水利中级职称复习资料-水资源部分.pdf
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1、二、水资源分类及评价方法 1、掌握水资源分类及计算方法 2、掌握水资源供需平衡及预测的原理和计算方法 4、熟悉工业、农业、生活、生态环境需水量的分析确定方法 21 水资源开发利用情况调查评价 211 经济社会资料调查统计 调查、收集、统计与用水密切关联的经济社会指标,是分析现状用水水平和预测未来需水的基础,其指标主要有人口、工农业产值、灌溉面积、牲畜头数、国内生产总值(GDP)、耕地面积、粮食产量等。应结合用水项目分类,进一步对有关指标划分为与用水项目分类相对应的细目。不同部门数据相差较大时,应先分析其原因,再决定取舍。一般情况下,除灌溉面积采用水利部门统计数据外,其他数据应以统计部门为准。1
2、人口资料统计 人口分别按城镇人口和乡村人口(也称农村人口)统计,并要统计非农业人口。统计年鉴上城镇人口和乡村人口的划分有三种口径。第一种口径按行政建制划分,城镇人口是指市辖区和县辖镇的全部人口,乡村人口是指县辖乡人口。第二种口径按常住人口划分,城市人口是指设区的市所辖区人口和不设区的市所辖街道人口,镇人口是指不设区的市所辖镇和县辖镇的居民委员会人口,乡村人口是除上述人口以外的全部人口。第三种口径是按照国家统计局 1999 年发布的关于统计上划分城乡的规定(试行)进行划分。统计年鉴的城镇人口数据,19521980 年为第一种口径数据,19821999 年为第二种口径数据,2000 年人口普查数据
3、是第三种口径。为保持不同年份统计口径的一致性,水资源开发利用情况调查中不同年份的城镇人口均按第二种口径统计。需水预测以第三种口径为准,对2000年同时要按第三种口径提交成果。2工业资料统计 工业分别按总产值和增加值统计,并将火电(包括核电)工业单独列出。水力发电属河道内用水,应将其从工业产值中扣除。国内生产总值、工业总产值和工业增加值按当年价和折算到 2000年的可比价两种价格统计。工业总产值是指工业企业在一定时期内生产的以货币形式表现的总产出,反映工业生产的总规模和总水平。统计时以工业企业作为一个整体,企业内部不允许重复计算。但在企业之间、行业之间、地区之间存在着重复计算。工业增加值是指工业
4、企业在一定时期内以货币表现的工业生产活动的最终成果,等于总产出减去中间投入后的余额,反映了工业行业对国内生产总值的贡献。3农业资料统计 这里,农业资料统计主要包括耕地面积统计和灌溉面积统计。耕地面积只统计 200O年数据,应以 1996年国家土地管理局公布的数据为基础,按国土资源部发布的 2000 年数据分解到各水资源分区和行政分区。耕地是指能够种植农作物、经常进行耕作的田地,包括熟地、当年新开荒地、连续撂荒未满三年的耕地和当年休闲地(轮歇地)。以种植农作物为主并附带种植桑树、茶树、果树和其他林木的土地及沿海、沿湖地区已围垦利用的“海涂”、“湖田”等也包括在内,但不包括专业性的桑园、茶园、果木
5、苗圃、林地、芦苇地、天然草原等。水田是指筑有田埂(坎),可以经常蓄水,用来种植水稻或莲藕、席草等水生作物的耕地。因天旱暂时没有蓄水而改种旱地作物的,或实行水田和旱地作物轮作的,仍按水田统计。灌溉面积分为农田灌溉面积和林牧渔用水面积,农田灌溉面积进一步细分为水田、水浇地和莱田面积(含花卉等);林牧渔用水面积分为林果地灌溉面积、草场灌溉面积和鱼塘补水面积。农田灌溉面积按有效灌溉和实际灌溉分别统计。农田有效灌溉面积是指具有一定的水源,地块比较平整,灌溉工程或设备已经配套,在一般年景下当年能够进行正常灌溉的耕地面积。农田实灌面积是指当年实际灌水一次以上(包括一次)的耕地面积,在同一亩耕地上无论灌水几次
