第二节 小城镇总用水量的估算
小城镇用水分类可以分为两类,第一类是规划期内由小城镇给水工程统一供给的各类用水量总和,第二类为小城镇工程统一供给以外的所有用水量的总和。在市政工程规划中,小城镇总水量指第一部分用水量。在进行总水量预测和估算时,常按照不同的小城镇特点,采取合适的方法计算。
一、小城镇用水分类
通常在进行小城镇用水量预测时,根据用水的目的不同,以及用水对象为水质、水量和水压的不同要求,分为以下几类。
1.综合生活用水(包括居民生活用水和公共建筑用水)
综合生活用水是指小城镇居民日常生活用水和公共建筑用水等。生活用水量的多少取决于各地的气候、居住习惯、社会经济条件、水资源丰富程度等各项因素。生活饮用水水质应无色、透明、无嗅、无味,不含致病菌或病毒和有害健康的物质,符合《生活饮用水水源水质标准》(CJ3020—93)。小城镇用水管网必须达到一定的压力,才能保证用户使用。其中从地面算起的最小水压叫做最小服务水头,当按直接供水的建筑层数确定给水管网水压时,其用户接管处的最小服务水头,一层为10m,二层为12m,二层以上每增加一层增加4m。
2.生产用水
小城镇的生产用水是指小城镇工业、农业生产过程中的用水。其中工业用水主要指工业企业生产过程中的用水,一般包括:冷却用水,例如高炉和炼钢炉、机械设备、润滑油和空气的冷却用水;生产蒸汽和用于冷凝的用水,例如锅炉和冷凝器的用水;生产过程用水,例如纺织厂和造纸厂的洗涤、净化、印染等用水;食品工业加工食品用水;交通运输用水,如机车和船舶用水等。由于生产工艺过程的多样性和复杂性,工业企业用水对水质和水量要求的标准不一。在确定工业用水的各项指标时,应根据生产工艺的要求确定。大工业用水户或经济开发区宜单独进行用水量计算,一般工业用水量可根据国民经济发展规划,结合现有工业用水资料分析确定。
3.市政用水
市政用水主要指街道洒水、车辆冲洗、绿化浇水等,应根据路面、绿化、气候和土壤等条件确定。
4.消防用水
一般是从街道上消火栓和室内消火栓取水。消防给水设备,由于不经常工作,可与小城镇生活饮用水给水系统合在一起考虑。对防火要求高的场所,如仓库或工厂,可设立专用的消防给水系统。
5.管网漏损水量
管网漏损水量指城镇管网在运行过程中由于各种原因的破坏而造成水量漏损。6.未预见用水
未预见用水是指在给水设计中对难以预见的因素(如规划的变化及流动人口用水等)而预留的水量。
小城镇总用水量包括综合生活用水、工业生产用水、市政用水、消防用水等,各类用水量的多少均需根据用水量标准确定。
小城镇由于各种因素的限制,除了在给水工程的统一供给以外,还可能会存在一部分分散式供水,如取自井水的居民生活用水,工业和公共设施自备水源供给的用水,农业灌溉及畜牧业用水等。这部分用水应在小城镇的水资源平衡时,结合小城镇实际情况予以充分考虑。本书论述的总用水量的预测为小城镇的统一给水工程的用水量,不包括各种自备水源。
二、用水量指标
用水量指标是指城市规划期内不同供水对象单位人口、单位用地面积或单位产值、单位产品等所采用的用水量定额。用水量指标的确定必须科学合理,既要符合当地实际,又需要具有一定的超前性。如果指标定的过高,将造成资源和设备的浪费,但指标定的过低,则不能满足需要,直接影响小城镇的发展和建设,因此,必须认真研究,慎重确定。规划时,小城镇用水量指标必须遵循国家有关规范,同时还应结合当地用水的实际情况和城镇的未来发展趋势来确定。在现代小城镇发展中,为提高供水规划的适应性,用水量指标应保持一定的弹性,即有一定的变化幅度。
小城镇集中式用水量应包括:生活用水量、工业用水量、消防用水量、浇洒道路和绿化用水量、管网漏水量和未预见水量。而镇域乡村居民点用水量基本上为生活用水量,农业用水量则包括引水灌溉、养畜、水厂养殖和放牧等用水量。
常用的用水量计算标准有两种:一种是单位人口用水量指标,另一种是单位建设用地的用水量指标。
(一)综合生活用水量标准
城镇中每个居民日常生活所用的水量范围和公共建筑娱乐场所、宾馆、商业、办公、学校等的用水量范围称为居民生活用水量标准。
1.单位人口用水量指标
