（农业水土工程专业论文）唐山市城市需水量预测及供水策略研究.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑些盎些盘堂或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 苏甜签字日期： 坳 | 年月习日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塑宴堡盔些盘堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权塑墨垦盔些盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) j 学位论文作者签名： 撕 签字日期：矽j 年阳 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名 签字日期：沙f 年石月7 日 电话： 邮编： 摘要 iyqllllltlllll8iiiii911111 7 1 1 1 u 1 1 i l l l 4 i h 3ly 18 9 714 3 随着社会经济的发展，城市化进程的加快，城市用水量不断增大，水资源紧缺状 况日趋严重。如何合理地开发利用城市水资源，支撑国民经济可持续发展和人民生活 水平可持续提高，是摆在城市发展面前的重要课题之一。为实现这一目标，就必须根 据城市总体规划目标及国民经济发展前景预测城市需水量，并结合可供开采利用的水 资源量定位城市供水设施建设及城市发展战略。因此，研究城市需水量预测技术和方 法是城市可持续发展的重要基础工作，具有重要的战略价值和指导意义。 城市需水量与城市规模、人口数量、国民经济、生活水平和基础设施完善程度等 因素有关。准确建立城市需水量模型是一项十分复杂的过程。以河北省唐山市为例， 对城市需水量预测模型的建立进行比较深入的研究。 首先分析唐山市历年总取水量，研究分析其用水量规律，建立城市用水量模型， 进而分析其对用水量产生影响的各种主要因素。 其次研究城市用水量规律，同时要建立多种对应关系，如总用水量、人均总用水 量、人均生活用水量、万元产值取水量等随时间变化的关系。 同时，重点研究建立灰色预测模型，针对该模型在中长期预测中存在的缺陷和限 制，对灰色预测理论进行改进，一是根据水量原始数据的情况进行分组，分别建立 g m ( 1 ，1 ) 模型计算出每组数据的灰色系数o r , 、“值，以灰色系数为研究对象建立相应 的g m ( 1 ，1 ) 模型预测出两组a 、“值；二是通过新息预测理论增加两组最新0 【、i - t 值 去掉两组旧值，再预测出两组a 、“值，以此类推得出伐、p 的预测值；三是将预测得 到的0 【、p 值代入各组g m ( 1 ，1 ) 模型中计算出相应的水量预测值。将此方法称为新 息灰色递阶预测法，该方法结合了灰色递阶预测理论和新息灰色预测理论的优点。利 用新息灰色递阶预测模型对唐山市长期( 2 0 2 0 年) 需水量进行预测，在预测过程中 该模型成功地拟合了唐山市凹曲线用水趋势，克服了g m ( 1 ，1 ) 模型单调性拟合的缺 陷，使预测精度更高。j 研究过程中发现以人均综合用水量为参数对城市需水量进行中长期预测是科学 的、准确的，特别是运用于反应历史数据较少的情况。通过该方法对唐山市城市远期 ( 2 0 2 0 年) 需水量进行预测，利用该预测结果对模型预测结果进行评析，最终确定 预测模型准确且精度较高。 最后确定唐山市城市需水量后，结合唐山市水资源状况、城市总体规划和现状供 水能力，制定唐山市中长期供水方案，并根据唐山市现状管网分析结果，确定出唐山 市输配水管网的规划方案。 本文提供了科学、合理的需水量预测模型，不仅准确的预测出唐山市城市需水量， 而且为城市需水量预测模型的发展提供了新的思路。 关键词：灰色模型、人均综合用水量、用水定额、管网平差 s t u d yo nw a t e rd e m a n df o r e c a s t i n ga n dw a t e rs u p p l yp o l i c i e s a u t h o r ：y a n q i n gz h a n g s u p e r v i s o r ：l i uj u n l i a n g m 旬0 r ：a g r i c u l t u r a lw a t e ra n ds o i le n g i n e e r i n g a b s t r a c t w i t hs o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dt h eq u i c k e n i n gc o u r $ eo fu r b a n i z a t i o n , u r b a nw a t e