用水量預測可以採用哪些方法

『壹』 工業生產用水量估算要點有哪些

1.設計年限內生產用水量的預測，可以根據工業用水的以往資料，按歷年工業用水增長率以推算未來的水量。

2.根據單位工業產值的用水量，工業用水量增長率與工業產值的關系，或單位產值用水量與用水重復利用率的關系加以預測。

注意

各地企業處址不同，有的是依湖而設；有的是臨江而建；有的是傍泉而立；還有的是靠海而置。所以它們所採用的水源也各不相同。如南方一些城市的企業大多採用河水、湖水等地表水；沿海城市的一些企業海水用量比較大。

而北方的一些企業則大量採用泉水、井水等地下水。還有一些城市，在工業用水中採用了一部分污水，所以污水也可用作工業用水的水源。因此，凡是能為工業生產提供水量的源泉都是工業用水的水源。

『貳』 供水設備的用水量怎麼簡單計算

1. 計算供水設備的最大小時用水量（Qh）可以使用公式 Qh = Kh * Qd / T，其中 Qd 代表最高日用水量（m³/d），T 表示每日或最大班的使用時間（h/d），Kh 是小時變化系數，通常取值為 2.2。
2. 為了估算供水設備的最大日用水量（Qd），需要考慮日常用水需求和用水高峰時段。這可以通過對用戶用水習慣的分析以及對設備運行時間的計算得出。
3. 每日使用時間（T）的確定依賴於實際運行情況。對於商業或工業用水設備，這可能是一天中的特定時段；對於居民區，可能是基於居民用水習慣的平均日用水時段。
4. 小時變化系數（Kh）反映了在不同時間段內用水量的變化。例如，早晨和晚上可能是用水高峰期，而深夜和凌晨用水量則相對較少。Kh 的值通常由專業機構根據歷史數據分析得出，用以調整用水量預測。
通過以上步驟，可以對供水設備的用水量進行簡單的估算，確保供水系統的設計和運行更加高效和經濟。

『叄』 礦坑及地下工程涌水量預測

礦坑（井）及地下工程涌水量是指從礦山開拓（或地下工程施工）到回採過程（或地下工程使用過程）中，單位時間內流入礦坑（或地下工程）的水量。它是評價礦床開發經濟技術條件的重要指標之一，也是制定礦山（地下工程）疏干設計、施工方法，確定生產能力和地下工程防護設施的主要依據。同時它也是劃分礦床水文地質類型、礦床水文地質復雜程度的重要指標之一，是整個礦床水文地質學的核心。由於礦井和地下工程涌水量預測的方法基本相同，因此我們下面將主要以礦坑水的預測來研究這一問題。

一、礦坑涌水量預測的基本任務

礦坑涌水量的預測，是一項極其復雜的工作，所以在礦床調查的各個階段都應按規范中提出的精度要求，認真、正確地預測出未來各種開采條件下的礦坑涌水量，其主要任務是：

（1）預測礦坑正常涌水量。系指采礦工程達到某一標高（水平或中段）時，正常狀態下相對穩定時的總涌水量，通常指平水年的涌水量。

（2）預測礦坑最大涌水量。通常是指正常狀態下開采工程在豐水年雨季的最大涌水量。對某些受暴雨控制的礦床，則應根據歷史最大暴雨強度，預測出數十年一遇的特大暴雨可能出現的礦坑涌水量。

（3）預測開拓井巷涌水量。指開拓各類井巷過程中的涌水量。

（4）預測疏干工程排水量。指在設計疏干時間內，將地下水位降至某一規定標高時的疏干排水量。

在礦床地質調查的各個階段，均以預測礦坑的正常和最大涌水量為主。

二、礦坑涌水量預測的特點

礦坑涌水量預測方法和供水勘探中的地下水資源計算方法基本類同，但兩種水量計算的目的、計算工作條件、計算方法的具體運用方面仍有許多差別。

（1）為確保枯水期的安全供水，供水資源評價一般以提供枯水期最小開采量為目的；為確保礦山的安全生產，礦坑涌水量預測則以准確提供豐水期最大礦坑涌水量為目標。

（2）大多數的礦床分布於基岩山區，地下水的補排條件、礦坑充水條件、充水層邊界條件復雜、含水介質非均質性極強，代表性水文地質參數難於選取，地下水流態和流場復雜，因此建立能夠完全模擬客觀水文地質條件的水文地質概念模型和數學模型的難度很大。