单位人口用水量指标是指小城镇居民平均日用水量或最高日用水量指标,属于单位人口用水量定额。单位常用L/(人·d)生活用水量指标应根据小城镇当地的气候、生活习惯、水资源状况与公共设施水平、居民经济收入等,综合分析比较选定指标,
见表3 1。
表3 1
小城镇人均综合生活用水量指标
单位:L/(人·d)
(1)一区包括:贵州、四川、湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、上海、云南、江苏、安徽、重庆。
二区包括:黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东、宁夏、陕西、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东的地区。
三区包括:新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西的地区。(2)小城镇规模分级标准为:
一级镇:县驻地镇、经济发达地区3万人以上镇区人口的中心镇、经济发展一般地区2.5万人以上镇区人口的中心镇。
二级镇:经济发达地区一级镇外的中心镇和2.5万人以上镇区的一般镇、经济发展一般地区一级镇外的中心镇和2万人以上镇区人口的一般镇、经济欠发达地区1万人以上镇区人口县城镇外的其他镇。
三级镇:二级镇以外的一般镇和在规划期将发展为建制镇的集镇。(3)用水人口为小城镇规划范围内的规划人口数。
(4)综合生活用水为小城镇居民日常生活用水和公共建筑用水之和,不包括浇洒道路、绿地等市政用水和管网漏失水量。
(5)指标为规划期最高日用水量指标。
(6)特殊情况的小城镇,应根据实际情况,用水量指标酌情增减。在小城镇规划中,采用不同性质用地的用水量指标,具有较好的适应性。但必须指出的是,不同性质用地的用水量指标是通用性指标,在应用时,应根据本小城镇的特点,结合现状水平,适当考虑近远期的发展,并视具体情况作以适当的调整。
(7)表31采用《小城镇规划———研究标准、方法、实例》(汤铭潭,2009于机械工业出版社出版)中相关数据。
(8)表32适用于中心镇及一般镇规划。城市及县城关镇综合用水量指标见表32。
表3 2
城市单位人口综合用水量指标
单位:万m3/(万人·d)
注 本表指标为规划期最高日用水量指标,指标已包括管网漏失水量。
2.单位建设用地用水量指标
(1)小城镇单位居住用地用水量指标。小城镇单位居住用地用水量根据小城镇特点、居民生活水平、生活习惯等因素确定,并根据小城镇实际情况,选用表33中的数值。
表3 3
小城镇单位居住用地用水量指标
单位:万m3/(km2·d)
注 表中指标为规划期内最高日用水量指标,已包含管网漏失水量。使用年限延伸至2020年。
(2)小城镇公共设施用地用水量指标。应根据现行国标《城市给水工程规划规范》,结合小城镇经济发展状况和商贸繁荣程度以及公共设施的类别等因素确定,其单位公共设施用地用水量可参见表34中的数值。
表3 4
小城镇单位公共设施用地用水量指标 单位:万m3/(km2·d)
注 1.本表指标已包括管网漏失水量。
2.小城镇其他用地用水量指标应根据小城镇具体情况确定,可参考表36中的数值。3.本表适用于中心镇及一般镇规划。
城市及县城关镇用水量指标见表35~表37。
表35 城市及县城关填公共管理与公共服务设施、商业服务业用地单位用水量指标
单位:万m3/(km2·d)
注 本表指标已包括管网漏失水量。
表3 6
小城镇其他用地用水量指标
单位:万m3/(km2·d)
注 本表指标已包括管网漏失水量。
表3 7
城市及县城关镇其他用地用水量指标 单位:万m3/(km2·d)
(二)小城镇生产用水量指标
对于以工业为发展主要推动力的小城镇而言,工业用水量在小城镇总用水量中占有较大的比重,并且对于小城镇的重大工业项目选址及小城镇用水政策的制定都有影响。
1.小城镇工业用地用水量指标
小城镇工业用地的单位用水量指标应结合《城市给水工程规划规范》(GB50282—98),根据小城镇产业结构、主导产业、生产规模及技术等因素确定,其单位工业用地用水量可参见表38中的数值。
表3 8
