水资源评价课程设计报告

1、一、流域概况1.1自然地理情况1、地形、地貌淮宁河是无定河流域下游右岸的一条大支流，发源于子长县涧峪岔乡的王家河，程家 沟村，流经子长，子洲，绥德三县在绥德县邓家楼村汇入无定河，全长 85.2公里，流域 面积1222平方公里。沟壑密度4.55公里/平方公里，地面坡度一般在 15o以上，嵬梁坡 度多在20o 30o之间，坡长多在200米以上，海谷切割深度大都在 50米以上，除淮宁河 的谷地川道较宽在200600米及大支沟呈U字形，比降在3.7编左右，其余支毛沟河床 呈V字形，皆深窄，沟谷切深50120米，比降在710%。该流域梁嵬地形发育，从分水岭至谷底的地貌形态具有层状结构的特点，按地面高度

2、可分为三级地形面，由上向下的一级地形面，以尖塔状嵬梁为主，是各河沟谷的分水岭， 坡度多在25o以上。其上新黄土极薄，老黄土发育，二级地形面以梁为主，与一级地形面 的相对高差为50-80米，是塌沟沟谷分水岭，其上新黄土较厚，坡度多在 20o左右，若将 二级梁顶连线，可构成一宽缓的糟形浅洼地，由大冲沟下切槽形浅洼地，浅沟间的沟间地 构成三级斜梁。2、地质构造淮宁河在地质构造单元上属鄂尔多斯地台向斜的一部分。地面组成物质主要有两类， 一类是中生代砂岩，页岩及沙页岩互层，另一类是新第三纪及第四纪的亚粘土和亚砂土。 前者称为基岩，后者统称为土状堆积物。中生代基岩主要包括，三迭纪延长纺紫红土，黄 绿色厚层

3、砂岩及薄层炭质页岩，泥质页岩，泥岩互层，灰绿色，灰黑色沙岩及黑色，深灰 色炭质页岩，泥岩互层夹煤层。土状堆积物有晚第三纪紫红色亚粘土（三趾马红土）早、中更新世老黄土（离石黄土）+晚更新世新黄土（马兰黄土）和次生黄土。土状堆积物总厚度在 100米以上，新黄土覆盖厚度较薄，一般在 1020米之间，易受水蚀和风蚀形成沟壑及陷 穴等小地形。而老黄土覆盖厚度较厚，抗蚀力较新黄土稍强，是构成梁嵬的主体。土状堆 积物的粒径组成较粗，大于0.05毫米粒径的粉细砂含量在30%以上，结构疏松，抗蚀力 差，易冲刷。3、土地类型及土壤该流域属黄土丘陵沟壑区，按其破碎程度，属嵬状丘陵地，以嵬耕地为主，嵬边线以 下除部分

4、出现塌地外，悬谷陡崖很多。沟道两侧有沟台，沟条和沟塌地，川台地很少，均 在于支河流两侧。根据土壤普查资料，流域内土壤分七类，九个亚类，十二个土属，五十个土种，以地 理分布看，基本上全属黄土性土类地带，由于该土类有机质含量小，持水力低、抗蚀力差, 在暴雨情况下易造成严重水土流失。地下水贫乏，河谷地主要靠大气降水垂直补给，由于 丘陵沟壑密度大，山区地下水汇集于冲沟排汇，故无山区补给。4、淮宁湾径流站控制面积情况淮宁河流域淮宁湾径流站控制面积为 1042平方公里。5、流域水土保持情况淮宁湾站控制面积内水土保持措施历年累计完成情况，见下表 1-1 o表格6.由于该流域面积较小，则不需要对进行评价分区。

