用水部门的需水和综合需水过程分析

2023-06-21 理论教育版权反馈

【摘要】：当设计水平年确定后，根据水库所担负的用户则可计算或预测各用水部门的用水量。城镇河湖及鱼塘补水量，以规划水面面积的水面蒸发量与降水量之差计算，采用水量平衡法或定额法计算。渔业用水也可根据调查补水定额和养殖面积进行估算。

水库所担负的用水部门有多种形式，不论是直接消耗用水量，或仅利用水的某种性质，都要求有一定的供水数量和水质标准。在供水不足时，便会影响用户的工作，从而造成减产或损失。

由于水利措施非短期建成，其服务年限也较久，故规划设计时的用水需要不是针对当前情况，而应当充分估计未来用水需要的增长水平，确定设计水平年。将工程完工投入运行后若干年（工程能较充分发挥作用时，如5年后）的需水水平作为设计第一期工程的依据；以工程运行更长时间后（如10年和15年后）的需水水平作为设计校核和远景发展的指导参考性数据。且设计水平年的确定应与国民经济5年计划的年份相一致。

工程运行期间进行水库兴利规划时，用水水平年的确定应视计算目的和水库运用方案的具体情况确定。

当设计水平年确定后，根据水库所担负的用户则可计算或预测各用水部门的用水量。

1.给水

给水指城市或农村的居民用水与工业用水。给水常用用水定额来计算。

城镇居民生活用水量是指居民日常生活所需用的水量。它包括居民的饮用、烹调、洗涤、冲厕、洗澡等用水。常按用水定额来计算。目前我国城市生活用水大城市平均日用水量为90～190L/（人·d），最高日用水量一般为120～250L/（人·d），中小城市平均日用水量为70～170L/（人·d），最高日用水量一般为100～230L/（人·d）；对于集中给水户内无给水龙头的村镇，其农村生活用水最高日用水量一般为20～60L/（人·d）。城乡居民生活用水量与城乡的性质和规模、气候条件、生活习惯、居民住房中用水设备类型以及室内卫生设备的标准和经济水平等有关。设计条件下，具体定额的确定可参考国家标准《室外给水设计规范》（GB50013—2006）、协会标准《农村给水设计规范》（CECS82：96）。

工业用水量指工业企业在生产过程中的总用水量。它包括制造、加工、冷却、空调、净化、洗涤、蒸汽等用水。工业用水量的大小与工业结构、产品种类、工艺流程、用水管理水平等因素有关。根据水量平衡关系，工业用水量等于耗水量、排水量、重复利用水量三者之和。即

式中　Q总——总用水量，在生产设备和工艺流程不变时可视为一定值；

Q耗——耗水量，包括生产过程中蒸发、渗漏等损失的水量和产品带出的水量；

Q排——排水量，指经过工矿企业使用后，向外排放的水量；

Q重——重复利用水量，包括使用两次以上的用水量和循环用水量。

在水利计算中，通常所说的用水量与工业用水总量是不同的，必须加以区分。水利计算中的工业用水量是指生产中需要补充的新鲜水量，也称取用水量，记Q取，应有

易知，Q重越大，Q取越小。Q重与Q总之比，称为重复利用率。

设计条件下，根据行业的单位产品用水定额以及工业用水的重复利用率或万元产值取用水量指标，并考虑输水损失水量，则可确定需要工程供给的水量，即从水源取用的水量。

给水对水质及供水保证程度的要求均较高，有明显的日变化，但它是靠水厂的蓄水池来进行调节的，并且在一定的阶段，它的年际变化相对较小。因此，水库调节计算中给水一般按固定用水量供给。

2.灌溉用水

灌溉用水量是指灌区需要从水源（如水库）提取的水量。灌溉用水过程取决于灌区面积、作物组成、灌水方式、灌区渠系水有效利用系数以及年降水量及其年内分配等，其确定方法将在“农田水利”课程中详细讲述。

