水资源分类评价及防洪实用教案

1、1主要(zhyo)内容： 水资源基础知识 水资源评价(pngji) 水资源供需平衡分析 水文预报 防洪 节水第1页/共119页第一页，共119页。2一、水资源基础知识 水资源的定义 水资源的分类(fn li) 水资源的特点第2页/共119页第二页，共119页。3水资源的定义(dngy)： 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(shling)和可用质量，并且可适合对某地为对水资源需求而能长期供应的水源。第3页/共119页第三页，共119页。4水资源的定义(dngy)： 陈家绮： 水资源是指水体中的特有部分，

2、即由大气降水补给，具有一定数量和可供人类生产、生活直接利用，且年复一年的循环再生(zishng)的淡水，它们在数量上等于地表、地下径流的总和(对平原地区地下径流还要加上潜水蒸发部分(均不考虑深层渗漏)。第4页/共119页第四页，共119页。5水资源的定义(dngy)： 狭义水资源： 人类在一定的经济技术条件(tiojin)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(tiojin)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。第5页/共119页第五页，共119页。6水资源的分类(fn li)： 按存在(cnzi)形式分： 地表

3、水：一般指坡面流和壤中流，即地表水体的动态部分 地下水：主要指浅层地下水第6页/共119页第六页，共119页。7水资源的分类(fn li)： 按量算方法分： 实测(sh c)河川径流量 天然径流量 可利用水资源量 可供水量第7页/共119页第七页，共119页。8水资源的分类(fn li)： 按形成条件分： 当地水资源（主水） 入境(r jng)水资源（客水） 按利用方式分： 河外用水：生产、生活用水 河内用水：发电、航运、养殖、旅游用水 生态环境用水：第8页/共119页第八页，共119页。9水资源的特点(tdin)： 资源的循环性：水文循环 储量的有限性：全球淡水(dnshu)资源仅占全球总水

4、量的2.5 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：洪水、旱灾、污染第9页/共119页第九页，共119页。10二、水资源评价(pngji) 水量评价(pngji)： 地表水资源量 地下水资源量 水质评价(pngji)： 第10页/共119页第十页，共119页。112.1 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(h p) 冰川第11页/共119页第十一页，共119页。12地表水资源量的评价(pngji)： 单站径流(jngli)资料统计分析 主要河流年径流(jngli)量计算 分区地表

5、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(jngli)的影响分析第12页/共119页第十二页，共119页。13 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(gun x)，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。 第13页/共119页第十三页，共119页。14 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

6、行概率预估，从而得出水资源开发利用工程所需的设计(shj)水文特征值。 数学模型法：概念型模型和机理性模型 第14页/共119页第十四页，共119页。15 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(dnwi)是m3。 年径流深：年径流量折算成水深，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。第15页/共119页第十五页，共119页。16 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

7、雨、降雪、蒸发等 下垫面条件：地形、植被、土壤和地质(dzh)、湖泊和沼泽、流域大小、水利工程等第16页/共119页第十六页，共119页。17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 入渗能力fp ； 径流量R中仅是地面径流，而不产生地下径流，即 R=Rs。第73页/共119页第七十三页，共119页。74流域蓄水容量流域蓄水容量(面积面积(min j)分配分配)曲线：曲线：mWF/f 0 1mmWc mcW)(mW Wmm蓄水容量蓄水容量 f 蓄水容量 的流域累计面积；F 全流域面积mW 最大的蓄最大的蓄水

8、容量水容量第74页/共119页第七十四页，共119页。754.2 水文水文(shuwn)预报预报 含义：根据水文要素或其影响因素的过去或现时状态，对其未来状态作出回答。 分类： 按预见期分类： 短期水文预报：预见期小于或等于流域汇流(huli)时间 中长期水文预报：预见期大于流域汇流(huli)时间第75页/共119页第七十五页，共119页。76 按预报目的分类(fn li)： 洪水预报：为防汛抗旱而进行的预报 枯水预报：为农业灌溉、水力发电和水环境保护而进行的预报。 墒情预报：为农业抗旱服务 冰情预报：为防治和抗御冰凌洪水服务 水质预报：为防治水源污染、改善水环境服务 水库水文预报：为确保大

