开敞式内河航道航运用水量分析及计算
开敞式内河航道航运用水量分析及计算
马金辉闵娟玲
摘要：本文针对开敞式内河航道航运用水量进行深入分析，根据水力学明渠恒定非均匀流理论，提出计算公式，并通过实际工程进行检验。其公式简洁、适用，易于工程计算，可为工程设计提供有益参考。
关键词：内河航道；明渠恒定非均匀流；糙率；航运用水量
1 引言
内河航运具有运能大、占地少、能耗低、污染小、安全可靠等特点，是国家综合运输体系和水资源综合利用的重要组成部分。随着我国国民经济快速发展，内河水运货运量持续增长，运输船舶大型化、标准化趋势明显，水运市场日趋活跃，内河水运进入了快速发展的较好时期。
内河航道计算内容很多，涉及面很广，其中规划用水量计算是工程中最为关心的问题之一。北方以黑龙江和松辽水系为主体的内河水运地区，近年降水量偏少，用水浪费及水质污染严重，加剧了水资源的供需矛盾，导致水资源紧张。因此，在北方地区建设内河航道的规划用水量必须与当地工、农业及城市用水量相协调，在建设的可研阶段，提供较为准确的航道规划用水量对北方地区水运资源的综合利用具有十分重要的意义。
航道规划用水量包括航运用水量及航道耗损水量两部分，其中耗损水量需计算河道内渗漏损失和水面蒸发损失等。本文针对航运用水量进行深入分析，根据水力学相关公式，提出经验计算公式。
2 基本理论
2.1 明渠恒定均匀流
2.1.1 形成条件
明渠恒定均匀流是流速沿程不变，流线为一系列相互平行的直线，水深和断面的流速分布等均沿流不变的流动。它是明渠水流中最简单的流动形式，其理论是分析天然河流非均匀流动的基础。
明渠均匀流需具备以下条件：
（1）水流恒定，流量沿程不便；
（2）正坡，底坡沿程不变；
（3）棱柱体渠道，糙率沿程不变；
（4）明渠充分长直，无建筑局部干扰。
2.2.2 基本公式
Q vA
=①谢才公式：1/21/2
v CR J
=②曼宁公式：1/6
1
C R
n
=③
A
R
χ
=④将②、③代入①式，有曼宁流量公式：
2/31/2
1
Q AR J
n
=⑤上面各式式中
Q：流量（3/
m s）
v：流速（/
m s）
A: 过水断面面积（2m）
C: 谢才系数
J: 水力坡度
n：糙率系数
R: 水力半径（m）
χ: 过水断面湿周（m）
2.2 明渠恒定非均匀流
明渠恒定非均匀流是通过明渠的流量不变，流速与水深沿程变化的流动，是人工渠道、天然河道水流的基本流动形式。
对于明渠恒定非均匀流，由均匀流导出的谢才、曼宁公式，不能直接代入①式，需对公式中的参数进行修正，此时
(,,,)
Q f n A R J
=⑥
（1）天然河道糙率n
4
5
0i
n m n
=∑⑦式中
n：天然顺直、光滑、均匀渠道的糙率；
1
n：水面不规则影响系数；
2
n：河道横断面形状和尺寸变化影响；
3
n：阻水物影响；
4
n：植物影响；
5
m：河道曲折影响。
⑦式各参数取值可参考《水力学》等相关书籍。
（2）修正过水断面面积A*
天然河道的过水断面沿程变化，可取河道的平均断面面积A。河面宽度及深度的变化频度，在影响河道阻力的同时，直接影响河流流态，因此，在计算中引入河道断面变化频度系数a，则修正过水断面面积为A aA
*=。
（3）水力半径R
A
R
χ
=，其中χ为平均断面湿周。
（4）水力坡度J
() 12/
J z z L =-
1
z : 始断面水位（m）；2
z：末断面水位（m）；
L : 河段长度（m ）
。 将以上经修正后的计算参数代入⑥式，得天然河道流量计算经验公式：
2/3
1/2
124
50
1
i
z z A Q a A L m n χ??
??
-= ? ???
??∑ ⑧
3 工程应用
2008年10月辽宁省海城市政府委托中交天津港航勘察设计研究院建设大辽河航道，整治河段为大辽河入海口至三岔河段，长约94km ，为弱感潮河段，河道走势见图1。辽河流域水资源短缺，能否提供新建航道足够的航运用水量，是整个工程可行与否的关键所在。
图1 大辽河走势
依据公式⑧对大辽河航道整治前后进行计算，各参数取值见表1、表2。
表1 河道糙率取值
n0 n1 n2 n3 n4 m5 0.02 0.01 0.012 0.02 0.007 1.3 0.02
0.009
0.012
0.02
0.007
1.27
表2 辽河航道建设前后流量计算
Q n A
R J a z1 z2 L 258.6835 0.0897 1908.5 3.468 4.40E-05 0.8 -1.25 0.31 94000 285.4131
0.08636
2409.83
4.3767
2.20E-05
0.815
-1.25
0.1
94000
可见航道整治后辽河增加的流量
Q ?=285.4131-258.6835=26.73(3/m s ) 通过上述计算可知，建设大辽河航道，每年航运补水量为5.54亿3/m 年。
4 结论
本文基于明渠恒定非均匀流理论，通过研究各个参数的性质，完善了天然河道流量计算公式，其计算结果能较好的反映河流实情况。文中总结的经验公式简洁、适用，易于工程计算，可为工程设计提供有益参考。
参考文献
[1]李家星等 .水力学.河海大学出版社，2001.
[2]长江航道局.航道工程手册.人民交通出版社，2004.