5、（依据P8） 二、降水量分析计算由于该流域面积较小，则不需要对进行评价分区。（依据P8）2.1 代表站选择该流域共有雨量站11个，分别为杨家河、张家湾、刘家沟、高家河、蛇沟、何家坪、湫贤上、瞿家河、王家三岔、杜家湾、淮宁湾；水文站2个，分别是何家坪、淮宁湾。因流域处于山丘区，地形对降雨的影响很明显而且复杂。 只有在分析计算降雨量之前， 尽可能多地占有资料，才能比较好的可靠的分析成果。因此，本次评价时选择上述11个雨量站作为代表分析站。其中本次水资源评价主要涉及淮宁湾站。淮宁湾站的具体情况如下：一九七六年在前淮宁湾设站，主沟长 67公里，控制面积 1042平方公里，连同何家坪站共委托群众雨量站九

6、个，有测站雨量站三个（其中有一个自记雨量站），共计雨量站十一个。测验河段是天然河道，河道顺直，石河床，上下浮标断 面间距140米，基本断面设在中间，控制性较好。一九八八年增设自记雨量站二个（老君殿，园则坪），连同何家坪站共有十五个雨量站。2.2 降雨资料三性审查降水量分析计算成果的精度与合理性取决于原始资料的可靠性、一致性及代表性。因 此，为了提高分析计算成果的精度，要对降水资料的进行严格的“三性”审查。 1、可靠性审查本次水资源评价的降水资料的来源是国家水文部门统一刊印的水文年鉴，它是经过水文部门观测，并进行明纲那廖续代后黎蝌降飒猫线即要包括19761988年各个测站的年降水资料和淮宁湾站

7、19771988年历年降水资料。因而，可知该资料可靠 性较好前用于分析计算。一112、查廿该流俄淮宁湾站控制面积约少身植不湾为例应用单累积曲线法对该降水资料的一 喻趣聊T查。据淮QpiK9761988年的年降水资料绘制年降水累积过程线如下图2-1后段.1000 JO17-rd91量水降年积累年份图1-1累积降水量曲线图由图1-1可知，过程线的总体趋势呈单一直线关系，即具有周期性摆动，则可知该降 水序列一致性较好。同理，对其他站进行一致性审查，均可知降水序列一致性较好。1.1 表性审查2.3 资料的插补展延1、何家坪站降雨资料的插补一九七六年六月在淮宁河上中游何家坪村加家坪设站，后经1976-1

8、977两年的实际测验，因河道不顺，断面附近有支沟汇入，水流较乱一九七八年该站上移一公里至何家坪， 为区别资料，加家坪为何家坪（一）站，何家坪是现在站名，这导致何家坪站缺失1976年和1977年的年降水资料。因迁移前后两个雨量站距离相近，且气候、地形条件一致，控制面积基本不变，可以 忽略其影响，故可将何家坪（一）1976年和1977年的年降雨资料直接移用至何家坪站， 以用于分析计算。2、杜家湾站降雨资料的插补由于某种原因，杜家湾站缺失了 1987年的年降水资料。但杜家湾站测站的降水量与 流域内淮宁湾测站的气象条件、下垫面条件较为相似，则其降水量有密切关系，因此可建 立插补站降水量与邻近站降水量或

9、其它水文气象要素之间的相关关系，采用相关分析法对 杜家湾站的降水缺失序列进行插补。图2-1淮宁湾站与杜家湾站降水相关关系图教育资料250300降2湫啜比站与45陵湾端降水相英关系图600650700淮宁湾站年降水量（mm）O55)m250”0 300 E0200400瞅贤上站降水量Ftp(亘二3三这善赳然TI般贤上站降水且mm)湫贤上435.9503.4417.2356.7440.2380.3369.9315.4519243396.70.717杜家湾522.1566.8380.6283.3 1452.9371.4425.4296 543.5310.1359.5淮宁湾608.3631394.23

10、40.11440.1353.1：412.2419.3 :516.8290.8480.60.7782.4 流域降水量的计算 1、流域19771976年降水序列计算该流域地处山丘区，雨量站和降水量分布较不均匀，则可采用泰森多边形法计算流域的年降水量系列，因1976年淮宁湾站的降水资料不完整，则计算时采用19771988年降水序列。据泰森多边形划分方法将流域划分成 11个部分，使每个部分内均有一个雨量站控制,并计算各雨量站控制面积，以计算面积权重,然后依据下式2-1进行加权计算流域平均（式 21）降水量。具体计算结果见表21。p = F p1flp2pi.fn pnPi 第i个站的年降水量，mmf

