区域水资源规划

1、G-酷工作室-致力于优质服务第一章 绪论1、城市化发展带来的城市水文水资源问题（不要求死记硬背，很有可能考）2、水资源可定义为“地球上目前和将来人类可直接或间接利用的水体和水量，它应包括如下几种要素：水量、水质、水深、体积及储藏等。（老师说考填空）第二章 区域水资源资料处理1、资料的一致性、代表性和可靠性（三性审查，重点）（不用做还原计算，考概念）2、水资源规划和评价包括水资源的开发，利用，节约，保护，配置和管理六个部分（老师上课补充的）3、水文特征时间变异性及其影响 “水文特征时间变异性”：水文要素除去纯随机变化以外，受诸如人类活动或气候等单因素影响或多因素综合作用下在时间上出现的稳定而异常

2、的变化。 “变异”是一种带趋势的有偏变化。水文特征时间变异的直接影响是：水文特征的时间不对应、频率的不一致性，从而导致水文分析计算的困难或计算结果的误差、防洪决策和判断失误并影响水资源合理调配及水利工程的设计施工。水文特征主要有降雨，水位和流量。 变异关键要素主要有气候变化和人类活动，其中人类活动主要有上游水利工程建设，城市化和河道采砂等。4、径流双累积法水量平衡（了解）补充：1、如何判断非一致性问题？2、如何选择参证站来使得原来不具有代表性的资料增加代表性？第三章 城市水资源量分析计算 1、降雨量和蒸发量计算在闭合流域内，天然情况下的大气降水是水资源的总补给源，总径流量(地表、地下径流量之和

3、)与总蒸发量之和等于总排泄量，总补给量与总排泄量之差则为地表、土壤和地下的蓄水变量，其水量平衡方程可表示为：P=R+EV式中，P、R、E、V分别表示一定时段内闭合流域的降水量、总径流量、总蒸发量和蓄水变量(单位均为亿m3)。在多年平均情况下，流域蓄水变量可以忽略不计，上式可以简化为：2、干旱指数干旱指数是反映气候干湿程度的指标，通常以年蒸发能力与年降水量的比值来表示。干旱指数分级问题记住干旱指数越小，气候越湿润，依次推之。旱涝分析具体看课本P32和P33的两个公式，不会考计算题。干旱三类型：气象干旱，水文干旱，农业干旱（如何判断这三种干旱）。3、理解设计值与典型量的区别-前者是频率概念，后者是

4、实测过程，后者可以推求前者。4、平原区地下水的总补给量包括（八个）：降水入渗补给量、河道渗漏补给量、山前测向流入补给量、渠系渗漏补给量、水库(湖泊、闸坝)蓄水渗漏补给量、渠灌田间入渗补给量、越流补给量、人工回灌补给量。5、加里宁试算法P57，了解即可。6、地下水的储存量不能算作地下水资源量。7、地下水资源量=补给量+排泄量的减少量，及其他损失量。8、水资源总量的计算一定区域多年平均水资源总量的计算公式可以写成：9、重复水量的计算 （重点中的重点，老师说是必考题）重复水量包括以下几项：（可以结合课本P84页图3-9帮助理解记忆）以上重复水量的计算公式较多较复杂，可结合P85页北京市的例子理解记忆

5、，而且北京市的这个例子一定要弄懂。10、城市水资源量计算实例（以课本上的例子为重点，特别是重复量的计算） 地下水自身重复计算量：包括井灌回归补给量和山前侧向补给量。 地下水与地表水相互转化的重复计算量：包括山丘区河川基流、河渠渗漏、灌溉水回归补给等项。11、渗透发生的必要条件：存在水头查第四章 城市水资源评价及供需平衡分析1、地表水资源可利用量和可供水量（概念） 地表水可利用量就是地表水资源总量扣除水量损失如蒸发、渗漏流失、流出本区域外的水量（或称弃水）以后，具有被利用可能（采取适当手段）的那部分水量。即扣除三部分：汛洪弃水、预留河道内生态用水、蒸发渗漏。 现状条件下的可供水量是指在现在蓄水取

6、水供水工程条件下能提供的水量，它是当时水资源开发利用程度和能力的现实状况，决不能代表水资源的可利用量。 可供水量与供水能力、地表水产水量及需水量密切相关，但它又不等于供水能力或需水量，更不等于可利用量。 注意：总水资源量可利用水资源量现在条件下的可供水量2、 地下水可开采量五个条件（必考）（1）开采期内水量不能减少（2）动水位不超过设计要求（3）水的理化性质变动在允许范围内（4）不影响邻近已有水源地的开采（5）不发生危害性工程地质现象3、可供水量的计算例子，列表，作业。P96P1004、入境与出境水量的计算入境水量是天然河流经区域边界流入区内的河川径流量；出境水量则是天然河流经区域边界流出区外

