设计用水量-城镇给排水技术

城市用水量计算是给水系统规划和设计的主要内容之一。设计用水量的大小决定着整个给水系统中取水、净水、调节构筑物的大小、加压设备的规模以及管网系统的规格。设计用水量偏大，工程规模过大，工程投产后在较长时间内不能发挥作用，造成资金浪费；设计用水量偏小，不能满足生活和生产的用水要求，出现年年需要扩建的被动局面。

设计用水量通常由下列各项组成：

（1）综合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。

（2）工业企业生产用水和职工生活用水。

（3）消防用水。

（4）浇洒道路和绿地用水等市政用水。

（5）管网漏失水量及未预计水量。

在确定设计用水量时，应根据各种供水对象的使用要求及发展规划和现行用水定额，计算出相应的用水量，最后加以综合作为设计的依据。

1.用水量定额

用水量定额是确定设计用水量的主要依据，它影响给水系统相应设施的规模、工程投资、工程扩建的期限、今后水量的保证等方面，所以必须结合规划区的现状、发展、布局、类似城市调查等，确定用水量定额。

用水量定额是指设计年限内达到的用水水平，因此须从城市规划、工业企业生产情况、居民生活条件和气象条件等方面，结合现状用水调查资料分析，进行远近期水量预测。城市生活用水和工业用水的增长速度，在一定程度上是有规律的，但如对生活用水采取节约用水措施，对工业用水采取计划用水，提高工业用水重复利用率等措施，可以影响用水量的增长速度，在确定用水量定额时应考虑这种变化。

（1）生活用水定额。

1）居民生活用水定额和综合生活用水定额。居民生活用水定额包括城市中居民的饮用、烹调、洗涤、冲厕等日常生活用水，但是不包括居民在城市的公共建筑及公共设施中的用水（指各种娱乐场所、病馆、浴室、商场和机关办公楼等）。

综合生活用水定额包括了城市居民的日常生活用水和公共建筑及设施用水两部分的总水量，但不包括城市浇洒道路、绿地和市政等方面的用水。

设计时应根据当地国民经济、城市发展规划和水资源充沛程度，在现有用水定额基础上，结合给水专业规划和给水工程发展条件综合分析确定。如缺乏实际用水资料，则居民生活用水定额和综合生活用水定额可参照现行《室外给水设计规范》（GB50013—2006）的规定，见附录2.1和附录2.2。

2）公共建筑用水定额。可参照现行《建筑给水排水设计规范》（GB50015—2010）的规定，见附录2.3。

3）职工生活用水定额。工业企业职工生活及淋浴用水定额是指工业企业职工在从事生产活动时所消费的生活及淋浴用水量，以L/（cap·班）计，设计时可按《工业企业设计卫生标准》（GBZ1—2010）的规定，见附录2.4。

（2）工业企业生产用水定额。工业生产用水一般是指工业企业在生产过程中的用水，包括直接冷却水、工艺用水（产品用水、洗涤用水、直接冷却水、锅炉用水）、空调用水等方面。在城市给水中，工业用水占很大比例。生产用水中，特别是火力发电、冶金和化工等工业，冷却用水量是大量的；空调用水则以纺织、电子仪表和精密机床生产等工业用得较多。

工业企业生产用水定额通常采用以下3种表示方法：

1）以万元产值用水量表示，不同类型的工业，万元产值用水量不同。

2）按单位产品用水量表示，如每生产1t钢要多少水。

3）按每台设备每天用水量表示，可参照有关工业用水量定额。

生产用水量通常由企业的工艺部门提供。在缺乏资料时，可参考同类型企业用水指标。在估计工业企业生产用水量时，可以根据工业用水的以往资料，按历年工业用水增长率以推算未来的水量，或根据单位工业产值的用水量、工业用水量增长率与工业产值的关系，或单位产值用水量与用水重复利用率的关系加以预测。

（3）消防用水定额。消防用水是指在发生火灾的情况下用于灭火所需的水量。消防用水量、水压和火灾延续时间等，应按照《建筑设计防火规范》（GB50016—2014）执行。

城镇、居住区、工厂、仓库和民用建筑的室外消防用水量按同一时间内的火灾次数和一次灭火用水量确定，见附录2.5和附录2.6。城镇室外消防用水量包括工厂、仓库和民用建筑的室外消火栓用水量，见附录2.7。

（4）其他用水。浇洒道路和绿化用水量应根据路面种类、绿化面积、气候和土壤等条件确定。浇洒道路用水量一般为每平方米路面每次1.0～2.0L，每日2～3次。大面积绿化用水量可采用1.5～4.0L/（m2·d）。