11、一面积权f iF表2-1各分区控制面积及权重各分区控制站名称杨家河张家湾刘家沟何家坪高家河蛇沟湫贤沟瞿家河王家三岔杜家湾各分区控制站面积16585955255839592145110各分区面积权重0.140.070.080.040.05 （.070.080.080.120.09表2-2流域平均年降水系列年份197719781979198019811982198319841985198619871988年降水量541.619.429.331.419.372.385.377.483.307.323.422.7061261863172、流域多年平均降水量及不同频率年降水量计算据表2-1计算流域多年平

12、均降水量为：=5012.9/12=417.7mm,计算年降水统P =-p.计参数，绘制频率曲线皮尔逊田型，其中经验质率米用数学公式P=T/(n+1) 100刈算;适线时应照顾大部分点据，主要中、下部分点据定线，对系列中特大、特小值不做处理。经分析可得不同频率降水量如下表2-2所示表2-3不同频率年降水量计算成果表多年年平均值(mm)Cv计算Cv酉己线Cs/CvP=20%P=50%P=75%P=95%462505.3408.4 |340.3 |256.5表2-4不同频率年降水量个月分配计算成果表月份123456789101112合计典型年（1985）7.0

13、107.5219.831.70.00.3516.8放大倍比0.980.980.980.980.980.980.980.980.980.980.980.98P=20% （设计值）6.855.933.439.6105.1214.931.00.00.3505.3典型年（1983）13.675.456.746.225.00.2412.2放大倍比0.990.990.990.990.990.990.990.990.990.990.990.99P=50% （设计值）13.574.756.245.824.81

14、17.0408.4典型年（1980）1.30.525.812.436.289.730.472.633.125.9120339.9放大倍比1.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.00P=75% （设计值）1.30.525.812.436.289.830.472.733.125.912.00.0340.3典型年（1986）0.05.411.34.349.394.431.743.314.9290.8放大倍比0.950.950.950.950.950.950.950.950.950.950.950.95P=95

15、% （设计值）0.046.789.430.041.03.2256.5典型年（1984）0.11.010.89.430.279.0119.390.422.9419.3放大倍比1.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.00多年平均0.11.010.89.430.178.7118.96.122.8417.72 SC1J20015Q100SOQ9(EE，,LS) 等矍多不平均图2-3怀宁河流域多年降水量频率分布曲线图9887766 5 54料E苦短H-1000950教育

16、资料2.5 降水量的时程变化分析降水量的时程变化包括年内变化和年际变化两个过程，则据降水序列分别对二者进行 分析计算。1、典型年的选择典型年选择时，应选择年降水量接近某一保证率的年降水量，同时其月分配应对农业需水和径流调节不利的年份。此评价区域内，以淮宁湾站为例进行分析。2、降水量的年内分配（1）频率分析据淮宁湾站19771988年降水序列，算年降水统计参数，绘制频率曲线皮尔逊田型，并计算不同保证率下的设计降水量，如表 2-3所示。表2-5淮宁湾站多年平均降水量及不同频率设计值表平均值（mm）Cv计算Cv配线Cs/Cvp=20%(mm)p=50%(mm)p=75%(mm)p=95%(mm)43

17、9.880.210.282538.789428.435351.766258.690（2）降水量月分配过程计算据表2-5计算结果分析，可选取典型年分别为1985年（P=20%、1984年（p=50%、1982 年（75%、1986年（p=95%。据典型年的降水序列，采用同倍比法进行不同频率及多年平 均降水量月分配过程计算，具体计算结果见下表2-6,并绘制不同保证率典型年降水量月分配柱状图（如图2-1）。教育资料、kkk7F7、W-.、4、7、AJ图2-4怀宁湾站多年降水量频率分布曲线图950.01509S990.1 0.51708。10 2030 40 SD盹9s麻塞（%100095090085

