（水利工程专业论文）淄博市淄川区水资源特性与演变情势研究.pdf

f 1 4 t 摘要 这篇论文共包括六部分：绪沦；概况 展望。研究内容包括降水与蒸发特性分机 水质及其演化趋势。 降水与蒸发；水资源量；水质；总结和 水资源量计算及其时空变化分析，现状 将1 9 5 6 2 0 0 0 年平均降水量作为多年平均年降水量，全区多年平均年降水量为 6 6 6 1 毫米。把1 9 5 6 2 0 0 0 年平均径流量作为多年平均地表水资源量，全区多年平 均地表水资源量1 1 8 3 8 ，8 万立方米，折台径流深为1 1 8 5 毫米。并以1 9 8 0 2 0 0 0 年平均地下水资源量作为近期多年平均地下水资源量，全区多年平均地下水资源量 1 9 1 7 6 1 万立方米。 全区人均占有水量为3 7 9 立方米。淄川区地表水实际供水量为2 9 6 4 万立方米， 地表水开发利用率为3 0 。淄川i 区多年平均地下水可开采量为1 5 0 7 5 5 万立方米， 地下水实际开采量为8 0 2 6 ，4 万立方米，地下水丌采率为5 3 。 经过统计分析，淄川区水资源总量偏少，水污染严重，地表水开发利用程度较 低，而地下水开发利用程度与水资源分布不一致。因而需要保护水源、减少污染， 提高地表水资源开发利用程度，合理规划调配地下水资源，使有限的水资源得到可 持续利用。 关键词：水资源量、水质、特性、演变情势 作者简介：范宁，女，1 9 7 9 年生，2 0 0 2 年于山东农业大学水文与水资源工程专 业毕业并获工学学士学位；2 0 0 3 年从师于河海大学水文水资源专业钟平安教授， 2 0 0 7 年毕业并获工程硕士学位。 i i a b s t r a c t 1 h ea r t i c l ec o n s i s t so fs i x c h a p t e r s ：p r e f a c e ：i n t r o d u c t i o n ：p r e c i p i t a t i o n a n d e v a p o r a t i o n ；w a t e rr e s o u r c e sq u a n t i t y ；w a t e rq u a l i t y ：c o n c l u s i o n t h er e s e a r c hi n c l u d e st h e c h a r a c t e ra n a l y s i so fp r e c i p i t a t i o na n de v a p o r a t i o n ，t h ec a l c u l a t i o n so fw a t e rr e s o u r c e s a n di t ss p a t i a la n dt i m ev a r i a t i o n s t h es i t u a t i o no fw a t e rq u a l i t ya n di t sv a r i a t i o n a c c o r d i n gt o4 5y e a r s ( 1 9 5 6 2 0 0 0 ) d a t eo fp r e c i p i t a t i o ni nt h ea r e a ，t h ea n n u a l m e a r lp r e c i p i t a t i o ni s6 6 6 】m ma c c o r d i n gt o4 5y e a r s ( 19 5 6 - 2 0 0 0 ) d a t eo fr u n o f f ，t h e a n n u a lm e a nw a t e rr e s o u r c ea m o u n to ft h ee a r t h ss u r f a c ei s1183 9m i l l i o nc u b i c m e t e r s o ra n n u a im e a nr u n o f f d e p t hi s1 1 8 5 m m a c c o r d i n gt o2 1y e a r sf 1 9 8 0 。2 0 0 0 ) d a t e o fg o u n d w a t e rr e s o u n c e si nt h ea r e a t h ew h o l ed i s t r i c ta n n u a lm e a na m o u n ti s1 9 1 7 6 1 m i l l i o nm 3 t h ew h o l ed i s t r i c tp e rc a p i t aw a t e rr e s o u n c ea m o u n to ft h ew h o l ed i s t r i c ti s3 7 9 c u b i cm e t e r s n l es u p p l y i n gw a t e ra m o u n to fs u r f a c ew a t e ri s2 9 6 4 m i l l i o nc u b i cm e t e r s t h es u r f a e