城市的未预见水量和管网漏失水量可按最高日用水量的15%～25%合并计算，工业企业自备水厂的上述水量可根据工艺和设备情况确定。

2.用水量变化

无论是生活或生产用水，用水量经常在变化，生活用水量随着生活习惯和气候而变化，如假期比平日高，夏季比冬季用水量多。从我国大中城市的用水情况可以看出：在一天内又以早晨起床后和晚饭前后用水量最多。工业企业生产用水量的变化取决于工艺、设备能力、产品数量、工作制度等因素，如夏季的冷却用水量就明显高于冬季。某些季节性工业，用水量变化就更大。前面述及的用水定额只是一个长期统计的平均值，而在给水系统设计时，除了正确地选定用水定额外，还必须了解供水对象（如城镇）的逐日逐时用水量变化情况，以便合理地确定给水系统及各单项工程的设计流量，使给水系统能经济合理地适应供水对象在各种用水情况下对供水的要求。

（1）变化系数。城镇给水工程系统设计需要考虑日与日、时与时之间的差别，即逐日逐时用水量变化情况。为了反映用水量逐日逐时的变化幅度大小，在给水工程中，引入了两个重要的特征系数：日变化系数和时变化系数。

1）日变化系数。在一年中，每天用水量的变化可以用日变化系数表示，即最高日用水量与平均日用水量的比值，称为日变化系数，记作Kd，即

或

式中 Qd——最高日用水量，m3/d；

Qy——全年用水量，m3/a；

Qd——平均日用水量，m3/d。

2）时变化系数。在1日内，每小时用水量的变化可以用时变化系数表示，设计时一般计最高日用水量的时变化系数。最高1h用水量与平均时用水量的比值，称为时变化系数，记作Kh，即

或

式中 Qh——最高日最高时用水量，m3/h；

Qh——最高日平均时用水量，m3/h。

在缺乏实际用水资料情况下，最高日城市综合用水的时变化系数Kh宜采用1.3～1.6，大中城市的用水比较均匀，Kh值较小，可取下限，小城市可取上限或适当加大。日变化系数Kd，根据给水区的地理位置、气候、生活习惯和室内给水排水设施完善程度，其值为1.1～1.8，可根据《城市给水工程规划规范》（GB50282—98）选用。

（2）用水量变化曲线。在设计给水系统时，除了求出设计年限内最高日用水量和最高日的最高1h用水量外，还应知道24h的用水量变化，以确定各种给水构筑物的大小，这种用水量变化规律，通常以用水量时变化曲线表示。

图2.8中每小时用水量按最高日用水量的百分数计，图形面积等于∑Qi=100%，Qi（%）是以最高日用水量百分数计的每小时用水量：

平均时用水量百分数：（Qd/24）×100%=4.17%

时变化系数：

图2.8　某大城市用水量变化曲线

1—用水量变化曲线；2—二级泵站设计供水线；3—一级泵站设计供水线

图2.9为小城镇最高日用水量时变化系数曲线，一日内出现几个高峰，且用水量变化幅度大，Kh=Qh/ =14.60/4.17=3.50，而村镇、集体生活区的用水量变化幅度将会更大。

图2.9　某小城镇最高日用水量变化曲线

用水量变化曲线是多年统计资料整理的结果，资料统计时间越长，数据越完整，用水量变化曲线与实际用水情况就越接近。对于新设计的给水工程，用水量变化规律只能按该工程所在地区的气候、人口、居住条件、工业生产工艺、设备能力、产值情况，参考附近城市的实际用水资料确定。对于扩建改建工程，可进行实地调查，获得用水量及其变化规律的资料。

3.用水量计算

城市总用水量的计算，应包括设计年限内该给水系统所供应的全部用水：居住区综合生活用水、工业企业职工生活用水、淋浴用水和生产用水、浇洒道路和绿地用水等市政用水以及未预见水量和管网漏失水量等。由于用水集中且历时短暂，消防用水量不累计到总用水量中，仅做设计校核。

（1）最高日设计用水量计算。

1）生活用水量计算。

a.综合生活用水量Q1的计算。综合生活用水量包括城市居民生活用水量Q′1和公共建筑用水量Q″1，其中：

（a）居民生活用水量Q′1（单位m3/d）可按下式计算：(www.xing528.com)

