第七章-水资源总数量评价

1、一、水资源总量评价一、水资源总量评价( (一一) )概述概述 1 1、评价目的、评价目的 在当前自然条件下，分析、计算和评价可利用水资源在当前自然条件下，分析、计算和评价可利用水资源量的最大潜力，从而为水资源的合理开发提供依据。量的最大潜力，从而为水资源的合理开发提供依据。 在一个区域内，如果把地表水、土壤水和地下水作为一个系统，则天然条件下在一个区域内，如果把地表水、土壤水和地下水作为一个系统，则天然条件下的总补给量为降水量，总排泄量为河川径流量、总蒸散发量和地下水潜流量之和。的总补给量为降水量，总排泄量为河川径流量、总蒸散发量和地下水潜流量之和。 根据水量均衡原理，总补给量和总排泄量之差为

2、区域内地表水、土壤水和地下根据水量均衡原理，总补给量和总排泄量之差为区域内地表水、土壤水和地下水的蓄水变量，某一时段内的区域水量平衡方程为：水的蓄水变量，某一时段内的区域水量平衡方程为： P=R+E+UgP=R+E+UgV (5-1) V (5-1) 式中：式中：PP降水量；降水量； RR河川径流量；河川径流量； E E总蒸散发量；总蒸散发量； UgUg地下潜流量；地下潜流量； VV地表水、土壤水和地下水的蓄水变量。地表水、土壤水和地下水的蓄水变量。 各量的单位均为万各量的单位均为万m m3 3或亿或亿m m3 3。 P=R+E+UgP=R+E+UgV V 在多年平均情况下，蓄水变量可忽略不计

3、，则上式变为：在多年平均情况下，蓄水变量可忽略不计，则上式变为： P=R+E+Ug (5-2)P=R+E+Ug (5-2) 如图如图5-15-1所示。可将河川径流量所示。可将河川径流量R R划分为地表径流量划分为地表径流量RS(RS(包括坡面流和包括坡面流和壤中流壤中流) )和河川基流和河川基流RGRG，将总蒸散发量，将总蒸散发量E E划分为地表蒸散发量划分为地表蒸散发量ES(ES(包括植物包括植物截流损失、地表水体蒸发和包气带蒸散发截流损失、地表水体蒸发和包气带蒸散发) )和潜水蒸发量和潜水蒸发量EGEG，相应式，相应式(5-2)(5-2)可写成：可写成： P=(RS+RG)+(ES+EG)

4、+Ug (5-3)P=(RS+RG)+(ES+EG)+Ug (5-3) 根据地下水多年平均补给量和多年平均排泄量相等的原理。在没有根据地下水多年平均补给量和多年平均排泄量相等的原理。在没有外区来水的情况下，区域内地下水的降水入渗补给量外区来水的情况下，区域内地下水的降水入渗补给量UpUp应等于河川基流应等于河川基流量、潜水蒸发量和地下水潜流量之和，即：量、潜水蒸发量和地下水潜流量之和，即： Up=RG+EG+Ug Up=RG+EG+Ug 将式将式(5-4)(5-4)代入式代入式(5-3 )(5-3 )。则得区域内降水量与地表径流量、地下径流。则得区域内降水量与地表径流量、地下径流量量( (包括

5、垂向运动包括垂向运动) )、地表蒸散发量的平衡关系，即：、地表蒸散发量的平衡关系，即： P=RS+ES+Up P=RS+ES+Up 将区域内水资源总量将区域内水资源总量W W定义为当地降水形成的地表和地下的产水量，则定义为当地降水形成的地表和地下的产水量，则有：有：W=RS+Up=P-ES W=RS+Up=P-ES 或：或：W=R+Ug+EGW=R+Ug+EG W=RS+Up= W=RS+Up=P-ESP-ES (5-6) (5-6) W=R+Ug+EG (5-7) W=R+Ug+EG (5-7) 式式(5-6)(5-6)和式和式(5-7)(5-7)是将地表水和地下水统一考虑时区域水资源是将地

