城市可供水量的计算方法及意义

（一）供水系统

广义理解的供水系统，包括供、用、排三个子系统。但一般的理解是仅指供水部分。

从供水工程情况分类，供水系统包括蓄水工程（水库、塘坝）、引水工程、提水工程和调水工程。

从供水水源分类，供水系统包括地表水工程、地下水工程以及再生水利用工程（污水、海咸水利用）。

从供水用户来分类，供水系统包括城市供水工程、农村供水工程、混合供水工程。

（二）可供水量定义

目前，在全国趋近统一的理解是：“可供水量是指不同水平年、不同保证率或不同频率情况下，根据需水要求，工程设施可提供的水量”。

从区域水资源供需分析的内容和目的来看，可供水量概念要满足五条要求：第一，必须能在区域水资源供需计算中，反映出水资源的余缺程度；第二，必须有别于工程的实际供水量和工程最大供水能力；第三，工程的弃水和不能为用户所利用的水量都不能作为工程可能提供的水量；第四，能适应现状、近期和远景各种不同水平年的供需分析；第五，能适用于全国范围（南方和北方）以及不同的计算方法（系列法和典型年法）。

上述定义，可以满足下述这五条要求。

（1）供水量加上“可”字，名曰可供水量，意味着区域水资源供需分析，要分析计算现状、近期、远景几种保证率情况下的供需情况。这只是一种假拟的分析计算条件，所计算的供水量是这种分析计算条件下的工程设施“可能”或“可以”提供的水量，有别于工程的实际供水量，也有别于工程的最大供水能力。

（2）“不同水平年”是说计算可供水量时，要考虑分析现状、近期、远景几种发展水平的情况。

（3）“不同保证率或不同频率”，既表示在计算可供水量时要考虑丰、平、枯几种不同来水情况，又表示在计算过程中可以根据具体情况采用不同的计算方法。一般来说，保证率是工程供水破坏程度（或保证程度）的概念，通常只有通过系列调算法（又称时历法）才能计算出最后结论。如果是用典型年法计算，则选代表年时必须要按用水系列，这样算出的结果才能与保证率的概念保持一致。至于“频率”则通常表示来水的概念，在计算可供水量时，既表示要按来水系列选择代表年，又表示要用典型年法（或日代表年法）来计算可供水量。

（4）“考虑需水要求”，是说计算可供水量时需要把供水和用水结合起来考虑，弃水和不能为用户利用的水量，不能算作可供水量。

（5）“工程设施提供的水量”，是说计算可供水量是通过工程设施为用户提供的。工程设施既包括正常的蓄、引、提、调工程，也包括临时工程设施；既包括地表地下水供水工程，也包括再生水利用工程。没有通过工程设施而为用户利用的水量，比如农作物利用的天然降水、通过吸收的地下水都不作为可供水量，这部分水量已经通过农作物在供水和用水之间已经达到自身平衡，再参加供需分析已失去意义，而且也无法计算这部分用水量的实际数值。

（三）影响可供水量的因素

从可供水量定义出发，影响可供水量的因素有以下几方面。

（1）来水条件。不同年份的来水变化以及年内的时间和空间变化，所计算出的可供水量也不同。

（2）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），合理用水和节约用水情况等，所算出的可供水量是不同的。另外，用水条件往往也相互影响，如河道的冲淤、河口生态用水要求，可能直接影响河道外直接供水的可供水量；河道上游的用水要求可能影响下游的可供水量，等等。

（3）水质条件。不同年份的水源泥沙含量和污染程度等情况影响所提供可供水量的大小。高矿化度地下水未经改良和处理，不能供工农业使用，更不能供城乡人畜饮用。

（4）工程条件。现有工程参数的变化，不同的调节运用方式以及不同发展时期新增工程设施等情况，将会算出不同的可供水量。

（四）可供水量计算

城市水资源供需分析中所要计算的可供水量是一个区域的可供水量主体，而往往区域内各项供水工程又相互联系，互相影响，而且区域来水的时空分布也对供水量大小产生直接影响。

计算城市可供水量一般从单项工程计算入手，它是供水量计算的基础。目前在水资源供需分析中，常采用的是系列调算法或典型年调算法，在多数计算中往往是二者兼有之。

1.蓄水工程

（1）水库。水库有年调节水库和多年调节水库，这类工程在不同水平年、不同保证率情况下的可供水量计算如下。

1）年调节水库（包括多年调节作为年调节运用的水库）。一般来说，这种工程应按系列调算法或典型年调算法来计算不同水平年、不同保证率情况下的可供水量，逐月计算公式如下：

以表示月进库水量，M表示月需水量，ΔV表示由水库补充的月需水量，则

但下述情况，可采用简化计算的方法。①用水户可以扩大的水库工程，可用相应水平年及保证率原设计调节计算成果或复核成果，或用相应年份水库实际放水量作为该水库的可供水量。这类水库工程放出来的水全部能为用户利用，基本是“以供定需”，达到最大可供水量。②用水户已经饱和的水库工程，这类水库供水基本是“以需定供”，因而，也可用相应年际实际供水量作为该水库的可供水量。③当水库工程较多，且由于资料不足，逐一进行调节计算不仅工作量大，而且也难以进行时，往往先通过一些资料齐全、系列较长的水库，从所控制的流域面积、蓄库容、调节性能等方面进行相关分析，从中找出来水与供水之间的关系。对资料不全的水库工程利用这种关系，从易于收集的基本资料去推求难于计算的可供水量，以达到简化计算的目的。

