土地整理计算题

(二)需水量分析与测算项目需水量分析是供需平衡的主要内容之一。需水量可分为河道内用水和河道外用水两大类。河道内用水：包括水力发电、航运、放木、冲淤、环境、旅游等。河道内用水一般并不耗水，但要求有一定的流量、水量和水位，其需水量应按一水多用原则进行组合计算。河道外用水：包括城市用水和农业用水。城市用水又分工业用水、生活用水和环境用水。1．城市用水(1)工业用水①工业用水的计算：Qt=QC+QD+QR式中Qt——总用水量，在设备和工艺流程不变时，为一定值，m3／a；Qc——耗水量，工矿企业生产过程中消耗掉的水量，包括蒸发、渗漏等损失水量，以及产品带走的水量，m3／a；：QD——排水量，经过工矿企业使用后，向外排放的水，多指未重复利用的废污水量，QR——重复用水量，生产过程中二次以上的用水，包括循环用水量和二次以上的用水量，m3／a。耗水量和排水量必须加以补充，二者之和称为补充水量，又称为取用水量，以Qw。故总用水量Qt又可表示为补充水量和重复用水量之和：Qt=Qw+QR工业用水水平一般以单位产量或产值所需的补充水量和重复利用率这两个指标来衡量，重复利用率R以重复利用水量QR。占总用水量Qt的百分数表示：工业用水重复利用率及越高，表示工业用水的有效利用程度越高-(2)工业用水的预测：①趋势法：用历年工业用水量增长率来推算未来工业用水量，按下式进行计算，Si=S0(1+d)n式中Si——某一年所预测的工业需水量，m3；S0——起始年的工业用水量，m3；d——业用水量年平均增长率，％；n——从起始年份到预测年份所间隔的时间，a。②相关法：工业用水的统计参数(如单位产值耗水量、工业用水增长率等)与工业产值有一定的相关关系，常用以下两种方法进行预测：建立工业用水增长率和工业产值增长率的相关关系来推求工业发展用水；建立工业产值和万元产值用水量的相关关系来推求工业发展用水。③分行业重复利用率提高法：对于资料比较齐全的地方，一般采用按冶金、电力、煤炭、石化、化工、机械、建筑、食品、纺织、缝纫、皮革、造纸、文教、木材等14个行业或部门推算工业用水量，该法采用万元产值用水量和重复利用率这二个指标来推算工业发展用水，用下式计算：式中q1q2——分别为起始年和预测年的万元产值取用水量，m3／万元；%100tRQQR211211qqη1η2——分别为起始年和预测年的工业用水重复利用率，％。随着生产水平发展、设备工艺的改进、更新，万元产值的总用水量会逐渐减少，故上式可修改为：式中。α——考虑到设备工艺改进使得万元产值的总用水量平均下降率(％)。α值愈大，则万元产值用水量愈少；n——起始年与预测年的相距的时间，a。(3)生活用水生活用水：在城市中扣除工业用水(包括生产区的生活用水)之外所有的用水，它包括城市居民住宅用水，公共建筑用水，市政用水，环境、景观与娱乐用水，供热用水及消防用水。在地域间我国的人均日生活用水量差异较大最高：我国南方海南三亚，人均日生活用水量高达522L／(人。d)，最低：我国北方的内蒙额尔古纳，人均日生活用水量仅为20．55L／(人．d)，两者相差达25倍之多。根据1993年统计，我国城市生活用水约占总用水量的9.2％。城市用水要求供水的保证率不低于95％。城市用水量一般可根据实际调查求得，其大小与城市有关城市生活用水量的预测常用人均生活用水定额法推算，其计算公式为：Q生活=365qm/1000式中Q生活——生活用水需求量，m3／a；q——人均生活用水定额，L／(人·d)；m——预测期用水人口数；人。2.农业用水农村用水:包括农、林、牧、副、渔业的用水，农村居民的生活用水、农村工业、企业用水等。农业用水是我国主要的用水大户，而农业灌溉用水又是农业用水的主体，其包括种植业灌溉用水、林业和牧业灌溉用水，是通过水利工程设施输送到农田、林地和牧场以满足作物需水的水量。与城市工业和生活用水相比，具有面广量大、一次性消耗的特点，而且受气候的影响较大，同时也受作物的组成和生长期的影响。①农业灌溉用水量的计算和预测对一个地区而言，为进行农业灌溉用水量的计算和预测，首先需要弄清以下几个概念：Ⅰ作物需水量：作物在全生育期或某一时段内正常生长所需的水量，它包括消耗于作物蒸腾量和株间蒸发量(合称为腾发量)。农作物需水量可以通过田间实验来确定，它是决定灌溉用水量、灌溉引水量的重要的参数，也是进行地区水资源平衡分析计算的重要的依据。Ⅱ灌溉制度：是指作物播种前及全生育期内的进行适时适量灌水的一种制度，它包括灌水定额、灌水时间、灌水次数和灌溉定额。灌水定额为一次灌水在单位面积上的灌水量(m3／亩)，灌溉定额则是全生育期内多次灌水定额之和Ⅲ灌溉用水量：是指灌溉面积上需要提供给作物的水量，其大小及其在年内的变化情况，与各种作物的灌溉制度、灌溉面积以及渠系水利用系数等因素有关。一种作物一次田间灌水量(称净灌溉用水量)M净可用下式求得：M净=mω式中m——作物某次灌水的灌水定额，m3／亩；nqq)1(112112ω——该作物的灌溉面积，亩Ⅳ毛灌溉水量灌溉水要经过各级渠道输送到田间，由于在渠道输水过程中的各种损失(渗漏、蒸发等)，因此引水量(亦可称作毛灌溉水量)必然大于田间的净灌溉水量。