城市用水量預測與計算課件

1、黃山學院 建筑工程學院第二章城市用水量預測與計算第1頁，共29頁。第一節(jié)城市用水量標準 城市給水排水工程從各規(guī)劃階段到具體項目實施，確定其水量規(guī)模是首要內(nèi)容，規(guī)模預測是否符合發(fā)展趨勢和實際需要，將對水資源的合理利用、工程總體布局、實施步驟和工程費用產(chǎn)生重大影響。目前有些城市由于預測規(guī)模偏大，建成工程不能充分發(fā)揮效益；又有些項目由于預測規(guī)模滯后，影響城市建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展，因而合理確定水量規(guī)模十分重要。 城市給水排水工程從總體規(guī)劃、專業(yè)規(guī)劃、詳細規(guī)劃階段，到工程實施，其水量規(guī)模的確定是逐步深化和完善的過程，各階段有不同的規(guī)范、標準、指標作指導。如果混淆不同階段和相應的規(guī)范，不作調(diào)研，將影響預測的準確

2、性。 第2頁，共29頁。第一節(jié)城市用水量標準一、城市用水的分類（一）生活用水城市居民日常生活用水、工業(yè)企業(yè)職工生活用水以及公共建筑用水等。 水量（用水定額）、水質(zhì)（生活飲用水衛(wèi)生標準）、水壓（供水點給水管道所需的最小自由水頭，一般一層10m，二層12m，二層以上每增加一層贈加4m。）（二）生產(chǎn)用水工業(yè)生產(chǎn)過程中的用水（三）市政用水街道澆灑、綠化澆水、車輛沖洗等用水（四）消防用水室內(nèi)、室外消火栓給水系統(tǒng)，自動噴水滅火系統(tǒng)等供水構(gòu)成（五）水廠自身用水、管網(wǎng)漏失水量及其它未預見水量第3頁，共29頁。二、城市用水量的標準 用水量定額是指設(shè)計年限內(nèi)達到的用水水平，因此須從城市規(guī)劃、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)情況、居民

3、生活條件和氣象條件等方面，結(jié)合現(xiàn)狀用水調(diào)查資料分析，進行遠近期水量預測。城市給水工程規(guī)劃規(guī)范：城市單位人口綜合用水量指標、城市單位建設(shè)用地綜合用水量指標、人均綜合生活用水量指標、單位居住用地用水量指標、單位公共設(shè)施用地用水量指標、單位工業(yè)用地用水量指標和單位其他用地用水量指標等 第4頁，共29頁。（一）居民生活用水量標準：表2-1，表2-2；城市每個居民日常生活所用的水量， L/人天包括居民的飲用、烹調(diào)、洗滌、沖廁等用水。室外給水設(shè)計規(guī)范中的居民生活用水定額；建筑給水排水設(shè)計規(guī)范的住宅生活用水定額。；（二）公共建筑用水量標準 ：表2-3；建筑給水排水設(shè)計規(guī)范的公共建筑生活用水定額；辦公建筑設(shè)計

4、規(guī)范中，辦公人員的需水量標準為12 L/人班，小時變化系數(shù)1.5。商店建筑設(shè)計規(guī)范中，商店工作人員飲水量為24 L/人天。（三）工業(yè)企業(yè)用水量標準 ：表2-4；工業(yè)企業(yè)職工生活用水標準：建筑給水排水設(shè)計規(guī)范和工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準規(guī)定。工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水量，工業(yè)用水量定額表2-5；第5頁，共29頁。（四）市政用水量標準 （1）用于街道灑水、綠化澆水和汽車沖洗等， 街道灑水用水量標準1-2L/m2次，2-3次/d； 綠化澆水用水量標準1.5-4.0 L/m2次，1-2次/d； 汽車沖洗小轎車250-400 L/輛d，公共汽車、載重汽車400-600 L/輛d； 汽車庫地面沖洗用水定額2-3 L/m2

5、（五）消防用水量標準 按同時發(fā)生火災次數(shù)和一次滅火的用水量確定。表2-6，表2-7，表2-8（六）農(nóng)村生活用水量標準農(nóng)村生活飲用水衛(wèi)生標準，表2-9；（七）未預見水量室外給水設(shè)計規(guī)范規(guī)定，城鎮(zhèn)未預見用水及管網(wǎng)漏失水量按最高可用水量的15%-25%計算。 第6頁，共29頁。表21 居民生活用水定額 單位：L/人d城市規(guī)模特大城市大城市中、小城市 用水 情況分區(qū)最高日平均日最高日平均日最高日平均日一180270140210160250120190140230100170二1402001101601201809014010016070120三14018011015012016090130100140

