3.4.3 指标分析预测法

3.4.3 指标分析预测法

指标分析预测法是根据用水量的主要影响因素的变化趋势,确定相应的用水指标,从而预测出今后各时期相应的用水量。这种预测方法比较直观,简单易行,便于考虑各种影响因素的变化及政策性调整。当需水量数据序列短缺时,经常采用此方法。

需水量预测是在一定期间社会经济发展计划下进行的,如果发展计划仅给出宏观发展目标或指标(如人口总数、GDP、总产量等),在进行需水量预测时,先对社会经济指标及发展规模进行规划或预测,并以此为基础进行需水量预测。指标分析法将用水部门分为生活、工业、农业、生态环境4个大的用水部门,四大门类再分门别类的划分为若干个小门类,并依据各子部门、子门类的社会经济人口量值乘以相应的当期定额指标,进行需水预测,然后汇总。对于大范围的需水预测,可先以指标分析法计算各子地区的需水量,再进行汇总。

3.4.3.1 生活需水预测方法

生活需水分城镇居民和农村居民两类,生活需水通常采用人均日用水量方法预测。

生活需水预测采用城乡用水人口指标。在城乡人口指标预测成果的基础上,进行城乡用水人口预测。预测方法可采用人口模型法或规划指标法。城镇用水人口是指由城镇供水系统供给其水需求的人口;农村用水人口则为农村地区供水系统供给(包括自给方式取水)的用水人口。城镇用水人口包括常住人口(可采用户籍人口)和居住时间超过6个月的暂住人口。暂住人口所占比重不大的,可直接采用城镇人口作为城镇用水人口。对于流出人口比较多的农村,也应考虑其流出人口的影响。

根据经济社会发展水平、人均收入水平、水价水平、节水器具推广与普及情况,结合生活用水习惯、现状用水水平,参考国内外同类地区或城市生活用水定额水平,参照建设部门已制定的《建筑给水排水设计规范(1988年)》和《室外给水设计规范》规定的居民生活用水定额标准,分别拟定各水平年城镇和农村居民生活用水净定额;根据供水预测成果以及供水系统的水利用系数,结合人口预测成果,进行生活净需水量和毛需水量的预测。

生活净需水量:

生活毛需水量:

式中:i为用户分类序号,i=1为城镇,i=2为农村;t为规划水平年序号;为第i用户第t规划水平年的生活净需水量;为第i用户第t规划水平年的生活毛需水量;为第i用户第t规划水平年的用水人口;为第i用户第t年的人均用水量[L/(人·d)];为第i用户第t规划年水利用系数,由生活供水系统确定。

生活需水量年内相对比较均匀,可按年内月平均需水量确定其年内需水量过程。对于年内用水量变幅较大的地区,可通过典型调查和用水量分析,确定生活需水月分配系数,进而确定生活需水的年内需水过程。

3.4.3.2 工业需水预测方法

工业需水预测分高耗水工业、一般工业和火(核)电工业等3类。

高耗水工业和一般工业需水可采用万元增加值取用水量法进行预测。火(核)电工业分为直流式和循环式两种用水类型,采用发电量(亿kW·h)取用水量法进行需水预测,并以装机容量(万kW)取水量法进行复核。

目前最为常用的工业净定额预测方法为重复利用率法,其计算公式为:

式中:i为工业部门分类序号;分别为第t2和第t1规划水平年第i工业部门的用水定额(可以为万元产值或增加值取水量,也可为工业单位产品取水量);∂为综合影响因子,包括科技进步、产品结构等因素;分别为第t2和第t1规划水平年第i工业部门的用水重复利用率。

则工业净需水量和毛需水量的计算公式分别为:

式中:为第t规划水平年工业净需水量;为第i工业部门第t规划水平年工业发展指标(如总产值或增加值、发电量等);为第t规划水平年工业毛需水总量;为第i工业部门第t规划水平年水利用系数,由工业供水系统确定;其他符号意义同前。

有关部门和省(自治区、直辖市)已制定的工业用水定额标准,可作为工业用水定额预测的基本依据。远期工业用水定额的确定,可参考目前经济比较发达、用水水平比较先进国家或地区现有的工业用水定额水平结合本地发展条件(工业结构、工业生产特性、水资源条件、节水水平等)综合确定。

3.4.3.3 农业需水预测方法

农业需水包括农田灌溉需水和林牧渔业需水。

1.农田灌溉需水

农田灌溉需水通常采用灌溉定额预测方法。农田灌溉定额一般采用亩均灌溉水量指标,包括净灌溉定额和毛灌溉定额两类。农田净灌溉定额一般按照不同的农作物种类而提出,其为某种农作物单位面积灌溉需水量。根据各类农作物灌溉净定额及其复种指数加以综合确定。在综合灌溉净定额基础上,考虑灌溉用水量从水源到农作物利用整个过程中的输水损失后,计算灌区灌溉综合毛定额。