18、08007507006506005505004504003503002502 DO150100SO0（2）降水量月分配过程计算据表2-5计算结果分析，可选取典型年分别为1985年（P=20%、1984年（p=50%、1982年（75%、1986年（p=95%。据典型年的降水序列，采用同倍比法进行不同频率及多年平2-6 ,并绘制不同保证率典型年降水量月均降水量月分配过程计算，具体计算结果见下表 分配柱状图（如图2-1）。图2-5不同保证率及多年平均典型年降水量月分配柱状图1D螺的口 内050Q50040.030.020.010.011表2-6淮宁湾站多年平均降水量及不同频率降水量月分配过程计算频

19、率项目123456789101112全年连续最大四个月降水量占全年比例（）p=20%(1985)代表年7.0107.5219.831.70.00.3516.869402.077.79设计值2.310.07.17.359.635.742.2112.1229.233.00.00.3538.8倍比1.041.041.041.041.041.041.041.041.041.041.041.04p=50%(1984)代表年0.11.010.89.430.279.0119.390.422.9419.369329.678.61设计值0.11.01

20、1.09.630.980.7121.992.423.4428.4倍比1.021.021.021.021.021.021.021.021.021.021.021.02p=75%(1982)代表年5.56.419.411.820.211.0129.48.00.0353.169276.678.33设计值5.56.419.311.820.111.0128.989.80.0351.8倍比1.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.00p=95%(1986)代表年0.05.411.34.649.3

21、94.431.743.314.9290.858218.775.21设计值0.04.884.028.238.513.325.04.23.0258.7倍比0.890.890.890.890.890.890.890.890.890.890.890.89教育资料代表年1.50.021.814.85.7131.1122.798.90.2449.5设计值1.470.0021.3314.485.58128.29120.0796.7833.3713.314.990.20439.9多年平均(1984)倍比0.980.980.980.980.980.

22、980.980.980.980.980.980.9869386.886.05多年平均1.2 4.2 134 13.734.161.2105.0107.363.7 2,3.5 5.54.2439.969337.276.66教育资料由图可知，由淮宁湾站典型年不同频率(丰、平、枯等)的降水量较大月份主要集中在6-9月，即主要集中在汛期(3)降水量年内变化程度分析采用降水不均匀系数表示降水量年内变化程度。如J2-3所列淮宁湾站年降水量的月分配，由年降水量计算的月平均降水量为 36.66mm对比各月降水量，可知69月的月降 水量超过了平均降水量，故有 n=4,则：不均匀系数(P32)为：(439.9-4

23、*36.66 ) /(12*36.66)=0.67据计算结果知，淮宁湾站不均匀系数较大,说明该地区年降水量的月分配较为不均 3、降水量的年际变化分析700650600550500450400350300250200 111111119761978198019321984193619881990年份2.6降水量的空间分布绘制1977-1988年同步期的年降水量均值等值线图,以反映多年平均降水量的空间分 布规律。三、蒸发量的分析计算子洲县位于淮宁河流域的下游，且具有 19761988年的详细蒸发资料，则以子洲县蒸 发情况为代表分析淮宁河流域的蒸发量。本次，分析以水面蒸发计算为主。3.1多年平均蒸发

24、量分析1、多年平均蒸发量计算公式二1087.70mm2、多年平均蒸发量年内变化分析不同月份由于蒸发条件不同，蒸发量也不同，据多年平均蒸发值1087.7mm选才? 1986年为典型年进行多年平均蒸发量的月分配过程计算，具体计算结果如下表3-1。表3-1子洲县多年平均蒸发量月分配过程计算表月份123456789101112典型年（1986 年）26.5829.5269.06137.2183.6136.9154.4115.1107.771.3435.0417.4放大倍比1.0031.0031.0031.0031.0031.0031.0031.0031.0031.0031.0031.003月分配（mm