式中 q′1——设计期限内采用的最高日居民生活用水定额，L/（cap·d），见附录2.1；

N1——设计期限内规划人口数，cap。

（b）公共建筑用水量Q″1（单位m3/d），可按下式计算：

式中 q″1i——某类公共建筑最高日用水定额，见附录2.3；

N1i——对应用水定额用水单位的数量（人、床位等）。

因此

综合生活用水量Q1（单位m3/d）也可直接按下式计算：

式中 q1i——设计期限内城市各用水分区的最高日综合生活用水定额，L/（cap·d），参见附录2.2；

N1i——设计期限内城市各用水分区的计划用水人口数，cap。

一般情况下，城市应按房屋卫生设备类型不同，划分不同的用水区域，以分别选用用水量定额，使计算更准确。城市计划人口数往往并不等于实际用水人数，所以应按实际情况考虑用水普及率，以便得出实际用水人数。

b.工业企业职工的生活用水和淋浴用水量Q2（单位m3/d）计算：

式中 q2ai——各工业企业车间职工生活用水量定额，L/（cap·班）；

q2bi——各工业企业车间职工淋浴用水量定额，L/（cap·班）；

N2ai——各工业企业车间最高日职工生活用水总人数，cap；

N2bi——各工业企业车间最高日职工淋浴用水总人数，cap。

注意：N2ai和N2bi应计算全日各班人数之和，不同车间用水量定额不同时，应分别计算。

2）工业企业生产用水量Q3（单位m3/d）计算：

式中 q3i——各工业企业最高日生产用水量定额，m3/万元、m3/产品单位或m3/（生产设备单位·d）；

N3i——各工业企业产值，万元/d，或产量，产品单位/d，或生产设备数量，生产设备单位；

n——各工业企业生产用水重复利用率。

3）市政用水量计算Q4（单位m3/d）计算：

式中 q4a——城市浇洒道路用水量定额，L/（m2·次）；

q4b——城市大面积绿化用水量定额，L/（m2·d）；

N4a——城市最高日浇洒道路面积，m2；

n4——城市最高日浇洒道路次数；

N4b——城市最高日大面积绿化面积，m2。

除上述各种用水量外，未预见水量及管网漏失水量，一般按上述各项用水量之和的15%～25%计算。

因此，设计年限内城镇最高日设计用水量Qd（单位m3/d）为

（2）最高日平均时和最高时用水量计算。

1）最高日平均时用水量Qh（单位m3/d）为2）最高日最高时设计用水量（Qmax单位m3/d，Qh单位L/s）为

或

式中 kh——时变化系数；

Qd——最高日设计用水量，m3/d。

由于各种用水的最高时用水量并不一定同时发生，因此不能简单将其叠加，一般是通过编制整个给水区域的逐时用水量计算表，从中求出各种用水按各自用水规律合并后的最高时用水量或时变化系数Kh，作为设计依据。

（3）消防用水量计算。由于消防用水量是偶然发生的，不累计到设计总用水量中，所以消防用水量Qx仅作为给水系统校核计算之用，Qx可按下式计算：

式中 Nx、qx——同时发生火灾次数和一次灭火用水量，按国家《建筑设计防火规范》（GB50016—2014）的规定确定。

【案例2.1】 某城市位于江苏北部，城市近期规划人口20万人，规划工业产值为32亿元/年。根据调查，该市的自来水用水普及率为85%，工业万元产值用水量为95m3（这里包括企业内生活用水量），工业用水量的日变化系数为1.15，城市道路面积为185hm2，绿地面积235hm2，均一天浇洒一次。试计算该城市的近期最高日供水量至少为多少？

【解】（1）综合生活用水量。该市属于一分区中小城市，根据附件相似区域的用水水平，取居民的综合生活用水定额（最高日）的低限为220L/（人·d）。最高日综合生活用水量为

（2）工业企业用水量。采用万元产值用水量估计。该市的年工业最高日工业用水量为

Q2=（95×320000）/365×1.15=95780（m3/d）

（3）浇洒道路和绿地用水量。浇洒道路用水量按2.0L/（m2·d）计算，浇洒绿地用水量按1.0L/（m2·d）计算：

（4）管网漏失水量。取Q1+Q2+Q3的10%计算：

Q4=（37400+95780+6050）×10%=13923（m3/d）

（5）未预见用水量。取Q1+Q2+Q3+Q4的8%计算，即管网漏失水量为

Q5=（37400+95780+6050+13923）×8%=12252（m3/d）

则该城市近期最高日设计供水量为Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5

=37400+95780+6050+13923+12252=165405（m3/d）