城市给水工程系统规划的用水量预测
城市给水工程系统规划的用水量预测
摘要:
城市建设首先是各类工程的建设,而规划在城建中占有举足轻重的地位。一个城市的基础设施的位置、分类、功能、本套程度、能力大小等直接关系到城市的生活水平的提高,因此,城市规划对城市的作用是不言而喻的。城市工程系统指的就是城市基础设施的综合体系,它由交通、通信、供热〔气〕、给排水、环卫、全等工程体系构成,它们的规划就是城市工程系统规划,而给水工程系统规划则中的重要组成部分。
关键词:给水工程;
一、概述
城市给水工程系统由取水工程、净水工程、输配水工程、水资源保护工程等组成,其规划的主要任务和内容是:进行城市水源规划和水资源利用平衡工作;确定城市给水设施的规模和容量;科学布局给水设施和各级给水管网系统,满足用户要求;制定水资源保护措施和设施分布及规模。给水工作系统与排水工程系统被称为城市生命保障体系,因此,做好它的规划有着极其重要的现实意义和社会意义。
二、预测方法
预测方法主要分定额指标法和函数法二大类。它们的侧重点是不相同的,定额法侧重于定性,函数法侧重于数学分析,要做好预测要用二者互相验算、互相修正和互相补充,才能使预测所得结果最大限度地符合要求,满足规划的需要。
1.定额指标法
所谓定额指的是单位用水量,是国家相关部门根据不同条件下用水量调查统计结果,考虑各种因素发布的规范指标,具有一定的科学性、规范性、权威性,这是规划工作者必须严格执行和认真实施的,对规划工作具有很好的指导作用和约束作用。用水量预测主要定额指标有:单位人口综合
用水量指标(万m3/万人·d)、单位建设用地综合用水量指标(万m3/km2·d)、居住用地用水量指标(m3/ha·d)、综合生活用水量定额(L/人·d)、其他用地用水量指标(m3/ha·d)、工业用水重复利用率(%)。一般在预测时根据城市规模大小、工业规模取不同值乘上相应的规划人口预测数或工业产值即可得到预测用水量。此类方法简单明了、通俗易懂、计算快捷方便、数值有一定的准确性,但如果城市发展变化大则易失准。比如海南海口市在20世纪90年代中期曾发生过供水严重不足的情况,居民生活用水连五楼都短缺,这即是规划跟不上变化的结果,用水量预测占了很大的因素。
2.函数法
函数法就是将与用水量有关的各种要素作为自变量,以对应关系建立与用水量Q有关的关系式,在一定的条件下通过数学计算求得Q值。主要有:线性回归法、产函数法、年递增率法、生长曲线法等。
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(3)年递增率法
根据历年供水能力的增加(增值是非均匀的),考虑经济发展速度和人口增加因素,确定一个合理的年平均增长率用复利公式预测城市规划期用水量,
根据有关资料,我国城市用水年增长速率在4%～6%之间,规划人员应根据城市发展规模和经济、人口的变化趋势确定年增长率的取舍,保证预测的准确性,另外此预测方法时限不宜过长。(4)生长曲线法
城市用水量的变化根据我国各典型城市的数字来看,呈S型曲线,则据此曲线的变化规律可构建生长曲线模型,函数式有二种,一种是龚泊兹公式:
Q= LexP(- be- kt) (2—4)
式中Q:预测年限的用水量;
L:预测用水量的上限值;
t:预测时段;
b、k:待定系数。
为求出参数b、k,对原式进行线性变换:得式(2—5):ln(L/Q)= lnb- kt。利用历年的用水量数据采用最小乘法或线性规划法求出b、k,代入式(2—4)中则可以依据预测年限求出用水量,得到符合变化规律的预测规划用水量。另一种是雷孟德·皮尔提出的模型:
Q= L(1+ ae- bt)- 1 (2—6)
式中a,b:待定系数其余符号意义同式(2—4)其应用时,也是将原式进行线性变换为ln 〔(L/Q)- 1〕=- lna- bt,采用最小乘法或线性回归法求出a、b,代入式(2—6)得到规划预测值。
3.用水量预测值的变化系数以上方法得到的数值是平均数值,没有完全真实地反映用水量的变化情况,由于人的作息时间的不同,用水量的大小是随时间变化而变化的,为了准确进行取水工程、水处理厂和管网系统的规化设计,必须知道用水量逐日逐时的变化情况,因此用水量规划预测中引入变化系数的概念。
(1)日变化系数Kd= Qmax/Qp式中Kd:日变化系数;通常取1.1～1.5
Q max:年最高日用水量;
Qp:年平均日用水量。
在规划设计年限内,用水最多的一日水量为最高日用水量,也就是城市给水规模。
(2)时变化系数Kh它是最大日最大时用水量与最大日平均时用水量的比值,一般为1.3～3.0。
三、用水量预测应注意的问题
1.应充分收集城市用水量变化的历史资料,无论采取何种预测方法,都是建立在城市原有基础上进行的,城市经济、人口、工业、规模各种因素的发展是有一种规律的,这个规律也决定了城市用水量的变化规律,因此,规划人员应尽可能地收集这些资料,加以归纳整理,找出规律,以建立相对精确的预测模型,从而为正确预测打下好的基础。
2.各种预测方法的综合运用相互校核,城市用水量预测方法很多,但根本上都是依据历史资
料进行经验估算的预测,考虑的影响因素是不同的,这就需要规划人员按照所规划的城市特点先用合适的模型进行计算,同时应采用多种方法进行校核,以达到准确预测的目的。
3.应注意人口的变化,随着改革开放的深入,由于地区发展的不平衡,随着市场经济的发展,人口的流动大大增加,外来流动人口对城市人口的统计准确性带来极大的困难,这也使规划设计中对人口增长的预测带来极大的不确定性,而城市用水量预测大多是以人口数为计算依据的,因此规划人员做好人口变化规律统计调查工作是非常重要的。惟其如此,才能正确反映城市人口的变化规律,从而避免为给水规划用水量预测带来不利的影响。
4.注意各种因素的综合影响。城市的经济、地理位置、各基础设施配套情况、人们的生活习惯、水源情况、工业布局、有关政策等都会影响用水量的大小,规划人员必须综合系统地考虑各种因素的影响并考虑这些因素的变化,抓住主要的几个因素,通盘考虑,切忌死搬硬套。
5.注意自备水源的水量。有些城市的用水大户,甚至小区居民常自备水源供水,比如打井抽水等没有从城市管网中取水,这部分用水量在城市规划统计工作中一定要增加进来,在水源规划中统一平衡。
四、结束语
城市给水工程系统规划中的用水量预测是一门技术性、专业性、规范性要求较高的工作,从事此项工作的人员应具有丰富的实践经验,扎实的工作作风、勤奋的学习精神。
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