水资源利用课设报告.doc

第一章 基本任务本次课程设计有四项基本任务：任务1：利用给出的该县年、汛期降雨量统计表，进行P-适线，选出不同保证率的代表年。根据选出的代表年，进行当地地表径流量的计算。为减少计算工作量，本设计中该县各片不同代表年当地地表径流量可直接采用附表2的计算结果。这样便可算出当地地表水资源量，在根据给出的过境水总量，按当地地表径流量的在各月中的比例分配到各月中。这样将过境水与当地地表水资源量相加，即得地表水资源量。利用给出各代表年的降雨量以及地下水降雨入渗补给关系，可算得地下水资源量，把地表水资源量与地下水资源量相加，即得水资源总量。任务2：利用选出的不同保证率的代表年，进行需水预测。需水分四个方面来统计，分别为：生活用水（包括牲畜用水），工业用水，农业灌溉用水（再分为水稻田用水，旱作物用水）。将四方面算出来相加，即可得不同代表年的需水情况。任务3：进行不同保证率下的代表年的可供水量的计算，并进行供需平衡分析。利用前面算出的水资源总量以及需水量，按不同次序进行可供水量的计算。次序为：先当地地表水，再用水库水，再用过境水，还不够用地下水，但地下水不能超过其允许开采量。利用算出的可供水量及当地来水情况，分析供需状况。任务4：进行2000年供需平衡分析预测。生活、工业用水考虑到人口以及用水定额的变化，水稻田灌溉考虑到渠系利用系数的提高。不同保证率下来水条件不变，但水库库容、提水能力，水井开采能力提到了1.05倍。依次计算出可供水量，根据来水情况，进行供需平衡关系的分析。第二章 评价区域状况介绍一、自然概况 评价地区（某县）位于苏北西部，洪泽湖南岸。总面积2492.8 km2，耕地面积113.31万亩，其中水田面积70.99万亩，旱地面积42.32万亩。全县水面积428.8 km2，陆地水面积133.3 km2。该县属季风性湿润气候，夏季高温多雨，秋季气爽天高，冬季干燥寒冷，气象灾害频繁，洪涝汗渍热带风暴齐全。1990年末全县总人口68.34万人，农业入口61.57万人，占总人口的90.1。1990年工业总产值6.0亿元，比1985年增长219.0，年递增26.1。二、水系概况该县境内河流、湖泊属淮河水系，境内河流有淮河和入江水道，淮河全长64.95 km2，水面积80多km2；入江水道全长20.5 km2，水面积约7.0 km2。境内有湖泊8面，总湖泊面积约197.3 km2。现有中型水库5座，总库容20160万m3，兴利库容12168万m3，小型水库120座，总库容13681万m3，兴利库容7022万m3。三、水资源供需平衡分区由于水资源供需条件在面上存在一定的差异性，因此，需要划分若干个计算单元。本设计以县境为界，采取以流域水系分区。全县共分7个计算单元，即：仇集大涧片、沿淮河南岸片、沿洪泽湖片、沿入江水道片、铜龙河片、古城大涧片和河西片。各片面积分类情况见表1。 表1 该县各片面积分类表 单位：km2片名总面积陆地面积其中山区平原水面仇集大涧187.6187.611173.82.8沿淮南岸282.9246.9136.6105.15.2沿洪泽湖717.4663.168.3541.53.8沿入江道241.2234.11.7216.216.2铜龙河164.8164.832.511121.3古城大涧263.5263.576.8163.323.4河西635.4437.3426.710.6合计2492.82197.3426.91637.1133.3第三章 代表年的选择区域水资源供需分析总是要根据一定的雨情、水情或旱情来进行分析计算。目前有两种方法，一种为系列法，即按照雨情、水情或旱情的历史系列逐年来分析计算；另一种方法为代表年法，即区域水资源的供需分析，仅分析计算有代表性的雨情、水情或旱情的几个年份，不必逐年分析计算。为简化分析计算工作量，本次设计采用代表年法进行计算，且以降雨量系列来选择代表年。一、汛期雨量及年降雨量的统计本次设计选用该县水文站、该县气象站和三河闸水文站1957年至1990年的34年雨量资料系列，各雨量站降雨量统计见附表1。统计三站逐年的降雨量和汛期雨量，取三站逐年年降雨量的算术平均值进行频率分析计算。频率分析、适线时要求采用矩法，Cs 2Cv。二、各种保证率代表年的选择用代表年来分析区域水资源的供需情况，要求所选代表年必须具有比较好的代表性，能够反映区域不同来水情况下的水资源供需情况。同时，代表年选择过程应该把握好年总水量和年水量分配两个环节。根据规范，本次设计需要分析四种年型：（1）现状水平年；（2）平水年（P50）；（3）中等干旱年（P75）；（4）特殊干旱年（P95）。根据上一节分析计算的年降雨量频率曲线，查算出三种不同保证率的年雨量，再从实际系列中挑选出年雨量比较接近的年份，选择对工程偏不利的年份作为代表年。在年雨量接近的情况下，雨量过分集中（汛期雨量偏大）的年份对水资源的存蓄及供给不利，可考虑作为代表年。