7、的河川径流量。5、补充：1、一个流域上中下游，其可利用量可供水量总水资源量分别是多少，最后要推求流域出口总的水量。第五章 区域水源水质分析评价（“水质评价就一个内容”，“可能让你列一个步骤（程序），水量+水质”）（评价内容了解、因素为重点，方法为非重点）第一节 地表水水质评价地表水水质评价，包括河流水质评价和湖泊水体水质评价等两种类型。 (一)评价程序和内容 河流水质评价程序和内容大体按以下次序进行。1河流水环境背景特征评价2污染源调查与评价3河流污染现状评价4河流水体自净能力评价5河流预断评价6河流综合防治评阶 (二)评价因子的选择 1评价因子的选择方法根据河流水体质量。评价的目的和要求进行

8、选择，或根据污染源评价结论（主要污染物及其特点等）进行选择，也可根据现有分析评价的试验条件进行选择。2.河流评价的因素（重点中的重点，必考内容）河流水体质量评价的因素主要有河流水质、底质和水生物。一般应选择在河流水体中起主导作用，对环境、生物、人体及社会经济危害大的因素作为主要评价因素。主要因素有：（1）感官性因素；（2）氧平衡因素；（3）营养盐类因素；（4）毒物因素；（5）微生物因素或者：（1）无机物；（2）有机物；（3）重金属；河流水质评价的因素，一般可选用水温、电导率、PH值、COD、BOD、DO、悬浮性固体、酚、氰、砷、汞、铬、大肠杆菌等。（三）河流水体水质评价方法：水体污染指数法。（

9、四）主要污染物与主要污染源的确定采用等标污染负荷法。第六章 水资源合理调配及其决策支持系统（大系统分解协调是什么结构必考P147，最后一段分解协调法定义）真题回眸:1. 简述水资源优化调配中“大系统协调”的基本思想。（自己去书上找答案）2. 简述河川径流调节的必要性及其调节手段和方法。答：必要性：天然状态下，河川径流在时空上存在着周期性与随机性的变化规律，径流的随机性会对人类产生灾害，在达到兴利除害的目的，有必要人工对天然径流在时空上进行分配。手段：建造水库等水利设施，通过蓄与调来改变径流的天然状态，解决供需矛盾。方法：日、周、年、多年调节，跨流域调节，地表水与地下水调节。3、地表水和地下水联

10、合运用数学模型举例P148-P149页，系统七个部分及图6-1均为重点内容，应熟记。4、重点看P158-P160的举例及图6-3所示线性规划模型的目标函数和约束条件，至少要能根据六个控制点写出六个约束条件。第七章 城市水文气候效应（计算题出没）真题回眸：1、简述城市化的水文水资源效应；2、简述城市热岛效应的形成因素。一、重点掌握劳瑞公式及表7-1，课本P184 v 劳瑞(Lowry)用下列表达式来说明城市气候特征的三个组成部分v M(i，t，x)C(i，x)十L(i，x)十E(i，t，x) （目的：计算城市化的影响）v 式中：M表示t时刻x地点i型天气条件下某气候要素变量的取值；C该气候变量的

11、背景值，代表当地区域气候因素的作用，假定是不随时间变化的常数；L该气候变量的地形影响分量，代表由于地形地理特性使气候变量偏离背景值的差额，假定也不随时间变化；E该气候变量的城市化影响分量，代表城市化使该气候变量偏离背景值的差额，显然对于非城市化自然状态的情况，E0。二、城市化对各种气候特征的影响（一） 辐射与气温：由于城市空气中粉尘、二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、碳化氢等有色气体和微粒比郊区多，必然减弱空气的透明度、减少城市的日照时数和降低太阳直接辐射强度。但因城市下垫面热容量小，空气中二氧化碳等吸收地面长波逆辐射，又有人工热源等原因，城市气温般高于郊区。（二） 风和湍流：城市热岛效应会产生热

