设计规范》规定，城镇未预见用水及管网漏失水量按最高可用水量的15%-25%计算。表2－1居民生活用水定额单位：L/人•d城市规模特大城市大城市中、小城市用水情况分区最高日平均日最高日平均日最高日平均日一180～270140～210160~250120~190140~230100~170二140~200110~160120~18090~140100~16070~120三140~180110~150120~16090~130100~14070~110表2-2住宅最高日生活用水定额及小时变化系数住宅类别卫生器具设置标准用水定额（最高日）（L/人•d）小时变化系数使用时间（h）普通住宅Ⅰ有大便器、洗涤盆85～1503.0～2.524Ⅱ有大便器、洗脸盆、洗涤盆、、局部热水供应和沐浴设备130～3002.8～2.324Ⅲ有大便器、洗脸盆、洗涤盆、洗衣机、家用热水机组或集中热水供应和沐浴设备180～3202.5～2.024高级住宅别墅有大便器、洗脸盆、洗涤盆、洗衣机、家用热水机组或集中热水供应和沐浴设备、洒水栓200～350（300～400）2.3～1.824表2－9农村居民最高日用水量分区给水设备类型一二三四五集中给水龙头取水20～3530～5020～40室内有给水龙头，但无洗涤池30～4040～7035～55室内有给水龙头，有洗涤池和有洗涤池及淋浴设备40～7040～7060～10070～10050～80注：1、分区范围参照表《建筑气候区划标准》中分区划分。2、为计量收费供水第二节城市用水量预测与计算•城市总体规划阶段的给水工程规划是根据城市发展目标、用地、人口规模，空间布局安排和水资源状况，提出各取水水源、供水系统的规划期内工程水量、水质目标和设施布局。国家标准《城市给水工程规划规范》(GB50282-98)(以下简称给水规范)是测算城市总用水量规模的主要依据。(1)给水规范所提指标适用于城市总体规划期内(一般为20年)的水量预测，并按此控制水资源和提出总水量规模，由于城市用水有逐步增长的过程，因而近期指标要大幅下降。(2)给水范围所提指标是全国通用指标，选用时不能简单按照城市规模类别和分区进行套用，必须先对城市现状指标进行测算研究，按照发展趋势确定规划期所采用的指标。(3)给水规范所指人均是指户籍人口，未包括暂住人口和流动人口，目前一般采用城市人口数(指户籍人口及暂住一年的人口)，因而选用指标时要考虑人口数的内涵。流动人口的用水量一般已计入指标中，不单独计算。(4)有些城镇集中发展一种或几种工业，形成产业规模，其工业用水量所占的比重较大，不符合一般城市的组成结构，但与人口数形成一定的比例关系。可采用生活、工业用水比例法，即用人口增长数，人均居民用水量及生活用水与工业用水的比例来推算今后的总用水量，有一定的准确性。(5)在城市中用水量较大且水质要求低于《生活饮用水水质标准》的工业企业，如当地有取水水源应自建供水设施，其水量不计入城市给水水量规模。在城市建设用地范围内，应限制工业自备水源供给生活饮用水。一、城市总体规划用水量的预测（一）城市综合生活用水量预测1．居民生活用水量预测定额法：Q=NqkN——规划期末人口数；k——规划期用水普及率2．公共设施用水量预测包括宾馆、办公、商业、娱乐、浴室、学校等用水，定额法预测；在总体规划阶段，一般城市公建用地的用水量指标50-150m3/万m2.d（该指标已包括管网漏失水量）；详细规划阶段或公建用地确定的分区规划阶段，可以根据建筑性质和功能，进行具体计算。3．城市综合生活用水量预测1）加和法城市居民生活用水量+公共设施用水量2）定额法已知城市综合生活用水量定额，Q=Nqk，q为规划期的城市生活用水综合定额，见《室外给水设计规范》3）数学模型法——生长曲线法Q=Lexp(-be-kt)L——预测用水量的上限值；t——预测时段；lnln(L/Q)=lnb-kt采用最小二乘法确定参数b、k；关键是确定上限值L：法一是以城市水资源的限量为约束条件，按现有生活用水与工业用水的比值及城市经济结构发展等来确定两类用水间的比例，在考虑其他用水的情况，对水源总量进行分配，得到上限值；法二是参考其他发达国家相类似工业结构的城市，判别城市生活用水量是否进入饱和阶段，从而以其作为类比，确定上限值L。（二）预测城市工业用水量城市工业用水量在城市总用水量中占较大比例，对于城市规划中的工业结构调整、重大工业项目选址及城市用水政策制定等有作用。1．