频率适线情况如下：根据频率曲线，当P=50%时，年平均雨量值为973.3mm，与1972，1968，1985年年平均雨量相近，根据典型年的选择要求对水资源供给及存蓄不利原则，虽然1968年汛期雨量较1972年汛期雨量大一点，但是1972年年平均雨量比较接近设计平水年年平均雨量，故选1972年作为设计平水年典型；当P=75%时，年平均雨量值为841.1mm，与1958，1976，1988年年平均雨量比较接近，但是考虑到对水资源供给及存蓄不利原则，选择汛期雨量较大的年份，故选择1958年作为设计中等干旱年的典型；当P=95%时，年平均雨量值为673.1mm，与1967，1989年年平均雨量比较接近，但是考虑到对水资源供给及存蓄不利原则，选择汛期雨量较大的年份，故选择1989年作为设计特殊干旱年年的典型。地下水的降雨入渗补给量计算成果如下：（单位：万M3）年型片名现状年平水年中等干旱年特殊干旱年仇集大涧片1192.51279.21161.2807.5古城大涧片1956.7 2048.5 1927.8 1370.6 沿河西片4418.54189.83342.32715.1铜龙河片1221.91315.131035.94816.4沿洪泽湖片5474.95943.64547.73495.8淮河南岸片1693.61708.341396.561046.82入江水道片1969.72364.51644.61361.8第四章 水资源评价该县不同代表年的水资源总量包括该代表年产生的当地地表水、过境水和地下水三部分。即。（一）当地地表水资源根据选出的代表年进行当地地表水资源量的计算，为减少计算工作量，本设计中该县各片不同代表年当地地表径流量可直接采用附表2的计算结果。（二）过境水各片年过境水量分配见表2。由于缺少过境水量月分配资料，各片不同代表年过境水量的年内分配参照各片相应代表年的当地地表径流量年内分配比例进行划分。即 （13）式中，为某代表年i过境水量（i代表平水年、一般干旱年或特别枯水年，下同），（万m3）；为某代表年i第j个月过境水量（万m3）；为某代表年i当地地表水资源量（万m3）；为某代表年i第j个月当地地表水资源量（万m3）。（三）地下水本次分析的评价量以补给量为算。补给量包括天然补给量、开采补给量和人工补给量三部分。为避免水资源总量的重复计算，补给量只计算天然降雨入渗补给量。大气降雨入渗补给量按下式计算： Wf0.1 *P *a *F （14）式中： Wf大气降雨入渗补给量， 万m3/年；P年降雨量，mm；a年降雨入渗系数， 本设计山丘区为0.05，平原区为0.1；F计算区面积，km2。该县各片各代表年型年降雨量情况见表3。表2 该县各片不同代表年过境水量表单位：万m3片名现状水平年平水年枯水年特殊干旱年仇集大涧4219.953414073.71779.7沿淮南岸1868119745205845650沿洪泽湖913119651010061027613沿入江道2360124945260067137铜龙河古城大涧河西48908516935389114788合计186720.9198234205164.756967.7表3 该县各片代表年型的年降雨量统计表 单位：mm片名现状水平年平水年枯水年特殊干旱年仇集大涧922.3989.3898.1624.5沿淮河南岸976.7985.2805.4603.7沿洪泽湖951.91033.4790.7607.8沿入江水道907.51089.4757.7627.4铜龙河960.21033.5814.1641.6古城大涧970.11015.6955.8679.5河西1035.5981.9783.3636.3该县各片不同代表年水资源总量为相应当地地表水、过境水和地下水水量之和。各片的水资源量评价结果见下表（一）：仇集大涧片（1）：现状水平年：月份日期仇集大涧片(现状年)总水资源量(万m3)现状年当地地表径流量(万m3)W当地地表(万m3)W过境水(万m3)W地表 (万m3)W地下(万m3)13.33.33.3 6.6 1192.5 9584.0 2244.3244.3247.1 491.4 390.590.591.5 182.0 489.889.890.8 180.6 5128.5128.5130.0 258.5 615000 0 610000 0 1115000 0 162033.233.233.6 66.8 212532.632.633.0 65.6 2630126.9126.9128.4 255.3 71595.995.997.0 192.9 610000 0 1115555.1 10.1 1620128.7128.7130.2 258.9 2125000 0 263077.277.278.1 155.3 8152028.32028.32051.8 4080.1 61041.841.842.3 84.1 