[3] GB50139-2004，内河通航标准. [4]中交天津港航勘察设计研究院．辽宁省海城市河港建设项目航道整治工程预可行性研究报告，天津，2009年2月．
（本文由孟兆生审定）
矿井涌水量的计算与评述 钱学溥
矿井涌水量的计算与评述 钱学溥 （国土资源部，北京 100812） 摘要：文章讨论了矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字。文章推荐了反求影响半径、作图法求解矿井涌水量的方法。 关键词：矿井涌水量；勘查；计算；精度级别；允许误差；有效数字 根据1998年国务院“三定方案”的规定，地下水由水利部门统一管理。水利部2005年发布了技术文件SL/Z 322-2005《建设项目水资源论证导则（试行）》。该技术文件6.7款规定，地下水资源包括地下水、地热水、天然矿泉水和矿坑排水。6.1.2款规定，计算的地下水资源量要认定它的精度级别。我们认为，认定计算的矿井涌水量的级别和允许误差，不仅是水利部门要求编写《建设项目水资源论证》的需要，而且有利于设计部门的使用。在发生经济纠纷的情况下，也有利于报告提交单位和报告评审机构为自己进行客观的申辩。下面，围绕这一问题，对矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字等方面，作一些论述和讨论。 1 矿井涌水量与水文地质勘查 矿井涌水量比较大，要求计算的矿井涌水量精度就比较高，也就需要投入比较多的水文地质勘查研究工作。表1，可以作为部署水文地质工作的参考。 表 1 矿井涌水量与水文地质勘查 Table 1 Mine inflow and hydrogeological exploration
注：○1多年生产的矿山是指：开采水平不变、开采面积基本不变的多年生产的矿山，如即将闭坑或是即将破产的矿山，即是这种多年生产的矿山。○2多孔抽水试验，是指带观测孔的一个抽水主孔的抽水试验，持续抽水几天。○3群孔抽水试验是指带观测孔的多个抽水主孔的抽水试验，其抽水总量，一般要达到计算矿井涌水量的1/3～3/4，持续抽水几十天。○4利用地下水动力学计算公式，计算矿井涌水量，就属于解析法的范畴。大井法、集水廊道法就是常用的解析法。○5数理统计包括一元线性回归、多元线性回归、逐步回归、系统理论分析、频率计算等（参考钱学溥，娘子关泉水流量几种回归分析的比较，《工程勘察》1983第4期，中国建筑工业出版社）。可以把水位抽降、巷道开拓面积、矿产产量、降水量等作为自变量，把矿井涌水量作为因变量。○6数值法也就是计算机模拟，是通过利用计算机模拟地下水流场的变化，计算矿井涌水量的一种方法。○7常用的大井法、集水廊道法等解析法计算矿井涌水量，只考虑了含水层的导水性，没有考虑地下水的补给量。因此，只有进行了解析法和水均衡的计算，用地下水的补给量验证解析法计算的结果，计算的矿井涌水量的精度才能达到C 级。 2 稳定流、非稳定流公式应用的主要条件 2.1一般报告采用的解析解大井法、集水廊道法，是基于稳定流理论推导的地下水动力学计算公式。它要求地下水有比较充分的补给条件，要求在该水平开采的几年到几十年内，矿井排水计算的地下水影响半径边界上的水头高度，永远稳定在计算采用的高度上。 2.2基于非稳定流理论推导的地下水动力学计算公式，恰恰相反，它的使用条件是地下水没有补给，含水层分布无限，地下水影响半径不断向外扩大。 2.3由于采用大井法、集水廊道法，一般都没有考虑地下水补给量的问题，因此，计算的结果可能有较大的误差，它的精度一般只有D级。
用水量计算
全日供应热水的集中热水供应系统的设计小时耗热量 86400t -t C mq K Q r L r r h h ρ）（?= Qh-设计小时耗热量，W m-用水计算单位数，人数或床位数 qr-热水用水定额 C-水的比热=4.187mj/(kg ·℃) tr-热水温度，tr=60℃ tL-冷水计算温度 ρr-热水密度，kg/L Kh-热水小时变化系数 定时供应热水的集中热水供应系统的设计小时耗热量： 3600 bC N t t q Q 0r L r h h ρ）（-∑= qh-卫生器具热水的小时用水定额 N0-同类卫生器具数 b-卫生器具使用的百分数
设计小时热用水量计算 r L r h r t t Q Q ρ)(163.1-= 式中：Qr-设计小时热水量，L /h Qh-设计小时耗热量，W tr-设计热水温度， ℃ tL-设计冷水温度，℃ ρr-热水密度，kg/L 最高日用水量 Qd=Σmqd/1000 式中 Qd ：最高日用水量，L/d ； m ： 用水单位数，人或床位数； qd ： 最高日生活用水定额，L/人.d ， L/床.d ，或L/人.班 最大小时生活用水量 Qh=QdKh/T
式中Qh：最大小时用水量，L/h Qd：最高日用水量，L/d； T：24h； Kh：小时变化系数，按《规范》确定. （1）给水管道的沿程水头损失可按下式计算： 式中 i——管道单位长度水头损失(kPa/m)； dj——管道计算内径(m)； qj——给水设计流量(m3/s)； Ch——海澄-威廉系数。 各种塑料管、内衬（涂）塑管Ch=140；铜管、不锈钢管Ch=130；衬水泥、树脂的铸铁管Ch=130；普通钢管、铸铁管Ch=100
灌区水量平衡分析