6、70110第7頁，共29頁。表2-2 住宅最高日生活用水定額及小時變化系數(shù)住宅類別衛(wèi)生器具設(shè)置標準用水定額（最高日）（L/人d）小時變化系數(shù)使用時間（h）普通住宅有大便器、洗滌盆851503.02.524有大便器、洗臉盆、洗滌盆、局部熱水供應和沐浴設(shè)備1303002.82.324有大便器、洗臉盆、洗滌盆、洗衣機、家用熱水機組或集中熱水供應和沐浴設(shè)備1803202.52.024高級住宅別墅有大便器、洗臉盆、洗滌盆、洗衣機、家用熱水機組或集中熱水供應和沐浴設(shè)備、灑水栓200350（300400）2.31.824第8頁，共29頁。表29 農(nóng)村居民最高日用水量 分區(qū)給水設(shè)備類型一二三四五集中給水龍頭取

7、水203530502040室內(nèi)有給水龍頭，但無洗滌池304040703555室內(nèi)有給水龍頭，有洗滌池和有洗滌池及淋浴設(shè)備4070407060100701005080注：1、分區(qū)范圍參照表建筑氣候區(qū)劃標準中分區(qū)劃分。 2、為計量收費供水第9頁，共29頁。第二節(jié) 城市用水量預測與計算城市總體規(guī)劃階段的給水工程規(guī)劃是根據(jù)城市發(fā)展目標、用地、人口規(guī)模，空間布局安排和水資源狀況，提出各取水水源、供水系統(tǒng)的規(guī)劃期內(nèi)工程水量、水質(zhì)目標和設(shè)施布局。 國家標準城市給水工程規(guī)劃規(guī)范(GB50282-98)(以下簡稱給水規(guī)范)是測算城市總用水量規(guī)模的主要依據(jù)。 (1)給水規(guī)范所提指標適用于城市總體規(guī)劃期內(nèi)(一般為2

8、0年)的水量預測，并按此控制水資源和提出總水量規(guī)模，由于城市用水有逐步增長的過程，因而近期指標要大幅下降。 (2)給水范圍所提指標是全國通用指標，選用時不能簡單按照城市規(guī)模類別和分區(qū)進行套用，必須先對城市現(xiàn)狀指標進行測算研究，按照發(fā)展趨勢確定規(guī)劃期所采用的指標。第10頁，共29頁。(3)給水規(guī)范所指人均是指戶籍人口，未包括暫住人口和流動人口，目前一般采用城市人口數(shù)(指戶籍人口及暫住一年的人口)，因而選用指標時要考慮人口數(shù)的內(nèi)涵。流動人口的用水量一般已計入指標中，不單獨計算。(4)有些城鎮(zhèn)集中發(fā)展一種或幾種工業(yè)，形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，其工業(yè)用水量所占的比重較大，不符合一般城市的組成結(jié)構(gòu)，但與人口數(shù)形成一

9、定的比例關(guān)系。可采用生活、工業(yè)用水比例法，即用人口增長數(shù)，人均居民用水量及生活用水與工業(yè)用水的比例來推算今后的總用水量，有一定的準確性。 (5)在城市中用水量較大且水質(zhì)要求低于生活飲用水水質(zhì)標準的工業(yè)企業(yè)，如當?shù)赜腥∷磻越ü┧O(shè)施，其水量不計入城市給水水量規(guī)模。在城市建設(shè)用地范圍內(nèi)，應限制工業(yè)自備水源供給生活飲用水。 第11頁，共29頁。一、城市總體規(guī)劃用水量的預測（一）城市綜合生活用水量預測1居民生活用水量預測定額法：Q=NqkN規(guī)劃期末人口數(shù)；k規(guī)劃期用水普及率2公共設(shè)施用水量預測 包括賓館、辦公、商業(yè)、娛樂、浴室、學校等用水，定額法預測； 在總體規(guī)劃階段，一般城市公建用地的用水量指