111572.172.172.9 145.0 1620555.1 10.1 2125000 0 2630000 0 915000 0 61089.289.290.2 179.4 111514.414.414.6 29.0 1620000 0 2125363636.4 72.4 263021.321.321.5 42.8 10000 0 11807.6807.6817.0 1624.6 12000 0 合计4171.6 4171.6 4219.98391.5 1192.5将当地地表、过境、地表水资源量用折线图来表示为：（2）：平水年（P=50%）月份日期仇集大涧片(平水年)P=50%总水资源量(万m3)P=50%当地地表径流量(万m3)W当地地表(万m3)W过境水(万m3)W地表水 (万m3)W地下水(万m3)114.314.314.6 28.9 1279.2 11854.8 2000 0 329.729.730.3 60.0 4243.2243.2248.1 491.3 5143.4143.4146.3 289.7 61522.322.322.8 45.1 61020.120.120.5 40.6 1115000 0 1620116116118.4 234.4 212593.993.995.8 189.7 2630000 0 715125.4125.4128.0 253.4 610136.3136.3139.1 275.4 11152256.22256.22302.1 4558.3 1620137.7137.7140.5 278.2 2125615.6615.6628.1 1243.7 2630000 0 815000 0 610000 0 1115250.4250.4255.5 505.9 162025.625.626.1 51.7 212542.942.943.8 86.7 2630292929.6 58.6 915308.4308.4314.7 623.1 61018.618.619.0 37.6 1115296.6296.6302.6 599.2 162062.762.764.0 126.7 2125111.3111.3113.6 224.9 2630000 0 1058.658.659.8 118.4 1176.3476.3477.9 154.2 12000 0 合计5234.5 5234.5 5341.0 10575.6 1279.2将当地地表、过境、地表水资源量用折线图来表示为：（3）中等干旱年（P=75%）月份日期仇集大涧片(中等干旱年)P=75%总水资源量(万m3)P=75%当地地表径流量(万m3)W当地地表(万m3)W过境水(万m3)W地表水(万m3)W地下水(万m3)1000 0 1161.2 9237.7 242.442.443.2 85.6 340.840.841.5 82.3 4000 0 5558.8558.8568.7 1127.5 615000 0 610141.7141.7144.2 285.9 1115102.9102.9104.7 207.6 162014.614.614.9 29.5 212560.160.161.2 121.3 263062.262.263.3 125.5 715203203206.6 409.6 610000 0 1115376.3376.3383.0 759.3 1620000 0 21251576.11576.11604.0 3180.1 2630162.3162.3165.2 327.5 815000 0 610000 0 1115000 0 1620000 0 2125121.4121.4123.6 245.0 2630122.6122.6124.8 247.4 91585.185.186.6 171.7 610101.5101.5103.3 204.8 111541.341.342.0 83.3 1620000 0 212510.610.610.8 21.4 2630000 0 10140140142.5 282.5 1139.139.139.8 78.9 12000 0 合计4002.84002.84073.7 8076.5 1161.2将当地地表、过境、地表水资源量用折线图来表示为：（4）特殊干旱年（P=95%）月份日期仇集大涧片(特殊干旱年)P=95%总水资源量(万m3)P=95%当地地表径流量(万m3)W当地地表(万m3)W过境水(万m3)W地表水(万m3)W地下水(万m3)1000 0 807.5 4297.9 220.920.921.7 42.6 31.11.11.1 2.2 4000 0 5000 0 615000 0 610000 0 1115000 0 1620222.7222.7231.7 454.4 2125129.6129.6134.8 