4 灌区水供需平衡分析及水质分析 2009年吉安市水利水电规划设计院编制了《江西省吉安市遂川县农业综合开发南澳陂灌区节水配套改造项目申报设计报告（可行性研究报告）》（以下简称《可行性研究报告》）。本次初设的灌区水供需平衡分析及水质分析主要是在原《可行性研究报告》的基础上，并结合遂川县水利局2009年编制的《遂川县农田灌溉工程规划报告》，对灌区供需水量平衡做进一步的分析。 本次灌区各水源点的天然来水径流计算采用南溪水文站作为参 证站。南溪水文站站址位于遂川县珠田乡境内，座落于遂川江流域左溪河下游，站址以上控制流域面积910 km2，其历年径流资料见表4.1。 表4.1 南溪站历年年平均流量表 3 年份年均流 量年份年均流 量 年份年均流 量 196521.9 197923.4 199335.2 196619.4 198031.0 199446.9 196719.8 198138.4 199536.2 196832.8 198238.5 199624.8 196918.8 198338.5 199752.2 197047.8 198435.2 199840.8 197120.3 198526.6 199924.7 197225.1 198623.1 200034.8 197351.4 198734.6 200132.7 197427.8 198831.3 200247.6 197552.2 198924.6 200321.6 197634.2 199039.3 200428.8 197731.7 199132.5 200521.8 197821.7 199233.2 200629.7 本次取水的主要水源南澳陂引水工程位于南溪水文站下游0.5km 处，其径流量可直接移用南溪水文站径流资料即可。灌区其余主要水
水资源平衡分析报告
水资源平衡分析 国家投资实施的土地开发整理项目，为了提高耕地质量，绝大多数都规划了灌溉工程。为此，这样的项目区地形图灌区必须进行水资源的平衡分析。 灌区的水资源平衡分析，包含着水质、水量和水位等方面内容，水位的来用水平衡分析比较简单，经过对地形与取用水位相互关系的分析，结合取水工程的设置，划定出自流区和扬水区（扬程大小）即可。这里侧重讨论水量平衡分析的内容。 灌区的水土资源平衡分析是根据水源来水过程和灌区用水过程进行的，这两个过程是逐年变化的，在规划设计时必须先确定用哪个年份的水源来水过程和灌区用水过程进行平衡计算，这个特定的水文年份叫设计典型年，简称设计年，而设计年又是根据灌溉设计标准确定的。 一、灌溉设计标准 选择设计年所依据的标准称为灌溉设计标准。它综合反映了水源对灌区用水的保证程度，关系到灌溉工程的规模、投资和效益。 国标（GB50288-99）规定，设计灌溉工程时，应首先确定灌溉设计保证率，南方小型水稻灌区的灌溉工程也可按抗旱天数进行设计。 （一）灌溉设计保证率 1．定义：指灌区用水量在多年期间能够得到充分满足的机率，一般用得到满足的年数占总年数的百分率表示。它综合反映了用水和
来水两方面的情况。 将多年（长系列）的年灌溉用水量按大小顺序排列，用数理统计方法计算并绘制年灌溉用水量频率曲线，在此曲线上选用的频率值即为灌溉设计保证率值。 如灌溉设计保证率P＝80％，则表示频率P＝80％对应的灌溉用水量出现的机会为P＝80％，意味着每百年中有80年这样的年灌溉用水量可以得到保证，只有20年供水不足或中断，换一种说法（用重现期的语言）就是相当于平均每五年出现一次（五年一遇）供水不足或中断的情况。 2．灌溉用水保证率的确定 ①国标（GB50288-99）规定： 注：1、作物经济价值较高的地区，宜选用表中较大值；作物经
井点降水涌水量计算
按照初定方案，本工程除埋深较深段使用拖拉管施工外，剩余大部分需使用井点降水大开挖施工。按照设计及规范初步设计沟槽底宽1.5m，沟槽深按照最大挖深设计取4m，开挖沟槽边坡按照1：1，基坑横剖面图如附图。经地质勘探，天然地面属耕植土，其下为粉质粘土（<=-4m），淤泥质粉质粘土(<=-7.14m)、淤泥质粉质粘土夹粉砂，底部为泥岩,基本都属于透水层。地下水位标高为-0.5m采用轻型井点降水施工。 1井点布设 根据工程地质及施工状况，轻型井点采用沟槽两侧单排布设，为是总管接近地下水位，井点管布设于已挖好的路床底。总管距沟槽开挖线边缘1m，总管长度 L=50×2=100(m) 水位降低值 S=4 (m) 采用一级轻型井点，井点管的埋设深度（总管平台面至井点管下口，不包括滤管） H2>=H1 +h+IL=4.0+0.5+0.1×5.75=5.1(m) 采用6m长的井点管，直径50mm，滤管长1m。井点管外露地面0.2m，埋入土中5.8m（不包括滤管）大于5.2m，符合埋深要求。按无压非完整井环形井点系统计算。 2)．基坑涌水量计算 按无压非完整井环形点系统涌水量计算公式（式1—23）进行计算 Q= 先求出H、K、R、x0值。 H：有效带深度 H=1.85(S,+L) s’=6-0.2-1.0=4.8m求得H： H=1.85（s,+L）=1.85（4.8+1.0）=10.73（m） 由于H0 不记得页码： 施工机械用水量 3600 83221?? ?=∑K N Q K q (5-7) 麻烦核实一下施工机械用水量公式5-7 q 缺少下角标2，正确应为q 2： 3600 832212?? ?=∑K N Q K q (5-7) 页码：154 原文字： 工地上采用这种布置方式。 7.工地临时供电系统的布置 建议修改文字： 插入案例5-1 工地上采用这种布置方式。 案例5-1 案例5-1 某工程，建筑面积为18133m 2，占地面积为4600m 2。地下一层，地上9层。筏形基础，现浇混凝土框架剪力墙结构，填充墙空心砌块隔墙；生活区与现场一墙之隔，建筑面积750m 2，常住工人330名。水源从现场南侧引入，要求保证施工生产，生活及消防用水。 问题： (1) 当施工用水系数K 1=，年混凝土浇筑量11743m 3，施工用水定额2400L/m 3 ，年持续有效工作日为150d ，两班作业，用水不均衡系数K 2=。要求计算现场施工用水？ (2) 施工机械主要是混凝土搅拌机，共4台，包括混凝土输送泵的清洗用水、进出施工现场运输车辆冲洗等，用水定额平均N 2=300L/台。未预计用水系数K 1=，施工不均衡系数K 3=，求施工机械用水量？ (3) 假定现场生活高峰人数P 1=350人，施工现场生活用水定额N 3=40L/班，施工现场生活用水不均衡系数K 4=，每天用水2个班，要求计算施工现场生活用水量？ (4) 假定生活区常住工人平均每人每天消耗水量为N 4=120L ，生活区用水不均衡系数K 5按计取；计算生活区生活用水量？ (5) 请根据现场占地面积设定消防用水量？ (6) 计算总用水量？ (7) 计算临时用水管径？ 案例解析 (1) 计算现场施工用水量： S L K b T N Q K q /626.53600 85.1215024001174315.136008211111=?????