8需水量计算与预测解析
专门水文地质学 08 地下水水量评价
地下水允许开采量的计算方法
概述
水量均衡法
开采试验法 补偿疏干法 回归分析法
水均衡法
水均衡法也称为水量平衡法，是全面研究某一地区 （均衡区）在一定时间段（均衡期）内的地下水的补给量、 储存量和消耗量之间的数量转化关系，通过平衡计算，评 价地下水的允许开采量。它是根据物质（质量）守恒定律 和物质转化原理分析地下水循环过程，计算地下水量。实 际上，它不仅是地下水资源计算与评价方法主要类型之一， 在某些情况下，它又是其他类型计算与评价方法的指导思 想与验证的依据。
补给量 天然补给量 开采补给量
排泄量 天然排泄量 允许开采量
储存量 容积储存量 弹性储存量
天然补给量
• 天然补给量：在开采扰动以前，在天然条件下存在的补给 量，包括：垂向补给和侧向补给两个方面。
入渗量 流入量
流入量
越流量
蒸发量
流出量 流出量
开采补给量
• 开采补给量：地下水在开采条件下夺取过来的额外补给量。
地下水资源量评价的原则
（2）以丰补欠，调节平衡的原则。含水层具有强大的调蓄功 能，合理调控地下水位可以减少甚至避免蒸发损失。在旱 季或旱年，可借用储存量来满足开采；到雨季或丰水年， 又可将借用的储存量补偿回来。这样开采，在旱年可能出 现水位持续下降的趋势，而到丰水年又可以回升，从而达 到多年平衡。利用这一原则，必须注意区域水资源综合平 衡，合理截取雨洪水，以达到充分利用水资源的目的。
D级：①初步查明含水层（带）的空间分布及水文地质特征； ②初步圈定可能富水地段；③概略评价地下水资源，估算地 下水允许开采量。提交的成果精度要求一般为1：20万或1： 5万的比例尺。
8 地下水资源量的计算和评价2
局部补偿疏干法的计算步骤
1、计算旱季（疏干）的最大允许开采量 （1）求uF
（2）求Q允开 （3）求V疏干
2、计算雨季（补偿）补给量
（1）根据抽水资料计算雨季水位回升速率 （2）计算雨季补给的总水量V补
（3）求全年的平均补给量Q补
（4）求雨季的补偿体积V补偿
补偿前一个 旱季的消耗量
局部补偿疏干法的计算步骤
地下水的允许开采量是地下水资源评价的中心 问题。由于水文地质条件不同，已有的水文地质资 料丰富程度不同，以及对计算成果要求的精度不同， 所以可以采用不同的计算方法。 目前已有的计算方法可归纳为：开采试验法、 水均衡法、解析法、数值法、相关分析法、水文分 析法、电模拟法等。条件选择 合理的布井方案，打探采结合孔(最好在旱季)， 井尽可能地按开采条件(开采降深和开采水量)进 行较长时间的抽水试验，根据抽水试验的结果确 定允许开采量，这种方法就是开采试验法。
（2）天然消耗量
天然消耗量：开采前或开采后按天然方式冲含 水层排出的水量， 单位m3/d。应当注意的是， 从开采前到开采后，天然消耗量是减少的。
蒸发量：降深增大，埋深增大，包气带厚度增大 越流排泄量：含水层水位下降，与越流层水头差减小 流出量：含水层水位下降，与下游水头差减小
开采量的组成
开采状态下的均衡方程式
试验外推法
该方法适用条件和要求与上面的方法基本 相同。其不同之处在于所评价的地区补给条件 良好，含水层的导水性强，单井的出水量大。 在供水水文地质勘探中，因抽水设备能力有限， 抽水量及抽水降深达不到供水期间的要求。这 时可进行不少于3次降深的抽水试验，根据Q-S 曲线，推断开采条件下的涌水量，这就是试验 外推法。由于补给量充足，推断的涌水量可作 为设计开采量。该方法主要适用于补给源充足， 而需水量较小的供水评价。
