第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件.pptx

第三章 水资源量评价内容提要内容提要水资源的形成水资源的形成1地表水资源量评价地表水资源量评价2地下水资源量评价地下水资源量评价3n 本章教学目标的基本要求： 理解地表水资源的形成与类型，了解水资源的分区，掌握地表水资源量评价内容，理解径流还原计算，掌握分区地表水资源量评价方法，了解地表水资源时空分布特征，掌握可利用地表水资源量估算n 本章教学重点和难点： 重点是地表水（河流、湖泊、水库）补给量和储存量的计算、允许开采量的评价模型；难点是水资源量的评价指标与评价方法 水资源评价是保证水资源持续发展的前提，是水资源开发利用的基础水资源评价包括： 水资源数量评价 水资源质量评价 水资源利用评价及综合评价3.1 水资源的形成水资源的形成一、地表水资源的形成与类型 （1）地表水定义：为河流、冰川、湖泊、沼泽等水体的总称河流冰川沼泽湖泊水库v广义地讲，以液态或固态形式覆盖在地球表面上、暴露于大气的自然水体，都属于地表水在我国，人们通常所说的地表水并不包括海洋水，属于狭义地地表水的概念，主要包括和流水、湖泊水、冰川水和沼泽水，并把大气降水视为地表水体的主要补给源2）地表水资源v地表水资源是指在社会生产中具有使用价值和经济价值的地表水，既包括天然水，又包括通过工程措施（水库、运河等）和生物措施取得的地表水。

v地表水资源量是指河流、湖泊、冰川、沼泽等地表水体的动态水量，一般用河川径流量综合反映3）地表水资源的特点流动性不稳定性有限性多用途性空间分布不均匀性3.1 水资源的形成水资源的形成 水资源量的收支项：主要为降水、蒸发和径流决定区域水资源状态的三要素平衡条件下，收支在数量上是相等的降水蒸发径流3.1 水资源的形成水资源的形成 地表水资源的丰富程度是由降水量的多少来决定的，所能利用的是河流径流量 因此，在讨论地表水资源的形成与分布时，重点讨论构成地表水资源的河流资源的形成与分布问题 降水、径流和蒸发是决定区域水资源状态的三要素三者之间的数量变化关系制约着区域水资源数量的多寡和可利用量二、降水降水过程：v 降水作为水资源的收入项，决定着不同区域和时间条件下地表水资源的丰富程度和空间分布状态，制约着水资源的可利用程度与数量v降水的特征常用几个基本要素来表示，如降水量、降水历时、降水强度、降水面积和暴雨中心等，其中前三项称为降水三要素降水量分布： 我国的降水主要表现为时空分布的极端不均匀性年降水量在地理上的分布大体趋势是从沿海到内陆，从南到北依次递减大部分地区受季风影响明显，降水年内分布不均匀，年际变化大。

我国降水量的年内分配也很不均匀季节分布特点是大部分地区降水集中在夏季，而冬季降水量最少雨水设计流量v降水时沿地面流行的雨水量是给水排水工程设计中雨水管道道路和涵洞等设计所必需的基本数据雨水设计流量依据当地暴雨强度公式，采用估算汇水面积上径流量的方法，即 Q=qFvQ:雨水设计流量L/s；v：径流系数（雨水径流量 和降落量的比值），根据地面状况和经验数据确定；vF：汇水面积，ha；vq:设计暴雨强度，以单位面积降雨流量计，L/(sha)3.1 水资源的形成水资源的形成表示降水量的年际变化程度： 年降水量的极值比Ka； 年降水量的变差系数Cv值来表示3.1 水资源的形成水资源的形成u 年降水量的极值比Ka 年降水量的极值比Ka可表示为： 式中：xmax最大年降水量； xmin最小年降水量 Ka值越大，降水量年际变化越大； Ka值越小，降水量年际变化小，降水量年际之间均匀3.1 水资源的形成水资源的形成 就全国而言，年降水量变化最大的地区是华北和西北地区，丰水年和枯水年降水量相比一般可达3倍5倍，部分干旱地区高达10倍以上南方湿润地区降水量的年际变化比北方要小，一般丰水年的降水量为枯水年的1.5倍2.0倍。