12、岛环流。又由于城市中建筑物高低交错，大大地增加了地面的粗糙度。在大多数情况下，使城市的风速小于郊区，风向更为复杂多变。（三） 蒸散发和湿度：蒸散发包括地面水分的蒸发和植物水分的散发两部分。由于城市中地面大部分为不透水的路面和建筑物，人工排水管网能够迅速地排泄降水，植被减少了很多，蒸散发量理应明显低于郊区。但由于城市气温高于郊区，使城区湿度降低提高了蒸发能力。在这些因素的综合作用下，城乡间蒸散发量的差别一般不很显著。（四） 雾和露：城市中或城市周围的雾比远郊区多。这是因为城市空气中粉尘、吸湿性核极其丰富的缘故。郊区空气湿度虽比市区大，但凝结核少，雾日反而稀少。露是在地面或地面物体上的水汽凝结物。

13、郊区因土壤潮湿，又有丰富的植被，因此其凝露量远比市区为多。（五） 云和降水：城市中由于有热岛中心上升气流，而且湍流又较多，加之空气中凝结核极多，因此云量比郊区多。根据多数学者的观测研究，认为城市降水亦较郊区为多，但也有少数学者持相反意见，认为城市降水比郊区少。美国近年所组织的大都市研究计划(METROMEX)所取得的观测资料数据，有力地支持了城市降水增多的观点。三、城市降雨大于农村的原因：城市凝结核多等等，自己总结。四、城市热岛效应的形成条件、因素(一)城市下垫面特殊，能吸收较多的太阳辐射。(二)城市下垫面的热容量大于郊区。 (三)城市CO2与微粒较多，夜间地面长波辐射的热能被空气吸收。 (四

14、)城市高楼间形成“峡谷”，减少地面长波辐射损失。 (五)城市认为热源较多。 (六)城市不透水面积大，水面蒸发量少，带走热量少。 (七)城市建筑密度大，通风不良，不利于热量向外扩散。五、城市边界热岛的形成主要有以下四个原因。1城市覆盖层中的暖空气通过上升运动进入城市边界层。2由建筑物顶部和烟囱放散出来的人为热。3城市边界层之上为逆温层所覆盖，其上空有更暖的空气。城市产生的湍流运 动，可以冲破逆温层的底部，并且在穿透对流中使上层较暖的空气向下混合，因而使城市边界层气温增高。4在城市污染的大气中，通过短波辐射热交换获得较多的热量。第八章 城市雨洪计算（重点在计算）一、“设计暴雨”一般包含下列各种要素

15、：重现期、雨量与历时的对应关系以及设计暴雨在时间和空间上的分配过程。（填空或填空）二、雨量频率历时关系的分析和应用 （重点？怎么小红上课没说） 目前计算城市设计暴雨的方法分成两步：先求中心点年最大24小时设计雨量,再由雨量-频率-历时关系来推求任意历时t的设计成峰雨量 分析雨量频率历时关系时，是先对具有充分资料系列的测站作分析，得出各单站的关系，再作地区综合，分区确定其雨量频率历时关系。此关系有两种表达方式：一是用曲线图形，一是用经验公式。 （一）、雨量频率历时曲线 (1)有资料条件下单站的关系曲线绘制。对本地区内少数具有长期自记雨量记录系列的测站，特其资料分别作单站分析。其步骤如下。 1从实

16、测短历时暴雨资料中，摘录出每年各种时段的最大雨量。 2对每个时段的逐年暴雨量进行频率计算。 3绘制各时段的暴雨量频率曲线(可绘在同一张机率格纸上)，并综合比较各种历时暴雨量的频率曲线。 4从不同历时暴雨量频率曲线上，将不同频率的设计暴雨雨量读下，再以同一频率p的雨量为纵坐标，降雨历时t为横坐标，在均匀格纸或对数纸上绘制出雨量频率历时关系曲线或重现期(频率)雨强历时曲线(2)雨量历时关系曲线的地区综合。(P196,略)三、暴雨经验公式的形式与参数的确定 （P196页公式不用记，但要知道过程方法）国外： 式中；Sp雨力，对于给定的重现期是常数； 相应给定频率p，历时t的平均降雨强度；t历时；n、c

17、与重现期无关的常数。 我国水利部门： 注意：该公式为老师PPT上所有，与书本P197页上不一致。 式中的n又称为暴雨衰减指数。当需要计算时段设计雨量：时，采用下式 式中的单位为毫米小时；的单位为毫米；的单位为毫米小时；n的值一般为0.5-0.7。四、设计暴雨过程的推求（重要考点）设计暴雨时程分配一般是将设计雨型用各时段雨量占最大24小时雨量的百分比表示。（1）方法一：凯弗和丘提出的根据某一特定重现期的强度历时曲线制定出来的芝加哥法。设计降雨过程用公式可表达为(以最大强度时间作为原点或时间标度)注：r代表峰前历时与总历时的比值，由于上面是图片，不便修改，请自行修改。 峰值等于 （2）方法二：皮尔