9、坝安全和水库的兴利、防洪的合理调度或优化调度服务 施工洪水预报：为水利工程安全施工服务第76页/共119页第七十六页，共119页。77 短期洪水预报： 河段洪水预报：根据河段上断面已出现的洪水过程(guchng)，推算其下断面将要出现的洪水过程(guchng) 方法： 相应水位(流量)法； 合成流量法； 流量演算法 流域降雨径流预报：根据流域上一场降雨过程(guchng)推算出流域出口断面未来出现的洪水过程(guchng)。第77页/共119页第七十七页，共119页。78)Z(f)Z(fZttt，上上上上下下21 上游站洪峰水位(m)下游站洪峰水位(m)传播时间(hr)相应水位法：利用上下游洪

10、峰水位及相应的转播时间的相关图进行( jnxng)预报：21.4m 07/16/7:008hr18.4m 07/16/15:00第78页/共119页第七十八页，共119页。79Q33Q1Q212QQQ1+Q2+Q3下游断面洪峰流量上游三站合成洪峰流量Q1、Q2、Q3：均为上游各站的实测流量；Q：下游(xiyu)站预报的流量； nit , it)Q(fQi1 上下，第79页/共119页第七十九页，共119页。80联解得：1211202下，上，上，下QCQCQCQ, 流量(liling)演算法：马斯京根法式中，C0， C1，C2分别(fnbi)为K, x, t 的函数，它们的数学表达式分别(fnb

11、i)为： )506()1 ()()(21)(21122121下上下，下，上，上，QxxQKSASStQQtQQ第80页/共119页第八十页，共119页。81tKxKtKxKCtKxKKxtCtKxKKxtC 212121212121210 x：流量比重(bzhng)因子; K: 槽蓄系数第81页/共119页第八十一页，共119页。82 枯水预报： 枯水期河中的流量主要由汛末滞留在流域中的蓄水量的消退形成。 主要方法： 退水曲线法：根据前一时刻的退水流量来预报后一时刻的退水流量。 前后期径流相关法：根据流域前期(qinq)径流量来预报未来的后期径流量。第82页/共119页第八十二页，共119页。

12、83五、防洪(fnghng) 洪水三要素 防洪标准 设计洪水 洪水控制与管理 洪水调度(diod)及水库调洪计算 防洪预案第83页/共119页第八十三页，共119页。84 洪水三要素： 洪峰(hngfng)：洪峰(hngfng)流量，一次洪水过程中的最大流量，m3/s 洪量：一次洪水的总径流量，m3 洪水过程线：一次洪水的流量与时间的关系曲线第84页/共119页第八十四页，共119页。85Q(m3/s)Bt1t2TDCtAEQ mW洪水(hngshu)过程示意图 Qm：洪峰流量(m3/s)，一次洪水过程中的最大流量； W ：一次洪水的总径流量(m3)，即ABCDE所包围的面积； A：洪水起涨点

13、； B：洪峰点； C：退水结束(jish)点； t1：涨水历时； t2：退水历时； T：洪水总历时 (T= t1+ t2) 第85页/共119页第八十五页，共119页。86 洪水的危害性： 是我国主要的自然灾害之一，约有2/3的国土面积受到洪水灾害的威胁(wixi); 威胁(wixi)生命安全 造成财产损失 影响社会稳定第86页/共119页第八十六页，共119页。87 防洪标准：GB50201-94 水利水电枢纽工程(gngchng)的等别和级别工程等别工程等别水库水库防洪防洪治涝治涝灌溉灌溉供水供水水电站水电站工程规模工程规模总库容总库容（108m3）城镇及城镇及工矿企工矿企业的重业的重要性

14、要性保护农保护农田田(万亩万亩)治涝面治涝面积积(万亩万亩)灌溉面灌溉面积积(万亩万亩)城镇及城镇及工矿企工矿企业的重业的重要性要性装机容装机容量量（104KW）大大(1)型型10特别特别重要重要500200150特别特别重要重要120大大(2)型型101.0重要重要5001002006015050重要重要12030中中 型型1.00.10中等中等100306015505中等中等305小小(1)型型0.100.01一般一般30515350.5一般一般51小小(2)型型0.010.001 530.5 1001005050202010第91页/共119页第九十一页，共119页。92城市的等级(dn