水量计算文档
水量计算简介水量计算常用于测量、预测和规划水资源的使用和管理。
通过对水量进行计算，人们可以了解水的供应情况、水的分配方案以及水的利用效率。
本文将介绍水量计算的基本原理和常见的计算方法。
计算公式以下是常见的水量计算公式：1.水量 = 流量 × 时间：这是最基本的水量计算公式，其中流量是指单位时间内流经给定单位面积的水量。
常用的流量单位包括立方米每秒（m3/s）和升每秒（L/s）。
2.水量 = 初始深度 - 结束深度：这个公式适用于通过测量水体的深度来计算水量的情况。
初始深度是指测量前水体的深度，结束深度是指测量后水体的深度。
常用的深度单位包括米（m）、厘米（cm）和英尺（ft）。
3.水量 = 面积 × 深度：这个公式适用于通过测量水体表面的面积和深度来计算水量的情况。
面积是指水体表面覆盖的单位面积，常用的面积单位包括平方米（m2）和平方英尺（ft2）。
具体应用水量计算可以应用于多种领域，下面将介绍一些具体的应用场景：1.降雨水量计算：通过测量降雨的深度和面积，可以计算降雨的水量。
这对于农业灌溉、城市排水系统的设计和水库蓄水有着重要的意义。
2.水资源评估：通过计算河流流量和湖泊水位的变化，可以评估水资源的可持续性和水文周期的特征。
这对于水资源的规划和管理至关重要。
3.水污染监测：通过计算水体中污染物的浓度和流速，可以评估水体的污染程度和污染物的输运情况。
这对于水质监测和环境保护具有重要意义。
4.农田灌溉：通过测量农田的面积和灌溉水量，可以合理安排灌溉计划，提高农田的水资源利用效率，减少水资源的浪费。
常见工具以下是一些常用的水量计算工具和设备：1.流量计：用于测量流经给定位置的水量。
常见的流量计包括涡轮流量计、电磁流量计和超声波流量计。
2.水位计：用于测量水体的深度或水位。
常见的水位计包括浮子式水位计和压力式水位计。
3.面积测量工具：用于测量水体表面的面积。
常见的面积测量工具包括测距仪、激光测距仪和卫星遥感数据。
城市水资源课件5. 需水量预测
生活用水 工业水量 农业用水 生态环境用水
3.1 需水量的分析计算
1）生活用水
生活用水：城市居民住宅用水，公共建筑用水 不同地域城市的生活用水量，受到当地气候、生 活水平、用水习惯与水价影响，差别明显。 生活用水量一般可根据实际调查求得，城镇供水 统计年鉴提供各地自来水公司统计的人均生活用 水量。
总用水量Qt 可表示为补充水量和重复用水量之和：
Qt=Qw+QR
需水量的分析计算 2)工业用水
工业用水水平一般以单位产量或产值所需的补充水量和重复利用率这两 个指标来衡量。重复利用率R以重复利用水量QR占总用水量Qt的百分数表示：
R QR 100 % Qt
工业用水重复利用率越高，工业用水的有效利用程度越高。
人均综合用水量
将城市用水总量，包括工业与市政用水等 ，平均到每个居住人口，作为一个综合的 用水量宏观指标。规范有相关定额。
这个指标受到不同地区工业用水量的影响 大，不同城市之间的可比性较差。
3.1需水量的分析计算 3）农业用水
农业用水主要是农业灌溉用水，包括种植业灌溉用水、林业和牧业 灌溉用水，是通过水利工程设施输送到农田、林地和牧场以满足作 物需水的水量。
实际操作上，按照单位用地用水量估算比较常用。
城市给水工程规划规范(GB50282-98)
单位工业用地用水量指标（万m3/km2·d
用地代号 工业用地类型 用水量指标
M1
一类工业用地 1.20-2.00