=???= (2) 计算施工机械用水量： s L K N Q K q /0958.03600 80.2300415.13600832 212=????=?=∑ (3) 计算施工现场生活用水量： s L b K N P q /365.03600 825.140350360084313=????=????= (4) 计算生活居住区生活用水量 s L K N p q /15.13600245.21203303600245424=???=???= (5) 设定消防用水量： 消防用水量 q 5的确定。按规程规定，施工现场在25ha(250000m 2)以内时，不大于15L/s ；（注：一公倾（ha ）等于10000m 2）。 由于施工占地面积远远小于250000m 2，故按最小消防用水量选用，为q 5=10L/s 。 (6) 计算总用水量 54321/237.715.1365.00958.0626.5q s L q q q q <=+++=+++，故总用水量按消防用水量考虑，即总用水量s L q Q /105==。若考虑10%的漏水损失，则总用水量：s L Q /1110%)101(=?+=。 (7) 计算临时用水管径 供水管管径是在计算总用水量的基础上按公式计算的，如果已知用水量，按规定设定水流速度(假定为：s)，就可以进行计算。计算公式如下： mm Q D 965 .114.3100011410004=???=??=νπ 工艺水取水量就是各工艺取用的新鲜水量. 整个项目新鲜水量用于全厂工业用水重复利用率的计算里. 工艺水回用率计算中，生产线1和生产线2为工艺水，其回用水400+600,新水200+200。 工业用水重复利用率中，新鲜水700,重复用水1600+600+400。 间接冷却水循环率中，循环水为600，新水为200。 污水回用率中，污水站污水回用量400，直接排放的污水90+380。图中冷却塔的50为冷却水，可直排，不算污水。 水平衡中各种水量的核算 工业企业用水的定义、水源、分类、以及用水管理和水量计量应遵循CJ19-87规定。 1、取水量 工业用水的取水量是指自地表水、地下水、自来水、海水、城市污水及其他水源的总水量。现有生产厂，以水表读取为准，乘以实际用水时间，得出用水量（日和年）。对于拟建工程项目则应按用水装置（生产单元）汇总，一般化工生产装置取水量包括生产用水和生活用水两大方面；生产用水又包括间接冷却水、工艺用水和锅炉给水。各种用水关系见图4-7。 工业取水量＝间接冷却水量+工艺用水量+锅炉给水量+生活用水量 2、重复利用水量 重复利用水量系指生产厂（建设项目）内部循环使用和循环使用的总水量。在化工建设项目中主要是间接冷却水系统的循环水量和工艺过程中循环多次使用的水之和，可由项目建议书或可行性报告中获取这些数据。对现有生产厂，可用水泵的额定流量计算，即： 重复利用水量＝水泵额定流量×实际开泵时间 3、耗水量 耗水量是整个工程项目消耗掉的新鲜水量总和，即：H=Q1+Q2+Q3+ Q4+ Q5+ Q6式中，Q1――产品含水，即由产品带走的水，Q1＝产品产量（t/h或t/a）×产品含水量，％； Q2――间接冷却水系统补充水量，亦即循环冷却水系统补充水量，耗水量； 洗涤用水和直――洗涤用水、直接冷却水和其他工艺用水量之和。Q3 接冷却水均为与物料直接接触的水。工艺水用量由生产装置、工艺水回用和工艺水取水量相加得到。工艺用水量和直接冷却水量可从项目建议书或可行性报告的水平衡图中，按各工艺装置依次汇总。洗涤用水应包括装置和生产区地坪的冲洗水； Q4――锅炉运转消耗的水量，可由蒸汽吨数核算，或由可行性报 用水量计算 3.6.1 居住小区的室外给水管道的设计流量应根据管段服务人数、用水定额及卫生器具设置标准等因素确定，并应符合下列规定： 1 服务人数小于等于表3.6.1中数值的室外给水管段，其住宅应按本规范第3.6.3、3.6.4条计算管段流量。居住小区内配套的文体、餐饮娱乐、商铺及市场等设施应按本规范第3.6.5条和第3.6.6条的规定计算节点流量； 表3.6.1 居住小区室外给水管道设计流量计算人数每户 Ng 345678910 qokh 350102009600890082007600———400910087008100760071006650——4508200790075007100665062505900—50074007200690066006250590056005350 55067006700640062005900560053505100 60061006100600058005550530050504850 65056005700560054005250500048004650 70052005300520051004950480046004450 注：1 当居住小区内含多种住宅类别及户内Ng不同时，可采用加权平均法计算； 2 表内数据可用内插法。 2 服务人数大于表3.6.1中数值的给水干管，住宅应按本规范第3.1.9条的规定计算最大时用水量为管段流量。居住小区内配套的文体、餐饮娱乐、商铺及市场等设施的生活给水设计流量，应按本规范第3.1.10条计算最大时用水量为节点流量； 3 居住小区内配套的文教、医疗保健、社区管理等设施，以及绿化和景观用水、道路及广场洒水、公共设施用水等，均以平均时用水量计算节点流量。 注：凡不属于小区配套的公共建筑均应另计。 3.6.1原规范2003版设计流量计算存在下列问题： a. 3000人以上支状管道计算无依据； b. 3000人以下环状管道计算无依据； c. 在3000人前提下按设计秒流量式(3.6.4)计算和按最大小时平均流量计算得到两种结果； d. 居住小区给水支管按最大小时平均秒流量计算偏小，与住宅按概率法计算设计秒流量不能銜接； 工艺水取水量就是各工艺取用的新鲜水量 . 整个项目新鲜水量用于全厂工业用水重复利用率的计算里 工艺水回用率计算中，生产线 1和生产线 2 为工艺水，其回用水 400+600,新水 200+200 。 间接冷却水循环率中，循环水为 污水回用率中，污水站污水回用量 水，可直排，不算污水。 