15、gj)和防洪标准等级等级重要性重要性非农业人口非农业人口（万人）（万人）防洪标准防洪标准重现期（年）重现期（年）特别重要的城市特别重要的城市150200重要的城市重要的城等城市中等城市502010050一般城市一般城市15030010050150503001005030502010030302020302010第92页/共119页第九十二页，共119页。93 设计洪水： 定义：用以设计水利工程所依据的各种标准的洪水称为设计洪水。 内容(nirng)： 设计洪峰流量 设计洪量 设计洪水过程第93页/共119页第九十三页，共119页。94 设计洪水的方法： 由流量资料(z

16、lio)推求设计洪水：有实测洪水的地区 由暴雨资料(zlio)推求设计洪水：有实测暴雨的地区 由水文气象资料(zlio)推求设计洪水：有水文气象观测资料(zlio)的地区 利用暴雨等值线图和一些简化公式估算设计洪水：缺乏资料(zlio)地区第94页/共119页第九十四页，共119页。95 由流量资料推求设计洪水由流量资料推求设计洪水 作洪峰流量作洪峰流量QmQm及设计洪量及设计洪量(hngling)Wt(hngling)Wt的频率计算，分别求得设计频率为的频率计算，分别求得设计频率为P P的的相应洪峰流量相应洪峰流量QmQm和设计洪量和设计洪量(hngling)Wt(hngling)Wt 选择

17、流域中代表大洪水的实测洪水过程为典型，以选择流域中代表大洪水的实测洪水过程为典型，以WtpWtp及及QmpQmp为控制放大典型洪为控制放大典型洪水过程水过程 典型洪水过程发大的方法：典型洪水过程发大的方法： 同倍比放大法，分时段同频率放大法同倍比放大法，分时段同频率放大法第95页/共119页第九十五页，共119页。96 由暴雨资料推求设计由暴雨资料推求设计(shj)(shj)洪水洪水 设计设计(shj)(shj)暴雨的计算暴雨的计算 设计设计(shj)(shj)洪水的计算：设计洪水的计算：设计(shj)(shj)净雨推求设计净雨推求设计(shj)(shj)洪水（单位线法）洪水（单位线法） 典型

18、洪水过程发大的方法：典型洪水过程发大的方法： 同倍比放大法，分时段同频率放大法同倍比放大法，分时段同频率放大法第96页/共119页第九十六页，共119页。97 由气象资料推求设计洪水由气象资料推求设计洪水(hngshu)(hngshu) 可能最大暴雨推求可能最大洪水可能最大暴雨推求可能最大洪水(hngshu)(hngshu) 可能最大暴雨可能最大暴雨PMPPMP与气象资料有关与气象资料有关 产汇流计算产汇流计算 小流域设计洪水小流域设计洪水(hngshu)(hngshu) 缺乏资料地区，重点是设计洪峰流量的推求缺乏资料地区，重点是设计洪峰流量的推求第97页/共119页第九十七页，共119页。9

19、8 洪水(hngshu)控制与管理措施 工程措施： 堤防工程 水库调蓄 水土保持 分洪、滞洪与蓄洪垦殖 河道整治第98页/共119页第九十八页，共119页。99 洪水控制与管理措施(cush) 非工程措施(cush)： 洪水情报、预报和警报 洪水风险分析 防洪法规 洪水保险 防洪调度第99页/共119页第九十九页，共119页。100 洪水调度及水库调洪计算 洪水调度：依据水库的水位、入库流量(liling)、特定时段的降雨量等条件，确定水库的泄水方式和泄流量(liling)。 目的：减小洪灾、发挥效益第100页/共119页第一百页，共119页。101 洪水调度及水库调洪计算 规则： 汛期洪水到