18、哥瑞姆(Pilgrim)和柯德瑞(Cordery)(1975)研究了一种设计暴雨过程线的方法，包括下述各步：（重点说了这种方法，会自己描述）(一) 选取一定历时的大雨的样本。 (二) 分历时为若干时段，时段的长度取决于设计洪水计算的需要和观测资料的分段情况。 (三) 对每次降雨，根据每个时段的雨深，排列各时段的序号。(四) 确定每次降雨每个序号时段雨量占总降水量之百分比。 (五) 以第三步中所确定的最大可能的次序，和从第四步中确定的相对值，安排时段，构成雨量过程线。（3）方法三：（概化三角形必考）假如以一系列在相同时段t内的雨量增量d代表这一分布的无因次的一阶矩可由下式给出。一次实测暴雨其次雨

19、量为P，总历时为D。Dnt 其一阶原点矩可按下式计算 m1代表暴雨过程线下面积的重心G与原点的时间间隔。 由于各次暴雨的历时D长短不一，因此采用相对值Kt作为雨型参数显然值愈大反映雨型偏后，反之亦然。根据历年暴雨资料特别是大暴雨资料，选定设计；暴雨过程的雨型参数 ,可以取若干次典型大暴雨的平均值和雨型参数，也可以采用若干次典型暴雨的平均值。对于一次慨化的三角形暴雨过程，由几何原理可以证明式中： 三角形顶点与原点的时间间隔。显然三角形面积代表本次降雨量Pd，底长为历时D，则高h代表最大雨强根据设计暴雨的次雨量Pd，历时Dd和雨型参数不难得出概化的三角形暴雨过程，其底长为Dd，高为=2Pd/Dd

20、顶点位置可由下式求得五、城市流域的产流计算（重点在下渗）城市流域的产流过程也就是暴雨扣损过程。暴雨损失主要有截留、填洼和下渗三个部分。其中截留和填洼的计算为非重点内容，自己到课本P205和P206去查阅。 注：课本公式（8-12）中应为,不是乘！下渗量的计算：（重点）（1）考斯加柯夫公式：（下渗曲线经验公式）（小红说今年不一定考） 式中：a为经验系数。该公式实际上认为在下渗过程中，下渗容量与累积下渗量成反比，a为比例常数。（考证明题，只需将对t积分后再跟相乘即可得*=a）（2）霍顿公式：（以前没考过，本人认为今年可能会考） ffc十(f0一fc)e-kt (63)式中：f0初始下渗率(英寸/小

21、时)；fc最终下渗率(英寸小时)：k由现场试验估计的衰减指数(1小时)；t下渗历时(小时) 注：可结合课本P207页图8-6和图8-7理解，其中，课本中f0初始下渗容量即为初始下渗率。图8-6中曲线起点纵坐标为f0，虚线纵坐标为fc，请更正。（3）格林和安普特公式（重中之重！考计算题） 式中：k湿润锋面以上的土壤水力传导度(与下渗率f的单位相同)；H0地表表面积水深(常忽略不计)；Hc毛细管作用水头；Lf地表表面到湿润锋面的距离。注：该公式中的符号与书本中不尽一致，建议以此文档（PPT）里的符号为准。该公式的物理基础是水流通过多孔介质的达西(Darcy)定理，另外增加如下假设，即在深度Lf处有

22、一界线分明的湿润锋面和毛细管作用以及介质在湿润锋面以上的饱和度和水力传导度不变。（用达西定律与质量守恒计算下渗，v=L/t）六、城市雨洪过程汇流计算（重点在水力学方法）（两个假设：倍比+叠加）水力学方法（重点） 城市雨洪径流根据水流运动的顺序和相互作用可分为三部分：地表径流子系统、下水道传输子系统和受纳水体子系统。 水力学方法是通过分析各个子系统中水流的重力和各种阻力的相互作用，来模拟或预报水流的运动过程。 地表径流子系统指各下水道进水口汇水面积构成的系统，即由地表面、边沟和排水沟所组成的系统。排水系统的每个单元特征有：面积、不透水性、水流糙率和坡度等。 该子系统的输入是各单元面积上的降雨过程