rc o n s u m p t i o ni si n c r e a s i n gw h i c hl e a dt oaw o r s e n i n gc i r c u m s t a n c eo fw a t e r s h o r t a g e i ti sa l li m p o r t a n tp r o b l e mt ot h ed e v e l o p m e n to fe v e r ye i t yt h a th o w t oe x p l o i t a n du t i l i z ew a t e rr e s o u l o 骼r e a s o n a b l yt os u p p o r tt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fn a t i o n a l e c o n o m ya n dt h es u s t a i n a b l ei m p r o v e m e n to fp e o p l e sl i v i n gs t a n d a r d s t oa c h i e v et h i s g o a l ，u r b a nw a t e rd e m a n df o r e c a s t i n gm u s tb ea c c o r d i n gt ou r b a nc o m p r e h e n s i v ep l a n n i n g a n dt h ed e v e l o p m e n tp e r s p e c t i v e so fn a t i o n a le c o n o m ya n da tt h es a m et i m e , w es h o u l d d e s i g nw a t e rs u p p l yf a c i l i t i e sc o n s t r u c t i o na n du r b a nd e v e l o p m e n ts t r a t e g y 、7 i r i ma e o m b i n a t i o no ft h ea m o u n to fa v a i l a b l ew a t e rr e s o u r o 陷t h e r e f o r e ，t or e a c ht h et e c h n o l o g y o fu r b a nw a t e rd e m a n di sa ni m p o r t a n tf o u n d a t i o nw o r ko fg r e a ts t r a t e g i cv a l u ea n d i n s t r u c t i o nf o ru r b a ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t i ti si m p o r t a n tf o u n d a t i o nw o r ko fu r b a n s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tt os t u d yf o r e c a s t i n gt e c h n i q u e sa n dm e t h o d so f c i t yd e m a n dw a t e r , a n di ti si m p o r t a n ts t r a t e g i cv a l u ea n ds i g n i f i c a n c ef o rd e v e l o p m e n to fc i t y n eu r b a nw a t e rd e m a n dr e l a t e st ou r b a ns i z e ，p o p u l a t i o n , n a t i o n a le c o n o m y , l i v i n g s t a n d a r d t h ed e g r e eo fp e f f e c t i o no fi n f r a s t r u c t u r e sa n ds oo n i ti ss o p h i s t i c a t c dt 0 e s t a b l i s hf o r e c a s t i n gm o d e lo fu r b a nw a t e rd e m a n da c c u r a t e l y h e r ew et a k ea ne x a m p l e f o rt a n gs h a nt oe s t a b l i s ha n di