水平衡中各种水量的核算 工业企业用水的定义、水源、分类、以及用水管理和水量计量应遵循 CJ19-87 规 1、取水量 工业用水的取水量是指自地表水、地下水、自来水、海水、城市污水及其他水源 的总水量。现有生产厂，以水表读取为准，乘以实际用水时间，得出用水量（日 和年）。对于拟建工程项目则应按用水装置（生产单元）汇总，一般化工生产装 置取水量包括 生产用水和生活用水两大方面；生产用水又包括 间接冷却水 、工艺 用水和锅炉给水 。各种用水关系见图 4-7。 工业取水量二间接冷却水量+工艺用水量+锅炉给水量+生活用水量 2、重复利用水量 重复利用水量系指生产厂 （建设项目） 内部循环使用和循环使用的总水量。 在化 工建设项目中主要是 间接冷却水系统的循环水量和工艺过程中循环多次使用的 水之和，可由项目建议书或可行性报告中获取这些数据。 对现有生产厂， 可用水 泵的额定流量计算，即： 重复利用水量=水泵额定流量X 实际开泵时间 3、耗水量 耗水量是整个工程项目消耗掉的新鲜水量总和， 即：H=Q1+Q2+Q3+ Q4+ Q5+ Q6 式中，Q1――产品含水，即由产品带走的水，Q1=产品产量（t/h 或t/a ）x 产品 含水量，％； Q2――间接冷却水系统补充水量，亦即循环冷却水系统补充水量，耗 水量； Q3——洗涤用水、直接冷却水和其他工艺用水量之和。 洗涤用水和直 接冷却水均为与物料直接接触的水。工艺水用量由生产装置、工艺水回用 工业用水重复利用率中，新鲜水 700,重复用水 1600+600+400 。 600，新水为 200。 400，直接排放的污水 90+380 。图中冷却塔的 50 为冷却 水平衡测试方案 水平衡测试是对用水单位进行科学管理之有有效的方法，也是进一步做好城市节约用水工作的基础。它的意义在于，通过水平衡测试能够全面了解用水单位管网状况，各部位（单元）用水现状，画出水平衡图，依据测定的水量数据，找出水量平衡关系和合理用水程度，采取相应的措施，挖掘用水潜力，达到加强用水管理，提高合理用水水平的目的。 水平衡测试目的和作用 水平衡测试是加强用水科学管理，最大限度地节约有水和合理用水的一项基础工作。它涉及到用水单位管理的各个方面，同时也表现出较强的综合性、技术性。通过水平衡测试应达到以下目的： 1、掌握单位用水现状。如水系管网分布情况，各类用水设备、设施、仪器、仪表分布及运转状态，用水总量和各用水单元之间的定量关系，获取准确的实测数据。 2、对单位用水现状进行合理化分析。依据掌握的资料和获取的数据进行计算、分析、评价有关用水技术经济指标，找出薄弱环节和节水潜力，制订出切实可行的技术、管理措施和规划。 3、找出单位用水管网和设施的泄漏点，并采取修复措施，堵塞跑冒滴漏。 4、健全单位用水三级计量仪表。既能保证水平衡测试量化 指标的准确性，又为今后的用水计量和考核提供技术保障。 5、可以较准确地把用水指标层层分解下达到各用水单元，把计划用水纳入各级承包责任制或目标管理计划，定期考核，调动各方面的节水积极性。 6、建立用水档案，在水平衡测试工作中，搜集的有关资料，原始记录和实测数据，按照有关要求，进行处理、分析和计算，形成一套完整详实的包括有图、表、文字材料在内的用水档案。 7、通过水平衡测试提高单位管理人员的节水意识，单位节水管理节水水平和业务技术素质。 8、为制定用水定额和计划用水量指标提供了较准确的基础数据。 （三）、水平衡测试程序 1、准备阶段要搞好“三落实”。一是组织落实：测试单位应成立专门机构，负责测试的组织领导，全面协调，测试实施、督促检查等。为了便于开展工作，该机构由主管领导，节水主管部门负责人、车间（部门）主任组成领导班子和包括管水人员、统计人员、工程技术人员，车间及班级组长和用水，管水人员在内的测试班子。二是技术落实：就是要掌握测试方法，了解测试表格图，摸清用水工艺、设备厂、设施及用水情况，进行人员培训等。三是测试方案落实就是明确测点和内容，选好测试仪器，确定测试的日期和次数，做好人员的分工和协调配合等。除“三落实”外，还要健全测试手段，校验计量水表，使之达到规范要 案例内容施工临时用水量及管径计算方法 Hessen was revised in January 2021 不记得页码： 施工机械用水量 3600 83221?? ?=∑K N Q K q (5-7) 麻烦核实一下施工机械用水量公式5-7 q 缺少下角标2，正确应为q 2： 3600 832212?? ?=∑K N Q K q (5-7) 页码：154 原文字： 工地上采用这种布置方式。 7.工地临时供电系统的布置 建议修改文字： 插入案例5-1 工地上采用这种布置方式。 案例5-1 案例5-1 某工程，建筑面积为18133m 2，占地面积为4600m 2 。地下一层，地上9层。筏形基础，现浇混凝土框架剪力墙结构，填充墙空心砌块隔墙；生活区与现场一墙之隔，建筑面积750m 2，常住工人330名。水源从现场南侧引入，要求保证施工生产，生活及消防用水。 问题： (1) 当施工用水系数K 1=，年混凝土浇筑量11743m 3，施工用水定额2400L/m 3 ，年持续有效工作日为150d ，两班作业，用水不均衡系数K 2=。要求计算现场施工用水 (2) 施工机械主要是混凝土搅拌机，共4台，包括混凝土输送泵的清洗用水、进出施工现场运输车辆冲洗等，用水定额平均N 2=300L/台。未预计用水系数K 1=，施工不均衡系数K 3=，求施工机械用水量 (3) 假定现场生活高峰人数P 1=350人，施工现场生活用水定额N 3=40L/班，施工现场生活用水不均衡系数K 4=，每天用水2个班，要求计算施工现场生活用水量 (4) 假定生活区常住工人平均每人每天消耗水量为N 4=120L ，生活区用水不均衡系数K 5按计取；计算生活区生活用水量 (5) 请根据现场占地面积设定消防用水量 (6) 计算总用水量 (7) 计算临时用水管径 案例解析 (1) 计算现场施工用水量： S L K b T N Q K q /626.53600 85.1215024001174315.136008211111=?????