6、,都按一亩统计。临时抗旱点种的面积不计人农田灌溉面积。212 供水量调查统计 供水量调查统计包括对地表水源、地下水源和其他水源等三类供水工程的数量和供水能力调查统计,以反映供水基础设施的现状情况。供水量指各种水源工程为用户提供的包括输水损失在内的毛供水量,按受水区统计。对于跨流域跨省区的长距离调水工程,以省(自治区、直辖市)收水口作为毛供水量的计量点,水源至收水口之间的输水损失单独统计。其他跨区供水工程的供水量从水源地计量,其区外输水损失应单独核算。在受水区内,按取水水源分为地表水源供水量、地下水源供水量和其他水源供水量三种类型统计。供水能力是指现状条件下相应供水保证率的可供水量,与来水状况、
7、工程条件、需水特性和运行调度方式有关。除了对水利部门所属的水源工程进行统计外,对其他部门所属的水源工程及工矿企业的自备水源工程均需进行统计。1地表水源工程 地表水源工程分为蓄水工程、引水工程、提水工程和调水工程,应按供水系统分别统计,要避免重复计算。蓄水工程指水库和塘坝(不包括专为引水、提水工程修建的调节水库),按大、中、小型水库和塘坝分别统计。引水工程指从河道、湖泊等地表水体自流引水的工程(不包括从蓄水、提水工程中引水的工程),按大、中、小型规模分别统计。提水工程指利用扬水泵站从河道、湖泊等地表水体提水的工程(不包括从蓄水、引水工程中提水的工程),按大、中、小型规模分别统计。调水工程指水资源
8、一级区或独立流域之间的跨流域调水工程,蓄、引、提工程中均不包括调水工程的配套工程。蓄、引、提工程规模按下述标准划分:(1)水库工程按总库容划分。大型库容不大于 1.0 亿 m3;中型库容小于 1.0 亿 m3,大于等于 0.1亿 m3;小型库容小于 01 亿 m3,大于等于 0.0l亿 m3。(2)引、提水工程按取水能力划分。大型引、提水工程取水能力不小于 30m3s;中型取水能力大于 30m3s,大于等于 10m3s;小型为取水能力小于 10m3s。塘坝指蓄水量不足 10 万 m3 的蓄水工程,不包括鱼池、藕塘及非灌溉用的涝池或坑塘。地表水源供水量按蓄、引、提、调四种形式统计。为避免重复统计
9、,按以下要求划 分:从水库、塘坝中引水或提水,均属蓄水工程供水量;从河道或湖泊中自流引水的,无论有闸或无闸,均属引水工程供水量;利用扬水站从河道或湖泊中直接取水的,属提水工程供水量;跨流域调水是指水资源一级区或独立流域之间的跨流域调配水量,不包括在蓄、引、提水量中。地表水源供水量应以实测引水量或提水量作为统计依据,无实测水量资料时可根据灌溉面积、工业产值、实际毛取水定额等资料进行估算。2地下水源工程 地下水源工程指利用地下水的水井工程,按浅层地下水和深层承压水分别统计。浅层地下水指与当地降水、地表水体有直接补排关系的潜水和与潜水有紧密水力联系的弱承压水。地下水源供水量指水井工程的开采量,按浅层
10、淡水、深层承压水和微咸水分别统计。浅层淡水指矿化度不大于 2gL的潜水和弱承压水,坎儿井的供水量计人浅层淡水开采量中。混合开采井的供水量,各地可根据实际情况按比例划分为浅层淡水和深层承压水,并作说明。微咸水指矿化度为 23gL的浅层水。城市地下水源供水量包括自来水厂的开采量和工矿企业自备井的开采量。缺乏计量资料的农灌井开采量,可根据配套机电井数和调查确定的单井出水量(或单井灌溉面积、单井耗电量等资料)估算开采量,但应进行平衡分析校验。3其他水源工程 其他水源工程包括集雨工程、污水处理再利用和海水利用等供水工程。集雨工程指用人工收集储存屋顶、场院、道路等场所产生径流的微型蓄水工程,包括水窖、水柜