264.4 26308.88.89.2 18.0 715000 0 610000 0 1115287.3287.3298.9 586.2 1620388.6388.6404.3 792.9 2125000 0 26303.53.53.6 7.1 8151.51.51.6 3.1 61020.420.421.2 41.6 1115220.7220.7229.6 450.3 162046.146.148.0 94.1 2125000 0 2630000 0 915000 0 610159.1159.1165.5 324.6 1115000 0 16202.72.72.8 5.5 2125000 0 2630000 0 1074.774.777.7 152.4 11112.5112.5117.0 229.5 1210.510.510.9 21.4 合计1710.71710.71779.7 3490.4 807.5将当地地表、过境、地表水资源量用折线图来表示为：（二）：古城大涧片（1）现状水平年月份日期古城大涧片(现状年)总水资源量(万m3)现状年当地地表径流量(万m3)W当地地表(万m3)W过境水(万m3)W地表 (万m3)W地下(万m3)132.4132.41032.411956.7 7522.1 2582.85582.850582.853261.34261.340261.3442.922.9202.925156.35156.350156.356150000610000011150000162020.6420.64020.64212500002630153.39153.390153.39715120.9120.90120.96100000111565.2865.28065.281620572.72572.720572.7221250000263055.9255.92055.928151131.541131.5401131.54610360.13360.130360.1311150000162015.3715.37015.3721250000263000009150000610272.87272.870272.8711150000162000002125321.27321.270321.272630134.84134.840134.84100000111304.681304.6801304.68120000合计5565.425565.4205565.421956.7 将当地地表、过境、地表水资源量用折线图来表示为：（2）平水年（P=50%）月份日期古城大涧片(平水年)P=50%总水资源量(万m3)P=50%当地地表径流量(万m3)W当地地表(万m3)W过境水(万m3)W地表水 (万m3)W地下水(万m3)17.637.6307.632048.5 9861.5 2000034.744.7404.744334.18334.180334.18571.3671.36071.3661549.2749.27049.276100000111500001620338.77338.770338.772125406.07406.070406.072630281.65281.650281.65715786.94786.940786.94610971.02971.020971.0211152322.262322.2602322.261620409.22409.220409.2221251088.351088.3501088.35263000008150000610000011150000162000002125000026300000915185.44185.440185.4461012.112.1012.11115292.94292.940292.94162019.5819.58019.58212583.9383.93083.932630000010000011147.61147.610147.61120000合计7813.067813.0607813.062048.5 将当地地表、过境、地表水资源量用折线图来表示为：（3）中等干旱年（P=75%）月份日期仇集大涧片(中等干旱年)P=75%总水资源量(万m3)P=75%当地地表径流量(万m3)W当地地表(万m3)W过境水(万m3)W地表水(万m3)W地下水(万m3)100001927.8 7274.1 