给水工程规划中若干问题探讨

【摘 要】 考虑到城市给水工程规划的重要性，本文对城市给水工程规划中的部分难题进行了较为科学合理的阐述，提出了水源地供水保证率的计算、需水量预测的方法以及水量供需矛盾的解决途径。

【关键词】 给水规划 供水保证率 需水量预测 供需矛盾解决

【Abstract】 Considering the importance of urban water supply engineering planning，some difficult questions about urban water supply engineering planning are discussed in this paper. And the calculating method of water supply reliability，the prediction method of water demand and the way of solving the contradiction between water supply and demand are provided.

【Keywords】 Water-supply planning Water-supply reliability Prection of water demand Solution of contradiction between water supply and demand

给水工程是城市发展的命脉工程，城市给水工程规划在指导城市基础设施建设中起到举足轻重的作用。为了编制出科学合理的给水工程规划，需要准确的预测出规划期内的发展前景以及供水的水质、水量要求，要充分的体现出规划的前瞻性和指导性。以下笔者将对城市给水工程规划中几个比较突出的问题进行探讨。

1 水源地供水保证率

城市供水水源地的供水保证率一般不得低于95%。在我国，一般情况下城市供水水源分为地下水水源和地表水水源两种。南方地区由于水资源较为丰富，城市供水水源保证率较高；而在北方和其它一些比较缺水的地区，由于水资源较为缺乏，在不采取相关工程措施的情况下，供水保证率达到95%一般较为困难，城市供水安全存在较大隐患。为了提高城市供水安全性，缓解水量供需平衡之间的矛盾，采取有效的解决办法势在必行。

（1）开辟新水源，提高供水保证率。收集规划地区多年的降水水文统计资料，利用适线法计算出水文频率密度曲线―皮尔逊Ⅲ型曲线：

（1）

式中参数、和的值均可利用统计样本的均值、变差系数、偏态系数求出，为伽玛函数。该曲线为有一个众数且曲线两端或一端（此时另一端与横轴相交）以横轴为渐近线的统计曲线。为了确保水源供水保证率为95%，求出该曲线下分位数为95%时的水文特征值：

=95% （2）

利用皮尔逊Ⅲ型曲线求出的值，即为该水源在95%供水保证率下的供水能力。

在供水保证率得到保证的情况下，水源的供水能力一般会有所减少，水源减少的供水能力只有通过新辟水源来弥补，设水源原供水能力为，则需要新辟水源供水能力为：

（3）

（2）采取相应工程措施，提高水源供水能力和供水保证率。对于开辟新水源可能比较困难的地区，可以通过建设各种降水拦截和调蓄工程，充分调节降水随年际、年内变化的不均匀性，从而提高水源的供水能力和保证率。

统计既定地区多年平均降雨量资料，绘制出多年平均降雨量变化曲线，其均值为；降雨量大于的年份有年，年超降雨量之和为，则需要新建调节总库容为：

（4）

式中为抵消降雨丰、枯交替不均匀性系数，一般取1.5，根据当地降雨统计的实际丰枯交替情况，该值可以适当调整，最大可取2.0。

通过工程措施调节年际间降雨的不均匀性以后，水源的供水能力为：

（5）

式中为年际间调节水量损失系数，一般取为0.7，也可根据当地实际的空气中常年水蒸汽饱和湿度情况酌情取值，最大值不宜超过0.85。

经过采取降水调节措施以后，水源供水能力在95%的保证率下有了较大的提高。

2 规划期末需水量预测

规划期末需水量预测方法主要有两类：静态预测法和动态预测法。静态预测法所需基础资料较少，计算简便，但主观性较大，较常用的主要是定额法；动态预测法所需基础资料多，需要建立数学模型，计算复杂，但主观性较小，较为接近真实值，较常用的主要是趋势法。

（1）定额法。定额法的通用公式为：

（6）

式（6）中，为城市生活或工业的预测用水量；为城市规划人口数或规划工业总产值；为城市生活用水定额或工业万元产值需水定额。通过式（6）能够方便预测出城市规划期末生活需水量和工业需水量，规划期末城市预测需水总量为：

（7）

式（7）中，为城市除去生活和工业用水以外的其它用水，一般为两者之和的8%～15%，即：

（8）

（2）趋势法。趋势法的通用公式为：

（9）

式（9）中，为规划期末城市预测需水总量；为规划起始年城市用水总量；为规划期内城市用水年均递增率；为规划年限。

趋势法预测的关键在于值的确定，可借助于数理统计中的主成分法分析确定。一般情况，影响值的因素主要有三个：城市人口平均增长率、工业总产值平均增长率和管理因素（主要表现在工业用水重复利用率的增长率），这三个主成分对值的累积贡献率超过85%。所需统计资料有：过去至少十年城市的日均用水总量；城市人口平均增长率；城市工业总产值平均增长率和技术管理因素（可用工业用水重复利用率的增长率代替）。

对样本进行一元回归分析，可以得出统计年限内城市用水总量的年均递增率为：

（10）

利用主成分分析法可得出三个主成分对的贡献率分别为、、。按照式（10）的计算方法，可以得出规划年限内城市人口平均增长率、城市工业总产值平均增长率和技术管理因素。则规划年限内城市用水年均递增率为：

（11）

趋势法的预测结果更为客观可信，定额法可以起到对趋势法修正和检验的作用。综合考虑后城市规划期末需水量预测值可按下式计算：

（12）

式中为权重系数，一般情况下不应超过0.2。

3 水量供需矛盾解决途径

随着我国城市化进程的快速发展，给水工程规划中水量供需矛盾日益加剧。为缓解这一矛盾，可从以下几个方面入手：

（1）加大环保力度，创建人与自然的和谐发展。由于人类的开发活动使水体污染严重，不再适宜饮用，导致许多城市水质性缺水；同时对森林、湿地和植被等滞纳体水的破坏，加剧了水体时间和空间分布的不平衡性，导致水源性缺水；因此保护环境是解决城市水资源短缺的根本所在。

（2）提高水的重复利用率，节约用水。在许多缺水城市，高耗水和粗放型用水工业企业依然存在，水的使用效率和重复利用率较低，生活用水的重复利用率更低。因此，0节水用水，提高工业和生活用水的重复利用率是缓解水资源供需矛盾的主要途径。

4 结语

给水工程规划的编制不仅要体现前瞻性、科学性和经济性，更重要的要体现出城市水资源的可持续发展，其中许多全局性和哲学性问题有待我们去进一步研究。

参考文献：

[1]陈波琳等.天津市水资源供求平衡战略.城市环境与城市生态，2004.10.

[2]侯军.滇池流域水资源供需平衡初步分析.云南水力发电，第17卷.增刊.

[3]高波等.水库汛限水位调整与运用.水科学进展，2005.5.