20、来之前，水库坝前水位不超过(chogu)防洪限制水位 调洪过程中来水不超过(chogu)防洪标准时，控制泄流量加上区间合成流量不超过(chogu)下游河道的安全泄流量，坝前水位不超过(chogu)防洪高水位 来水超过(chogu)防洪标准时，加大泄流量，确保大坝安全 洪峰过后尽快将库水位降至防洪限制水位第101页/共119页第一百零一页，共119页。102 水库调洪 由于水库有调节库容，当洪水通过水库时，调节库容可将部分洪水拦蓄和滞留在水库中，从而改变洪水过程线的形状，削减天然河道的洪峰流量，以达到河道防洪和保证建筑物安全的目的(md)，这就是水库的调洪作用。第102页/共119页第一百零二页

21、，共119页。103 水库(shuk)调洪的基本原理：tVVqqQQqQ 122121)(21)(21)(Vfq 其中，其中，Q1，Q2计算时段初、末的入库流量计算时段初、末的入库流量 q1,q2计算时段初、末的下泄流量计算时段初、末的下泄流量 V1，V2计算时段初、末水库的蓄存水量计算时段初、末水库的蓄存水量 Q，q分别为计算时段中的平均入库、下泄流量分别为计算时段中的平均入库、下泄流量已知入库洪水过程线时，已知入库洪水过程线时，Q1，Q2，Q已知，已知，V1，q1为初为初始条件，则可以由上面两个方程推求始条件，则可以由上面两个方程推求V2，q2。第103页/共119页第一百零三页，共119

22、页。104 水库调洪计算方法： （1）列表(li bio)试算法（常用方法） （1）半图解法 （2）简化三角形法 （3）无闸门控制时水库调洪计算 （4）有闸门控制时水库调洪计算 （5）坝顶高程的确定第104页/共119页第一百零四页，共119页。105防洪预案的编制原则(yunz)：贯彻行政首长负责制；以防为主，防抢结合；全面部署，保证重点；统一指挥，统一调度；服从大局，团结抗洪；工程措施和非工程措施相结合；尽可能调动全社会积极因素因素。第105页/共119页第一百零五页，共119页。106防洪预案的编制主要内容：1. 确定重点防护对象2. 防御设防标准(biozhn)以内洪水方案3. 防御超

23、标准(biozhn)洪水方案4. 防御山地灾害方案5. 防御台风暴潮灾害方案6. 防御冰凌洪水方案7. 防御突发性洪水方案第106页/共119页第一百零六页，共119页。节水(ji shu)的涵义及措施第107页/共119页第一百零七页，共119页。108节水(ji shu)的定义： 基于经济、社会、环境与技术发展水平，通过法律法规、管理、技术与教育手段，以及改善供水系统，减少需水量，提高用水效率，降低水的损失与浪费，合理增加水可利用量，实现水资源的有效(yuxio)利用，达到环境、生态、经济效益的一致性和可持续发展。第108页/共119页第一百零八页，共119页。109节水(ji shu)的

24、定义： 节水不同于简单的消极的少用水，它是依赖科学技术进步，通过降低单位目标的耗水量，实施水资源的高效利用。 我国的用水特性： 农业(nngy)所占比例大，在70以上； 工业和生活用水量增长较快 水的利用效率低，浪费大，节水空间大第109页/共119页第一百零九页，共119页。110节约水资源的途径(tjng)和措施： 分类(fn li)： 城市节水 工业节水 农业节水 污水再生回用第110页/共119页第一百一十页，共119页。111城市(chngsh)节水： 城市用水组成：综合生活用水（居民生活用水、公共建筑用水）、工业企业生产用水及工作人员生活用水、消防用水、浇洒道路和绿地用水 城市用水

25、定额：一定期限内、一定约束条件下、一定范围内以一定核算单元(dnyun)所规定的用水水量限额。 节水指标：人均日生活用水取水量,万元GDP取水量第111页/共119页第一百一十一页，共119页。112城市(chngsh)节水： 节水措施： 加强宣传教育，提高全面节水意识 合理调整水价，运用经济杠杆推动节水工作 推广使用节水器具和设备 制定用水定额，逐步实施计划管理 保护城市供水水源，实现(shxin)城市污水再生回用第112页/共119页第一百一十二页，共119页。113工业(gngy)节水： 工业用水分类： 总用水量、循环水量、回用水量、重复利用水量、耗水量、排水量、取水量、漏失水量、补充(bchng)水量等 工业节水指标： 万元工业产值取水