（3）礦山井巷類型與空間分布千變萬化，開采方法、開采速度與規模等生產條件復雜且不穩定，與供水工程的簡單配置和穩定的生產條件不可類比，因此這些人為因素增加了礦坑涌水量預測的不確定性與難度。

（4）礦坑疏干排水的水位降深一般都遠比供水工程的水位降深大得多，大降深必然導致區域水文地質條件的嚴重干擾、破壞與變化，這些變化又很難予以正確的預測和定量化評價，無疑給礦坑涌水量的預測增加了困難。

（5）礦床水文地質調查大多是隨礦山地質調查同時進行的，一般對水文地質工作投入的工作量有限，原始的地下水動態觀測資料缺乏，客觀上造成涌水量預測工作基礎資料的缺乏。

鑒於以上特點，礦床勘探階段的礦坑涌水量預測，實際上應屬於近似性的評價計算，其精度難以和供水勘探中的資源評價相比。為了滿足生產要求，除通過加強勘探調查、提高預測精度外，還應完善預測成果的表達形式，為設計與生產部門結合生產條件進行成果再開發提供科學依據，以提高成果的使用價值。

三、礦坑涌水量預測方法

如將礦井排水視作供水「大井」，則礦山井巷的涌水量預測即和供水水源地的資源量計算相當。因此，兩者的水量計算原理和方法基本上是相同的，地下水資源評價方法的分類，也可作為礦坑涌水量預測方法的分類。這里，我們僅就礦坑涌水量預測中常用的幾種方法運用中的特點作一簡單介紹：

（一）預測礦坑涌水量的解析法

解析法是目前礦坑涌水量預測中應用最廣泛的方法之一。利用解析法不僅可以計算礦井的涌水量，而且還能為礦井工程的疏干設計提供疏干時間、疏干區范圍和疏干水位深度等數據。運用解析法進行礦坑涌水量計算時，要正確處理以下各方面的問題：

（1）區分穩定流與非穩定流。礦山建設期內，隨著開拓井巷發展，礦井疏干漏斗將不斷擴大，此時的流場屬於非穩定流；在礦山的回採期，井巷輪廓已定，當地下水的補給量≥礦井的疏干水量時，疏幹流場則轉為穩定流狀態；當補給量＜疏干水量時，疏幹流場仍維持非穩定流狀態。

（2）區分層流與紊流。當礦區進行大降深疏干時（數十到數百米），在疏干工程附近將會出現非達西流（紊流），而以外的廣大區域內仍為達西流。故直線滲透定律仍然是建立涌水量模型的理論基礎，只有在岩溶管道為主的礦區，才採用非達西流的滲流模型。

（3）區分地下水的平面流和空間流。對於揭穿含水層的完整井巷，豎井排水將產生平面輻射流。水平巷道排水主要為剖面平面流，巷道兩端為輻射流。對於復雜的巷道系統，排水初期，在統一降落漏斗形成前，在巷道系統的邊緣將呈單方向的剖面流。當排水繼續進行，形成統一降落漏斗時，流向巷道系統的地下水才過渡為近似的平面輻射流。對於非完整的井巷，據試驗研究，在非完整井巷附近，相當於1.5～2.0倍含水層厚度的平面范圍內，地下水呈空間流運動形式，以外的地區則為平面輻射流。

（4）區分潛水與承壓水。礦床開采前的天然條件下，區分潛水與承壓水是容易的。但在礦床開挖後，由於疏干降深很大，因此常常出現承壓水轉化為承壓—無壓水或無壓水的情況。在某些情況下，還可能出現礦井一側保持承壓狀態，而另一側則由承壓水轉為無壓水的狀態，計算時，必須區別對待。