小城镇工业用地(生产设施用地)用水量指标 单位:万m3/(km2·d)
注 本表指标已包括工业用地中职工生活用水及管网漏失水量。
2.单位产品、单位设备、万元产值用水量指标
单位产品、单位设备、万元产值用水量指标主要适用于工业企业生产,由于生产门类、生产性质、生产设备和工艺、管理水平等的不同,工业生产用水量的差异很大。在一般情况下,应由工业企业生产部门提供。在缺乏具体资料时,可参照有关同类型工业企业的技术经济指标进行估算,此处略。
小城镇的畜牧业用水量指标也可参照相关资料进行(此处略),同时在镇域水源选择或水资源平衡时考虑。
(三)市政用水
用于街道保洁、绿化浇水等市政用水量随着小城镇建设的发展不断增加。规划设计时,应根据路面种类、城镇绿化情况和气候土壤状况等实际情况和相关部门规定进行计算。一般浇洒道路用水可按浇洒面积以2.0~3.0L/(m2·d)计算;浇洒绿化用水可按浇
洒面积以1.0~3.0L/(m2·d)计算。
市政用水量可以由规划道路面积、浇洒道路用水量、道路浇洒次数、规划绿地面积、绿化用水量计算确定,可以采用生活用水量、工业用水量综合的百分数来估算,一般可以
取3%~5%。
(四)消防用水量标准
根据《室外给水设计规范》(GB50013—2006),消防用水量、水压及延续时间等应按国家现行标准《建筑设计防火规范》(GB50016—2006)及《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045—95)(2005年版)等设计防火规范执行。小城镇或居住区的消防用水量,可按照同时发生火灾的次数和一次灭火的用水量确定,见表39。工厂、仓库和民用建筑在同一时间内的火灾次数见表310。建筑物的室外消火栓用水量见表311。
表3 9
城镇、居住区同一时间内的火灾次数和一次灭火用水量
注 城镇的室外消防用水量包括居住区、工厂、仓库、堆场、储罐(区)和民用建筑的室外消火栓用水量。当工
厂、仓库和民用建筑的室外消火栓用水量按建筑物的室外消防栓用水量计算,其值不一致时,取大值。
表3 10
工厂、仓库、堆场、储罐(区)和民用建筑在同一时间内的火灾次数
注 采矿、选矿等工业企业当各自分散基地有单独的消防给水系统时,可分别计算。
表3 11
工厂、仓库和民用建筑一次灭火的室外消火栓用水量
单位:L·s-1
续表
注 1.室外消火栓用水量应按消防用水量最大的一座建筑物计算。成组布置的建筑物应按消防用水量较大的相邻两
座计算;
2.国家级文物保护单位的重点砖木或木结构的建筑物,其室外消火栓用水量应按三级耐火等级民用建筑的消防
用水量确定;
3.铁路车站、码头和机场的中转仓库其室外消火栓用水量可按丙类仓库确定。
小城镇中的工业与民用建筑物,其室外消防用水量,应根据建筑物的耐火等级、火灾危险性类别和建筑物的体积等因素确定。
(五)管网漏损水量
小城镇配水管网的漏损水量一般可按综合生活用水量、工业用水量、市政用水量总和
的10%~12%计算。
(六)未预见用水
小城镇未预见用水应根据水量预测时难以预见因素的程度确定,宜采用综合生活用水量、工业用水量、市政用水量和管网漏损水量总和的8%~12%计算。
三、小城镇用水量预测
小城镇用水量预测指采用一定的理论和方法,有条件地预计小城镇未来某一阶段的可能用水量。一般以过去的资料为依据,以今后的用水趋势、经济状况、人口变化、水资源情况、政策导向等为条件。每种预测方式是对各种影响用水的条件作出合理的假定,从而通过一定的方法,计算出预期水量。但是由于小城镇用水量预测与计算涉及未来发展的诸多因素,在规划期内难以精确确定,所以预测结果常常与未来小城镇发展实际存在一定差距,一般采用多种方法相互校核。
小城镇用水量预测的时限一般与规划年限相一致,有近期(3~5年)和远期(15~20年)之分。在可能的情况下,应提出远景规划设想,对未来小城镇用水量规模作出预测,以便对小城镇发展规划、产业结构、水资源利用与开发、基础设施建设等各方面提出要求。
本部分主要介绍小城镇总体规划中小城镇用水量预测和计算的常用方法,这些方法对于小城镇的详细规划也有参考作用。
