工程师考试水文水资源基础(下)

1、水文水资源基础（下）一、水资源基础知识水资源的含义：1988年联合国教科文组织(UNESCO)和世界气象组织(WMO)定义：作为资源的水应当是可供利用或可能被利用，具有足够数量和可用质量，并且可适合对某地为满足水资源需求而能长期供应的水源。水资源的定义：狭义水资源：人类在一定的经济技术条件下能够直接利用的淡水。广义水资源：在一定的经济技术条件下能够直接或简介适用的各种水和水中物质，在社会生活和生产中具有适用价值和经济价值的水都可成为水资源。水资源的分类：按存在形式分为地表水和地下水：1.地表水：河流、湖泊、沼泽、冰川等水体的总称。降水、径流、蒸发是决定区域水资源状况的三要素。我国降水时空分布：东多西少、南多北少、夏秋多春冬少,径流的时空分布：季节性强；东南向西北递减,蒸发的时空分布：与降水类似2.地下水：埋藏在地表以下空隙（孔隙、裂隙、溶隙）中的水称之为地下水。地下水的分类：上层滞水（土壤水） 潜水承压水水资源的特点：资源的循环性：水文循环，动态资源储量的有限性：全球淡水资源仅占全球总水量的2.5，真正能被利用的站0.8时空分布的不均匀性：开发利用的多样性：生产、生活、生态利、害双重性

2、：洪水、旱灾、污染二、水资源评价水量评价：地表水资源量、地下水资源量水质评价：水资源评价资料的要求：“三性”：可靠性、合理性、代表性2.1地表水资源量：地表水资源的收支项：降水、蒸发、径流地表水资源的分类:河流：最主要部分，可表示地表水资源量湖泊冰川地表水资源量的评价：单站径流资料统计分析主要河流年径流量计算分区地表水资源量计算地表水资源时空分布特性分析地表水资源可利用量估计人类活动对河流径流的影响分析河流径流计算方法：成因分析法：通过对观测资料或试验资料分析，建立某一水文特征值与其影响因素之间的函数关系，从而预测未来的水文情势。地理综合法：利用已有固定观测站点的长期观测资料确定河流水文特征值在区域内的时空分布规律，预估无资料流域未来水文情势的方法。河流径流计算方法：数理统计法：根据水文现象的随机性特征，运用概率论和数理统计的方法，分析河流水文特征值系列的统计规律，并进行概率预估，从而得出水资源开发利用工程所需的设计水文特征值。数学模型法：概念型模型和机理性模型年径流量分析：年径流量：一个年度内通过河流某断面的水量，称为该断面以上流域的年径流量，单位是m3。年径流深：年径流量折算成水深

3、，mm多年平均年径流量：利用数理统计方法求出实测各年径流量的均值，即为多年平均年径流量。年径流量分析：年径流量的时空变异：区域性变化：五带（见后页表）年内变化：降水为主的，降雨为主兼有积雪融水的，融雪为主兼有降雨的影响年径流量的因素：气候：降雨、降雪、蒸发等下垫面条件：地形、植被、土壤和地质、湖泊和沼泽、流域大小、水利工程等年径流深的分带名称年径流深mm对应的降雨带丰水带800十分湿润带多水带200800湿润带过渡带50200半湿润带少水带1050半干旱带干涸带10干旱带多年平均年径流量的计算：资料充分地区：多年实测径流量的均值资料不足地区：差补延长，相关分析法无资料地区：等值线法/水文比拟法某一频率下的设计年径流量计算：基本步骤：分析资料的代表性，少于20年的短系列加以延展计算经验频率，绘制经验频率曲线计算径流量均值及Cv和Cs用适线法确定理论频率曲线推求不同设计频率的年径流量径流还原计算（消除人类活动的影响）：水量平衡原理：W天然W实测W还原W还原W农W引W蒸W蓄W工W渗其中，W天然还原后的天然径流量;W实测实测径流量W还原还原总水量；W农农业灌溉净耗水量W引跨流域引出、引入水量、

4、分洪决口水量W蒸水面面积扩大增加的耗水量W蓄计算时段始末蓄水工程的蓄水变量W工工业和生活净耗水量；W渗水库渗漏量各分量还原计算：农业灌溉净耗水量W农W农W毛（11）W毛灌区渠首引水总量；1灌溉回归系数水面面积扩大增加的耗水量W蒸W蒸0.1(E水E陆)A水E水水面蒸发皿蒸发量；E陆陆面蒸发量水面蒸发折算系数；A水增加的水面面积水库蓄水变量W蓄W蓄W末W初各分量还原计算：工业和生活净耗水量W工W工W0（13）W0工业和生活引用的地表水量；3工业和生活用水的回归系数水库渗漏量W渗W渗W入W雨W蓄W出W蒸W入入库径流总量；W雨库区水面降水量W蓄水库需水变化量；W出放水洞、泄洪道放水量W蒸库区水面蒸发总量分区地表水资源量：指水资源分区内降水形成的河流径流量，不包括入境水量。分区方法：按气候条件和地质条件分、按天然流域分、按行政区划分分区地表水资源量：区内河流有水文站控制：按水资源分区，选择控制站或代表站，分析实测及天然径流量，根据控制站天然年径流量系列，按面积比修正为该分区天然年径流量系列。Qab分区年径流量，m3/s；Qa控制站以上年径流量，m3/sPa、Pb控制站以上、以下同一年的单位面积平