式中M净——净灌水量，m3；η——灌溉水利用系数，它的大小与各级渠道的长度、沿线的土质和水文地质条件，渠道工程状况(配套、衬砌等)以及灌溉管理的水平等有关②农业的其他用水除了农业灌溉用水外，还包括农村居民生活用水、牲畜用水、渔业用水以及乡镇企业用水。这些用水虽然在整个农业用水中所占的比例不大，但一般都要求保证供水。一般采用下述的方法进行估算，Ⅰ农村居民生活用水可通过典型调查人均生活用水标准，按下式进行估算——农村居民生活用水量，m3／a——人均生活用水标准，L／(人，d)；——农村居民用水人数。Ⅱ牲畜用水同理，可通过调查到或实测到的牲畜用水定额，按下式进行估算：Ⅲ渔业用水渔业用水指养殖水面蒸发和渗漏所消耗水的补充量，按下式估算：式中ω——养殖水面积，m2或km2E—水面蒸发量，α——蒸发器折算系数，P——年降雨量，S——年渗漏量β——单位换算系数，视具体情况而定Ⅳ村办企业用水村办企业包括小型工厂、小加工作坊等，其用水量的估算与工业用水的估算方法相类似，在调查的基础上，分行业进行估算(三)水量供需平衡分析在分别计算了项目区内的可供水量和需水量之后，对其进行比较，就可发现水量的余缺情况。分为三种情况：(1)供过于求。在这种情况下，一切水利设施的规划方案，应以总需水量为准，不能因水源丰富，规划超过需水量的水利设施。对用水来说不能进行过量灌溉，这不仅会引起地下水上升，产生土壤盐渍化，还会增加投资。水净毛MMiimnW365.0居居WiminiimnW365.0牲][SPEW渔(2)供不应求。如有条件进行调水规划，如果没有这种可能，在制定水利规划时，应以可利用来水量为依据，不可搞“小马拉大车”的用水规划，否则会使一些水利设施弃而无用，不能发挥作用而造成浪费。（3）供求平衡。三、水资源平衡分析实例整理项目所在地区，近年来气候连年干旱，天然降水逐年减少，地表水已不能作为农业生产的可靠水源。地下水位降低，潜水和风化裂隙水已不能满足项目区农业生产和日常生活的需要，迫切需要开发浅层裂隙水，来满足项目区农业生产的需要。因此，土地整理项目水源以浅层地下水为主，调查得知灌区周边主要承受北部边界地下水补给，南部边界有少量排出，东西边界无地下水补给和排出，南北部边界长L1＝4km，北界水力坡度Jn＝0.005，南界水力坡度Js＝0.0015，东西边各长L2＝2km；地下水埋深大于8m；该区多年平均降雨量P＝650mm；灌区范围内为沙壤土，含水层厚度的＝25m，渗透系数K＝30m／d，另外，根据项目区范围内土质及地下水埋深，降雨人渗补给系数取0.15；根据项目区范围内土质及地下水埋深，降雨人渗补给系数取0.15。该项目区总灌溉面积800hm2，区内人口1.0万人，大小牲畜2..0万头，全部采用低压管道输水灌溉后，灌溉水利用系数达到0.9，冬小麦种植面积500hm2，夏玉米复种面积450hm2，棉花175hm2，地膜覆盖水稻100hm2，，蔬菜25hm2。项目区生活用水量按人均日用水量40L，大小牲畜日用水量平均35L，试在灌溉设计保证率为75％下对该井灌区进行水量供需平衡分析与计算。根据该地区降水资料，参照《中国主要作物需水量与灌溉》和《省用水定额》(试行)，以及省水利技术试验站灌溉试验研究成果，结合当地用水习惯，确定不同种植结构的灌水定额和灌溉定额如下表。作物生育期灌溉制度备注灌水次数灌水定额(m3/hm2)小麦4800干旱年份灌溉设计保证率为75％棉花3500玉米3700地膜水稻41000蔬菜5750解：根据已知条件，首先计算可供水量和需水量，然后利用两者之间的差别分析供需关系。(1)可供水量计算①降雨入渗补给量WlWl＝0.001KPA根据题意：A=4×1000×2×1000=8×106K＝0.15P=650(mm)；Wl＝0.001×0.15×650×8×106＝78(万m3)(2)侧向补给量W2)(3652iiJLKhW=365×30×25×4×1000（0.005-0.0015）=383.25（万m3）③灌溉回归补给量W3地下水埋深大于8m，可忽略不计灌溉回归人渗量。因此，可供水量为W供＝Wl十W2=461.25万m3)(2)需水量计算。推求项目区整理后总灌溉水量，见下表。作物生育期灌溉制度播种面积（hm2）净灌溉定额（万m3）灌水次数灌水定额(m3/hm2)灌溉定额(m3/hm2)小麦48003200500160.000棉花3500150017526.250玉米3700210045094.500地膜水稻41000400010040.000蔬菜57503750259.375合计800330.125灌溉用水量W灌=净灌溉定额/灌溉水利用系数=330125/0.95=347.5（万m3）②工业用水。该项目区无工业，所以该项为零。③居民生活及家畜家禽用水。生活用水量=0.365×1×40=14.6（万m3）大小牲畜用水量=0.365×2×35=25.55（万m3）项目区的总需水量=347.5+14.6+25.55=387.65（万m3）。(3)供需平衡分析。由可供水量和需水量比较可知，供水量大于需水iimnW365.0居iimnW365.0牲