n - d e p t hs t u d yf o r e c a s t i n gm o d e lo fu r b a nw a t e rd e m a n d f i r s t , w ea n a l y z et h ew a t e rc o n s u m p t i o no ft a n gs h a h , a n ds t u d yi t sp a t t e r na n dt h e n w ee s t a b l i s h f o r e c a s t i n gm o d e l a n d s t u d y t h e i n f l u e n c i n g f a c t o ro fu r b a nw a t e r c o n s u m p t i o n s e c o n d , w ea n a l y z et h el a w o fw a t e rc o n s u m p t i o no ft a n gs h a n , f i n dt o t h e t i m e - r e l a t i o n so ft o t a lw a t e r c o n s u m p t i o n , t o t mw a t e r c o n s u m p t i o np e rc a p i t a , c o m p r e h e n s i v ec o n s u m p t i o np e rc a p i t a , w a t e rc o n s u m p t i o np e ru n i tp r o d u c t i o nv a l u ea n d s oo n n o ww ee s t a b l i s hg r e ym o d e la n ds t u d yi tp r i m a r i l y b e c a u s et h eg r e ym o d e lh a v e s o m ed e f e c ti nt h el o n g - t e r mw a t e rd e m a n df o r e c a s t i n g , w ei m p r o v et h eg r e ym o d e lb y t h r e ew a y s f i r s t , w ed i v i d et h ed a t aa c c o r d i n gt ot h ew a t e rc o n s u m p t i o no ft a n gs h a n , a n d t h e ne s t a b l i s ht h eg r e ym o d e la n df i g u r eo u tt h ea 、pw h i c ha r e 黟e y m o d e l 印e f f i c i e n t s a st h er e s e a r c ho b j e c tt ot h ev a l u eo fa 、儿w ee s t a b l i s ht h eg r e ym o d e la g a i n , a n dp r e d i c t t w og r o u p so fv a l u e so fa 、p s e c o n d , a c c o r d i n gt oi n n o v a t i o ng r e ym o d e l ，w ep r e d i c ta l l t h ev a l u e so f c t 、“田1 el a s t , w et a k et h ev a l u e so f a 、i n t ot h eg r e ym o d e la n dc a l c u l a t e t h eu r b a nw a t e rd e m a n d w ec a r lc a l lt h i sm e t h o da st h ei n n o v a t i o ng r e ym o d e li n c r e a s i n g o r d e re v a l u a t i o n t i l i sm e t h o dc o m b i n e st h ea d v a n t a g e so fi n n o v a t i o ng r e ym o d e la n dt h e g r e yi n c r e a s i n go r d e re v a l u a t i o n w bh a v eu s e dt h i sm e t h o ds u c c e s s f u l l yi np r e d i c t i n gt h e w a t e rd e m a n