25、）26.6729.6269.30137.67 184.23 13,7.37 154.1,说明该流域蒸发能力大于降水量，气 候干燥,则可判断该流域为半湿润带(1.0 W r 3.0)。四、地表水资源量计算3.1代表站选取淮宁河流域内有两个水文站，即淮宁湾站和何家坪站，且其多年径流较齐全，地表水资源量计算时需计算到流域出口断面，则选择离流域出口较近的淮宁湾站作为代表站，进行流域的地表水资源量分析计算。3.2资料的三性审查单站径流资料统计分析是地表水资源量评价的基础，本次评价统一采用12年(19771988年)径流系列进行地表水资源量分析计算，则对该径流序列进行三性审查。1、可靠性审查径流资料来自于

26、国家水文部门统一刊印的水文年鉴，它是经过水文部门观测，并进行 整编和系统化后发布的正式水文资料。因而，可知该资料可靠性较好，可用于分析计算。2、一致性审查以淮宁湾站的径流采用单累积曲线法对该降水资料的一致性进行审查。据淮宁湾站19771988年的年径流资料绘制累积年径流过程线如下图4-1所示：图4-1淮宁湾站累积年径流过程线由图4-1淮宁湾站径流深单累积过程线可以看出，在 1979出现了突然拐点，可以判 断该径流资料一致性不好。说明该流域受到了一定的人类活动影响，改变了流域下垫面条 件，导致入渗、径流、蒸发等水平衡要素发生一定的变化，从而造成径流的减少（或增加） 因此，为保证系列成果的精确性，

27、则需对资料的一致性进行修正。修正时采用年降水年平均流量（PR0关系曲线来计算，并用面积比法将淮宁湾站的流 量资料计算到整个流域上。则绘制 PR关系曲线（如图4-2）。年降水量（mm）图4-2 PR关系曲线选定一个年降水值，从图4-2两根曲线上可查出两个年径流深值 （R和R）,用下列公 式计算年径流衰减率和修正系数：a = （R - R2） / R 1?100%B = R2 / R i式中，a为年径流衰减率；B为年径流修正系数；R为代表70年代下垫面条件的产流深；R为代表80年代下垫面条件的产流深。经计算可得a、B如下表4 1所小。表41 a、B计算成果表P (mmR1(mm)R2(mm)B (

28、mm)Q %300.0036.9124.200.6634.43340.0041.7527.600.6633.90380.0046.5930.990.6733.48420.0051.4234.380.6733.14460.0056.2637.770.6732.86500.0061.0941.160.6732.62540.0065.9344.560.6832.42580.0070.7747.950.6832.24620.0075.6051.340.6832.09根据表4-1的计算成果，绘制PB关系曲线如下图430.69 0.63 -0.63 -0.67 -0.67 -0.66 -0.66 -0.6

29、5 -250.0300.0350 0400.0450.0500 C 550 0600 060.0年降水量(mm)图43 PB关系曲线年份年平均流量径流深年降水量修正系数修正后径流深修正后的径流量面积修正系数流域径流量19772.8788.00608.300.6859.72622311264.50631.000.6843.83456615547.00394.200.6731.32326617723.40339.9023.40244011334.40449.5034.4035801.174189

30、19821.1334.50353.3034.50360019328.30412.2028.30295019930.10419.3030.10314014343.20516.8043.20450018826.80290.8026.80279010130.50382.6030.50318015446.60480.6046.6048601.175686因修正年份为19771979年，则可从PB关系曲线上查出该年份内降雨量所对应的 修正系数，乘以该

31、年修正前的天然年径流量，即可求得修正后淮宁湾站的天然年径流量， 然后按面积比法可计算得流域年径流量，计算结果见下表 42。表4-2修正后的天然年径流量计算3、代表性审查4.3河川径流量计算1、多年平均径流量及不同频率年径流量计算(1)多年平均径流量具表4-2淮宁湾站19771988年天然径流序列，计算多年平均径流量为：3757万m3,则按面积比法，可得流域多年平均径流量为4396万m3。(2)不同频率年径流量计算计算淮宁湾站的统计参数，绘制频率曲线(皮尔逊田型曲线)，求不同频率对应的年径 流量。表43淮宁湾站不同频率年径流量计算(万m3)平均值(mm)CvCvCs/Cvp=20%(mm)p=5