M2
二类工业用地 2.00-3.50
M3
三类工业用地 3.00-5.00
这个老规范的指标太高，脱离实际
年代
国内部分城市的综合生活用水指标
人 口 综合用水量 居住用水量 公共用水量
喝水计算公式(一)
喝水计算公式(一)喝水计算公式与实例解释1. 每日喝水量计算公式•公式：每日喝水量 = 体重(kg) × 每公斤体重所需喝水量(ml/kg) × 活动强度系数•实例解释：假设体重为60kg，每公斤体重所需喝水量为30ml/kg，活动强度系数为，则每日喝水量= 60kg × 30ml/kg × =2160ml2. 饮水时间计算公式•公式：饮水时间 = 每杯水喝完的时间 + 固定间隔时间•实例解释：假设每杯水喝完的时间为3分钟，固定间隔时间为30分钟，则饮水时间 = 3分钟 + 30分钟 = 33分钟3. 喝水频率计算公式•公式：喝水频率 = 24小时 / 平均饮水间隔时间•实例解释：假设平均饮水间隔时间为2小时，则喝水频率 = 24小时 / 2小时 = 12次4. 饮水量计算公式•公式：饮水量 = 每次饮水量× 饮水次数•实例解释：假设每次饮水量为200ml，饮水次数为8次，则饮水量= 200ml × 8次 = 1600ml5. 推荐喝水温度计算公式•公式：推荐喝水温度 = 环境温度 + (体温 - 环境温度) / 2 •实例解释：假设环境温度为25°C，体温为37°C，则推荐喝水温度= 25°C + (37°C - 25°C) / 2 = 31°C6. 补水时间计算公式•公式：补水时间 = 体重损失量 / 每小时排尿量•实例解释：假设体重损失量为，每小时排尿量为50ml，则补水时间 = / 50ml = 10小时7. 补充电解质溶液计算公式•公式：每日补充电解质量 = 体重(kg) × 每公斤体重所需电解质量(g/kg)•实例解释：假设体重为70kg，每公斤体重所需电解质量为/kg，则每日补充电解质量= 70kg × /kg = 35g8. 饮水时间间隔计算公式•公式：饮水时间间隔 = 每日饮水总时间 / (饮水次数 - 1) •实例解释：假设每日饮水总时间为120分钟，饮水次数为6次，则饮水时间间隔 = 120分钟 / (6次 - 1) = 24分钟9. 饮水提醒设置计算公式•公式：饮水提醒间隔 = 每日喝水量 / 饮水次数•实例解释：假设每日喝水量为2000ml，饮水次数为8次，则饮水提醒间隔 = 2000ml / 8次 = 250ml10. 膳食水分摄入计算公式•公式：膳食水分摄入量 = 总摄入水量 - 饮水量•实例解释：假设总摄入水量为2500ml，饮水量为1500ml，则膳食水分摄入量 = 2500ml - 1500ml = 1000ml以上是关于喝水相关的计算公式及示例解释。
小学科学《用水量的计算与分析》教学教案设计
小学科学《用水量的计算与分析》教学教案设计一、教学目标：1.了解用水量的概念，认识水资源的重要性。
2.掌握日常用水量的计算方法，学会理智求助并避免浪费。
3.学会观察、分析和整理数据，提高数学思维和技能。
二、教学重点：用水量的计算和分析。
三、教学难点：指导学生理智用水，养成正确的水节约习惯。
四、教学设计：1.导入引导学生认识水资源的重要性，让学生知晓，水源是珍贵不可再生资源，自觉爱护水源。
老师把一张干地图悬挂在黑板上，让学生就自己家里的日常用水情况，将图画在干地图上。
让学生了解家庭生活中哪些地方要用水以及平时在使用的水量。