do ft a n gs h a hi n2 0 2 0 1 f 1 1 en o wf o r e c a s t i n gm o d e ls u c c e s s f u l l yf i tt h e c o n c a v ec u r v eo ft h et r e n do ft a n gs h a n sw a t e rc o n s u m p t i o n b e a rd o w na l ld e f e c t so f t h eg r e ym o d e lw i t ha h i g h e rp r e d i c t i o na c c u r a c y w bf i n dt h a tu s i n gt h ec o m p r e h e n s i v ec o n s u m p t i o np e rc a p i t at of o r e c a s tu r b a nw a t 珂 d e m a n di ss c i e n t i f i ca n dc o r r e c t ，e s p e c i a l l yw h e nt h e r e f i el c s $ h i s t o r i cd a t a u s i n gt h i s m e t h o d ，w ep r e d i c t e dt h ew a t e rd e m a n do ft a n gs h a ni n2 0 2 0a n d c o n t r a s t t ot h e p r e d i c t i o n 【) ft h ei n n o y a t i o ng r e ym o d e li n c r e a s i n go r d e re v a l u a t i o nt h e nw e f o u n dt h a ti t s p r e d i c t i o nh a v eh i g ha c c u r a c y a tl a s t , a f t e rp r e d i c t i n gt h ew a t e rd e m a n do ft a n gs h a n ，w ec o m b i n et h ew a t e r 托8 0 1 l r c 岛t h eg e n e r a lp l a n n i n ga n dw a t e rs u p p l yc a p a c i t yt om a k el o n g - t e r mw a t e rs u p p l y p r o g r a m w ba n a l y s i st h ec u r r e n tw a t e rs u p p l yn e t w o r k , a n dm a k er e b u i l d i n gw a t e rs u p p l y p r o g r a m i nt h ea r t i c l ew ep r e s e n tas c i e n t i f i ca n dr e a s o n a b l en e wf o r e c a s t i n gm o d a l ，i tn o t o n l yp r e d i c t e dt h ew a t e rd e m a n d o ft a n gs h a hi n2 0 2 0a c c u r a t e l y , b u ta l s oo f f e r e dan e w w a yt os t u d yt h eu r b a nw a t e rd e m a n df o r e c a s t i n gm o d e l k e yw o r d s ：t h eg r e ym o d e l ；c o m p r e h e n s i v e c o n s u m p t i o nq u o t a ；c o n d u i tn e ta d j u s t m e n t 目录 l 者论1 1 1 问题提出及研究意义1 1 2 水的循环2 1 2 1 自然水循环2 1 2 2 社会水循环2 1 3 城市需水量预测的发展及国内外现状3 1 3 1 城市需水量预测的发展3 1 3 2 需水量预测研究国内外现状4 1 4 课题来源。4 1 5 研究目的及内容_ 。4 2 城市供水现状分析。6 2 1 供水现状6 2 1 1 集中供水。6 2 1 2 自备取水，：。6 2 2 用水现状7 2 2 1公共用水7 2 2 2 自备用水9 2 3 存在问题1 0 2 3 1 水资源。1 0 2 3 2 供水系统1 0 2 3 3 再生水处理回用1 0 3 城市需水量预测l l 3 1 预测方法介绍1 l 3 1 1 常用的需水量定额预测法：1 l 3 1 2 常用需水量预测模型。