3.1 水资源的形成水资源的形成u 年降水量变差系数Cv 数理统计中用均方差与均值之比作为衡量系列数据相对离散程度的参数，称为变差系数Cv，又称离差系数或离势系数变差系数为一无量纲的数 均方差 均方差的表达式为： 式中：均方差； 均值，其表达式为：3.1 水资源的形成水资源的形成 变差系数Cv 年降水量变差系数Cv值越大，表示年降水量的年际变化越大，反之就越小 西北地区：0.4；华北、黄河中下游：0.250.35；东北：0.2；南方：0.2以下；东南沿南海：0.25以上（台风）3.1 水资源的形成水资源的形成三、径流u 河流径流的补给 河流径流的水情和年内分配主要取决于补给来源 雨水补给 雨水补给是指降水以雨水形式降落 地下水补给 地下水补给河道的水量约占年径流总量的25%30% 冰川、融雪水补给 平均年径流量约50km3，约占全国年径流量的1.9%3.1 水资源的形成水资源的形成u 径流的时空分布 径流的区域分布 径流量的动态变化 降水补给的河流冰川、融雪 、降水混合补给的河流地下水补给的河流Cv值 秦岭以南年Cv值：0.5以上；淮河流域大部分：0.60.8之间；华北平原地区：Cv1.0，东北地区山地：1.0，最大可达 l.2以上。

年径流量的季节变化 关键取决于河川径流的补给来源和变化规律3.1 水资源的形成水资源的形成u 河流径流的表示方法 河流径流：流域上的降水，除去损失以后，经由地面和地下途径汇入河网，形成流域出口断面的水流，称为河流径流，简称径流 径流过程：径流随时间的变化过程，称为径流过程 分类：3.1 水资源的形成水资源的形成 表示径流的特征值主要有；流量Qt、径流总量Wt、径流模数M、径流深度Rt、径流系数l 流量Q：为单位时间内通过河流某一断面的水量，单位以m3/s表示l 径流总量Wt：指在一定的时段内通过河流过水断面的总水量，单位为m3 t时段内的平均流量为Qt，则t时段的径流总量为：3.1 水资源的形成水资源的形成l 径流深Rt：是设想将径流总量平铺在整个流域面积所得的水深，单位为mm 其计算公式为： 式中：t时间，s； Wt径流总量，m3； Qt平均流量，m3/s； F流域面积，km2； Rt某时段t的径流深度，mm3.1 水资源的形成水资源的形成l 径流模数M：为单位流域面积上产生的流量，单位为m3/(skm2)，可表示为： 径流系数：为某时段内的径流深度与同一时段内降水量之比，以小数或百分比计，其计算公式为： 式中：Rt某时段内的径流深度，mm； P同一时段内的降水量，mm。

由于径流深度是由降水量形成的，对于闭合流域径流深度将小于降水量，即l3.1 水资源的形成水资源的形成四、蒸发 蒸发主要包括水面蒸发和陆面蒸发 主要影响的因素是气温、湿度、日照、辐射、风速等 干旱指数：是衡量一个地区降水量多寡、进行水资源分析的一个重要参数其定义为某一地区年水面蒸发量E0与年降水量P的比值3.1 水资源的形成水资源的形成 干旱指数表示某一特定地区的湿润和干旱的程度，值大于1.0，表明蒸发大于降水量，该地区的气候偏于干旱，值越大，干旱程度就越严重；反之气候就越湿润 我国干旱指数在地区上的变化范围很大最低值小于0.5，如长江以南、东自沿海等地；最大值可大于100，如吐鲁番盆地的托克逊站，干旱指数高达318.9五、天然地表水资源v地然地表水资源主要是具有天然调蓄能力的水量充沛的河流、湖泊等地面径流v（1）地面径流的形成v地面径流的形成过程，以降水补给的河流为例，可分为四个阶段：第一阶段降水过程，降水量的大小和它在时空上的分布，决定这径流的大小和变化过程；第二阶段是蓄渗过程，降雨在这个阶段全部消耗与植物截留、土壤下渗、地面填洼及蒸发当降雨强度逐渐加大而超过下渗强度时，开始形成坡面上的细小水流。