2.学习用水量的计算方法让学生根据家里的用水情况，自己计算一下自己每天每人的平均用水量。
以及每个月家庭用水总量。
组织学生分享、交流并对结果进行简单的分析整理。
3.触发思考通过学习以及分析数据的过程，让学生思考并讲解生活中如何节约用水，比如学生可以说：刷牙、洗脸、洗手时不要让水流，用水灵活漂洗衣物，浴缸和水池用水量相对较大，可尽量减少使用，尽量采用节水型家电，以及修缮漏水问题等。
4.巩固知识点针对生活中的列举的一些节约用水的方法，老师可以提出一些问题，比如问学生采用哪些节约用水方法更加实际、方便，或者整理哪些内容会更加有力。
5.小结在课堂结束时，让学生把节约用水助手的内容记下来，让他们能够在课下做出一些动作并在生活中项目节约用水。
6.课后作业让学生写一篇日记，记录自己在这一天中的节约用水的方法以及收获。
五、教学评价：1.对于这个学科知识，学生掌握的如何？2.学生在课堂中是否认真听讲、积极参与、踊跃发言？3.在排除使用第一语言区域教学后，学生是否能充分理解及应用所学知识点？4.针对个别差异，是否有个性化辅导及关注？5.学生对于课程的成果及效果有明确的评价。
六、教学实录：尊敬的家长，我是这个小学5年级的数学老师，我今天分享给你们的是关于小学科学的《用水量的计算与分析》教学教案设计。
在我们家庭生活中，用水量是必不可少的，我们生活所需的水资源从哪里来，我们应该如何合理利用呢？请听我为你们讲解。
生态环境需水预测演示稿
5. 对于因水资源不合理开发利用导致生态功能 退化，且根据当地生态保护、修复和建设目标需要 人工补水的湖泊沼泽湿地，应进行生态环境补水量 计算。需要进行人工补水的河道（河段）、湖泊、 沼泽湿地，由省（自治区、直辖市）和流域共同提 出名录，经与全国水资源综合规划技术工作组共同 协商确定。 6. 生态环境需水量可采用不同的方法计算，各 流域、各省（自治区、直辖市）可根据资料条件、 实际水文生态情势和生态环境保护、建设目标，选 取一种计算方法为主，并用其它方法进行校核检查， 确保成果的合理性。
根据Tennant法，维持河道一定功能需水量计算式如下：
式中：WR（m3）为多年平均条件下维持河道一定功能的需水量， Mi（天）为第i月天数，Qi （m3/s）为i月多年平均流量，Pi为第i 月生态环境需水百分比。 Tennant法将一年分为2个计算时段，4-9月为多水期，10-3月 为少水期，不同时期流量百分比有所不同。计算时，年内时段可 按下法划分：将天然情况下多年平均月径流量从小到大排序，前6 个月为少水期，后6个月为多水期。 用Tennant法计算维持河道一定功能的生态环境需水量，关键 在于选取合理的流量百分比。不同的河流水系其河道内生态环境 功能不同，同一河流的不同河段也有差异，要根据实际情况选取 合理的河流生态环境目标来确定流量百分比。 少水期通常选取多年平均流量的10%～20％作为河道生态环境 需水量、多水期选取多年平均流量的30～40%，要根据各河流水系 的实际情况而定。 泥沙含量较高或有国家级保护物种的特殊河流（河段），维持 河道一定功能的需水应分单项计算，并对成果进行合理性分析检 查。
式中：Ws（m3）为年输沙需水量，Sl（kg）为多年平 均输沙量，Scw（kg/m3）为多年平均汛期含沙量。
基岩河床的河流或河床比降较大的山区河流， 一般情况下水流处于非饱和输沙状态，可用多年最 大月平均含沙量代表水流对泥沙的输送能力，输沙 需水量计算式为：
第七章.水资源可供水量计算与需水量预测.