2126.93126.930126.93312.9412.94012.944000051296.641296.6401296.646150000610140.79140.790140.791115100.43100.430100.4316200000212594.1694.16094.162630151.55151.550151.55715171.57171.570171.5761000001115234.36234.360234.361620000021251310.141310.1401310.14263012.112.1012.18150000610000011150000162028.2528.25028.252125338.61338.610338.612630285.8285.80285.8915171.89171.890171.89610320.45320.450320.45111595.7195.71095.7116200000212513.8713.87013.872630000010381.79381.790381.791158.3658.36058.36120000合计5346.345346.3405346.341927.8 将当地地表、过境、地表水资源量用折线图来表示为：（4）特殊干旱年（P=95%）月份日期古城大涧片(特殊干旱年)P=95%总水资源量(万m3)P=95%当地地表径流量(万m3)W当地地表(万m3)W过境水(万m3)W地表水(万m3)W地下水(万m3)100001370.6 3794.4 217.4217.42017.4230000400005000061500006100000111500001620119.47119.470119.47212587.5987.59087.5926300000715000061000001115528.84528.840528.841620522.77522.770522.77212500002630550581500006109.089.0809.081115432.2432.20432.21620000021250000263000009150000610486.51486.510486.51111500001620000021250000263000001054.5154.51054.5111126.53126.530126.531233.9133.91033.91合计2423.832423.8302423.831370.6 将当地地表、过境、地表水资源量用折线图来表示为：以上为仇集大涧以及古城大涧片不同年型的水资源的评价结果，其它各片的评价结果的计算方法与以上两片相同，我们可以通过程序来计算，限于篇幅的大小，在此不再赘述。第五章 需水预测按照全国水资源综合规划细则，需水部门分为生活、生产及生态环境三大类。考虑到实际情况，本次设计仅考虑生活（包括城镇生活和农村生活）、工业和农业三个用水部门。在各用水部门中，工业用水、城镇居民生活用水和农村人畜用水受外界来水、降雨和旱情的影响较小，因此，同一水平年不同来水情况下（不同代表年来水）以上部门需水量可假定不变。农业灌溉用水与自然界的气候等因素密切相关，同一水平年，来水丰枯不同，其农业需水量亦不同。本部分需要计算不同来水情况下农业需水量，各片生活、工业和农业需水量之和即为各片总需水量。（一）生活用水城镇居民生活用水包括三部分：家庭生活用水、社会生活用水和其它用水。其计算公式为： （15）式中，为某水平年城镇或农村生活用水量（万m3）； 为某水平年人口（万人）； 为拟定的某水平年人均综合用水定额（m3/人.年）。求出该县年总用水量之后，各片生活用水量分配可参考各片行政面积占该县县行政面积的比例进行分割。由于缺少资料，同时由于生活用水各月相差不大，可取各月相等，即按照下式计算各月生活需水量。汛期各旬生活需水量为月需水量的1/3。 （16）式中，为预测的某水平年城镇或农村生活用水量（万m3）； 为预测的某水平年第j月城市或农村生活用水量（万m3）。为了便于计算，本次直接综合三部分的用水定额。1990年城镇居民生活用水定额为150 l/（人日），城镇居民人口按照非农业人计算。农村家庭生活设施水平较低，用水定额取50 l/（人日）；牲畜按分类定额计算，用水608.99万m3。并且各年型的生活用水情况相同。（二）工业用水该县工业需水计算方法采用定额法进行计算，即根据工业总产值和用水定额求出全县的工业需水。见公式（17）。假设县内各片工业分布基本均匀，故各片工业用水量分配可参考各片行政面积占该县行政面积的比例进行分割。定额法考虑工业产值和万元产值用水量情况，该县县工业需水量计算公式为： （17）式中，、分别为工业年用水量和某片工业年需水量（万m3）；为万元产值用水量（m3/万元）；为工业产值（亿元）；为某片行政面积（km2）；为该县县行政面积（km2）。根据登记调查，1990年该县工业用水量为716.6万m3，万元产值需水定额为162.5 m3/万元；考虑今后工业结构调整，采用200 m3/万元。由于缺少资料，本设计中各片工业需水的年内分配系数采用各月相等的办法进行。汛期工业需水平均分配到各旬。并且各年型的工业用水情况相同。（三）农业灌溉用水灌溉用水量是指作物生长期内天然降水不能满足需要而必须由水利工程提供的水量。