=???= (2) 计算施工机械用水量： s L K N Q K q /0958.03600 80.2300415.13600832 212=????=?=∑ (3) 计算施工现场生活用水量： s L b K N P q /365.03600 825.140350360084313=????=????= (4) 计算生活居住区生活用水量 s L K N p q /15.13600 245.21203303600245424=???=???= (5) 设定消防用水量： 消防用水量 q 5的确定。按规程规定，施工现场在25ha(250000m 2)以内时，不大于15L/s ；（注：一 公倾（ha ）等于10000m 2 ）。 由于施工占地面积远远小于250000m 2 ，故按最小消防用水量选用，为q 5=10L/s 。 (6) 计算总用水量 54321/237.715.1365.00958.0626.5q s L q q q q <=+++=+++，故总用水量按消防用水量考虑，即总用水量s L q Q /105==。若考虑10%的漏水损失，则总用水量：s L Q /1110%)101(=?+=。 (7) 计算临时用水管径 供水管管径是在计算总用水量的基础上按公式计算的，如果已知用水量，按规定设定水流速度(假定为：s)，就可以进行计算。计算公式如下： 水资源平衡分析 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 水资源平衡分析 国家投资实施的土地开发整理项目，为了提高耕地质量，绝大多数都规划了灌溉工程。为此，这样的项目区地形图灌区必须进行水资源的平衡分析。 灌区的水资源平衡分析，包含着水质、水量和水位等方面内容，水位的来用水平衡分析比较简单，经过对地形与取用水位相互关系的分析，结合取水工程的设置，划定出自流区和扬水区（扬程大小）即可。这里侧重讨论水量平衡分析的内容。 灌区的水土资源平衡分析是根据水源来水过程和灌区用水过程进行的，这两个过程是逐年变化的，在规划设计时必须先确定用哪个年份的水源来水过程和灌区用水过程进行平衡计算，这个特定的水文年份叫设计典型年，简称设计年，而设计年又是根据灌溉设计标准确定的。 一、灌溉设计标准 选择设计年所依据的标准称为灌溉设计标准。它综合反映了水源对灌区用水的保证程度，关系到灌溉工程的规模、投资和效益。 国标（GB50288-99）规定，设计灌溉工程时，应首先确定灌溉设计保证率，南方小型水稻灌区的灌溉工程也可按抗旱天数进行设计。 （一）灌溉设计保证率 1．定义：指灌区用水量在多年期间能够得到充分满足的机率，一般用得到满足的年数占总年数的百分率表示。它综合反映了用水和 来水两方面的情况。 将多年（长系列）的年灌溉用水量按大小顺序排列，用数理统计方法计算并绘制年灌溉用水量频率曲线，在此曲线上选用的频率值即为灌溉设计保证率值。 如灌溉设计保证率P＝80％，则表示频率P＝80％对应的灌溉用水量出现的机会为P＝80％，意味着每百年中有80年这样的年灌溉用水量可以得到保证，只有20年供水不足或中断，换一种说法（用重现期的语言）就是相当于平均每五年出现一次（五年一遇）供水不足或中断的情况。 2．灌溉用水保证率的确定 ①国标（GB50288-99）规定： 灌水方法地区作物种类灌溉设计保证 率（％） 地面灌溉 干旱地区或水 资源紧缺地区 以旱作为主50－75 以水稻为主70－80 半湿润、半干旱 地区或水资源 不稳定地区 以旱作为主70－80 以水稻为主75－85 湿润地区或水 资源丰富地区 以旱作为主75－85 以水稻为主80－95 喷灌、微灌各类地区各类作物85－95 注：1、作物经济价值较高的地区，宜选用表中较大值；作物经 竖井涌水量计算的经验公式法 [导读]本文详细介绍了竖井涌水量计算的经验公式法。 若在竖井位置及其附近有三个或三个以上降深的稳定流抽水试验资料，可用本方法计算竖井涌水量。 一、计算步骤 （一）根据抽水试验资料，作涌水量（Q）与降深（S）的关系吗线，即Q=f（s）曲线； （二）根据抽水试验资料，用图解法、差分法或曲度法判断涌水量曲线方程类型，并找出相应的涌水量方程式； （三）根据相应的方程式计算与设计竖井水位降深相同时的钻孔涌水量Qi； （四）根据钻孔涌水量Qi换算成为竖井涌水量。 二、计算方法 （一）绘制Q=f（s）曲线 根据钻孔抽水试验资料，绘制Q=f（s）曲线。 （二）涌水量曲线方程类型的判断 1、图解法 根据已绘出的Q= f（s）曲线如为非直线型应进行单位水位降深、双对数或单对数变换。根据Q= f（s）或经过变换后的直线图形形式即可判定涌水量曲线方程类型。 若Q= f（s），在Q，s直角座标中是直线关系，则涌水量曲线方程为直线型，见表1-2中图（1），即Q=qs； 若S0= f（Q）在S0，Q直角座标中是直线关系，则涌水量曲线方程为抛物线型，见表1-2中图（2）及图（3）；即S=aQ+bQ2，亦即S0=a+bQ； 若lgQ=f（lgS）在lgQ，lgS直角座标中是直线关系，则涌水量曲线方程为指数型，见表1-2中图（4）及图（5），即Q= ,亦即； 若Q=f（lgS）在Q，lgS直角座标中是直线关系，则涌水量曲线方程为对数型，见表1-2中图（6）及图（7），即Q=a+blgS。 2、差分法 一般凡属直线方程或直线化的抛物线方程S0=a+bQ 、指数方程、对数方程Q=a+blgS的一阶差分虽为常数，但不相等。在这种情况下，可根据曲线拟台差的大小来判断接近那种涌水量方程。选取拟合误差最小的曲线相对应的涌水量方程式，作为竖井涌水量计算的方程式。 表1 Q=r（s）曲线方程式及其适用条件（一） 水平衡测试方案 水平衡测试方案 水平衡测试是对用水单位进行科学管理之有有效的方法，也是进一步做好城市节约用水工作的基础。它的意义在于，经过水平衡测试能够全面了解用水单位管网状况，各部位（单元）用水现状，画出水平衡图，依据测定的水量数据，找出水量平衡关系和合理用水程度，采取相应的措施，挖掘用水潜力，达到加强用水管理，提高合理用水水平的目的。 水平衡测试目的和作用 水平衡测试是加强用水科学管理，最大限度地节约有水和合理用水的一项基础工作。