（5）傾斜巷道的處理。據前蘇聯學者阿勃拉莫夫證明，巷道的傾斜對涌水量的影響不大。當巷道傾斜度＞45°時，可視為豎井，當用輻射流公式計算涌水量；當巷道傾斜度＜45°時，則可視為水平巷道，用剖面流的單寬流量公式計算涌水量。

（6）疏干「大井」的半徑（r₀）。由於井巷系統的平面形狀極不規則，分布面積很大且經常處於變化之中，故構成了復雜的內邊界。在運用解析法計算涌水量時，可將形狀復雜的井巷系統概化為一個「大井」，把井巷系統外邊界圈定的范圍或距井巷最近的封閉等水位線圈定的范圍（F）視為該「大井」的面積，該「大井」的引用半徑（r₀）為：

現代水文地質學

此外，由於「大井」的半徑（r₀）較供水井的半徑大得多，因此在利用穩定井流公式計算礦井涌水時，公式中的排水影響半徑（或影響寬度），必須加上「大井」的引用半徑（r₀）。

（二）預測礦坑涌水量的數值法

由於數值法應用時，不像解析法那樣受到許多條件的限制，因此它能較真實地刻畫水文地質（概化）模型的各種特徵，能夠計算復雜邊界條件、不規則形狀含水層、含水層非均質性極強、多井干擾排水、各礦井疏干水平不同和各礦開拓時間各異等復雜條件下的礦坑涌水量。用數值法預測礦坑涌水量較之運用解析法有明顯的優點，如運用得當，常能得到滿意的結果。但數值法的運用要求有大量的勘探工程量和系統的地下水動態資料系列相匹配，因此一般只能在大水岩溶充水礦床進入礦床詳查階段時使用。

關於數值法的原理、計算方法和步驟，已在本書有關章節中介紹，這里僅就礦坑涌水量計算中，數值法所能解決的問題做一介紹。

（1）數值法具有反求含水層水文地質參數（T、μ^*等）、驗證邊界條件和對水文地質概念模型進行識別的功能。所謂反求參數，實際上是利用已知某些時段的初始水頭值和源匯項輸入數值模型進行反演計算，通過參數的不斷調整和計算水位與已知水位值的不斷擬合，即可求得優化的水文地質參數值及合理的參數分區。這一求參過程同時也可對邊界條件進行檢驗和提高水文地質模型的概化精度。

（2）數值法具有預測礦坑涌水量的功能。包括礦床開采期內各種水文地質條件、各種開采條件及各種設計疏干降深條件下各類井巷的正常涌水量和最大涌水量。其求解方法是：在模型識別階段後，將疏乾井巷以定水頭I類邊界處理，再根據已知的外邊界條件求得相應疏干條件下的流場，最後輸出預測井巷的涌水量、水位和時間。礦坑最大涌水量的計算，同樣是把疏乾井巷作為I類定水頭邊界處理，但一般是在穩定流場基礎上，按雨季地下水位回升速度繪出邊界及節點水頭值，即可求出雨季末期或水位回升速度最大時期某種疏乾井巷的預測最大涌水量。

（3）數值法可以模擬不同疏干方案地下水疏干過程，預報疏乾地下水位的空間分布及選擇最佳疏干方案和預報最佳（有效）疏乾量。所謂有效疏乾量是指在設計疏干時間內完成並和具體疏干工程相結合的礦坑排水數量。計算時，可通過每個疏干方案的一組疏干時間及其對應的疏干水量數據，繪制出不同疏干水平的疏乾量和疏干時間的關系曲線，然後進行技術經濟條件對比，確定出能在規定時間內達到疏干深度要求的疏乾量，即為有效疏乾量。

（4）用數值法預測礦坑涌水量時，還可反映出礦區在疏干條件下水文地質條件的變化、疏干對天然排泄點（泉）和供水水源地水量的襲奪，並作出相應的預報，或提出既能滿足礦床疏干要求又使有害環境負效應降低到最小的礦區優化供水與排水方案。