本次设计中，根据水量平衡原理并结合当地实际情况，制定水稻和旱作物两种类型的灌溉制度，再根据灌溉面积，渠系水利用系数计算其需水量。1、水稻的灌溉制度水稻的生长期可分为秧田期、泡田期和大田期，因其各具特点，故按三个时期进行分析。（1）秧田期 秧田期计算采用下列公式近似估算M秧0.667（S1+E需1P1）/10 （18）式中，M秧为秧田期灌水定额（m3/亩）； S1为秧田期渗漏量，取值为2 mm/日； E需1为秧田期田间需水量（mm），取值为300420 mm；在此取360mm P1为秧田期降雨量（mm），见附表3。本次计算秧田期取3040天。在此取30天。（2）泡田期 泡田期定额由下列公式估算M泡0.667a0.667(S2E需2P2) （19）式中，M泡为泡田期灌水定额（m3/亩）； a为插秧时所需水层深度，取值为50 mm；S2为泡田期渗漏量，取值为2 mm/日； E需2为泡田期田间需水量（mm），取3.3 mm/天； P2为泡田期降雨量（mm）。本次设计泡田期取10天左右。（3）大田期 大田期计算按照水量平衡方程逐日进行计算。 h2=h1PmEC （110）式中，h1、h2分别为时段初、末的水层深度（mm）； P为时段内降雨量（mm）； C为时段内排水深（mm）； m为时段内灌水深（mm）； E为时段内田间耗水量（mm）。大田期需水量计算时段汛期取旬，非汛期取月。表7中各片耗水量为逐日数据，逐日耗水量乘以相应计算时段的日数即为时段内田间耗水量E。进入大田期时初始水层深度h1为5mm。并且在计算时保证该时段水深不低于hmin，超过hp时进行排水。介于两者之间不灌不排。2、旱作物灌溉制度据调查，该县现状年没有灌水。考虑实际情况，本次直接采用淮阴市统一制定的旱作物灌溉定额的1/3，灌水时间及灌水定额分配见表8所示。现状年与3、灌溉水量本次计算时，对于水稻采用水利用系数0.7来推求毛灌溉定额，对于旱作物不计渠系水损失及回归。由此，根据作物面积、水稻田及旱作物灌溉制度，算出农业灌溉需水总量及用水过程。表7 该县各片逐日耗水量表 单位：mm年型六月份七月份八月份九月份上旬中旬下旬上旬中旬下旬上旬中旬下旬上旬中旬下旬现状11.039.167.4910.129.599.797.747.869.196.547.005.7950%9.2310.527.425.709.298.5610.498.497.626.244.965.9975%10.206.615.8612.9610.437.358.957.537.896.366.547.3695%11.7110.599.5014.966.959.008.878.159.558.196.966.71表8 该县旱作物灌溉制度表 单位：m3/亩代表年灌水时间灌水定额灌溉定额现状年0P=50%11月15603月154月155月15P=75%11月15753月154月155月30P=95%10月209511月153月154月155月30各片的不同保证率的需水情况见下表：（一） 仇集大涧片（1） 现状年：月份日期仇集大涧片(现状年 1990年)总需水量(万m3)W生活用水(万m3)W工业用水(万m3)W水稻田用水(万m3)W旱作物用水（万m3）113.27.5 0 0 20.7 213.27.5 0 0 20.7 313.27.5 0 47.8 68.5 413.27.5 0 47.8 68.5 513.27.5 578.5 47.8 647.0 61104.42.5 539.9 0 546.8 11204.42.5 364.3 0 371.2 21304.42.5 184.7 0 191.6 71104.42.5 379.1 0 386.0 11204.42.5 304.3 0 311.2 21304.42.5 349.6 0 356.5 81104.42.5 0 0 6.9 11204.42.5 0 0 6.9 21304.42.5 314.5 0 321.4 91104.42.5 92.1 0 99.0 11204.42.5 346.5 0 353.4 21304.42.5 51.4 0 58.3 1013.27.5 0 0 20.7 1113.27.5 0 47.8 68.5 1213.27.5 0 0 20.7 合计158.390.3 3504.9 191.1 3944.6 不同类型用户在现状年下的用水比例情况如下：（2） 平水年（P=50%）月份日期仇集大涧片(平水年 P=50%)总需水量(万m3)W生活用水(万m3)W工业用水(万m3)W水稻田用水(万m3)W旱作物用水（万m3）113.27.5 0 0 20.7 213.27.5 0 0 20.7 313.27.5 0 47.8 68.5 413.27.5 0 47.8 68.5 513.27.5 706.7 47.8 775.2 61104.42.5 243.7 0 250.6 11