它涉及到用水单位管理的各个方面，同时也表现出较强的综合性、技术性。经过水平衡测试应达到以下目的： 1、掌握单位用水现状。如水系管网分布情况，各类用水设备、设施、仪器、仪表分布及运转状态，用水总量和各用水单元之间的定量关系，获取准确的实测数据。 2、对单位用水现状进行合理化分析。依据掌握的资料和获取的数据进行计算、分析、评价有关用水技术经济指标，找出薄弱环节和节水潜力，制订出切实可行的技术、管理措施和规划。 3、找出单位用水管网和设施的泄漏点，并采取修复措施，堵塞跑冒滴漏。 4、健全单位用水三级计量仪表。既能保证水平衡测试量化指标的准确性，又为今后的用水计量和考核提供技术保障。 5、能够较准确地把用水指标层层分解下达到各用水单元，把计划用水纳入各级承包责任制或目标管理计划，定期考核，调动各方面的节水积极性。 6、建立用水档案，在水平衡测试工作中，搜集的有关资料，原始记录和实测数据，按照有关要求，进行处理、分析和计算，形成一套完整详实的包括有图、表、文字材料在内的用水档案。 7、经过水平衡测试提高单位管理人员的节水意识，单位节水管理节水水平和业务技术素质。 8、为制定用水定额和计划用水量指标提供了较准确的基础数据。 （三）、水平衡测试程序 1、准备阶段要搞好“三落实”。一是组织落实：测试单位应成立专门机构，负责测试的组织领导，全面协调，测试实施、督促检查等。为了便于开展工作，该机构由主管领导，节水主管部门负责人、车间（部门）主任组成领导班子和包括管水人员、统计人员、工程技术人员，车间及班级组长和用水，管水人员在内的测试班子。二是技术落实：就是要掌握测试方法，了解测试表格图，摸清用水工艺、设备厂、设施及用水情况，进行人员培训等。三是测试方案落实就是明确测点和内容，选好测试仪器，确定测试的日期和次数，做好人员的分工和协调配合等。除“三落实”外，还要健全测试手段，校验计量水表，使之达到规范要求。 一、潜水计算公式 1、公式1 Q k H S S R r r =-+-1366200.()lg()lg() 式中： Q 为基坑涌水量(m 3/d)； k 为渗透系数(m/d)； H 为潜水含水层厚度(m)； S 为水位降深(m)； R 为引用影响半径(m)； r 0为基坑半径(m)。 2、公式2 Q k H S S b r =--1366220.()lg()lg() 式中： Q 为基坑涌水量(m 3/d)； k 为渗透系数(m/d)； H 为潜水含水层厚度(m)； S 为水位降深(m)； b 为基坑中心距岸边的距离(m)； r 0为基坑半径(m)。 3、公式3 Q k H S S b r b b b =--????????1366222012.()lg cos ()ππ 式中： Q 为基坑涌水量(m 3 /d)； k 为渗透系数(m/d)； H 为潜水含水层厚度(m)； S 为水位降深(m)； b 1为基坑中心距A 河岸边的距离(m)； b 2为基坑中心距B 河岸边的距离(m)； b '=b 1+b 2； r 0为基坑半径(m)。 4、公式4 Q k H S S R r r b r =-+-+1366220200.()lg()lg ('') 式中： Q 为基坑涌水量(m 3 /d)； k 为渗透系数(m/d)； H 为潜水含水层厚度(m)； S 为水位降深(m)； R 为引用影响半径(m)； r 0为基坑半径(m)； b ''为基坑中心至隔水边界的距离。 5、公式5 Q k h h R r r h l l h r =-++--+--136610222 000.lg lg(.) h H h -=+2 式中： Q 为基坑涌水量(m 3 /d)； k 为渗透系数(m/d)； H 为潜水含水层厚度(m)； R 为引用影响半径(m)； r 0为基坑半径(m)； l 为过滤器有效工作长度(m)； h 为基坑动水位至含水层底板深度(m)； h - 为潜水层厚与动水位以下的含水层厚度的平均值(m)。 消防用水量的计算思路，只需要三步 概述 一起火灾灭火所需消防用水的设计流量应由建筑的室外消火栓系统、室内消火栓系统、自动喷水灭火系统、泡沫灭火系统、水喷雾灭火系统、固定消防炮灭火系统、固定冷却水系统等需要同时作用的各种水灭火系统的设计流量组成，并应符合下列规定： 1 应按需要同时作用的各种水灭火系统最大设计流量之和确定； 2 两座及以上建筑合用消防给水系统时，应按其中一座设计流量最大者确定； 3 当消防给水与生活、生产给水合用时，合用系统的给水设计流量应为消防给水设计流量与生活、生产用水最大小时流量之和。计算生活用水最大小时流量时，淋浴用水量宜按15％计，浇洒及洗刷等火灾时能停用的用水量可不计。 第一步：确定同一时间火灾起数 工厂、仓库、堆场、储罐区或民用建筑的室外消防用水量，应按同一时间内的火灾起数和一起火灾灭火所需室外消防用水量确定。同一时间内的火灾起数应符合下列规定： 1、工厂、堆场和储罐区等，当占地面积小于等于100h㎡（1公顷），且附有居住区人数小于或等于万人时，同一时间内的火灾起数应按1起确定；当占地面积小于或等于100h㎡，且附有居住区人数大于万人时，同一时间内的火灾起数应按2起确定，居住区应计1起，工厂、堆场或储罐区应计1起； 2、工厂、堆场和储罐区等，当占地面积大于100h㎡，同一时间内的火灾起数应按2起确定，工厂、堆场和储罐区应按需水量最大的两座建筑(或堆场、储罐)各计1起； 3、仓库和民用建筑同一时间内的火灾起数应按1起确定。 第二步：确定火灾延续时间 《消规》3.6.2： 甲、乙、丙类厂房、仓库：3h。 丁、戊类厂房、仓库：2h。 住宅：2h。 各个建筑：高层建筑中的商业楼、展览楼、综合楼，建筑高度大于50m的财贸金融楼、图书馆、书库、重要的档案楼、科研楼和高级宾馆等为3h，其他公共建筑为2h。 地下建筑、地铁车站及汽车库：2h。 人防工程：建筑面积不小于3000㎡的人防工程为2h，小于3000㎡的人防工程为1h。 《消规》3.6.4： 建筑内用于防火分隔的防火分隔水幕和防护冷却水幕的火灾延续时间，不应小于防火分隔水幕或防护冷却火幕设置部位墙体的耐火极限。 