1 2 3 2 需水量预测建模；j 1 7 3 2 1 数据分析：。l7 3 2 2 唐山市需水量预测建模：1 9 3 2 3 指标法用水量预测2 5 3 3 规划区预测用水量的确定及其结论2 8 3 3 1 规划区预测用水量的确定2 8 3 3 2 规划区用水量预测结论2 9 4 唐山市城市供水规划3l 4 1 供水平衡分析规划3 l 4 1 1 城市供水水源现状3 l 4 1 2 水源规划目标3 l 4 1 3 集中供水水量平衡分析3 l 4 2 集中供水供水调度3 2 4 2 1 现状水厂3 2 4 2 2 集中供水2 0 1 0 年调度规划。3 3 4 2 3 集中供水2 0 2 0 年调度规划3 4 4 3 集中供水管网3 5 4 3 1 供水管网现状及问题3 5 4 3 2 现状管网评价。3 7 4 3 3 规划( 2 0 2 0 年) 管网计算及实施。3 9 5 结论与展望4 3 5 1 结论4 3 5 2 展望4 3 参考文献4 4 在读期间发表的学术论文4 7 作者简介。4 8 j $ c 谢z 1 9 唐山市城市需水量预测及供水策略研究 1 1 问题提出及研究意义 1 绪论 水是生命之源，是人类生活生存发展的不可替代的自然资源。水资源是城市发展和基础设施 规划的重要因素，决定着城市性质、规模、产业结构、布局形状、发展方向等。当前，随着经济 水平的不断提高，城市人口剧增，供水系统的规模不断扩大。同时，城市需水量高速增长，水资 源日益匮乏，城市缺水日益严重。我国是一个贫水国，全国6 6 8 个城市中缺水城市达4 0 0 多个， 其中严重缺水的有1 0 8 个f l 】。因此合理开发水资源对于每个城市至关重要。 随着社会经济的发展，人口的增长和经济社会的发展对水需求的增加迅速上升，但唐山市水 资源严重紧缺，且时空分布不均，年际之间丰枯变化很大。降雨主要集中在6 、7 、8 月，水资源 量中三分之二左右是洪水径流量，形成汛期洪水，非汛期枯水，且降雨量年际剧烈变化，容易发 生连续的大水年和连续的枯水年。 唐山市区现有六座水厂除净水厂为单一地表水源，大洪桥水厂为单一地下水源外，其它四座 均为地表水与地下水混合水源，开平区与丰南区3 座水厂均为地下水源，地表水取水量约占3 7 ， 地下水约占6 3 。由于经济社会的发展对水的需求日益增加，地表水严重不足，只能依靠超采地 下水，牺牲生态环境为代价来满足供需平衡。地下水过量开采，地下水位大幅下降，产生较为严 重的含水层疏干、地面沉降、泉水断流等生态环境负效应问题，成为制约社会经济发展的重要因 素。 需水量预测是供水决策、供水设施的建设及供水策略调整的重要依据，是制定流域规划、城 市供水和排水规划以及国民经济计划的基础和依据，在水资源规划和管理中起着非常重要的作 用，对城市现代化建设具有重要的意义。只有科学、合理的城市需水量预测，才能对未来城市发 展中的基础设施建设、经济结构调整和城市发展方向进行更好指导，为供水规划提供合理依据。 大量实践，在规划制定中许多长期预测的需水量都偏大，导致我国城市供水设施建设长期以 来过于“超前”，预测结果已经或即将被证明是明显偏大的【2 】。分析原因主要有两个方面：其一， 在城市总体规划及城市供水专项规划中，需水量预测过于死板，没有根据实际情况进行必要的调 整，仅仅依据国家和地方标准的固定值进行预测；其二，作为专项规划的依据总体规划的预测值 偏大直接影响到专项规划的制定，而专项规划未能及时调整。第三，在城市发展过程中，由于资 源匮乏，环境的恶化导致城市发展政策性的调整，直接影响到用水规律的发展，而作为规划制定 者未能对趋势发展进行准确估计，也是导致供水预测产生较大偏差的主要原因。而按此预测的需 水量进行的供水设施建设，造成了人力和物力的严重浪费。也是直接造成现在供水部门入不敷出 的一个重要的原因。 本文根据唐山市水资源利用现状和城市经济发展的实际情况，分析比较目前常用的一些需水 量预测方法和模型，以唐山市供水现状为研究对象，选用灰色预测理论、定额法预测等方法分别 建立唐山市需水量预测模型，确通过各种模型预测结果的比较，确定作为合理的预测方法，预测 唐山市城市需水量并在预测结果的基础上，结合实际情况提出唐山市供水策略及调整方案，为 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 唐山市城市供水提供科学的决策参考，也可为其它缺水城市提供借鉴。 1 2 水的循环 1 2 1 自然水循环 水循环是多环节的自然过程，全球性的水循环涉及蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循 环以及多种形式的水量贮蓄。