ew a t e rd e v e l o p m e n tu t i l i z a t i o nr a t i oi s3 0 t h en o r m a iu s a b l eg r o u n d w a t e r a m o u n ti s1 5 0 7 5 5m i l l i o nc u b i cm e t e r s t h ee x p l o i t i n ga m o u n ta c t u a l l yo fg r o u n d w a t e r i s8 0 2 6 4m i l l i o nc u b i cm e t e r s t h ee x p l o i t i n gr a t eo fg r o u n d w a t e ri s5 3 t h r o u 【g hs t a t i s t i c a la n a l y s i s t h et o t a la m o u n to fw a t e rr e s o u r c e si nt h ea r e ai sl e a n t o w a r d sl i t t l ee v e n w a t e rh a v eb e e np o l l u t e ds e r i o u s l y t h es u r f a c ew a t e r su t i l i z i n g d e g r e ei sr e l a t i v e l yl o w , a n dt h ee x p l o i t i n go fg r o u n d w a t e ri s i n c o n s i s t e n tw i t ht h e d i s t r i b u t i o no ft h ew a t e rr e s o u r c e s t h e r e f o r en e e dt oi m p r o v et h ed e g r e eo fd e v e l o p m e n t a n du t i l i z a t i o no fw a t e rr e s o u r c e so ft h ee a r t h ss u r f a c a ，a n dt h e np l a na n dc o n f i gt h e e x p l o i t i n go fg r o u n d w a t e rr e s o u r c e sr e a s o n a b l y , s ot h a tt h el i m i t e dw a t e rr e s o u r c ec o u l d b eu t i l i z e ds u s t a i n a b l e l y k e yw o r d s ： w a t e rr e s o u r c ew a t e rq u a l i t y h y d r o l o g i cc h a r a c t e r i s t i c e v o l u t i o nt e n d e n c y i n t r o d u c t i o no ft h ea u t h o r ：f a nn i n g ，w a sb o mi n1 9 7 9 s h ew a sa w a r d e dt h e b a c h e l o r d e g r e eo fw a t e rc o n s e r v a n c ya n dh y d r o p o w e re n g i n e e r i n ga ts h a n d o n g a g r i c u l t u r a lu n i v e r s i t yi n2 0 0 2 u n d e rt h eg u i d a n c eo fp r o f z h o n gp i n g a l ls h eh a s c o n t i n u e dh e rr e s e a r c hw o r k si nt h ef i e l do fw i t e rr e s o u r c e s h y d r o l o g ys i n c e 2 0 0 3 s h eg r a d u a t e da n d a c h i e v e dt h em a s t e rd e g r e eo fe n g i n e e r i n gc o u r s ea th o h a i u n i v e r s i t yi n2 0 0 7 i i i 刖苫 水是人类生存、经济发展利维持生态i f 衡不叮舒代的特殊资源。我国水资源总 量列世界第六位，但人均水资源量相当于【堕界人均的l 4 。f | ：淄川i 区水资源更加短 缺，人均水资源量仅占全国的l 6 。随着经济的发展和社会的进步，水资源已经成 为制约淄川i 区经济发展的重要冈素。 为适应水资源形势和经济社会发展的变化，解决新时期水资源的丌发、利用、 保护等重大问题，为水资源的优化配置提供科学依据，实现水资源可持续利用与人 水和谐发展，所以进行了淄j i l 区水资源特性及演变情势研究。 