《自动喷水灭火系统设计规范》 除本规范另有规定外，自动喷水灭火系统的持续喷水时间，应按火灾延续时间不小于1h确定。 第三步：计算一起火灾所需消防用水量 V=室外消火栓+室内消火栓+自动灭火系统（取一个最大值）+水幕或固定冷却分隔。 自动灭火系统包括自动喷水灭火、水喷雾灭火、自动消防水炮灭火等系统，一个防护对象或防护区的自动灭火系统的用水量按其中用水量最大的一个系统确定。 建筑内用于防火分隔的防火分隔水幕和防护冷却水幕的火灾延续时间，不应小于防火分隔水幕或防护冷却火幕设置部位墙体的耐火极限。 注意事项： 1.宿舍、公寓等非住宅类居住建筑： 室外消火栓设计流量：应按规范表3.3.2中的公共建筑确定； 室内消火栓设计流量：当为多层建筑时，应按规范表3.5.2 第五章水量供需平衡分析计算 第一节分析计算的原则与方法 水量供需平衡分析计算，按现状（基准年）和近期、远期三个水平年进行。 规划可供水量在现状可供水量的基础上，考虑现有工程在不同供水情况下供水能力的增减和规划新建、配套、扩建工程增供的水量，同时注意水质变化对供应合格水能力的影响。 城镇需水量以最近批准的城市总体规划和供水规划计算的数值为主要参考，同时进行复核。 第二节不同供水工程可供水量分析 一、供水工程 温岭市各区域水库、堰坝、河网相互贯连和调节，已形成蓄、供、排相结合的一个较完整的灌溉供水系统。但是，近年来由于平原河道淤积和水污染严重，造成了河道蓄、供水能力不断降低，水源利用功能减少，城乡生活用水和工业用水已无法就地从河道提取，并由此造成地下水超采和地面沉降现象。因此，全市各区域仍然存在着亟待解决的城乡生活、工业用水水源工程和供水配套工程建设，以及水污染防治等问题。 1.蓄水工程 温岭市供水水源主要来自蓄水工程，约占总供水量的90%左右，主要包括河道、水库以及长潭水库引水。全市河道总长度为1284.44km，蓄水量3557万m3，主要担负境内灌溉用水。水库山塘153座，总库容7668.5万m3，担负境内生活用水和一部分灌溉用水。 2.引水工程 堰坝用来拦截水流，灌溉农田，为山区半山区群众所广泛采用。目前，全市共有堰坝33座，其中灌溉千亩以上的有大溪镇的中牛头潭堰坝，原江厦乡的七一堂滚水坝，原交陈乡的小交陈拦水坝和岙环 乡兰公岙坝等4座。全市一般年份可引水234.31万m3，灌溉面积7413亩，旱年引水量为133.38万m3，灌溉面积6503亩，丰水年可引水334.91万m3，灌溉面积7473亩。 3.地下水工程 地下水部分的可供水量主要计算机电井、民井供水，主要用于城市生活、农村生活和工业用水。2000年有各类机井71眼，民井3701眼。 二、可供水量 可供水量是不同水平年、不同保证率或不同频率不同需水要求下考虑来水、需水及水质情况，各项水利工程设施可提供的水量。温岭市水利工程设施主要包括蓄水工程（水库、山塘）、引水工程、调水工程和地下水井。 现状工况下，温岭市不同保证率各类型水利工程的可供水量见表5-1。 表5-1 现状工况下可供水量统计表 3 注：蓄水工程中包括长潭水库引水 第三节城乡水量供需平衡分析计算 一、现状供需分析 通过对现状城乡供水状况的调查分析，统计出城乡现状日需水量和日供水能力，如表5-2所列。 第三节、隧道洞室涌水量预测 一、水文地质参数计算 为取得计算洞室涌水量的水文地质参数，进行钻孔提（抽）水试验，利用提水试验和抽水试验结果，采用地下水动力学方法及相关计算公式，大部分按潜水非完整井计算出提水的渗透系数K 抽水，另外根据提水后的恢复水位与时间的关系，即s~t 关系计算出恢复的渗透系数K 恢复 ，并参照当地岩性的渗透系数K ， 将该三种方法求得的渗透系数K 值并结合钻探过程中冲洗液的消耗量，岩体的破碎性、岩性的矿物组成及充填胶结情况，给定一个建议的渗透系数K 值。求得水文地质参数， 其提水时K 值计算公式如下： K= 2 2) lg (lg 733.0h H r R Q --ω 其中：K ——渗透系数（m/d ）。 Q ——出水量（m 3/d ）。 R ——影响半径（此值根据《工程地质手册》第二版表9-3-12查得） r ω——钻孔半径（m ）。 H ——自然情况下潜水含水层的厚度（m ）。 h ——抽水稳定时含水层的厚度（m ）。 恢复水位计算渗透系数K 值公式如下： ()2 12 ln 25.3S S t r H r K ωω+= （完整井） 其中：K ——渗透系数（m/d ）。 r ω——钻孔半径（m ）。 H ——自然情况下潜水含水层的厚度（m ）。 S 1——抽水稳定时的水位降深（m ）。 S 2——地下水恢复时间t 后水位距离静止水位的深度（m ）。 t ——水位从S 1恢复到S 2的时间（d ）。 具体计算过程及计算结果见附表5：钻孔提（抽）水试验渗透系数（恢复水位）计算成果表。 二、洞室涌水量的估算方法 （一）、洞室涌水量的补给来源 为了更准确预测隧道洞室涌水量，通过野外水文地质调绘，并分析洞室地下水的补给来源，含水岩性的空间分布、富水性，结合钻孔对地下深处地质情况的揭露，参考物探测井成果，我们认为隧道洞室涌水量的补给来源由以下几部分组成： a ．洞室影响范围内汇集的大气降水渗漏补给量； b ．洞室附近地下水的补给量（包含隧道上行线、下行线间含水层的静储量及洞室两侧地下水的侧向补给量）； c ．地表水流过洞室上方时的渗入补给量； d ．地表水通过节理裂隙、断层破碎带给洞室的侧向补给量； e ．断层破碎带导入洞室的地下水量。 （二）、洞室涌水量的估算方法 根据以上对洞室涌水量补给来源的分析，结合隧址区工程地质、水文地质条件及隧址区气候、大气降雨等特征，本次计算我们按隧道开挖正常涌水量及特大暴雨、地表水沿断层或溶洞导入洞室等极端特殊情况下极端涌水量两种情况考虑。 1、正常涌水量 正常涌水量的计算我们选择以下的计算方法： （1）大气降水入渗法：案例5-1：内容：施工临时用水量及管径计算方法
完整word版水平衡计算
用水量计算
水平衡计算
水平衡测试方案
案例内容施工临时用水量及管径计算方法
水资源平衡研究分析
竖井涌水量计算的经验公式法
水平衡测试方案
降水计算公式
消防用水量的计算思路
水量供需平衡分析计算
涌水量计算