这种简化计算方法为：水库的调蓄库容与控制流域面积以上多年来水之比，称为库容系数β，当β＜0.30时，可视为年调节水库。在计算时采用水量利用系数法，其计算公式为：

式中　α——水量利用系数；

M——水库年供水量，万m3；

——水库多年平均来水量，万m3。

不同代表年水库的供水量不同，因而水量利用系数也不一样。在丰水年，需水量少，水量利用程度低，即α值小；枯水年需水量大，水量利用程度高，α值就大。

2）多年调节水库。多年调节的水库供水特点，是当年的来水并非为当年用，而要“以丰补歉”，这样，计算不同水平年、不同保证率情况下水库年可供水量，一般要用系列调算法，也是按月进行调算。但下面情况也往往用简化计算方法。①多年调节水库主要是大、中型水库，这些水库都有多年的实际运行资料，如果水库参数和用户在未来不同水平年将不会发生变化，则可按年实际供水量进行排频计算，从而定出不同水平年在不同保证率情况下该库的可供水量。②当多年调节水库比较多，有的资料较全，有的资料不全。这时，可用资料全的水库资料进行分析，从中建立一些关系，而对资料不全的水库，从易得的一些基本资料分析，利用这些关系推求所要的成果。

一般来说，当β≥0.30时^[2]可视为多年调节水库。水库将丰水年的水量，留到枯水年内使用，这样就存在着年末的存水问题。存水量的多少与年来水量、供水量、水库调蓄库容和大小有关，在供水量已定的情况下，当年来水量大，调蓄库容量大，则水库年末的存水多；反之，存水量少。选择调节性能具有代表性的水库，进行分析计算，从中找出它们之间的关系。其计算方法如下。

（2）W0—W存关系曲线（来水系数—存水系数关系）。首先通过来水与调蓄库容之间的关系，解决水库设计年前期的存水问题。其计算公式：(www.xing528.com)

式中　W来——年来水量，万m3；

——多年平均径流量，万m3；

ΔW——水库年末存水量，万m3；

Ve——调蓄库容，万m3。

年末最大存水量不能超过该水库的调蓄库容Ve，即V存是小于或等于1.0的系数。

2.小型蓄水工程

这类工程的特点是数量多而缺乏实测资料，所以往往采用“复蓄指数”法来估算可供水量。

所谓“复蓄指数”，就是水库每年从涵洞放出来的水量相当于库容的若干倍。当水库的复蓄指数确定以后，乘以水库的库容，即可算出可供水量。

在城市供水中，从全市来看该项供水量意义不大，但对解决具体用水户时，则起着重要的作用。

3.引水工程（包括调水工程）

（1）大、中型引水工程。其引水量计算一般按选择的典型年逐一进行。当某一引水枢纽某一频率的逐日来水过程线确定时，则该引水枢纽可供水量大小，取决于渠道过水能力，下游河道流量要求，以及用户的用水要求等。如果下游河道流量要求可不考虑，或规定河道至少要保持一定比例的流量（如有的地方规定河道至少保持30%～40%垫底流量），则情况比较简单，这时，渠道最大可引水量可这样计算：当河道日平均可引流量小于和等于引水渠道的最大过水能力时，全部引用；当河道日平均可引流量大于引水渠道的最大过水能力时，只引渠道的最大过水流量。将渠道逐日引用的水量相加，即为渠道全年最大可引水水量。

但这样算得的渠道最大可引水量，并不能算作是可供水量，因为年最大可引水量中可能有一部分水是没有用的。比如农业灌溉，在非灌溉期的那一部分可引水量是毫无用处的，因此，必须从年最大可引水量中减去不能为用户利用的水量，所剩部分才是引水工程的可供水量。

逐月计算可供水量的公式为：

式中　W——月河流允许引用流量；

M——月需水；

W可供——月工程可供水量。

当引水工程资料不是很全的时候，对资料不全的引水工程常用简化计算的方法，即通过对有代表性的引水工程的全面分析，得到一些计算指标，如供水定额、单位设计流量供水量等，以此来简化计算资料不全，或在建、拟建的引水工程。

（2）小型引水工程。其供水量的计算一般采用简化方法，有时甚至采用实际引用量反推的方法。这种小型引水工程仅适用小型供水，对大城市供水无意义。

4.地下水可供水量

地下水可供水量是指通过提水设备从地下水含水层中为用户所汲取的水量。地下水可供水量受开采地区地下水的可开采量制约。

当现状或预测的地下水开采量小于可开采量时，则其量值可作为可供水量；地下水可供水量最大不得超过可开采量，可用下式确定：

式中　W地供——地下水可供水量；

Q可采——该市地下水可开采量；

α——不同水平年地下水开采系数；

Wp——地下水多年平均补给量。

（五）供水预测

可供水量预测，是该市现状供水工程的可供水量与未来不同水平年新增工程的可供水量之和，即预测水平年的可供水量。

这里需要说明的是新拟定新增供水工程的几条原则。

（1）新增供水工程应以用水需求为依据，与该市需求相适应。

（2）新增供水工程必须考虑到合理用水、节约用水，并应对需水进行说明。

（3）新增供水工程要考虑国家投资建设费用的约束。

（4）新增供水工程要考虑当地居民、用户对水价的承受能力。

（5）新增供水工程要与流域规划相协调。

（6）新增工程必须在原有工程充分挖潜、充分利用的条件进行。