采用的供、用、耗调查资料范围为1 9 8 0 2 0 0 0 年。二十年来，由于自然条件 的变化以及国民经济和社会的持续发展，对水的需求加大，人类对水的自然规律影 响也愈来愈大，水资源和水环境状况已发生了明显变化。根据水利部全国水资源 综合规划技术大纲、全国水资源调查评价技术细则等细则，结合当地实际，对 淄川区水资源特性及演变趋势进行了分析研究。内容包括降水、径流及各要素时空 变化规律，地表水地f 水资源的数量、水资源质量以及水资源总量及其演变趋势。 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同 事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ：二錾牡伽7 够月撕 学位论文使用授权说明 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期 刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子 文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的 内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文 被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河海大学研 究生院办理。 论文作者( 签名) ： 砷年多 月涉日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 问题的提出 水资源是人类生存、经济发展和维持生态平衡不可替代的特殊资源。人类对于 水资源的开发利用，经历了极为漫长的发展岁月。 人类社会的发展史，就是对水的认识和利用斗争的历史。在人类的早期，可以 说是水支配着人类。随着人类文明的进步，人类开始对水的开发利用，并能在一定 程度上抵御各种水灾害，人类社会渐渐进入学会支配水的时代。但是，水不是取之 不竭、用之不尽的，在一定地区、一定时问内能供给人们使用的水量总是有限的， 当社会生活和生产的用水量达到当地可用水量的一定程度时，不仅自然界的水不能 满足社会经济发展的需求，而且往往会由于水的不合理利用，导致产生各种危害人 类社会本身的生态与环境问题，进而制约人类社会经济的发展，此时人类社会进入 了既要学会合理利用水，又要保持与水相互协调的阶段。 随着社会的进步，经济的发展和人口的增加，人类对水的需求愈来愈多，目前， 全球不少国家和地区水的供需矛盾日趋尖锐，用水与供水已成为当代世界面临的重 大问题。我国水资源量，无论按人均还是按亩均，均低于世界平均水平，而且时空 分布不平衡。不少地区供水紧张，严重制约了当地经济的发展。 淄博市是山东的工业城市，作为淄博市的重要所辖区淄川区是本市的重要组成 部分之一，既有城区，又有郊区，流域面积占淄博市的1 6 8 ，人口占1 6 4 。淄川 区用水与其它区相比较为复杂，既有工业用水，又有农业用水；既有城市生活用水， 又有农村生活用水。 随着经济的发展和社会的进步，水资源已经成为制约淄川区经济发展的重要因 素。为配合经济发展计划，更有效更合理地开发利用有限的水资源，强化水资源的 统一管理，满足水利规划和国民经济建设的需要，也为水资源的优化配置提供科学 依据，所以根据山东省水利厅制定的山东省地表水资源综合调查评价技术细则、 山东省地下水资源综合调查评价技术细则、山东省水质评价技术细则，参照全 国水资源调查评价细则，进行了淄川i 区水资源特性和演变情势的研究。 1 2 国内外研究方法现状 地表水资源评价与研究方法主要运用陆地水文学的基本知识，陆地水文学的发 展过程对地表水资源评价的发展过程有一定影响。 现代科学技术使获取水文信息的手段和分析水文信息的方法有了长足的进步。 例如，遥感技术的应用，使同时观测大范围内的宏观水文现象成为可能；核技术的 应用使人们能够获得微观水文信息；水文模拟方法、水文随机分析方法、水文系统 河海大学工程硕上学位论文淄博市淄川区永资源特性与演变情势研究 分析方法，使人们研究水文现象的能力发展到新的水平；尤其是电子计算机的应用， 使水文科学从水文观测到基本规律的研究，由人力和机械操作，发展到以电子计算 机为核心的自动化。 水文科学和其他科学之间的边缘科学正在不断兴起，学科问的空隙逐渐得到填 补。同时，人们开始看到，水已成为影响社会发展的重要因素。水在表现它的自然 属性的同时，它的社会属性也臼益表现出来，并逐渐为人们所认识。因此，水文科 学将有可能发展成为具有自然科学和社会科学双重性质的一门综合性科学。 与陆地水文学的发展过程类似，地下水文科学也经历了从经验性阶段向近代科 学转变的过程。公元1 6 世纪以前，人们对地下水的现象仅限于直接观察和推测，从 公元1 7 世纪到2 0 世纪初，科学家们通过观察、试验和分析，提出了一系列关于地 下水形成和运动的重要概念、定律和方法。