11、等。污水处理再利用工程指城市污水集中处理厂处理后的污水回用设施,要统计其座数、污水处理能力和再利用量。海水利用包括海水直接利用和海水淡化,分开统计,并单列。海水直接利用指直接利用海水作为工业冷却水及城市环卫用水等。其他水源供水量包括污水处理再利用、集雨工程、海水淡化的供水量。对利用未经理的污水和海水的直接利用量也需调查统计,但要求单列,不计入总供水量中。上述供水基础工程及供水量应根据工程所在地按水资源平衡分区分别统计,供水能力 计算应提出供需分析节点参数资料。213 用水量调查统计 用水量指分配给用户的包括输水损失在内的毛用水量。按用户特性分为农业用水、工业用水和生活用水三大类,并按城(镇)乡
12、分别进行统计。1农业用水 农业用水包括农田灌溉和林牧渔业用水。农田灌溉是用水大户,应考虑灌溉定额的差别,按水田、水浇地(旱田)和菜田分别统计。林牧渔业用水按林果地灌溉(含果树、苗圃、经济林等)、草场灌溉(含人工草场和饲料基地等)和鱼塘补水分别统计。2工业用水 工业用水量按用水量(新鲜水量)计,不包括企业内部的重复利用水量。各工业行业的万元产值用水量差别很大,而各年统计年鉴中对工业产值的统计口径不断变化,应将工业划分为火(核)电工业和一般工业进行用水量统计,并将城镇工业用水单列。在调查统计中,对于有用水计量设备的工矿企业,以实测水量作为统计依据,没有计量资料的可根据产值和实际毛取水定额估算用水量
13、。3生活用水 按城镇生活用水和农村生活用水分别统计,应与城镇人口和农村人口相对应。城镇生活用水由居民用水、公共用水(含服务业、商饮业、货运邮电业及建筑业等用水)和环境用水(含绿化用水与河湖补水)组成。农村生活用水除居民生活用水外,还包括牲畜用水在内。未经处理的污水和海水直接利用量需另行统计并要求单列,但不计人总用水量中。214 用水消耗量估算的基本要求 用水消耗量(简称耗水量)是指毛用水量在输水、用水过程中,通过蒸腾蒸发、土壤吸收、产品带走、居民和牲畜饮用等多种途径消耗掉而不能回归到地表水体或地下含水层的水量。农田灌溉耗水量包括作物蒸腾、棵间蒸散发、渠系水面蒸发和浸润损失等水量,一般可通过灌区
14、水量平衡分析方法推求。对于资料条件差的地区,可用实灌亩次乘以次灌水净定额近似作为耗水量。水田与水浇地、渠灌与井灌的耗水率差别较大,应分别计算耗水量。工业耗水量包括输水损失和生产过程中的蒸发损失量、产品带走的水量、厂区生活耗水量等。一般情况可用工业用水量减去废污水排放量求得。废污水排放量可以在工业区排污口直接测定,也可根据工厂水平衡测试资料推求。直流式冷却火电厂的耗水率较小,应单列计算。生活耗水量包括输水损失以及居民家庭和公共用水消耗的水量。城镇生活耗水量的计算方法与工业基本相同,即由用水量减去污水排放量求得。农村住宅一般没有给排水设施,用水定额低,耗水率较高(可近似认为农村生活用水量基本是耗水
15、量);对于有给排水设施的农村,应采用典型调查确定耗水率的办法估算耗水量。其他用户耗水量,各地可根据实际情况和资料条件采用不同方法估算。如果树、苗圃、草场的耗水量可根据实灌面积和净灌溉定额估算;城市水域和鱼塘补水可根据水面面积和水面蒸发损失量(水面蒸发量与降水量之差)估算耗水量。215供、用、耗水成果合理性分析 供水量和用水量从供、用水两个方面反映水资源开发利用情况,两者可以互相校验。某一年度各分区的总供水量与总用水量应平衡,若不平衡,则要分析其原因并对有关数据进行必要的修正。供水与用水量平衡校验中要注意供用水的统计断面与口径相一致。将历年供水量进行序列比较,分析变化趋势,分析与来水丰枯、蓄水量