(一)小城镇总体规划用水量预测方法1.人均综合指标法
规划时,合理确定该城镇的人均用水量标准是关键。确定了用水量指标后,再根据规划确定的人口规模,就可以计算出该城镇的用水总量。计算公式如下式
Q=Nqk
(3 1)
式中:Q为小城镇用水量;N为规划期末人口数;q为规划期限内的人均综合用水量标准;k为规划期限内使用统一供水用户普及率。
2.单位用地指标法
单位建设用地面积用水量指标可以采用综合指标,也可以采用不同性质的分项指标,见表312。在小城镇总体规划阶段,常采用单位建设用地综合用水量指标,比较简便。
表3 12
地级市、直辖市及小城镇单位建设用地综合用水量指标
单位:万m3/(km2·d)
确定小城镇单位建设用地的用水量指标后,根据小城镇用地规模,推算出小城镇的用水总量。计算公式如下式
Q=q0F
(3 2)
Q=∑qifi
(3 3)
式中:q0为单位建设用地面积综合用水量指标;F为小城镇规划建设用地面积;qi为不同性质用地的用水量指标;fi为不同性质用地面积。
3.年递增率法
根据历来供水能力的年递增率,并考虑经济发展的速度,选定供水的递增函数,再由现状供水量,推求出规划期的供水量。其中常用复利公式来计算,假定每年的供水量都以一个相同的速度递增。
Q=Q0(1+γ)n
(3 4)
式中:Q为预测年规划的小城镇用水总量;Q0为起始年份实际的小城镇用水总量;γ为小城镇用水总量的平均增长率;n为预测年限。
这种方法的关键是合理地确定递增速率。各城镇在对历年数据进行分析的基础上,考察增长的原因,以及未来增长的可能性,选用合理的递增速率。据有关资料,近阶段我国城镇用水增长速率,以年均4%~6%较为适当。
4.分类求和法
小城镇用水可分别对各类城镇用水进行预测,获得各类用水量,再进行加和。分成居民生活用水、公共建筑用水、工业企业用水、市政用水、消防用水、未预见用水及管网漏失用水,计算公式如下式
Q=∑Qi
(3 5)
式中:Qi为小城镇各类用水量预测值。
5.规划估算法
在具有较为完善的小城镇总体规划和相应的生活用水量、生产用水量和市政用水量的基础资料前提下,可以用规划估算法进行总体规划用水量的预测。该方法层次清楚,简单易行,为规划界目前常用的方法。该方法步骤如下。
(1)生活用水量估算:按小城镇规划期末人口规模及拟定的近远期用水量指标相乘进行计算。近远期用水量指标要结合国家现行规范,并体现小城镇的气候特点、经济发展水平和卫生习惯。
(2)工业生产用水量估算:根据小城镇的小城镇性质、经济结构、产业特点和发展态势,结合现状和规划资料,综合考虑用水量标准。估算时可用单位产品耗水量指标、单位设备每工作日耗水量或万元产值耗水量指标估算,也可运用年递增率法计算。
(3)市政用水量估算:按(1)、(2)两步骤总和的百分数估算,百分数的大小应根据实际情况确定,一般取5%~10%。
(4)公共建筑用水量:按(1)、(2)两步骤总和的百分数估算,百分数的大小应根据
实际情况确定,一般取10%~15%。
(5)未预见水量:按(1)~(4)步骤总和的百分数估算,一般可取10%~20%。
(6)自来水厂自用水量:按(1)~(5)步骤总和的百分数估算,一般可取5%~10%。(7)小城镇总用水量则为(1)~(5)步骤的总和。
(二)用水量变化
用水定额是需水的平均数值,而无论生活用水还是生产用水,用水量都在经常发生变化。而小城镇供水规模应根据小城镇给水工程统一供给的小城镇最高日用水量确定。
在规划设计年限内,用水最高的一日的水量称为最高日用水量,最高日用水量是确定给水系统中各项构筑物规模的重要参数。在一年中,最高日用水量与平均日用水量的比值,称为日变化系数Kd,其数值约为1.1~2.0,主要取决于给水区的位置、气候、生活习惯及其给水设施的情况。
一天之内每个小时的水量也是不同的,在最高日用水量内,最高一个小时的用水量称为最高日最高时用水量,最高日最高时用水量和平均时用水量的比值称为时变化系数Kh,其数值约为1.3~2.5,主要取决于给水城镇的规模,一般城镇规模越大,时变化系数越小。
用水量的计算除依据用水量标准外,还要了解小城镇用水量的变化规律,以便准确地确定各种情况下的用水量。