1 8 5 6 年，法国工程师达西通过试验建立 了地下水渗流的基本定律，奠定了地下水运动的理论基础；1 9 3 0 年荷兰水文工程师 德赫莱用数学方法，分析了地下水渗过弱透水层的越流现象：1 9 3 5 年，美国学者泰 斯利用地下水非稳定流动和热传导之间的相似性，导出了著名的泰斯公式；1 9 3 7 年 美国学者马斯克特在均匀流体通过多孔介质的流动一书中，用数学方法较系统 地论述了地下水的运动；地下水污染的研究，从2 0 世纪6 0 年代以后得到发展。 中国在1 9 4 9 年以后，在大面积范围内对地下水资源评价、地下水水位及开采量 的预报、水文及水文地质参数的确定和地下水调节计算等方面作了许多工作，取得 了成果。 地下水资源评价是关系到国民经济发展和社会稳定的基础工作。目前，区域水 资源评价方法较多，但还不够成熟，国内外都处于实践和探索之中。水均衡法，主 要用于平原区有多年地下水动态观测资料的潜水资源评价；平均布井法，主要用于 平原区的潜水和承压水资源评价；地下径流模数法，主要用于丘陵山区基岩裂隙水 和山区岩溶水资源评价侧。此外，计算机应用技术、数据库技术、通信技术、地理 信息系统技术、核技术或同位素技术等新技术的不断发展和成熟，对水资源评价技 术的发展起到了极大的推动作用。 考虑到地表水和地下水的紧密联系，人们逐渐开始了地表水和地下水耦合模型 的研究。河网水流与地下水流的耦合国内外大都采用迭代法。对于非常简化的河道 水流方程有的采用理论上的耦合模型，但很难用于实际的流域。李致家、谢悦波提 出理论上的地下水流和完全的一维不稳定流方程的数值计算耦合模型，并通过一个 理想的水文流域的计算来说明该模型的合理性。谢新民等首次将概念性水文模型与 地下水动力学模型有机地结合起来，建立起平原区地表水与地下水统一评价的二元 第一章绪论 耦合模型，为解决大埋深条件下平原区水资源的精细评价提出一种新的方法： “四 水”转化水文模型是建立在概念性水文模型基础上的一种用于地表水资源数量评估 计算的工具。是以平原区水循环和水均衡原理为基础的；地下水数学模拟模型则是 将复杂的水文地质条件概化为水文地质概念模型，并在此基础上抽象为数学模拟模 型，用以定量描述地下水系统各变量和参数之间的关系。刘立才等运用有限单元法， 根据变化的历史开采布局和污染演化趋势，建立了水量水质耦合模型。 在水资源质量评价方面，我国评价方法的研究方面，主要集中在评价指数的数 学处理上，几乎用尽了全部的数学手段，但在评价结果的合理性方面仍进展不大。 人们十分关心我国现行水资源质量评价方法的科学性和合理性。从评价结果的表达 上看，地图重叠法将水质级别的空间分布表示的较为清楚、直观。如果单元河长划 分的较为符合实际的话，这种表达也有可取之处。国外的水质评价是个多学科的对 多介质、多参数的水质数据的分析过程。水质评价是针对具体水域而言的，目标是 确定有问题的水域和问题之所在。国外不仅要考虑水质的人为用途而且要考虑水域 的生态保护，生物多样性的要求。我国目前也正在朝这个方向发展，分水域分生态 区的进行水质分析和评价。 河海大学工程硕士学位论文 淄博市淄川区水资源特性与演变情势研究 1 3 论文结构框架 论文主要包括六章内容： 第一章绪论，主要讲述了讲述了问题的提出，国内外研究方法现状。 第二章研究区概况，介绍了本文研究区的自然、社会经济、水利工程等基本情 况。 第三章降水与蒸发特性分析，计算了全区及各分区降水量，并分析了降水量的 时空分布特性；计算了蒸发能力和干旱指数。 第四章水资源量计算与时空变化分析研究，计算了地表水资源量和地表水可供 水量，分析了地表水的时空分布特征；调查分析了地下水资源开发利用情况，计算 了地下水资源量，并分析了其时空分布特征，核算了主要水源地资源量及可开采量： 最后汇总了水资源总量，并分析了水资源演变情势。 第五章水质现状及其演化趋势分析，分析了地表、地下水化学特征；进行了水 质评价及污染分析；分析了地表、地下水质的演变趋势。 第六章对全文进行了总结，并进一步展望未来的发展方向。 论文的结构框架图如下： 第二章研究区概况 第二章研究区概况 2 1 自然情况 2 1 1 地理位置 淄川区位于淄博市中部，东经1 1 7 。4 1 7 1 2 ”“8 。1 4 2 6 4 ，北纬3 6 。2 2 7 3 6 ”3 6 。 4 5 3 8 ”之间。南邻博山，北与张店、周村、i 临淄三区相连，东依青州，西靠章丘， 东南与沂源、临朐两县接壤。东西长4 9 k m ，南北宽4 2 k m ，总面积9 9 9 k m 2 。全区共有 黄家铺、城南、杨寨、太河等1 9 乡镇和般阳、商城、松龄3 个街道办事处，总人口 6 7 1 万，其中非农业人口3 0 6 万。淄川区地理位置优越，胶王路横穿东西，张八、 辛泰铁路，滨博高速、张博路纵贯南北，交通十分便利。 2 1 2 地形地貌 淄川区位于淄博盆地中部，东侧、东南侧、西南侧为绵延起伏的中低山区，局 部为山间洼地及河谷地形，北部、西北部则逐渐过渡到低山、丘陵及平原。总体地 势南高北低，局部为沟谷及河谷地形，山域宽广陡峭，山峰林立，峡谷幽深，多呈 “v ”字型断崖。东部主要山脉呈北北东或北东向展布，淄河由西南流向东北穿越于 山峦之间，以东中低山区，高程一般在5 0 0 9 0 0 m ，以西山区高程一般在3 5 5 7 0 0 m ， 沿三宝山、扎山、盘顶山、照夫山、聚峰等组成淄河与孝妇河分水岭。