第三阶段的坡地漫流过程即行开始坡面水流逐渐填满大小坑洼，注入小沟、溪涧而进入河槽，形成第四阶段的河槽集流过程六、地表水资源的调蓄v对天然地表水资源通过水利工程措施进行控制、调蓄和利用，即为地表水资源的调蓄，主要包括水库、塘堰和水坝等，以水库最为常用第二节第二节 地下水资源地下水资源第二节第二节 地下水资源地下水资源一、地下水资源的形成与运动规律n 形成 地下水定义：埋藏在地表以下空隙（孔隙、裂隙、溶隙）中的水称之为地下水 u 岩石的空隙性 十分致密坚硬的花岗岩，其裂隙率也达0.021.9 空隙的多少、大小、形状、连通情况与分布规律，对地下水的分布与运动具有重要影响3.1 水资源的形成水资源的形成 分类：松散岩石中的孔隙、坚硬岩石中的裂隙和可溶岩中的溶隙三大类定量描述孔隙、裂隙和溶隙大小的是孔隙度、裂隙度和溶隙度3.1 水资源的形成水资源的形成u 岩石中水的存在形式 岩石空隙中的水的主要形式为：结合水（吸着水、薄膜水）、重力水、毛细水、固态水和气态水 结合水 松散岩石颗粒表面和坚硬岩石空隙壁面，因分子引力及静电引力作用而具表面能，而吸附水分子，在颗粒表面形成很薄的水膜3.1 水资源的形成水资源的形成 重力水 当薄膜水厚度不断增大，固体表面引力不断减弱，以至于不能支持水的重量时，液态水就会在重力作用下向下自由运动，在空隙中形成重力水。

毛细水 地下水面以上岩石细小空隙中具有毛细管现象，形成一定上升高度的毛细水带，毛细水不受固体表面静电引力的作用，而受表面张力和重力的作用，称半自由水3.1 水资源的形成水资源的形成u 含水层与隔水层 含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层，隔水层是指不具透水和给水能力的岩层形成含水层的基本条件为： 岩层要具有能容纳重力水的空隙； 具有储存和聚集地下水的地质条件； 具有充足的补给来源二、 地下水的分类 目前采用较多的一种分类方法是按地下水的埋藏条件把地下水分为三大类：上层滞水、潜水、承压水 位于地下水面以上的地带称为包气带，包气带中的水主要有土壤水和上层滞水土壤水：是指位于地表以下土壤中的水，主要以结合水和毛细水的形式存在，它主要靠大气降水的渗入、水汽的凝结及潜水补给.(很少)1.1.上上 层层 滞滞 水水 存在于包气带中局部隔水层之上的重力水，一般分布不广存在于包气带中局部隔水层之上的重力水，一般分布不广特 征：(1(1）最接近于地表，和气候、水文条件的变化密切接受大气降水与地表水的补）最接近于地表，和气候、水文条件的变化密切接受大气降水与地表水的补给，补给区与分布区一致（范围很小）给，补给区与分布区一致（范围很小）, ,排泄体现蒸发和向下渗透补给潜水。

排泄体现蒸发和向下渗透补给潜水水量随季节变化，在补给量较多的季节水量多，在干旱季节枯竭水量随季节变化，在补给量较多的季节水量多，在干旱季节枯竭2 2）与土壤水区别，底部有隔水层，作村民供水水源与土壤水区别，底部有隔水层，作村民供水水源；土壤水多以悬挂毛细水；土壤水多以悬挂毛细水的状态存在于土壤中，一般仅能作垂直方向运动的状态存在于土壤中，一般仅能作垂直方向运动( (渗入和蒸发渗入和蒸发) )，不能保持重，不能保持重力水，无供水意义，仅对植物生长有作用力水，无供水意义，仅对植物生长有作用3 3）动态变化极不定，动态决定于气候和隔水层的位置、分布范围、厚度及透）动态变化极不定，动态决定于气候和隔水层的位置、分布范围、厚度及透水性等当隔水层的分布范围小，厚度不大，隔水性不强及离地表较近时，水性等当隔水层的分布范围小，厚度不大，隔水性不强及离地表较近时，变化大4 4）矿化度较低，易受到污染，矿化度较低，易受到污染，对工程建筑有妨害，其上直接与地表相通对工程建筑有妨害，其上直接与地表相通2.2.潜水潜水（1 1）潜水的概念及其特征）潜水的概念及其特征图图3- -2潜潜水水埋埋藏藏图图潜水是埋藏在地表以下第一个稳定的隔水层以上，具潜水是埋藏在地表以下第一个稳定的隔水层以上，具有自由水面的重力水有自由水面的重力水（如图）。

如图）图图3- -2潜潜水水埋埋藏藏图图潜水的自由水面称为潜水的自由水面称为潜水面潜水面，潜水面至地表的距离称为，潜水面至地表的距离称为潜潜水埋藏深度水埋藏深度，潜水面上任一。