10、標50-150m3/萬m2.d（該指標已包括管網(wǎng)漏失水量）； 詳細規(guī)劃階段或公建用地確定的分區(qū)規(guī)劃階段，可以根據(jù)建筑性質(zhì)和功能，進行具體計算。 第12頁，共29頁。3城市綜合生活用水量預測1）加和法城市居民生活用水量+公共設(shè)施用水量2）定額法已知城市綜合生活用水量定額，Q=Nqk，q為規(guī)劃期的城市生活用水綜合定額，見室外給水設(shè)計規(guī)范3）數(shù)學模型法生長曲線法Q=L exp(-be-kt)L預測用水量的上限值；t預測時段；ln ln(L/Q)=lnb-kt 采用最小二乘法確定參數(shù)b、k； 關(guān)鍵是確定上限值L：法一是以城市水資源的限量為約束條件，按現(xiàn)有生活用水與工業(yè)用水的比值及城市經(jīng)濟結(jié)構(gòu)發(fā)展等來確

11、定兩類用水間的比例，在考慮其他用水的情況，對水源總量進行分配，得到上限值；法二是參考其他發(fā)達國家相類似工業(yè)結(jié)構(gòu)的城市，判別城市生活用水量是否進入飽和階段，從而以其作為類比，確定上限值L。 第13頁，共29頁。（二）預測城市工業(yè)用水量 城市工業(yè)用水量在城市總用水量中占較大比例，對于城市規(guī)劃中的工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、重大工業(yè)項目選址及城市用水政策制定等有作用。1單位面積指標法 總體規(guī)劃時，可采用工業(yè)用地單位面積用水指標，或采用建筑單位用水指標(適應于確定了容積率的情況，特別是控制性詳細規(guī)劃)2萬元產(chǎn)值指標法 萬元工業(yè)產(chǎn)值取水量指工業(yè)企業(yè)在某段時間內(nèi)，每生產(chǎn)1萬元產(chǎn)值的產(chǎn)品所使用的生產(chǎn)新水量， Q=WA；第

12、14頁，共29頁。3重復利用率提高法 工業(yè)用水重復利用率是指在一定的時間內(nèi)，生產(chǎn)過程中所使用的重復利用水量與總用水量之比。 科技進步和節(jié)水措施的采用使工業(yè)產(chǎn)值不斷提高，水的重復利用率逐漸提高，而萬元產(chǎn)值取水量不斷減少，重復利用率的速度增長緩慢。Wi=(1-pi/1-p0)w0 Wi=(1-pi) WA 4比例相關(guān)法 在準確算出生活用水量之后，根據(jù)生活用水和工業(yè)用水的相關(guān)比例可以算出工業(yè)用水量。生活用水量上升速度比工業(yè)用水大，使得生活用水量的比重逐年提高，而工業(yè)用水比重有所下降。第15頁，共29頁。5線性回歸法1）一元線性回歸法 Q=a+bt 相關(guān)系數(shù)作相關(guān)顯著性檢驗；2）多元線性回歸法 Y=a

13、+b1X1+b2X2+bnXn 剩余標準差S；相關(guān)系數(shù)R； 工業(yè)用水量預測還可采用遞增率法、生長曲線法、灰色系統(tǒng)理論法等。各種方法都有一定的適用范圍，應根據(jù)可能獲得的資料和規(guī)劃要求選用。影響因素有工業(yè)用水重復利用率、工業(yè)產(chǎn)值、工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)進步指數(shù)、工業(yè)水價格、政策性節(jié)水率等。在預測時，應防止簡單的選用參數(shù)，套用公式，而要科學分析、合理把握諸多因素影響城市工業(yè)用水量。第16頁，共29頁。（三）城市用水總量預測1.分類用水預測法分別對各類用水進行預測，獲得各類用水量，再進行加和。法一：分成綜合生活用水、工業(yè)企業(yè)用水、消防用水、市政用水、未預見及管網(wǎng)漏失水量五類；法二：分成居民生活用水、工業(yè)用水、非