在渭头河、 昆仑、商家一带为丘陵地区，高程1 0 0 3 5 0 m 。孝妇河沿盆地腹部，由南向北流过， 在孝妇河河床及两岸以及山麓边缘地带为冲积、洪积、坡积堆积物，地形平缓，高 程5 0 2 0 0 m 。 全区地貌总体上自南往北由中低山区依次递降为低山、丘陵及堆积地。按其地 貌成因和形态特征可分为以下几种类型： 构造侵蚀地貌：分布在东部、东南部及西南部的中低山区，高程5 0 0 9 0 0 m ， 上升较剧，切割明显，地形陡峻，河谷深切，山坡凸形。 构造剥蚀地貌：分布在西南部、中部、东部淄河以西地区，由南向北宽度逐渐 增大，山丘低而坡度缓。 剥蚀堆积地貌：分布淄博向斜盆地腹部山麓边缘地带，地面高程1 0 0 2 0 0 m ，地 形向北及西北向微倾斜，堆积物主要为第四系坡积、洪积黄土状粘质砂土夹钙质结 核，间夹砂砾石层及碎石。 堆积地貌：主要分布在孝妇河两岸，地面高程5 0 l o o m ，地形平坦而低洼，堆 积物为第四系冲积、冲洪积粘质砂十、砂砾石及卵石。 河海大学工程硕上学位论文淄博市淄川区水姿源特性与演变情势研究 2 1 3 气候 淄川区属暖温带大陆型半湿润季风气候，四季分明、光照充足、雨热同期、风 旱相随，春季多风少雨、夏季高温高湿多雨、秋季凉爽易旱易涝、冬季寒冷干燥少 雪。 主导风向为南、西南。夏季多东南风，冬季多西北风，年平均风速2 ，6 3 4 m s 。 多年平均气温1 2 9 c ，7 月份最炎热，平均气温2 34 c 以上，1 月份最冷，平均气温2 8 5 4 。c ，历年最高气温4 0 2 。c ，最低气温一1 9 3 。c 。霜冻期自1 0 月下旬至翌年4 月中旬，历时约1 7 0 天，冻结深度在0 5 m 之内。降水受气候、地形等影响，年际年 内变化明显，连丰连枯现象明显，区域分布不均。蒸发旺盛，土壤失水严重，易形成 干旱。 2 1 4 河流水系 淄川区境内主要河流有淄河、孝妇河、范阳河、青杨河，均为山溪性河流，皆 属小清河水系，发源于泰沂山北坡的中低山，由南向北过境，最终汇入小清河。 淄河：有东西两源，东源发源于鲁山北麓，西源发源于莱芜市常庄乡禹王山， 东西两源于博山区源泉二郎山东南麓汇合。流经本区东部，在黑旺镇黑旺村流出， 境内长度3 0 k m ，流域面积3 6 9 k m 2 ，有岳阴河、幸福河、张庄河、峨庄河、黑旺河等 众多支流，呈树枝状，源短坡陡，时有断流出现，且渗漏严重。 孝妇河：发源于博山区南部岳阳山、青石关、禹王山，境内长度2 6 5 k m ，流域 面积5 9 8 k m 2 ，境内主要有般阳河、漫泗河、三里河、五里河、七里河等十余条支流。 范阳河：是孝妇河最大的支流，在境内分为南、西两支。南支称范阳河发源于 搏山区大峪口；西支白混河发源于邹平县白云山跑马岭南麓，两支流汇合于萌山水 库。境内南支长1 7 5 k m ，西支长1 6 o k m ，流域面积1 8 7 2 k m 2 ， 青杨河：属本区与章丘的界河，发源于博山区双堆山，自东南向西北流经岭子 镇西部边缘，境内长度7 3 k m ，流域砸积为1 6 。4 k 2 。 2 1 5 区域地质和水文地质 2 1 5 1 地层岩性 淄川区地处鲁中山地的北缘，横跨淄博向斜盆地，地层属华北型。由老到新依 次出露地层为：下古生界的寒武系、奥陶系地层；上古生界的石炭系、二迭系、三 迭系地层；中生界的侏罗系地层以及新生界的第四系地层。 2 1 5 2 地质构造 受多期地质作用的影响，形成了区内褶皱、断裂等构造。以断裂为主，褶皱次 之。发育的主要断层有：淄河断裂带、禹王山断裂带、西河断层、佛村断层、漫泗 6 第二章研究区概况 河断层、葫芦台断层、梨峪口断层、王母山断层、宋家庄断层等。主要褶皱有淄博 向斜、西河向斜、洪山向斜、洪山背斜等。 2 1 5 3 地下水类型 淄川区内地下水，根据赋存条件可划分为四大类：碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎 屑岩裂隙水、第四系松散堆积层孔隙水、火成岩风化裂隙水。 2 2 社会经济 淄川区是一个新兴的工业城市，具有“鲁中商城”之美誉。近年来，充分依托 资源优势，以经济结构调整、重点工程建设、经济园区建设、骨干优势企业培养、 高新企业培植为重点，实现了全区经济超常规、跨越式发展，现己形成以建材、机 械、加工、医药化工、纺织服装等为支柱产业的工业格局。建陶工业园、科技工业 园、服装工业园、机械工业园等工业园区的发展迅猛，加大了招商引资的力度，工 业的迅速发展为淄川区的发展注入了新的活力。2 0 0 0 年实现国内生产总值8 5 6 5 亿 元，工业总产值达1 3 4 8 3 亿元，工业增加值2 1 0 7 亿元，固定资产投资1 4 2 亿元， 地方财政收入2 1 4 亿元，粮食总产量1 1 2 6 万吨，农业总产值4 9 8 亿元。 2 3 水利工程 建国以来，淄川区水利工程建设蓬勃发展，水库、闸坝、干渠、机井星罗棋布， 有效降低了水旱灾害，为社会经济发展提供了可靠水资源保障。1 9 7 2 年建成全市最 大水库太河水库，1 9 7 7 年万米山洞建成通水，上世纪八十年代以来先后实施东 水西调、西水东调、南部供水、太河水库一干渠向罗村、寨里、双沟供水工程，构 筑了全区供水主框架。