5、均降水量,mmFa、Fb控制站以上、以下的面积，km2分区地表水资源量：区内河流没有水文站控制：水文模型邻近区降雨径流关系推求邻近区径流等值线图推求可利用地表水资源量的估算：地表水资源可利用量：在经济合理、技术可能及满足河道内用水并估计下游用水的前提下，通过蓄、引、提等地表水工程可能控制利用的河道一次性最大水量（不包括回归水的重复利用）Q可利用Q当地河流径流Q入境Q出境2.2地下水资源量：地下水的补给量：指天然或开采条件下，单位时间进入含水层（带）中的水量，包括地下水的流入、降水渗入、地表水渗入、越流补给、人工补给等。地下水储存量：储存于含水层内的重力水体积。地下水的补给量计算：地下水流流入量（侧向补给量）Qb（单位：m3/d）QbKJBH其中，K含水层渗透系数，m/dJ地下水水力坡度B计算断面宽度，mH潜水（或承压水）含水层厚度，m地下水的补给量计算：降水渗入补给量Qp（单位：m3/s）QpAx其中，年均降水入渗系数A降水渗入面积,m2x年降水量,m/a地下水的补给量计算：河渠渗入补给量QiQiKB(h1-hw)/L(h1+hw)/2其中，h1、hw沿渗流补给方向岸边与开采井群的动水

6、位高度,mB河渠补给宽度,mL岸边至井群的直线水平距离,mK含水层渗透系数，m/d地下水的补给量计算：灌溉水渗入补给量QirrQirrAh或QirrmA其中，给水度；m灌溉定额，m3/ah灌溉引起的地下水升幅，m地下水的补给量计算：越流补给量QoQoA(h2-h1)A(h2h1)k/m其中，h1、h2开采层和相邻层的水位，mA越流补给面积，m2越流系数，1/dk越流层垂向渗透系数,m/dm越流层厚度,m承压含水层的弹性储存量Wc的计算：WcSAhpWc承压含水层的弹性储存量，m3S储存系数（释水系数）hp承压含水层自顶板算起的压力水头高度,m地下水资源允许开采量的定义：通过技术经济合理的取水建筑物,在开采期内水量不会减少，动水位不超过设计要求、水质和水温度变化在允许范围内、不影响已建水源正常开采、不发生危害性的环境地质问题，并符合现行法规规定的前提下，单位时间从水文地质单元或水源的范围内能够取得的地下水资源量。水资源量的计算水资源量地表水资源量地下水资源量重复计算量重复计算量包括：灌溉回归补给量、河渠湖库等渗漏补给量等。三、水资源供需平衡分析水资源供需预测的目的和意义：水资源供需平衡分

7、析，是指在一定范围内（行政、经济区域或流域）不同时期的可供水量和需水量的供求关系分析。目的：弄清水资源总量的供需现状和存在的问题预测不同时期不同部门的水资源余缺状况针对供需矛盾，进行水资源的总体规划水资源供需预测的原则：近期和远期相结合流域和区域相结合综合利用和保护相结合水资源供需预测分析方法：系列法：按雨情、水情的历史系列资料进行逐年的供需平衡分析计算典型年法（代表年法）：根据雨情、水情具有代表性的几个不同年份进行分析计算典型年法：基本步骤：划分水资源分区及计算时段选择典型年和水平年可供水量计算需水量计算典型年法：可供水量和需水量的时空分布不均匀，因此需要分区和分时段进行供需平衡分析。水资源分区：尽量按照流域、水系划分；照顾行政区划；不打乱供水、用水、排水系统计算时段：可以是年、季、月、旬和日典型年法：典型年的选择：根据水文系列的频率分析，选择不同频率的若干典型年；平水年P50，一般枯水年P75特别枯水年P90（或95）典型年法：水平年的确定：应与国民经济和社会发展以及可持续发展的总目标相协调。现状水平年（基准年）近期水平年：基准年后510年远景水平年：基准年后1520年远景设想水平

8、年：基准年后3050年供水预测：供水系统：按工程上分类：蓄水工程、引水工程、提水工程、调水工程按水源分类：地表水工程、地下水工程、污水再生回用工程按用户分类：城市供水、农村供水、混合供水可供水量：指不同水平年、不同保证率或不同频率条件下通过工程设施可提供的符合一定标准的水量。可供水量包括区域内的地表水、地下水、外流域调水、污水处理回用和海水利用等。影响可供水量的因素：来水条件：水文现象的随机性用水条件：上下游的用水条件、河道内生态用水的考虑等工程条件：决定供水系统的供水能力可供水量地表水地下水水库供水外流域调水污水再生回用湖泊坑塘引水或提水河道引水浅层地下水基岩裂隙水深层承压水岩溶水水质条件：符合不同用户的使用标准供水预测：可供水量的计算项目：需水预测：“三生”：生产（工业、农业）、生活、生态工业用水：一般指工矿企业在生产过程中，用于制造、加工、冷却、空调、净化和洗涤等方面的水。1993年统计，我国工业用水占总用水量的17.4。工业需水预测：QI=QC+QD+QR其中，QI总用水量,在设备和工艺流程不变时为一定值。QC生产过程中消耗的水量，包括蒸发、渗漏等损失水量，以及产品带走的水量QD排水量，多指未重复利用的废污水量QR重复用水量，包括循环用水量和二次以上的用水量工业需水预测：耗水量和排水量之和称为取用水量QII：QI=QII+QR重复利用率R：RQR/QI100重复利用率越高，表示工业用水的有效利用程度越高。工业需水预测：趋势预测法：SiS0（1d）n其中,Si某一年所预测工业需水量S0基准年的工业用水量d工业用水量年平均增长率n基准年道预测年份所间隔的年数相关预测法建立与工业产值之间的相关关系分行业重复利用率提高法根据不同的行业部门，采用万元产值用水量和重复利用率推算工业用水：q2q1（11）/(1-2)其中，q1，q2

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