给水管网规划水量预测方法浅谈

2008年11月第11期（总第120期）

广西轻工业

GUANGXIJOURNALOFLIGHTINDUSTRY

资源与环境

给水管网规划水量预测方法浅谈

白银成1，姚毅2

（1.广东韶关冶炼厂，广东韶关512000；2.桂林工学院教务处，广西桂林541004）

【摘

科学预测城市给水管网的用水量，合理利用水资源，变得越来越重要。由于影响城市用要】随着水资源的不断减少，

水的因素很多，通过对已有的城市需水量预测方法进行简单归纳总结，阐述了各自的特点和问题。

规划水量；规划规模；最高日用水量【关键词】预测方法；【中图分类号】TS201.3【文献标识码】Ａ【文章编号】1003-2673(2008)11－77－02

1前言

科学技术迅猛发展，使人们感到科学预测未来的必要性和迫切性，没有科学的预测就不可能做出正确的决策。近年来预测学已应用于城市用水量的预测，准确的确定城市的用水量，是进行给水管网系统计算与分析的基础。给水管网用水量预测是进行给水系统优化调度的前期工作，根据城市发展规划要求，对给水管网系统的用水量进行分析、研究，选择合适的用水量预测方法，建立切实的用水量预测模型，是进行给水系统优化调度的基础和前提，它不仅为决策提供必要的信息，而且在一定程度上讲，它的准确度将直接影响给水系统优化调度的合理性和有限投资的效益。当前我国的城市供水正处于高速发展的时期，因此加强需水量预测方面的研究，是有实用意义的。

（３）管网因素。由于管网、检修或抢修等人为因素的影响，会使用水量明显下降，管道破裂造成管网中的水量流失，而流失水量无法计算，都包括在总用水量中，会使总用水量增加。

对城市中长期用水量的影响因素主要有：

（１）工业总产值的影响。工业生产、加工过程中常常要消耗大量的水，一般情况下，工业生产设备和工业发展水平密切相关，有资料统计表明，城市用水量随工业总产值的增加而增大；

（２）人均年收入的影响。城市用水量与居民生活水平有着内在联系，伴随着生活水平的提高，人均用水量也在提高。人均年收入水平不同的城市，其用水量特征是不同的；同一座城市，也会随人均收入水平的变化而变化，可以认为城市用水量随人均收入水平的提高而增加；

（３）水的重复利用率的影响。我国水资源缺乏，节约用水最有效的途径之一就是实施水的重复利用。提高工业用水重复利用率将对工业用水量产生较大的影响，同时，重视生活及公用事业等方面用水的重复利用率，也有很大意义。可以说，城市用水量随着水的重复利用率的增大而减少；

（４）人口数量及水价的影响。城市人口包括常住人口和流动人口，显然，城市用水量随人口的增加而增大。目前我国各城市水价相对较低，合理提高水价有利与节约用水，用水量会减少；

（５）管网运行、管理状况的影响。管网漏失率、管网检修状况等因素对用水量有明显影响、管道爆裂、管网暗漏造成的大量漏失，而这些流失的水量都计算在总用水量中，减小管网漏失率、增大管网检修力度可以减小城市用水量。

2城市用水分类

在我国将城市用水分为三类：

（１）生活用水：包括住宅区生活用水、机关、团体、部队用水，大、中、小学、托幼园所文体设施用水以及服务业（如理发店、浴池、洗衣房、旅店、饮食店等）和商业用水。街道小工厂的用水如不易分开计量时，也可包括在生活用水内。

（２）工业用水：指各工矿企业在生产过程中使用的水量，也称生产用水，现在还没有更严密的定义。科研单位及大专院校的实验室和附属工厂的用水、自来水公司新铺管道的冲洗用水、自来水出厂后又送回水厂的生产自用水均应列入生产用水范围。工厂中的职工生活用水，如不能单独计量，也可包括在生产用水中。

（３）其它用水：消防用水和管网漏水以及不包括在生活和工业用水内的用水。还应加上水在出厂前就被用掉的厂内自用水量以及水源管道和水厂内的漏水量。如有必要在计算水源量时还可加一定比例的未预见水量。

4城市用水量的预测方法

需水量预测是城市给水和节水发展规划的基础，其预测方法又是科学准确预测需水量的重要手段。国内外已有的预测方法较多，但其应用局限性和精确度尚存在一定问题。可根据不同的预测时间来选择不同的预测方法。