14、工業(yè)用水；法三：分成大生活用水和工業(yè)用水；大生活用水包括居民生活、公建、市政等用水。2單位用水面積法制定城市單位建設(shè)用地的用水量指標，根據(jù)規(guī)劃的城市用地規(guī)模，推求出城市的用水總量。由于各地的情況不同，指標難于統(tǒng)一。見城市給水工程規(guī)劃規(guī)范（GB50282-98）3人均綜合指標法根據(jù)城市歷年人均綜合用水量的情況，參照同類城市人均用水指標，合理確定本市規(guī)劃期內(nèi)人均用水標準，再乘以規(guī)劃人口數(shù)，得到城市用水總量。第17頁，共29頁。4年遞增率法 根據(jù)歷年來供水能力的年遞增率，考慮經(jīng)濟發(fā)展的速度，選定供水的遞增寒暑，再由現(xiàn)狀供水量，推求出規(guī)劃期的供水量。Q=Q0(1+)n 其中為城市用水總量的年平均增長率

15、（%）即用復利公式計算。近階段我國城市用水增長速率，以年均4.8%-5.4%較為適當。5城市發(fā)展增量法 根據(jù)城市建設(shè)發(fā)展和規(guī)劃的要求，規(guī)劃期內(nèi)居住、公建、工業(yè)等發(fā)展布局都有明確的指標，按有關(guān)定額方法分別計算新增部分的用水量+現(xiàn)狀的用水量=規(guī)劃期內(nèi)的城市用水總量。6線性回歸法 建立日均供水量與供水年份的相關(guān)關(guān)系 Q=a+bt7生長曲線法Q=L/(1+ae-bt) 即ln(L/Q-1)=-lna-bt第18頁，共29頁。8生產(chǎn)函數(shù)法同工業(yè)用水量預測9灰色系統(tǒng)理論法 基于模糊數(shù)學的決策優(yōu)化方法，建立城市用水量與時間的關(guān)系函數(shù)，即對已有的白色系統(tǒng)（已知歷年用水數(shù)據(jù)）作累加生成，使原有白色系統(tǒng)信息的隨機

16、性加以弱化，然后對弱化的白色信息擬合，建立預測模型。第19頁，共29頁。應注意：1充分分析判別過去的資料數(shù)據(jù)2應充分考慮各種因素的影響3應注意人口的增長流動4應掌握城市用水的變化趨勢 年供水增長率的大小與供水規(guī)模成反比，即隨人口增長，工業(yè)發(fā)展速度趨于平穩(wěn)，自來水發(fā)展到一定規(guī)模，城市供水量增長率會放慢或下降。5應注意城市自備水源的水量 城市中的一些用水大戶常自備水源供水，這部分水量有時沒有包含在歷年數(shù)據(jù)中，預測時不應漏掉。在水資源規(guī)劃和水量平衡時，對自備水源應進行統(tǒng)一規(guī)劃。第20頁，共29頁。二.城市詳細規(guī)劃用水量預測與計算 分區(qū)規(guī)劃是對城市總體規(guī)劃基礎(chǔ)上的深化、補充和完善，一般是分區(qū)、分塊進行

17、規(guī)劃。專業(yè)規(guī)劃則將給水、排水工程，按專業(yè)內(nèi)容和需要單獨進行規(guī)劃。兩種規(guī)劃對水量預測不僅要進一步核實不同規(guī)劃期的總水量，而且要提出各地塊的用水量和污水量。其預測的依據(jù)是： (1)已經(jīng)建成并不再改造的地塊，應以實地調(diào)查為主，調(diào)查實際用水量及排污水量，如無資料，應取得建筑面積，客房數(shù)，工廠產(chǎn)品數(shù)等資料，根據(jù)指標進行推算。 (2)對尚待建設(shè)的地塊，由于在分區(qū)規(guī)劃階段只知其性質(zhì)和面積，尚未確定其開發(fā)強度及工業(yè)性質(zhì)，可以按照給水規(guī)范提出的不同性質(zhì)用地用水量指標推算。從今后加強節(jié)約用水、降低產(chǎn)品耗水及提高回用率等角度來衡量，這些指標應予降低，建議有關(guān)部門要加強調(diào)查研究，使不同性質(zhì)用地用水量指標趨向完善和準確