16、变化、当年降水及新增供水等实际情况是否吻合,检查当地产水量、消耗水量和出入境水量计算成果的合理性。为消除或减少区内蓄水量计算误差或土壤含水量年际变化的影响,资料条件好的分区也可进行最近 10 年平均的水量平衡分析。水量平衡方程式如下 将历年用水量进行纵向比较,分析其变化趋势是否与人口、工业产值、灌溉面积的增长、降水情况及节水措施等情况大致相符。根据用水量和经济社会指标计算各年用水定额,并进行合理性分析,一般供水充分、水价低廉地区的用水定额较高。2-16水资源开发利用综合评价 水资源开发利用程度不光取决于供需平衡计算得到的余、缺水量,还需要从不同角度来综合评价各区的供需情况,以便抓住主要矛盾,采
17、取不同的对策措施,合理开发利用水资源。1综合评价分区 综合评价应分区进行。一般根据地形、气象特点和农业地带的分区,进行水资源开发利用综合评价分区。2综合评价指标体系 水资源开发利用综合评价指标体系可包括 (1)水资源开发利用程度指标。水资源开发利用率:现状枯水年的供水量与总资源量之比。地表水资源开发率:指地表水源供水量占地表水资源量的百分比。地下水开采率:地下水开采量占地下水总补给量的百分比。水资源利用消耗率:用水消耗量占水资源总量的百分比。(2)其他相关社会经济指标。耕地率:耕地面积与土地面积之比。耕地灌溉率:灌溉面积与耕地面积之比。人口密度:总人口与土地面积之比。、工业产值模数:工业总产值
18、与土地面积之比。需水量模数:现状计算需水量与土地面积之比。供水量模数:现状枯水年的供水量与土地面积之比。人均供水量:现状枯水年的供水量与总人口之比。缺水率:现状水平年、枯水年时的缺水量与需水量之比。3水资源开发利用综合评价方法 衡量一个分区的水资源供需平衡特性,可以从缺水率、人均供需水量对比、水资源利用率等进行分析。缺水率分析是指分析缺水率的大小、缺水率的变化趋势、供需水量指标的合理性等。根据人均供水量与人均需水量的对比,人均供水量小于人均需水量的下限时,为缺水区。当水资源利用率已较高,用水仍然比较紧张,则倾向属于缺水类型。应用综合评分法对一个区域的水资源开发利用水平进行综合评价时,一般按以下
19、步骤进行:对各项指标大小划分级别,每级给定一个评分值作为评分标准;再根据重要性对指标赋以权重;最后通过加权求和对水资源开发利用分区计算综合评分,可得出缺水区、平衡区、余水区的划分结论。22 区域需水预测 221 区域需水预测概述 1城镇规划水平年发展指标预测 水资源开发利用和水资源工程设计目标是为了满足区域需水量的要求,区域需水量取决于社会发展和国民经济各部门对水的需求。所以要对城镇规划水平年发展指标进行预测。除了现状水平年,对于近期、中期、远期规划水平年,不仅需要搜集整理有关的自然、经济、技术资料,还要做好各项社会、经济、环境发展指标进行预测,以确定水资源开发利用规划目标。社会经济发展指标预
20、测包括人口预测、生活水平预测、城市化建设预测、工业发展预测、农业发展预测、环境与生态改善预测等,并据此预测需水量,进而拟定水资源开发利用的规划任务、规划目标。2供水保证率的选择 ,根据供水用途的不同,应选择合适的设计供水保证率。供水保证率应依据国家有关设计规范并分析缺水后果的严重程度来制定。一般地,生活用水不光需要很高的保证率,水质也要达到饮用水标准;生态、环境用水关系到社会经济长远发展,需要优先保证基本流量;工业是经济发展主要推动力,供水不足将严重制约经济发展。上述各类用水保证率较高,而农业用水可以部分依靠降雨,因而其供水保证率可以相对低一些。222 城镇需水量预测 1城镇生活用水预测 (1