由于作物生长具有明显的季节性，加之降水量年内、年际变化较大，因而灌溉用水具有明显的年内和年际变化。

灌溉对缺水的适应性比其他用水部门大。当水量不足时，常常可采用适当的耕作措施来减少损失，因此灌溉用水的保证程度较给水用户低。

3.发电用水

水力发电是利用水库集中河道的天然落差（也可根据地形利用渠道引水形成落差），使水能通过水轮机和发电机转变成电能。水库的发电用水量，取决于用户对电量的要求。当水电站参加电网运行时，可根据河川径流的丰枯情况决定发电量的多少，即供水量的多少。通常水力发电的尾水，可用于下游的给水、灌溉及航运。

发电用水的保证程度取决于用户的性质。

4.航运用水

航运具有运输成本低、运输量大的特点，开发航运事业具有重要的经济意义。由于天然径流时间分配不均匀，往往在枯水季节河道的水深不足，满足不了通航的要求，通过水库调节水量，保证河道具有一定水深以改善航运条件。航运用水可与发电用水结合使用。

对航运用水的保证程度，根据航道的重要性而定，大河一般在90%以上。

5.生态环境用水

生态环境用水是指维持生态与环境功能和进行生态环境建设所需要的最小需水量。可分为河道内和河道外生态环境用水量。河道内生态环境用水分为维持河道及湖泊湿地基本功能和河口生态环境等用水；河道外生态环境用水分为美化城市景观建设和其他生态环境建设用水等。以下仅就常用的河道外生态环境用水作简要介绍。

（1）城市浇洒道路和绿地用水量。浇洒道路和绿地用水量应根据路面、绿化、气候和土壤等条件确定，通常采用定额法。《室外给水设计规范》（GB 50013—2006）规定，浇洒道路用水量可按浇洒面积以2.0～3.0L/（m2·d）计算；浇洒绿地用水量可按浇洒面积以1.0～3.0L/（m2·d）计算。

（2）城镇河湖或鱼塘补水。城镇河湖及鱼塘补水量，以规划水面面积的水面蒸发量与降水量之差计算，采用水量平衡法或定额法计算。

水量平衡法公式为

式中　Wt——时段t的城镇河湖及鱼塘补水量，m3；

A——城镇河湖及鱼塘水面面积，m2；

E器——时段t的器测水面蒸发量，mm；

K——蒸发器折算系数（见X2.3）；

St——时段t的渗漏量，由调查、实测或经验数据估算，mm；

Ht——时段t的降水量，mm；

10-3——单位换算系数。

定额法是按照现状水面面积和现状城镇河湖补水量估算单位面积上的补水量，然后根据不同水平年的河湖面积预测计算所需水量。

渔业用水也可根据调查补水定额和养殖面积进行估算。例如河北某地区调查淡水养殖每亩补水定额为800～1000m3。

6.综合用水过程

在各部门用水过程的基础上，可推求综合用水过程，它是兴利调节计算所依据的用水资料。综合用水过程的推求，并不是简单地把各部门用水量同步相加，而应考虑到一水多用的可能性，例如水力发电的尾水，通常可以用于下游工业、民用给水和灌溉等。

【例G4.1】某水库有灌溉、供水、发电三个兴利部门，其中供水为坝上自流引水，灌溉利用发电尾水，已知各部门的用水流量过程见表G4.1，求水库的综合用水过程。

根据题意，灌溉可与发电用水相互结合，供水与其他部门的用水不能结合，故综合用水过程可按下式确定：

Q综t＝Q供t＋max（Q电t，Q灌t）

表G4.1　各部门的用水流量过程　　单位：m3/s

表G4.2　综合用水过程

上述求得的综合需水过程是各用水部门正常用水情况下水库的供水过程。当各用水部门保证率不同时，对于保证率较低的用户，遇其保证率以外的年份，水库则缩减供水。

用水部门的需水和综合需水过程分析

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