18、。 第21頁，共29頁。(3)各分區(qū)分塊計算水量之和應與城市總水量大體相符。 各分塊水量是規(guī)劃階段計算給水管網(wǎng)系統(tǒng)和污水管道系統(tǒng)的依據(jù)。詳細規(guī)劃階段已明確開發(fā)建設(shè)的強度及要求，居住區(qū)應有容積率、層高等指標，公共建筑應有建筑量、客房數(shù)等規(guī)劃條件，給水、污水量應根據(jù)單位水量指標測算。 目前大量興建的開發(fā)區(qū)往往只確定開發(fā)區(qū)的總面積，有一張總體布置圖及大體的工業(yè)性質(zhì)，在招商引資過程中變化很大，要確定其給水量和污水量十分困難，建議采用下述方法： (1)開發(fā)區(qū)采用單位用地綜合用水量指標比較合適。根據(jù)調(diào)查，綜合性開發(fā)區(qū)采用0.60. 7萬m3(km2d)，高新技術(shù)開發(fā)區(qū)采用0.30.4萬m3(km2d)為宜

19、，對化工、冶金等大型工業(yè)區(qū)則按實際確定。 (2)開發(fā)區(qū)的不確定因素很多，在預測水量時重點應滿足近期需要，控制最終規(guī)模，逐步擴大，避免近期建設(shè)規(guī)模過大。 (3)目前開發(fā)區(qū)星羅棋布，在選址時，對取水條件及可能產(chǎn)生的水污染往往重視不夠，在缺水地區(qū)應避免引入耗水量大的工業(yè)，建成節(jié)水型的開發(fā)區(qū)，并應同步實施給水、污水工程。對環(huán)境污染嚴重的工業(yè)不應引入，使開發(fā)區(qū)生態(tài)環(huán)境良好。 第22頁，共29頁。（一）用水量及其變化1用水量1）平均日用水量：即規(guī)劃年限內(nèi)，用水量最多一年的總用水量除以用水天數(shù)。該值一般作為水資源規(guī)劃和確定城市污水量的依據(jù)；2）最高日用水量：即用水量最多的一年內(nèi)，用水量最多一天的總用水量。該

20、值一般作為給水取水與水處理工程規(guī)劃和設(shè)計的依據(jù)； 3）最高日平均時用水量：即最高日用水量除以24小時，得到的最高日平均每小時的用水量，實際上只是對最高日用水量進行了單位換算，它與最高日用水量作用相同；4）最高時用水量：即用水量最多的一年內(nèi)，用水量最高日的24小時中，用水量最大的一小時的總用水量。該值一般作為給水管網(wǎng)工程規(guī)劃與設(shè)計的依據(jù)。第23頁，共29頁。2用水量變化的表示 各種用水量都是經(jīng)常變化的，但它們的變化幅度和規(guī)律有所不同。 生活用水量隨著生活習慣、氣候和人們的生活節(jié)奏等變化，如假期比平日高，夏季比冬季高，白天比晚上高。從我國各城鎮(zhèn)的用水統(tǒng)計情況看，城鎮(zhèn)人口越少，工業(yè)規(guī)模越小，用水量越

21、低，用水量變化越大。 工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水量的變化一般比生活用水量的變化小，但也是有變化的，而且少數(shù)情況下變化還很大。如化工廠、造紙廠等，生產(chǎn)用水量變化就很小，而冷卻用水、空調(diào)用水等，受到水溫、氣溫和季節(jié)影響變化很大。第24頁，共29頁。1）用水量變化系數(shù) 在一年中，每天用水量的變化可以用日變化系數(shù)表示，即最高日用水量與平均日用水量的比值；Kd=365Qd/QyQy全年用水量，m3/a 在給水排水規(guī)劃和設(shè)計中，一般首先計算最高日用水量，然后確定日變化稀疏，于是用上式計算出全年用水量或平均日用水量，即：Qy=365 Qd/ Kd m3/aQad= Qd/ Kd m3/d 平均日用水量；第25頁，共29頁。 在一日內(nèi)，每小時用水量的變化可以用時變化系數(shù)表示，最高時用水量與平均時用水量的比值，稱為時變化系數(shù)，記作Kh 即：Kh=24Qh/Qd 城市用水量計算一般按最高日用水量計算，在給水排水工程規(guī)劃時，需要進行城市水資源供需平衡分析，城市給水工程統(tǒng)一供水部分所要求的水資源供水量為城市最高日用水量除以日變化系數(shù)再乘上供水天數(shù)。 第26頁，共29頁。 城市污水量