预测短期水量的主要方法有以下几种：（１）移动平均法

移动平均法以过去若干年用水数据的加权平均值来预测如Vn为预测年需水量，过去m年用水量分别未来的需水量，

为Vn-1、Vn-2、……Vn-m，则其预测模型为：

3城市用水量的影响因素

对城市短期用水量的影响因素主要有：

（１）天气因素。晴天较阴雨天用水量大，高温天气较低温天气用水量大；

（２）节假日因素。节假日居民用水量有所增加，但工业及其他用水量有所减少，总用水量表现为减小；

白银成（1983-），男，助理工程师，研究方向：水处理技术及管网优化。【作者简介】

Vn＝（α1·Vn-1+α2·Vn-2+……+αm·Vn-m）/m其中α1、α2、……αm为各年数据的加权系数。这种方法简便易行，适用于摆动情况，近期结果具有一定的准确性。但如用于远期预测，就会变成完全建立在预测数据上的预测，导致较大的偏差。

（２）指数平滑法

该方法是对历史统计数据按时间序列适当加权，并大致加以平滑，根据变化规律来预测需水量。平滑可根据不同的要求分一次、二次以至多次进行。一般次数越多，精度越高，但计算量也越大。可用于非线性变化趋势。长期预测效果较差。主要模型有：

Vn+t＝a+bt或Vn+t＝a+bt+ct2

其中Vn+t为第t年预测需水量，a、b、c为平滑参数，t为预测期。

（３）灰色预测法

灰色预测法是利用灰色理论，建立城市需水灰色模型，利用该模型进行预测，灰色理论不要求对系统结构有较多了解即可进行预测，认为实际系统为不透明的“灰色箱体”。因此可根据其过去行为直接类推其未来行为，预测结果具有一定的精度。因实际理论及运算较为复杂，在此不再赘述。

预测中长期水量也有很多方法，经常使用的有以下几种：（１）平均增长率法。这种方法是利用以前历年实际发生的年售水量资料或高日供水量资料，求出平均增长率，用这个平均增长率推算今后规划年度的年售水量或高日供水量。这个方法比较简单，但是要推敲所选用的历史资料是否能代表今后的发展趋势。

（２）各类水量分别计算的方法。生活用水量按规划用水标准乘以规划人口计算；工业用水量按单位产值耗水量乘以规划产值计算。这种方法首先要求出规划生活用水标准和规划的单位工业产值耗水量。规划人口数和规划工业产值数由市有关部门提供。然后可以分别计算出规划的生活用水量和工业用水量。

其它用水量可按占工业用水、生活用水之和的百分数来计算。例如管网漏水量可按7~８％计；消防用水可按1%计。这种方法属于相互关系分析法，由于有可靠的科学的数据作依据，因此预测值较有说明力。

（３）数学分析的预测法。数学分析的方法，就是运用统计学原理和历史实际统计数据来建立一个反映发展趋势的数学模型，也就是建立一个预测公式。例如回归预测技术曾被广泛用于各种预测，其内容就是利用某一历史区段的数据资料，并

利用最小二乘的方法计算出一个公式，该公式代表一条直线或一条曲线，这条线上的点与实际数据点的距离的平方和为最小，因此这个公式或这条线最能代表这些历史数据。可利用这个公式推算今后年度的预测值。这方法如用在水量预测方面，就能得到规划水量值。

数学分析的预测技术也有很多，近年来在规划水量预测方面曾使用过的有：

一元一次线性回归预测法，公式的一般形式为：y=a+bx一元二次曲线回归预测法，公式的一般形式为：y=a+bx+cx2

非线性回归的增长曲线预测法，公式的一般形式为：y=kabt

趋势修正滑动平均预测法，公式的一般形式为：yt+1=yt+1bt

通过实际测算，发现一元一次线性回归预测法与趋势修正滑动平均预测法若选用的历史资料相同所得预测结果也是一致的。增长曲线预测法所得预测值偏高甚多，适用于基数小而发展速度大的情况。

5小结

分析以上几种形式的模型，在预测之前都要进行参数个数及参数估值和计算，计算繁琐，影响准确性，加大了调度的难度。

城市用水量的变化过程是比较复杂的，尤其是短期用水量的变化，对其进行预测，往往不是某种单一的预测方法便能完全解决问题的。但组合方法不易建立数学模型或建立模型后参数难以确定，计算复杂，所以不宜采用。

对于不易建立精确数学模型、具有多种不确定性和非线性的系统，应用人工神经网络预测方法往往可以处理传统方法难以解决的问题。所以应选用人工神经网络中比较成熟的BP网络理论对城市用水量进行预测。参考文献

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