用水条件。不同年的用水特性（用水结构、分布、性质、要
求、规模等）、合理用水节约用水情况等，所算出的可供水 量是不同的。另外用水条件之间也常相互影响，如河道的冲 淤、河道内的生态环境用水等都可能直接影响河道外工业、 农业、城市生活的可供水量；河道上游的用水要求也可能影 响下游的可供水量，等等。
水质条件。不同年的水源泥沙和污染程度等情况，会影响所
程上则为供水工程的组成、工程管理水平及其状况等。在计
算可供水量时，要分析现状、近期、远景发展水平的情况。 可供水量可用于近、中、远期不同规划水平年水资源的供需
分析中，可以反映不同水平年水资源的余缺程度。
不同保证率是指丰、平、枯等不同来水情况，同时也间接
地表示了供水工程对用户的保证程度。同一工程在不同 保证率下所提供的水量是不同的。
3、生态需水
四.需水量预测方法简介
水资源总需要量方程式：TD = LD + PD + ED
1、趋势外延法 2、回归分析法 3、时间序列法 4、定额法 5、人工神经网络法 6、灰色预测法
五. 各类需水量的预测要求及计算方法
水资源总需要量方程式：TD = LD + PD + ED
生活用水标准
居民区生活用水标准
如图1所示，在丰水年份，供水能力较大，而需水量很小 ，故有弃水，可供水量决定于需水量，在枯水年份（图右 侧）需水量较大 ，但供水能力小， 可供水量决定于 供水能力，小于 需水量。
因此，可供水量与水资源利用量是两个不同 的概念。通常情况下，实际供水能力同水资 源的丰、平、枯水量在时间分配上存在矛盾 ，因而大大降低了水资源的利用水平，所以 ，可供水量总是不大于可利用量。
（2）可供水量的特点与要求
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主要内容
§8.1 用水户分类及其层次结构 §8.2 工业需水量的计算与预测 §8.3 灌溉用水量的计算与预测 §8.4 生态需水的计算与预测 §8.5 其他用水的计算与预测 §8.6 综合需水过程计算
8.1
用水户分类及其层次结构
8.2
工业需水量的计算与预测
工业用水的分项测定和计算
用水量测定
水表计量 利用水池、水塔储水设备测定 利用生产设备测定
排水量测定
三角堰测定法
浮标测定法 蒸发水量 渗漏水量 产品带走水量
耗水量测定与计算
工业需水量预测
趋势法 指标预测法
分行业重复利用率提高法 分块预测法
趋势法
用历年工业用水增长率推算未来工业用水量
Si S0 (1 d )
用水增长率影响因素
随着用水水平的提高， 用水增长率会降低 随着重复利用程度的提高， 单位用水增长率下降 选取工业发展稳定阶段 分析用水增长率 修正偶然因素及气候因素的影响
增长率确定方法
根据历史资料，建立GDP增长率与用
水量增长率的关系，根据经济规划中的
GDP增长率计划值，确定d。
从世界发达国家类似地区的特定 发展阶段进行类比选择。
小与滕发消耗能量密切相关。
能量平衡法——彭曼公式
1 Ep L 1 ( ) ( ) H 0 LE
n
Si—预测的第i水平年工业需水量 S0—基准年工业用水量 d—工业用水年平均增长率 n—间隔年数
【例题8-4】
某工业用水部门，2000年用水量为 2000万方，根据综合分析，未来十年 用水量增长率为10%，求2010年该工 业部门的用水量。
S2010 S2000 (1 0.1)10 2000 2.5937 5187
经验公式法
（1）以水面蒸发为参数的需水系数法
E E0 b
（2）以气温为参数的需水系数法
E T b
（3）以多种因素为参数的需水公式
E ii
i (ti 50) E0
能量平衡法——彭曼公式
作物在滕发（包括植株蒸腾和株间蒸发）过程中， 无论是体内液体水的输送，或是滕发面上水分的 汽化和扩散，都需要消耗能量，作物需水量的大