截止目前，淄川区有大型水库1 座，总库容1 8 3 3 0 万m 3 ，兴 利库容1 1 2 8 0 万m 3 ；小( 一) 型水库4 座，总库容5 3 1 万m 3 ，兴利库容4 0 4 5 万m 3 ； 小( 二) 型水库1 6 座，总库容4 1 3 万甜，兴利库容2 3 7 万寸；塘坝2 2 6 座，总库容3 8 0 万m 3 ；扬水站3 5 9 处，装机5 0 6 台；闸坝5 座，总库容7 1 7 5 万一，兴利库容4 6 0 万e 3 ；有北下册、口头、磁村岭子水源地3 处，日供水6 5 万m 3 。 河海大学工程硕士学位论文淄博市淄川区水资源特性与演变情势研究 表2 1淄川区水利工程情况统计表 序所在建成流域库容设计灌 水库名位置水库类型 号河流时间面积总库容兴利库容溉面积 l 太河太河乡金鸡山下淄河火型 1 9 7 27 8 0 1 8 3 3 0 1 1 2 8 0 4 0 0 0 0 0 2 紫峪峨庄乡紫峪村南小( 一) 型1 9 7 1 5 1 0 1 0 1 8 8 5 3 2 2 0 3 田庄 张庄乡田庄村西 1 9 6 9 1 01 31 3 61 2 54 7 0 0 4 刘瓦 磁村镇刘瓦村北 范阳河1 9 8 0 83 71 1 71 0 74 5 0 0 5碾子山 商家镇武家村东北 1 9 6 7 7 1 4 1 7 7 8 4 2 0 0 0 6 小李 淄城镇小李村北孝妇河小( 二) 型 1 9 5 9 51 41 4 41 2 26 0 0 7五里河 淄城镇小李村西北 1 9 6 6 61 43 0 21 6 51 0 0 0 8 关坝 淄城镇城南窑头村北 1 9 5 7 1 21 0 24 l _ 3 2 1 5 9 灵沼黄家铺镇灵沼村西1 9 5 8 1 1 2 42 0 5 88 5 4 0 0 1 0 北苏 城南镇北苏村北 1 9 7 2 2 2 5 2 0 1 0 3 0 0 l l 青年昆仑镇大昆仑村南 1 9 6 6 51 71 06 6 1 0 0 1 2夏禹河 寨里镇夏禹河村南 1 9 6 6 82 31 8 41 8 4 1 3 暖水罗村镇暖水村东 1 9 6 5 1 11 01 18 8 1 4 三源洪山镇洪山水利站 1 9 7 6 1 01 44 1 42 6 41 4 0 0 1 5 王家峨庄乡王家村东淄河 1 0 61 29 6 1 6 聚峰 淄河镇聚六村南 1 9 6 5 641 08 1 7雁门山 张庄乡田庄村西 1 9 6 6 ，351 9 5 1 5 5 1 2 0 1 8 磁村磁村镇磁村村东范阳河 1 9 5 6 91 74 2 12 1 61 0 0 0 1 9 三台 磁村镇三台村南 1 9 5 8 81 87 2 22 4 21 5 0 0 2 0 代家商家镇代家村南 1 9 6 6 82 33 7 1 8 7 1 0 0 2 1东牛角 岭子镇东牛角村南青杨河 1 9 8 4 1 l1 7 41 31 0 42 5 0 2 2 淄城淄川城区孝妇河闸坝 1 9 7 0 34 0 29 4 57 53 0 0 0 2 3 贾村黄家铺镇贾村村东 1 9 5 9 74 3 22 3 31 7 57 5 0 0 2 4樊家窝 城南镇樊家村两 1 9 5 9 72 7 8 89 09 06 5 0 0 2 5 东商商家镇东商村西范阳河1 9 7 2 ，1 1 4 51 0 05 0 2 6 西马 商家镇西马村南 1 9 7 2 1 0 2 0 2 0 0 6 0 8 第三章降水与蒸发特性分析 第三章降水与蒸发特性分析 3 1 降水 3 1 1 计算分区及基本资料 3 1 1 1 计算分区 按照全国水资源分区，淄川区隶属淮河流域一级区，山东半岛沿海诸河二级区， 小清河区三级区。在此基础上，淄川区地表水资源评价遵从流域水平衡原则，按照 河流水系特征及自然地理条件，主要划分为淄河、孝妇河、范阳河、青杨河以及涝 淄河五个水资源计算区。各水资源计算区名称及面积见表3 1 。 表3 1地表水资源计算分区表 一级区 二级区三级区 计算区面积( k m 2 ) 淄河 3 6 9 1 孝妇河 4 1 0 6 山东半岛 淮河流域小清河区范阳河 1 8 7 2 沿海诸河 青杨河 1 6 4 涝淄河 1 5 7 3 1 1 2 降水资料 按照设站日期早、观测系列长、资料质量好，并且分布较均匀，代表性好的原 则，根据淄川区及邻区县降水站网分布，在区内选用淄川、镇后、峨庄、张庄、太 河水库、龙泉、罗村、磁村等8 处国家雨量站，平均站网密度为1 2 4 9 k m 2 站，为满足 区域降水计算和勾绘等值线的需要，在周边选用庙子、王村、萌山水库3 处雨量站， 其中常年站7 处，汛期站4 处，资料系列为1 9 5 6 2 0 0 0 年，共取得实测资料3 4 2 9 站月， 作为降水计算和地表、地下水资源评价的依据。 资料系列代表性直接影响水资源评价结果的质量和可信度。研究水资源时空变 化规律，大多用水文统计法，要求尽可能采用长的同步资料系列，以求接近总体。 