单位面积指标法总体规划时，可采用工业用地单位面积用水指标，或采用建筑单位用水指标(适应于确定了容积率的情况，特别是控制性详细规划)2．万元产值指标法万元工业产值取水量指工业企业在某段时间内，每生产1万元产值的产品所使用的生产新水量，Q=WA；3．重复利用率提高法工业用水重复利用率是指在一定的时间内，生产过程中所使用的重复利用水量与总用水量之比。科技进步和节水措施的采用使工业产值不断提高，水的重复利用率逐渐提高，而万元产值取水量不断减少，重复利用率的速度增长缓慢。Wi=(1-pi/1-p0)w0Wi=(1-pi)WA4．比例相关法在准确算出生活用水量之后，根据生活用水和工业用水的相关比例可以算出工业用水量。生活用水量上升速度比工业用水大，使得生活用水量的比重逐年提高，而工业用水比重有所下降。5．线性回归法1）一元线性回归法Q=a+bt相关系数γ作相关显著性检验；2）多元线性回归法Y=a+b1X1+b2X2+……+bnXn剩余标准差S；相关系数R；工业用水量预测还可采用递增率法、生长曲线法、灰色系统理论法等。各种方法都有一定的适用范围，应根据可能获得的资料和规划要求选用。影响因素有工业用水重复利用率、工业产值、工业产品技术进步指数、工业水价格、政策性节水率等。在预测时，应防止简单的选用参数，套用公式，而要科学分析、合理把握诸多因素影响城市工业用水量。（三）城市用水总量预测1.分类用水预测法分别对各类用水进行预测，获得各类用水量，再进行加和。法一：分成综合生活用水、工业企业用水、消防用水、市政用水、未预见及管网漏失水量五类；法二：分成居民生活用水、工业用水、非工业用水；法三：分成大生活用水和工业用水；大生活用水包括居民生活、公建、市政等用水。2．单位用水面积法制定城市单位建设用地的用水量指标，根据规划的城市用地规模，推求出城市的用水总量。由于各地的情况不同，指标难于统一。见《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）3．人均综合指标法根据城市历年人均综合用水量的情况，参照同类城市人均用水指标，合理确定本市规划期内人均用水标准，再乘以规划人口数，得到城市用水总量。4．年递增率法根据历年来供水能力的年递增率，考虑经济发展的速度，选定供水的递增寒暑，再由现状供水量，推求出规划期的供水量。Q=Q0(1+γ)n其中γ为城市用水总量的年平均增长率（%）即用复利公式计算。近阶段我国城市用水增长速率，以年均4.8%-5.4%较为适当。5．城市发展增量法根据城市建设发展和规划的要求，规划期内居住、公建、工业等发展布局都有明确的指标，按有关定额方法分别计算新增部分的用水量+现状的用水量=规划期内的城市用水总量。6．线性回归法建立日均供水量与供水年份的相关关系Q=a+bt7．生长曲线法Q=L/(1+ae-bt)即ln(L/Q-1)=-lna-bt8．生产函数法同工业用水量预测9．灰色系统理论法基于模糊数学的决策优化方法，建立城市用水量与时间的关系函数，即对已有的白色系统（已知历年用水数据）作累加生成，使原有白色系统信息的随机性加以弱化，然后对弱化的白色信息拟合，建立预测模型。应注意：1．充分分析判别过去的资料数据2．应充分考虑各种因素的影响3．应注意人口的增长流动4．应掌握城市用水的变化趋势年供水增长率的大小与供水规模成反比，即随人口增长，工业发展速度趋于平稳，自来水发展到一定规模，城市供水量增长率会放慢或下降。5．应注意城市自备水源的水量城市中的一些用水大户常自备水源供水，这部分水量有时没有包含在历年数据中，预测时不应漏掉。在水资源规划和水量平衡时，对自备水源应进行统一规划。二.城市详细规划用水量预测与计算分区规划是对城市总体规划基础上的深化、补充和完善，一般是分区、分块进行规划。专业规划则将给水、排水工程，按专业内容和需要单独进行规划。两种规划对水量预测不仅要进一步核实不同规划期的总水量，而且要提出各地块的用水量和污水量。其预测的依据是：(1)已经建成并不再改造的地块，应以实地调查为主，调查实际用水量及排污水量，如无资料，应取得建筑面积，客房数，工厂产品数等资料，根据指标进行推算。(2)对尚待建设的地块，由于在分区规划阶段只知其性质和面积，尚未确定其开发强度及工业性质，可以按照给水规范提出的不同性质用地用水量指标推算。从今后加强节约用水、降低产品耗水及提高回用率等角度来衡量，这些指标应予降低，建议有关部门要加强调查研究，使不同性质用地用水量指标趋向完善和准确。(3)各分区分块计算水量之和应与城市总水量大体相符。各分