降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最主要环节，这三者构成 的水循环途径决定着全球的水量平衡，也决定着一个地区的水资源总量。蒸发是水循环中最重要 的环节之一。由蒸发产生的水汽进入大气并随大气活动而运动。大气中的水汽主要来自海洋，一 部分还来自大陆表面的蒸散发。大气层中水汽的循环是蒸发一凝结降水蒸发的周而复始的过程。 海洋上空的水汽可被输送到陆地上空凝结降水，称为外来水汽降水：大陆上空的水汽直接凝结降， 水，称内部水汽降水。 1 2 2 社会水循环 图1 自然水循环 f i g 1n a 咖w a t 苜c y c l e 社会水循环就是由天然的水体取水，经处理后，供给城市以满足生产和人的生活饮用需求； 使用后的水，携带大量废弃物，经处理后再排入天然水体。如图所示1 - - 2 。其中一部分排放水作 为水源水又进入新的循环，不进行或不完全进行废水处理。 在人的生活和生产用水过程中，水量一般并不发生变化( 包括蒸发) ，只是水的物理和化学 性质发生变化，使水携带大量废弃物，其中许多是污染物。当水的社会循环( 特别是城市和工业 用水) 水量比较小时，排入水体的污染物若不超出天然水体自净能力允许的限度，尚不影响水资 源的可持续利用。但是，当水的社会循环水量比较大，特别是排入水体的污染物大大超出天然水 体的自净能力时，将导致水环境的污染，使有些水体不能再作为供水的水源，从而影响水资源的 可持续利用。 社会循环的一半为供水，一半为排水，它形成一个统一的整体。供水长期处于发展的主导方 面，排水却倍受忽视。在一个时期的“先生产后生活”政策下使给水、排水的发展严重滞后于经 2 唐山市城市需水量预测及供水策略研究 济的发展，不仅导致城市长期供水紧张，也使水环境污染加剧。只有从水资源可持续利用出发， 统筹给水排水行业，统一管理才能使之协调发展。 圈2 社会水循环 f i g 2s o c i a lw a t e rc y c l e 1 3 城市需水量预测的发展及国内外现状 城市需水量预测就是根据城市历史用水量数据的变化规律，并考虑社会、经济等主观因素和 天气状况等客观因素的影响，利用科学的、系统的或经验的数学方法，在满足一定精度要求的意 义下，对城市未来某时间内的需水量进行预测。 1 3 1 城市需水量预测的发展 城市发展早期城市的供水能力决定供水范围及服务对象，由于没有条件及能力考虑全部城市 及地区的用水量，因此也不必进行需水量预测。 随着国民经济的发展，供水能力的不断提高，大约在一百年前美国在供水系统规划中提出了 一个新的原则：用水量应由人口的需要来决定。为此，需水量预测的发展拉开了序幕f 3 1 。到了2 0 世纪6 0 年代，许多发达国家开始重视对国民经济各部门未来用水发展的预测。1 9 6 5 年美国进行 了全国水资源评价工作，这是美国第一次进行国家级水资源评价工作。1 9 7 8 年美国进行了第二次 水资源评价，并重新对各类用水进行了需求预测。随着生态环境的恶化，生态系统用水被忽视或 挤占的问题的到认识1 9 9 1 年在柏林召开会议讨论水资源的可持续利用，会议一致认为既然水是 支撑所有生命的重要资源，那么有效的水资源管理应该是联系社会经济发展及生态环境保护的共 同目标 在国内，直至2 0 世纪8 0 年代初才开始进行需水量预测研究。1 9 9 2 年开始，中国科学院组织 完成“中国水资源开发利用在国土治理中的地位与作用”这一重大课题，并参加 中国二十一世 纪议程的编制，从如何解决我国的水资源可持续利用出发，开展新的需水量预测研究。在近十 年的发展过程中，我国需水量研究工作取得了长足的发展【4 】 3 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 1 3 2 需水量预测研究国内外现状 早期需水量预测主要采用经验法，根据调度员的经验和现有资料进行预测。目前对生活及生 产需水量预测在预测方法上作了比较深入的研究。7 0 年代以来，经验法逐步被一些更科学的统计 分析方法所取代，国内外学者提出了不少需水量预测的新方法。到了8 0 年代后期一些基于新兴 科学理论的现代预测方法出现，使得需水量预测得到了进一步的发展。这些主要有时间序列预测 法、回归分析预测法、系统动力学预测法、灰色预测法和人工神经网络预测法等b j 。 城市需水量与居民人口、社会经济水平、供水设施完善程度、天气等诸多因素有关，需水量 预测结果不稳定性较大。而对于有一定规律，时间序列较稳定的短期用水量，一般预测精度较高。 近年来国外在城市短期需水量预测算法研究及应用方面与国内相当，在模型影响因素选择、建模 方面的研究比国内更深入一些。z h o u s l 等在日用水的趋势、季节性、气候和自相关等影响因素 的基础上建立了m e l b o u r n e 的日用水量预测模型】。j a i n a 等根据城市需水量序列的季节性、趋 势性、随机扰动性的特点，利用人工神经网络方法建立需水量预测模型酬。