根据全国水资源调查评价细则和山东省水资源评价技术细则要求选取资料 系列1 9 5 6 2 0 0 0 年，为此本项分析中，对以下几类降水量资料，进行了适当的插补 延长。 ( 1 ) 年内降水观测资料不全的，对缺测月或日，进行了插补。 ( 2 ) 为了满足绘制1 9 5 6 2 0 0 0 年同步期降水量参数等值线图，不足同步期的测 站，一般设法延长到4 5 年。 河海大学工程硕士学位论文淄博市淄川区水资源特性与演变情势研究 ( 3 ) 有一部分站，降水量观测资料年限较长，但资料不连续。为了使这部分资料能 成为完整的连续系列，或更长的系列，以便进行系列代表性分析，对间断年份的降水 量进行了插补延长。 采用的插补延长方法主要有：a 直接移用邻站资料，既将邻近站的降水资料直 接移用：b 直接移用邻站平均值，既求几个邻近站的算术平均值，并移用；c 采用 本站与邻站资料相关分析的方法，既建立本站与邻站的降水相关关系，并利用相关 插补本站所缺月年的资料。采用与本站的下垫面和气候条件相似的邻近站傲为参证 站进行插补延长。 资料系列的代表佳是指样本对总体的代表性，如果实测样本系列是长系列的一 个平均样本，各点的频率位置是长系列中的平均情况，表明该实测样本系列对长系 列( 总体) 具有代表性，据此进行统计参数的计算，就比较符合实际，评价成果就 比较真实可靠。通过全区各降水量系列及与长系列站降水量对比，对年降水量系列 进行了代表性分析。具体分析如下： ( 1 ) 全区年降水量系列对比分析 根据全区1 9 5 6 2 0 0 0 年降水量系列资料，将1 9 5 6 1 9 7 9 年、1 9 7 1 2 0 0 0 年、 1 9 8 0 2 0 0 0 年三个系列降水量特征值，与1 9 5 6 2 0 0 0 年系列特征值进行对比分析， 成果见表3 2 。可以看出，全区1 9 5 6 1 9 7 9 年2 4 年系列的平均年降水量是各个系列 中最大的，并且随着系列的增长，平均年降水量p ( n ) 逐渐趋于最长系列的p ( n ) 值。最长系列的c 。值为0 2 4 ，各不同长度系列的c 。值在0 + 2 3 左右，比值k 。，在0 9 2 1 0 4 之间。从不同系列年降水量相对误差表( 见表3 3 ) 可以看出，2 4 年系列的平 均年降水量比4 5 年系列偏大4 3 ，四个不同频率的年降水量亦偏大；相反，3 0 年、 2 1 年系列则分别偏小2 8 、4 溅，四个不同频率的年降水量亦偏小。 从而可见：淄川区1 9 5 6 1 9 7 9 年降水量系列是一个偏丰的系列， 1 9 8 0 2 0 0 0 年降水量系列是一个偏枯的系列，即年降水量系列延长到2 0 0 0 年，可提高资料系列 的代表性。 表3 2不同系列年降水量特征值对比表 年数平均年降水量 系列 变差系数c ， k j k n ( m ) 1 9 5 6 2 0 0 0 4 5 6 6 6 10 ，2 41 0 0 01 0 0 0 1 9 5 6 1 9 7 9 2 4 6 9 4 60 2 21 0 4 30 9 1 7 1 9 7 1 2 0 0 0 3 0 6 4 7 6 o 2 30 。9 7 2 0 9 5 8 1 9 8 0 2 0 0 0 2 l6 3 3 40 2 50 9 5 11 0 4 2 第三章降水与蒸发特性分析 表3 3不同系列年降水量相对误差表 不同频率年降水量相对误差( ) 对比系列 平均 2 0 5 0 7 5 9 5 3 0 年与4 5 年系列 2 83 4262 00 7 2 4 年与4 5 年系列 4 。32 94 56 ，1 8 7 2 1 年与4 5 年系列 一4 94 35 o一5 76 9 ( 2 ) 应用长系列站进行代表性分析 年降水量系列代表性是指菜一具有可靠性和一致性的年降水量样本分布，对总 体分布的代表性。在具体的分析中，通常是将长期的年降水量系列看作总体，来衡 量各个样本的代表性。因淄博市无长时期雨量站，故借用邻近济南黄台桥站长系列 资料，对四个短系列的代表性进行分析评价。 根据黄台桥站1 9 1 6 2 0 0 0 年历年降水量，分别截取1 9 5 6 2 0 0 0 年、1 9 5 6 1 9 7 9 年、1 9 7 1 2 0 0 0 年和1 9 8 0 2 0 0 0 年四个时段的年降水量系列，推求各短系列和长系 列特征值。通过不同系列特征值对比，可以看出，除1 9 5 6 1 9 7 9 年系列代表性较差 外，其它系列代表性较好。通过不同系列不同频率降水量的相对误差对比，可以看 出，1 9 7 1 2 0 0 0 年系列代表性较好，其次为1 9 5 6 2 0 0 0 年和1 9 8 0 2 0 0 0 年系列， 1 9 5 6 1 9 7 9 年系列代表性最差。 根据长系列频率曲线，以频率1 2 5 、3 7 5 、6 2 5 、8 7 5 的年降水量为 分界点，划分为丰、偏丰、平、偏枯、枯水年五种年型，通过不同系列不同年型的 频次分析，可见，1 9 5 6 2 0 0 0 年和1 9 5 6 1 9 7 9 年两系列代表性较好，其次为1 9 8 0 2 0 0 0 年，1 9 7 1 2 0 0 0 年系列代表性较差。 综上所述：1 9 5 6 2 0 0 0 年4 5 年系列在年降水量均值、丰枯出现频次及不同保证 率降水量相对误差等方面，都与长系列比较接近。