21、)用水指标预测法。影响城镇生活用水的因素包括人口增长、人均经济收入、住宅与公共建筑面积等。可按用水指标来预测城镇生活用水量。公式如下 亦可先分别对其中的住宅用水量、公共设施用水量、市政环境卫生用水量进行预测,然后相加求和得到城镇生活用水量预测结果。(2)通用定量预测方法。生活用水预测方法还可以采用通用预测方法:时间回归法、指数平滑法、因果预测分析法、动态相关法和结合优化法等。时间回归法是把预测对象当作时间的函数,以按自然数顺序排列的时间为自变量,预测对象为因变量,利用最小二乘法,求预测对象与时间的回归方程。指数平滑法是根据过去的演变特征来预测未来,其用途:描述过去到现在的发展过程和趋势;用来帮
22、助分析发展过程的起伏原因以判别未来;与因果分析相关法结合,以寻求有效措施。因果预测分析法(一元、二元、多元)指在各种事物之间的因果关系规律性,从事物与其影响因素之间的内在联系出发,分析这些因素对事物变化的影响,以反映它们之间的相互关系,并用数学的形式表示之。本法则把与用水量有关的主要影响因素考虑进去,以进行因果影响因素的预测。动态相关法是一种适用于分析非平稳对象动态规律的方法,与一般因果预测分析法的区别在于:因果预测分析法在进行相关分析时,尽管相关系数很高,但预报效果不理想。其原因是该法采用静态分析方法,不能反映非平稳随机过程和不考虑模型参数的时变性之故。而动态相关法采用限定记忆法,利用时间序
23、列来建立变系数回归方程,实际上是把记忆时段内对象的非平稳性进行平滑,并随着时间推移,不断利用新的数据延长参数序列,即不断地修正模型参数,使预测能取得一定的精度。结合优化法是将不同预测方法的结果,根据各自均方差的大小加权优化结合,改进了预测结果。结合优化法得出的预测值优于构成的各预测值,且永不劣于其中的最优者。2工业用水预测 工业用水与国民经济发展计划和长远规划密切相关。预测方法有趋势法、相关法和水量平衡法。(1)趋势法。该法通过历年工业用水增长率来推算将来工业用水量。预测不同年份需水量计算公式为 式中:s。为预测某一年工业需水量;s。为预测起始年份工业用水量;d 为工业用水平均增长率;n 为从
24、起始年份至预测某年份所间隔的时间年。(2)相关法。建立工业用水指标和有关因素之间的相关关系来预测工业用水量。例如建立工业用水 增长率与工业产值增长率相关关系,或建立万元产值用水量与工业产值的相关关系。关系表达式可取 式中:y 为工业用水增长率(或万元产值用水量);x 为工业产值增长率(或工业产值)。a、b 为回归系数(用最小二乘法求得)。趋势法和相关法是应用历史资料外延进行预测的,所以要有相当长的历史资料,并且工业发展、工业结构和用水比较稳定,没有突变。(3)水量平衡法。工业用水的水量平衡方程式为 预测将来的用水重复利用率,便求出相应的万元产值用水量,从而预测出将来的工业用水量。每个行业都可按
25、此法求得相应的万元产值用水,再根据产值便可预测出用水量。223 灌溉需水量预测 农业灌溉用水量是指为满足作物生育期总的需水要求,除去天然降水供给部分水量外,通过各种水利设施补送给农田的水量。灌溉需水量取决于灌溉面积的大小和灌溉定额的高低。灌溉面积可根据区域内水资源开发利用条件,农业发展规划和生产结构调整的趋势,按某一水平年农、林、牧各业的灌溉要求,进行预测。灌溉定额应参照实际用水水平,考虑灌溉技术的改进,按不同作物整个生育期间的需水量分别确定。在缺水地区要特别重视各种节水措施的应用,降低灌溉用水量。灌溉用水量大小还取决于灌溉保证率高低。缺水地区以旱作物为主的灌溉保证率一般为 5075,以水稻为
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