有关部门或研究单位大量的灌溉试验所取得的灌溉试验成果,可作为确定农作物净灌溉定额的基本依据。资料比较好的地区确定农作物净灌溉定额时,可采用彭曼公式计算农作物潜在蒸散发量,扣除有效降雨并考虑田间灌溉损失后的方法计算而得。农作物灌溉净定额计算公式为:

对于旱田:

AQi=ETci-Pe-Gei+ΔW

对于水稻:

AQi=ETc+Fd+Mo-Pe

式中:AQi为第i种作物逐月净灌溉需水量,mm;ETci为第i种作物的逐月需水量,mm;ΔW为生育期内逐月始末土壤储水量的变化值,mm;Pe为作物生育期内逐月的有效降雨量,mm;Gei为第i种作物生育期内的逐月地下水补给量,mm;Fd为稻田全生育期渗漏量,mm;Mo为插秧前的泡田定额,mm。

根据农作物复种指数,按照下列公式计算综合净灌溉定额和毛灌溉定额。

综合净灌溉定额:

综合毛灌溉定额:

式中:AQn、AQc分别为综合净灌溉定额和毛灌溉定额,m3/亩;AQi为第i种作物逐月净灌溉需水量,mm;Ai为第i种作物种植比例,%;ηg为灌溉水综合利用系数。

灌溉水综合利用系数(ηg),由渠系水利用系数(ηq)和田间水的利用系数(ηt)两部分构成,其计算公式为:

式中:渠系水利用系数分别为渠系系统各级渠道(干渠、支渠、斗渠、农渠和毛渠)水利用系数的乘积,即

渠系水利用系数与渠道系统状况(衬砌情况、渠道系统形式)及渠道管理方式等因素有关。田间水的利用效率与灌溉的形式、灌溉系统的状况、灌溉技术和习惯、管理状况、地形、土壤特性等因素有关。

资料较好的地区可采用降雨资料系列计算方法计算净灌溉定额,若采用典型年方法,则一般要求分别提出降雨频率为50%(代表平水年)、75%(代表中水年)和95%(代表枯水年)的净灌溉定额。

2.林牧渔业需水

林牧渔业需水通常也采用亩均补水定额法进行预测,定额确定类似于农田灌溉定额。林牧渔业需水包括林果地灌溉需水、草场灌溉需水、牲畜用水和鱼塘补水等4类。林牧渔业需水量中的灌溉(补水)需水量部分,受降雨条件影响较大,有条件的或用水量较大的地区应分别提出降雨频率为50%、75%和95%3类情况下的预测成果,其总量不大或不同年份变化不大时可用平均值代替。

根据当地试验资料或现状典型调查,分别确定林果地和草场灌溉的净灌溉定额(也可采用农田灌溉定额方法确定);根据灌溉水源及灌溉方式,分别确定渠系水利用系数;结合林果地与草场发展面积预测指标,进行林地和草场灌溉净需水量和毛需水量预测。鱼塘补水量为维持鱼塘一定水面面积和相应水深所需要补充的水量,采用亩均补水定额方法计算,亩均补水定额可根据鱼塘渗漏量和水面蒸发量与降水量的差值加以确定。

3.4.3.4 其他产业需水预测方法

建筑业需水预测以单位建筑面积取水量法为主,以建筑业万元增加值取用水量法进行复核。第三产业需水可采用万元增加值取用水量法进行预测。根据这些产业发展规划成果,结合用水现状分析,预测各规划水平年的净需水定额和水利用系数,进行净需水量和毛需水量的预测。

3.4.3.5 生态环境需水预测方法

在我国,生态环境需水的研究尚处于起步阶段,对生态环境需水的概念、内涵与外延等没有统一的定义,对其计算方法的研究也并不深入和完善,多以定性分析和宏观定量相结合的方法为主。

《生态环境建设规划纲要》中,根据区域生态环境所面临的主要问题,拟定生态环境保护与建设目标,确定生态环境需水预测的基本原则,明确生态环境需水的主要内容及其要求。

按河道内和河道外两类口径分别进行生态环境需水预测。河道内生态环境用水一般分为维持河道基本功能用水和河口生态环境用水。河道外生态环境用水分为湖泊湿地用水、生态环境保护与建设用水、城市景观用水等。

不同的生态环境需水项计算方法不同。城镇绿化用水、防护林草用水等以植被需水为主体的生态环境需水量,可采用灌溉定额的预测方法;湖泊、湿地、城镇河湖补水等,以规划水面面积的水面蒸发量与降水量之差为其生态环境需水量。对以植被为主的生态需水量,要求对地下水水位提出控制要求。其他生态环境需水可结合各分区、各河流的实际情况采用相应的计算方法。