在需水量长期预测方 面，国外发达城市需水量发展表明：城市需水量并不是一个单调递增的趋势。目前国内外在长期 需水量预测方面都进行了广泛的研究，需水量预测模型在系统动力学模型、灰色模型、人工神经 网络模型及组合模型方面应用日趋成熟和广泛哆引 1 4 课题来源 。 本课题来源：河北省住房和城乡建设厅2 0 0 8 年科学研究计划项目唐山市城乡供水规划及 其实施策略研究，课题编号：2 0 0 8 1 0 6 1 5 研究目的及内容 本文以唐山市2 0 0 8 2 0 2 0 年总体规划为基准，需水量预测的基准年为2 0 0 8 年。通过分析唐山 市城市用水数据，根据唐山市城市用水规律进行城市需水量预测模型建模。通过不同方法同时对 城市需水量进行短期( 2 0 1 0 年) 及长期( 2 0 2 0 年) 预测，再结合国内外供水情况进行合理判断 确定最终确定城市需水量。 确定城市需水量之后，结合唐山市最新总体规划，对现状供水管网进行评价，结合规划中唐 山市发展方向及唐山市自备井管理条例，制定一系列的供水调整方案。 1 ) 分析唐山市城市总用水量规律，分析用水发展趋势并找出其中原因。 2 ) 根据唐山市城市总用水量数据，根据数据的规律性找出合理的预测模型进行建模，并对 唐山市城市用水量进行短期及长期预测。 3 ) 分析唐山市用水量数据找出唐山市城市人均综合用水量规律，结合国内外用水情况，分 析城市发展现状，确定合理的人均综合用水量定额，使用水量水平更符合现阶段城市发展水平， 并对唐山市城市用水量进行预测 4 ) 结合两种预测方式的不同预测结果进行分析并结合国内外城市发展用水量情况，进行合 4 唐山市城市需水量预测及供水策略研究 理判断及取舍，得出城市需水量结果。 5 ) 结合唐山市节水办水资源管理政策及唐山市城市总体规划中工业结构调整政策，对城市 供水量进行修正，并结合管网规划部分制定合理的调整方案。 6 ) 根据唐山市总体规划，对唐山市现状管网进行合理规划，并结合唐山市需水量预测结果 进行管网平差。结合平差结果和现状管网情况对唐山市供水进行合理调整，并制定合理得调整方 案。 5 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 2 1供水现状 2 1 1 集中供水 2 城市供水现状分析 唐山市中心城区城市供水目前由两部分组成：一是隶属于市城管局的唐山市自来水公司，二 是由唐山市水务局下属节水办负责管理的自备水源单位。丰南片区供水由丰南自来水公司负责运 行与管理，下属丰南第一水厂与第二水厂 唐山市中心城区供水现状见附表1 表1 中心城区供水现状 t a b l e lt h ep r e s e n ts i t u a t i o no f w a t e rs u p p l yi nt a n gs h a nc i t y 2 1 2 自备取水 由唐山节水办管理的自备设施2 0 0 8 年取水情况见表2 所示。从水量分配情况来看，唐山市 中心城区超过8 5 的自备水用于工业用水，生活用水占用比例较小。总体来看，路北区的生活用 自备水占用接近l 4 ，比例较大，应当加强自备水源关停工作。此外，从饮用水安全的角度来讲， 也应当扩大路北区的集中供水规模。经调研，唐山市城市规划区自备井关停与地下水限采工作已 开始分步骤实施，随着关停工作的深入。自备取水规模将得到有效控制，水资源利用将趋于合理 【7 】 6 唐山市城市需水量预测及供水策略研究 表22 0 0 8 年度唐山中心区自备取水统计表 t a b l e 2t h ed r a w i n gw a t e rf r o mp d v m ew e l l si nt a n gs h a ni n2 0 0 8 注：万元产值取水中豫自鲁水量还包含自来水量，三个区域分别为：9 6 2 9 万i 、5 8 6 7 万- 3 ，秘1 万f 路南区和路北区的工业万元产值耗水量和复用率均好于开平区：开平区的工业总产值也明显 低于路南区和路北区，应当对此区域内的工业用水进行优化升级改造。 2 2 用水现状 2 2 1公共用水 根据唐山市自来水公司提供2 0 0 8 年用水资料，公共供水覆盖范围内用水分配情况见表3 。 表32 0 0 8 年中心区社会用水情况 t a b l e 3t h ec o n s u m p t i o no f u r b a nw a t e ri nt a n gs h a hi n2 0 0 8 公共供水中，居民用水和工业用水所占比例最高，占总用水的8 0 ：其中，居民生活用水略 高于工业用水居于各类用水之首，但所占比例仍未超过5 0 ；特种用水( 主要是指桑拿浴用水、 洗车以及饮料企业用水) 所占比例最小，见图4 。随着自各水源关停工作全面展开，在公共用水 中工业用水占有份额将有所上升嘲。 