23、和产流参数。系统的输出进水口处的流量过程线。这个过程线同时是传输子系统的输入。 结合对维南方程组，令摩阻坡=(水面比降)，也即在运动波情况下有：求流速v有以下三种方法：(c为谢才系数)1. = u=2. = u=3. = u=结合u=与宽浅明渠y=R,可得u= =，m=1/2u= =，m=1/2u= =，m=2/3求得流速u以后，乘以过水断面的面积即可得雨洪汇流过程。另外补充：（记住此三个公式）补充内容必考 式中：f魏斯巴赫阻力系数；n曼宁糙率；Kn换算系数(国际单位：Kn 1;英制:Kn1.486)；C谢才系数；R水力半径。对坡面水流，其水力半径R等于水深Y，运动波方程S0 =Sf就可简化为

24、 或单宽流量 式中： 和m系数，其值随选用的公式而异：曼宁公式： 达西-魏斯巴赫公式 谢才公式 七、城市雨洪产汇流计算的推理公式（重点）（P219推理公式必要步骤）（一）周文德推理公式的基本形式： 式中，K为单位换算系数。若汇流面积 A的计算单位以平方公里计，以m3/s为单位，暴雨强度i的计算单位以mm/h计，k=0.278，损失强度u以mm/h计。该公式可以从线性汇流理论推导出来：从等流时线的概念出发，假定产流强度在时间、空间上都均匀的情况下，流域上的平均产流强度与一定面积的乘积即为出口断面的流量，当此乘积达到最大值时即出现最大流量。习惯上，城市雨洪计算通过径流系数C来计算净雨强度r，即 r

25、=c*i=i-u式中的c值主要取决于土地利用情况，可得如下形式的推理公式： 八、计算设计洪峰流量的步骤如下：1. 根据设计断面所在位置，在地形图及排水管网布置图上勾绘设计断面以上的排水区边界，并量测排水区面积A。2. 由排水区内各排水管渠经过的地面或管道的坡度，糙率和断面等因素，确定汇流历时t.汇流时间t是指水质点由流域最远点流达出口或设计点所需汇流时间。3. 根据当地设计暴雨的雨强-频率-历时关系，由设计频率p和汇流时间t确定设计暴雨平均雨强。也可利用当地的暴雨公式计算，即由频率p求得暴雨参数,n和t一起代入公式求得雨强. =4. 由排水区内土地利用情况，合理选定径流系数c5. 将计算的c、

26、i、A代入周文德推理公式即可求得设计洪峰流量.补充：若要计算中大某一设计暴雨24小时之内排干所需满足的排水管网，可按上述五个步骤进行计算，最后加上按计算得的设计洪峰流量以及排水管网坡度选择各管段的管径。推理公式成立的前提条件有两个，一是流域汇流符合卷积规律，二是产流强度r的时空分布都是均匀不变的常数。推理公式比较适用于推求设计暴雨所形成的设计洪峰流量，而不适于预报实际暴雨形成的洪水。九、地下排水管网设计中的雨洪和排水管径计算（曾经考过，估计今年不会考）（1）确定排水面积A：推理公式法Qm0.278ciA（2）确定径流系数C（3）确定汇流时间（4）算出雨强 ip=Sp/tn(5 ) Qmp=0.

27、278CiA第九章 城市面污染分析计算一、非点源则指点源以外的污染，也就是地表径流带来的地面污染物，由于其来源于广阔的地表面，且不易控制，称为面源污染。1. 雨洪径流中的污染物来自三个方面：降水、土地表面和下水道系统。（填空题） 2. 降水中污染物含量由两部分组成，一部分为降水污染物背景值，另一部分为降水通过大气而引起的湿沉降其中背景值一般比较稳定。3、地表面污染物的含量与许多因素有关，这些因素如大气降尘、交通流量、土地利用类型、人口密度、季节和风力等。4、海门(Hemain)认为，对次洪平均污染物含量或总负荷量起影响的变量依其重要性排列为：最大5分钟雨量、洪峰流量、径流总量和平均流量。5、米切里斯-门顿关系中a为污染物集聚量达到最大集聚量的一半所需的时间6、会推导：地表污染物的集聚指数关系：假定=a和=bp，即=a-bp 由于t 时，集聚量P达到上限，集聚率=0，则 A=b*,=b(-P), P=(1-)湿沉降量的估算为考点（怎么算）地表污染物可被认为是雨洪径流污染物的主要部分。影响雨洪径流污染物种类和含量的因素很多。这些污染物大概可分为下面几大类：悬浮固体(SS)，耗氧物质，重金属，富营养化物质(P、N)，细菌和病毒，油脂类物质，酸类物质，有毒有机物(除草剂等)和腐植质。（考点）二、地表污染物的集聚、冲洗和输送（1）污染物的集聚过