相对其它统计时段具有较好的代 表性。总体上看，1 9 5 6 2 0 0 0 年系列稍偏丰。 3 1 2 全区及各分区年降水量计算 根据雨量站分布特点和降水地区分布规律，以选用站资料，用算术平均法计算 全区历年降水量，以降水系列的均值作为多年平均降水量，适线时不作调整，分别 计算了1 9 5 6 2 0 0 0 年、1 9 5 6 1 9 7 9 年、1 9 7 1 2 0 0 0 年、1 9 8 0 2 0 0 0 年四个系列的 年降水量均值。年降水量变差系数c 。值先用矩法计算，再适线调整确定。经验频率 采用p = m ( n + 1 ) ，频率曲线线型采用p i 型，c s = 2 o c v ，适线时照顾大多数点据， 并以频率在2 0 9 5 之间的点据拟合良好为原则，对系列中特大、特小值不作处 河海大学工程硕士学位论文淄博市淄川区水资源特性与演变情势研究 理。淄川区四系列年降水量计算成果见表3 4 。 水资源计算区年降水量的计算，主要依据各计算区内雨量站成果，采用算术平 均法计算而得，同时根据已绘制的降水等值线图，采用等值线图法量算淄河、孝妇 河、范阳河、青杨河、涝淄河五计算区多年平均降水量，对算术平均法计算成果进 行验证。水资源计算区计算值与量算值对比结果见表3 5 ，各分区的量算值与计算值 的相对误差都不超过1 5 ，说明计算成果合理。在五个水资源计算区中，淄河区、 孝妇河、范阳河区降水量在6 7 0 r a m 左右；青杨河区降水量在6 6 0 m 左右；涝淄河区 降水量6 5 0 r a m 左右；各计算区间的多年平均降水量变化梯度不大。 表3 4淄川区降水量计算成果表 统计参数不同频率年降水量( 1 1 m ) 统计年限年数 均值( m )c v 2 0 5 0 7 5 9 5 1 9 5 6 2 0 0 04 56 6 6 1o 2 47 9 5 96 5 3 65 5 2 64 2 6 9 1 9 5 6 1 9 7 92 46 9 4 6o 2 2 8 1 9 3 6 8 3 35 8 6 14 6 4 2 1 9 7 1 2 0 0 03 06 4 7 6o 2 37 6 8 86 3 6 35 4 1 84 2 3 9 1 9 8 0 2 0 0 0 2 16 3 3 4o 2 57 6 1 _ 76 2 0 75 2 1 o 3 9 7 5 表3 5水资源计算区降水量计算值与量算值对比表 单位：i n t o 计算区计算值量算值相对误差( ) 淄河 6 6 8 16 7 5 01 0 3 孝妇河 6 6 8 76 7 3 5 o 7 2 范阳河6 7 0 4 6 7 4 2o 5 7 青杨河 6 6 2 56 6 0 2 一o 3 5 涝淄河 6 4 8 56 4 9 oo 0 8 全区6 6 6 16 7 2 81 o o 3 1 3 降水量地区分布规律 1 、年降水量统计参数等值线图的编锚 ( 1 ) 单站年降水量统计参数的确定 按照水利部全国水资源调查评价技术细则和省水利厅山东省地表水资源 调查评价技术细则的规定。各选用站年降水量均值统一采用算术平均法，变差系 数c ，值采用矩法计算，c s = 2 0 c v 。 第三章降水与蒸发特件分析 均值计算公式：歹= 莓。p 。 q 值计算公式：q = 1 ；耵1 n 其中t 为降水量模比系数：。：璺 p ( 2 ) 年降水量均值等值线图的绘制 根据各选用站年降水量统计参数的分析计算成果，以常年站作为主要依据，以 汛期站作为辅助，分别点绘了淄川区1 9 5 6 2 0 0 0 多年平均降水量等值线图、1 9 8 0 2 0 0 0 多年平均降水量等值线图，见图3 1 、3 2 。 在绘制等值线图时，以各站统计参数为依据，综合考虑了地理位置、地形地貌、 气候等因素对降水的影响，以及资料精度，又不拘泥于个别站的统计数据，以免造 成等值线过于曲折或产生许多小中心，综合分析等值线的合理走向。但对于符合气 候和地理规律的高值区要反映出来，使等值线与大尺度地形分水岭走向大体一致。 图3 1淄川区1 9 5 6 2 0 0 0 多年平均降水量等值线图 河海大学工程硕士学位论文淄博市淄川区水资源特性与演变情势研究 图3 2淄川区1 9 8 0 2 0 0 0 多年平均降水量等值线图 ( 3 ) 等值线图的合理性检查 勾绘等值线图后，从以下三个方面进行了合理性检查：首先，从等值线地区分 布来看，年降水量统计参数等值线的走向、梯度及高低值区，基本上同淄川区的地 理位置、地形地貌及气候特征相符合。其次，以水资源计算区为单元，以各计算区 内各雨量站多年平均年降水量的算术平均值作为计算值，再从年降水量均值等值线 图上量算出同一分区的年降水量均值，作为量算值，经比较两者相对误差均不超过 1 5 ，表明等值线图精度高。第三，将绘铡的等值线图与以往编制的有关图件进 行了对照，总体趋势基本一致，与全省、相邻区县等值线图衔接良好。 2 、降水量地区分布规律 淄川区1 9 5 6 2 0 0 0 年多年平均降水量6 6 6 。1m m ，折合水量6 6 5 4 3 万矗。淄川区 地处鲁山以北，东、西环山，向北倾伏，受地理位置、地形等因