7 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 工 业用水 工业用水居民用水日工业原水囝机关团体特种用水 图3 公共用水比例情况 f i g 3t h er a t eo f p u b l i c 擘e i 从图4 可以看出，唐山集中供水总量总体变化趋势呈逐年降低趋势，最高日供水量变化浮动 较大但是总体也呈下降趋势。 依据自来水公司提供数据，中心城区日变化系数较小，大约在1 1 左右，见表4 。 表41 9 9 5 - 2 0 0 8 年自来水用水情况 t a b l e 4t h eu r b a n w a t e rd e m a n di nt a n gs h a hi n1 9 9 5 - 2 0 0 8 现取2 0 0 7 年各月供水量及各月最大日供水量绘制成图5 ，由图可见，用水高峰出现在7 、8 、 9 三个月夏季盥洗、淋浴及冷却用水较多，因此用水高峰出现在较为正常 8 唐山市城市需水量预测及供水策略研究 6 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 啊4 0 0 0 0 0 0 薹3 0 0 0 0 0 0 叹2 0 0 0 0 0 0 l o o o 2 2 2 自备用水 - - 4 p - - 月用水量 l23456789l ol l1 2 月份 图42 7 年唐山市自来水公司各月供水水量 f 谚4t h em o n t hs u p p l yq u a n a t yo f t a n gs h a nw a t e rc o m p a n yi n2 0 0 7 据唐山市水务局下属节水办统计，目前全市自备水源企业1 5 6 家，共3 5 3 眼井，年供水量约 4 4 0 0 万m 3 年，其中，中心城区年供水量约1 7 3 9 万m 3 。中心城区地下水源井超过半数分布在路 北区，含自来水公司水井6 7 眼，若不考虑此集中供水的公共取水井，则3 个区的井眼数相差不 大。白备井现状情况见表5 、6 。 表5 唐山中心城区自备水源分布情况 t 曲l e 5t h es e l f s u p p l yw e l l sd i s t r i b u t i o ni nt a n gs h a h 表6 唐山中心城区具备关停条件的自备水源情况 t a b l e 6t h es e l b s u p p l yw e l l sd i s t n o u f i o nh a v eq u a l i f yt ob ep h a s e do u ti nt a n gs h a n g 9 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 2 3 存在问题 2 3 1 水资源 随着社会经济的发展和人口数量的增长，对水的需求增长迅速。受气候影响，本地降水量主 要集中在6 、7 、8 月，水资源量中三分之二左右是洪水径流量，存蓄利用困难。此外，由于降雨 量年际剧烈变化，容易形成汛期洪水，非汛期枯水，导致经常发生连续的大水年和连续的枯水年。 以水库为主的防洪工程体系薄弱，既影响防洪安全又不利于雨洪资源的有效利用。 唐山市中心片区现有水厂除净水厂、庆南净水厂为单一地表水源，大洪桥水厂为单一地下水 源外，其它均为地表水与地下水混合水源，开平片区l 座与丰南片区2 座水厂均为地下水源。 2 3 2 供水系统 建国以来，尤其是抗震重建以来，唐山市供水事业取得了巨大发展，市区公共供水普及率达 到了1 0 0 ，但随着城市化进程的加快，中心城区供水系统面临如下挑战： 1 ) 地下水取用比重较大。唐山市中心城区水厂地下水源占取水量5 0 左右，由于地下水资 源总量有限，对供水安全形成威胁： 2 ) 采用地下水的取水井规模小而分散，一些取水井日趋枯竭，一些取水井则因城市规划建 设而将封闭： 3 ) 城市供水水质标准提高，需要对供水设施进行技术改造； 4 ) 城市供水安全问题日益重要，需要提高突发事件应急预案建设，将供水应急体系纳入城 市公共安全防范体系的总体规划中，提高物资和资金的保障程度； 5 ) 随着城市区划调整以及新版城市总体规划的实施，唐山市城市供水事业发展急需配套制 定中长期发展规划； 6 ) 管道测压布置及测压工作有所滞后，未能及时掌握管网水压变化。 2 3 3 再生水处理回用 目前，唐山市中心城区已建成再生水回用工程包括北郊污水处理厂、西郊污水处理二厂、丰 南利源污水处理厂，正在建设东郊污水处理厂再生水回用工程。其中北郊污水处理厂再生水回用 工程规模为7 万m 。d ，目前供水量为2 3 6 万r n d ，用户主要是唐山发电总厂、唐山钢铁公司和 启新水泥厂；西郊污水处理二厂再生水回用工程规模为6 万i n 。d ，目前供水量为2 5 9 万m 。d ， 用户主要是西郊热电厂、唐山火车站广场绿地绿化以及沿途道路浇洒