某工业行业1995年产值为10亿元，万元产 值用水量为1000方，2000年产值为20亿元， 万元产值用水量为900方，据经济发展规划， 2010年工业产值达50亿元，求在现有用水 方式下，2010年需水量。
分行业重复利用率提高法
Q补 Q重 1 Q总 Q总 Q补1 1 1 Q总 Q补2 1 2 Q总
指标预测法
（1）建立不同工业部门万元产值取水 量与产值的相关关系：
lg Y a lg X b
Y—万元产值取水量 X—工业产值 a，b—待定参数
指标预测法
（2）对不同水平年各行业的产值进行 预测。
（3）Hale Waihona Puke 算不同水平年不同工业部门的 需水量。
W YA
W—工业需水量；A—预测工业产值
【例题8-5】
工业用水分类
按作用分
按过程分
按水源分
按工业用水在生产中所起作用分类
冷却用水
空调用水
产品用水
其他用水
按工业用水过程分类
总用水 取用水 排放水 耗用水
工矿企业在生产过程中所需要的全部水量 工矿企业在生产过程中所取用的新鲜水量 工矿企业使用后向外排放的水量 工矿企业生产过程中消耗掉的水量，包括 蒸发、渗漏、工艺消耗和生活消耗的水量
重复用水 在工业生产过程中二次以上的用水
按水源分类
河水 地下水 自来水 海水 中水
工业用水量的计算
Q总 Q耗 Q排 Q重
Q总 Q补 Q重
Q补 Q耗 Q排
工业用水水平度量指标
重复利用率
Q补 Q重 100% (1 ) 100% Q总 Q总
果树套种水稻
葡萄套种水稻
玉米套种水稻
稻藕套种
作物田间需水量估算方法
作物田间需水量的大小与气象(温度、日照、湿 度、风速)、土壤含水状况、作物种类及其生长发 育阶段、农业技术措施、灌溉排水方式等有关， 这些因素对需水量的影响相互关联，错综复杂。
经验公式法 能量平衡法
经验公式法
首先分析与作物 田间需水量关系密切的因素， 其次在实验站观测两者同步资料，然后根据观测 资料，分析它们之间的关系，并建立经验方程。
P r 100%
排水率 耗水率 排出率
Q排 P 100% Q总 Q耗 Q总 100%
r
Q排 q 100% Q补
【例题8-1】
某钢厂2000年引进新水6600万方，工 业用水重复利用率为85%，排水量为 4200万方，若在现有设备和工艺条件 下，采用闭路循环，求其重复利用率。
1 1 Y1 1 2 Y2
Q补 Y A
【例题8-6】
某工业部门2000年产值为18.62亿元，用水 量为12930万方，重复利用率为76.28%，据 节水规划，2010年重复利用率将提高到 85%，据经济发展规划，2010年产值为25.3 亿元，求2010年需水量。
分块预测法
分块预测法就是将一个城市或地区的工 业分成几大块，分别用不同的方法预测 将来的用水量。
工业用水过程计算
分 配 系 数 法
Wt Wt
t
1
8.3
灌溉用水量的计算与预测
基本概念
耕地面积
作物需水量 播种面积
作物田间耗水量
田间灌溉用水量
复种指数
灌溉面积 灌水定额 灌水模数 灌溉定额 灌溉制度
泡田用水量
泡田
整地
育秧
起苗
插秧
玉米套种木薯
玉米套种黄豆
甘蔗套种黄豆
甘蔗套种西瓜
【例题8-2】
某城镇2000年工业用水重复利用率为50%， 工业引用水量（补充水量）为6亿方；计划 2010年将工业用水重复利用率提高到85%， 工业引用水量增加到7亿方。设城镇工业综 合耗水率r=5%。试求2000年和2010年工业 排水量。
【例题8-3】
某化工厂有三种供水水源，其中：地下水 用量435m3/h；河水用量81，自来水用量41， 地下水直接引入用水部门；河水先引入循 环池，再通过循环池供给与地下水相同的 部门；自来水独成系统，各水源与用户的 关系如图8-1所示。求该化工厂重复利用率、 耗水率、排水率及排出率。