32、0%(mm)p=75%(mm)p=95%(mm)37580.290.342.547483579282820062、淮宁湾站年径流年内变化分析(1)不同频率年内分配计算典型年选择时，遵循“接近”和“不利”原则。可选择典型年分别为1978 (20%、1981 (50%、1986 (75%、1980 (95%、1982 (多年平均)。据确定的典型年，采用同倍比缩放法求得淮宁湾站不同保证率年径流量的年内分配过 程如表4-5所示。并绘制不同保证率的径流分配柱状图 44。教育资料淮宁湾站径流量频率曲线教育资料m3)频率项目123456789101112p=20%代表年（1988） （mm174181343

33、189249425124013631581261892094860设计值（mm170177335185243415121113321541231852044748倍比0.980.980.980.980.980.980.980.980.980.980.98 ,0.98 ,p=50%代表年（1981） （mm1421772441661215267396752641902001343580设计值（mrm1421772441661205267396752641902001343579倍比1.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.00p=75%代表年（1

34、986） （mm1742523801741744723862541321391501022790设计值（mim1762553851761764783912581341411521032828倍比1.011.011.011.011.011.011.011.011.011.011.011.01p=95%代表年（1980） （mm1371982521761154201263432051771561292440设计值（mim112163207145953451042821681451281062006倍比0.820.820.820.820.820.820.820.820.820.820.820.82多

35、年平均代表年（1982） （mm8699356207244839406194671771531663600设计值（mim89104372216254879816464871851601733758倍比1.041.041.041.041.041.041.041.041.041.041.041.04连续最大四个月各月多年平均值14721029719217328477510804732072001712611分配百分比3.91%5.59%7.90%5.10%4.61%7.55%20.62%28.73%12.58%5.52%5.31%4.54%69.47%表45淮宁湾站的不同保证率径流量年月分配过程（

36、万教育资料p=?5SP哪*教育资料图4 4不同保证率及多年平均的月径流分配柱状由上图44知：cv值等于0.28,说明天然流量的年际变化不大，各典型年流量主要集中在汛期5-10月之间3、淮宁湾站年径流年际变化分析绘制淮宁湾站年径流量过程线（图 45）,分析其基本变化规表4-2流域的年径流量，同上表43方法计算流域不同频率年径流量如下表 44表4-4淮宁河流域不同频率年径流量计算（万m3）平均值（mm）CvCvCs/Cvp=20%(mm)p=50%(mm)p=75%(mm)p=95%(mm)43970.290.342.55555418733082347教育资料怀宁河流域地表水资源量频率分布曲线五、

37、地下水资源量计算该流域地貌类型区为山丘区。山丘区的排泄量包括河川基流量、山前泉水溢出量、 山前侧向流出量、浅层地下水实际开采净消耗量和潜水蒸发量，这些排泄量之和称总排泄 量。本次评价只计算河川基流量和潜水蒸发量。 且该流域地下水资源量采用排泄量法计算 5.1河川基流量计算河川基流量采用分割河川径流过程线的方法（直线斜割法），对选用径流站（淮宁湾 站）的19811988的逐日径流过程进行分割，并其据其分割的成果（见表51）,建立淮宁湾站河川径流量与河川基流量间的关系曲线 （见图5-1）。19771979年近期下垫面条件 下的逐年的河JI基流量要求根据19811988年期间的河JI径流量与河JI基

38、流量的关系曲 线，按照19771979年逐年经还原和修正后的河川径流量进行查算，结果见下表51。3500y = 0.539x+ 134.473000250020001500100050002500300035004000河川径流量1万向45005000因淮宁湾站19771979年近期下垫面条件下的逐年的河川基流量需根据19811988年期间的河川径流量与河川基流量的关系曲线，按照19771979年逐年经还原和修正后的河JI径流量进行查算，并据其差算结果按面积比法推求流域河JI基流量见下表5-1 o年份总面积基流面积相对基流量径流量流域出口基流量19773489622340821978259645663037197918953266221719801450244016961981396.14214.120.541922355622491982367.11161.080.44157035791837