（三）用Q（涌水量）-S（水位降深）外推法預測礦坑涌水量

由於礦床開采多是按不同開采水平進行的，因此礦床疏干工作也相應按不同疏干水平進行，這就為利用涌水量（Q）-水位降深（S）方程來外推更大疏干深度時的礦坑涌水量提供了方便條件。此外，對於一些井巷比較集中的礦山，也可根據礦區勘探時的抽、放水試驗得到的Q、S數據，建立相應的Q-S曲線方程，外推礦山未來疏干降深時的礦坑涌水量。考慮到外推更大疏干降深時的地下水流態和Q-S曲線類型不會發生明顯變化，一些專家認為外推范圍不應超過抽（放）水試驗時最大水位降深的2～3倍，並應由水均衡法對外推的礦井涌水量進行驗證。由於Q-S曲線外推法避開了代表性水文地質參數難於獲取、邊界條件難於判別等計算工作中的困難，計算簡便，因此適用於水文地質條件復雜的礦區和已有多年開采歷史的礦區涌水量的計算。

（四）用相關外推法預測礦坑涌水量

預測礦坑涌水量的相關分析法和Q-S曲線外推法有其相似之處，只不過Q-S曲線法中的涌水量（Q）與水位降深（S）之間為函數關系；而相關分析法中涌水量（Q）和水位降深（S）之間則只需滿足一種近似的相關統計關系即可。在相關分析法中，預求解的涌水量一般稱因變數；影響涌水量變化的因素，如水位降深等稱自變數。利用相關法外推涌水量時，不僅水位降深可以作為自變數，諸如影響涌水量變化的降雨量、河水水位標高、礦山井巷分布面積等條件以及疏干延續時間等因素都可作為自變數參與計算。根據所掌握的資料情況，可採用一元簡單相關法或多元復相關來預測未來的礦坑涌水量。相關外推法運用的實際經驗還證明，當礦區充水岩層的富水性較好、抽水試驗降深很大而外推范圍又較小時，以及在老礦區用上一水平排水量推算下一水平的涌水量時，相關外推法的預測結果可以非常精確。

（五）用水量均衡法預測礦坑涌水量

水量均衡法的實質，就是把礦井所處均衡區內的地下水補給量作為礦床開采時的礦坑涌水量。因此水量均衡法主要適用於被隔水邊界所封閉的水文地質單元、地下水補給來源又比較單一的礦區涌水量的計算。如大氣降水為主要補給源的分水嶺裸露型充水礦床；北方岩溶區泉排型泉域內的岩溶水充水礦床；南方岩溶區地下暗河為主要充水水源的礦床；丘陵山區河谷盆地中以河水為主要充水水源的砂礦床等。

水量均衡法最大的缺陷是：不能對礦床開采後的水均衡關系作出正確的預測。因此水均衡法最好用於那些礦床開采前後，水量總的收入不會有較大變化的礦區。

由於水均衡法所預測出的是礦山井巷所獲得的最大補給量，因此該方法還能驗證其他方法所預測的涌水量的可靠程度。

（六）用水文地質比擬法預測礦坑涌水量

水文地質比擬法的基本原理是：用相似水文地質條件、已生產礦區的地下水開采資料，預測條件相似勘探區的礦坑涌水量。此方法更適用於已采礦區深部水平和外圍礦段的涌水量預測。

由於水文地質條件完全相似的礦區是少見的，再加上開采條件的差異，故比擬法只是一種近似計算方法，但從國內外運用該方法經驗來看，只要比擬關系建立得符合客觀規律，尚不失為一種准確的礦坑涌水量預測方法。根據1984～1985年我國地質礦產部礦山水文地質工程地質回訪調查組《岩溶充水礦山回訪報告選輯》（地質出版社，1986年1月）提供的統計資料，將六個礦區、12次用比擬法預測的涌水量與礦坑實際涌水量相比較，其涌水量預測的誤差率絕大多數在3.64%～30%之間。