6、表水和地下水统一考虑时区域水资源总量计算的两种公式。总量计算的两种公式。 式式(5-6)(5-6)把河川基流量归并在地下水补给量中，式把河川基流量归并在地下水补给量中，式(5-7)(5-7)把河川把河川基流量归并在河川径流中，这样，可以避免重复水量的计算。潜水蒸基流量归并在河川径流中，这样，可以避免重复水量的计算。潜水蒸发可以由地下水开采而夺取，故把它作为水资量的组成部分。发可以由地下水开采而夺取，故把它作为水资量的组成部分。 在实际水资源评价，由于试验观测资料所限，目前对在实际水资源评价，由于试验观测资料所限，目前对于大区域的地表水、土壤水和地下水相互转化的定量关系于大区域的地表水、土壤水和

7、地下水相互转化的定量关系还难以准确把握。还难以准确把握。 因此，我国现行的水资源评价，只考虑与工程措施有因此，我国现行的水资源评价，只考虑与工程措施有关的地表水和地下水，用河川径流量与地下水补给量之和关的地表水和地下水，用河川径流量与地下水补给量之和且扣除重复水量后作为水资源总量，这虽然在理论上还不且扣除重复水量后作为水资源总量，这虽然在理论上还不够完善够完善( (对农业区而言对农业区而言) )，但基本上能满足生产上的需要，但基本上能满足生产上的需要，比国外河川径流量表示水资量前进了一大步。比国外河川径流量表示水资量前进了一大步。 在水量评价中，我们把河川径流量作为地表水资源量。把地下水补给量

8、作为在水量评价中，我们把河川径流量作为地表水资源量。把地下水补给量作为地下水资源量，由于地表水、地下水相互联系和相互转化，河川径流量中包括了地下水资源量，由于地表水、地下水相互联系和相互转化，河川径流量中包括了一部分地下水排泄量，而地下水补给量中又有一部分来自于地表水体的入渗，故一部分地下水排泄量，而地下水补给量中又有一部分来自于地表水体的入渗，故不能将地表水资源量和地下水资源量直接相加作为水资源总量，而应扣除相互转不能将地表水资源量和地下水资源量直接相加作为水资源总量，而应扣除相互转化的重复水量，即：化的重复水量，即： W=R+Q-D (5-8)W=R+Q-D (5-8)式中：式中：WW水资

9、源总量；水资源总量； RR地表水资源量；地表水资源量； QQ地下水资源量；地下水资源量； DD地表水和地下水相互转化的重复水量。地表水和地下水相互转化的重复水量。 各量的单位均为万各量的单位均为万m m3 3，或亿，或亿m m3 3。一、地表水资源数量评价一、地表水资源数量评价( (二二) )水资源总量计算水资源总量计算 1 1、单一山丘区、单一山丘区 这种类型的地区一般包括一般山丘区、岩溶山区、黄土高原丘陵沟壑区。这种类型的地区一般包括一般山丘区、岩溶山区、黄土高原丘陵沟壑区。地表水资源量为当地河川径流量，地下水资源量按排泄量计算，相当于当地降地表水资源量为当地河川径流量，地下水资源量按排泄

10、量计算，相当于当地降水入渗补给量。地表水和地下水相互转化的重复水量为河川基流量。山丘区水水入渗补给量。地表水和地下水相互转化的重复水量为河川基流量。山丘区水资源总量计算公式为：资源总量计算公式为： Wg=Rm+Qm-Rgm (5-Wg=Rm+Qm-Rgm (5-9)9)式中：式中：WgWg山丘区水资源总量；山丘区水资源总量； RmRm山丘区河川径流量；山丘区河川径流量； QmQm山丘区地下水资源量，即河川基流量和山前侧向流出量；山丘区地下水资源量，即河川基流量和山前侧向流出量； RgmRgm山丘区河川基流量。山丘区河川基流量。 各量的单位均为万各量的单位均为万m m3 3或亿或亿m m3 3

11、。 由于直接于计算山丘地下水补给量的资料尚不充分，故可用排泄量近由于直接于计算山丘地下水补给量的资料尚不充分，故可用排泄量近似作为补给量来计算地下水资源量，即：似作为补给量来计算地下水资源量，即： Qm=Rgm+uQm=Rgm+ugmgm+Qcs+Qsm+Egm+Qgm (5-10)+Qcs+Qsm+Egm+Qgm (5-10)式中：式中：RgmRgm河川基流量；河川基流量； u ugmgm河床潜流；河床潜流； QcsQcs山前侧向流出量；山前侧向流出量； QsmQsm未计入河川径流的山前泉水出露量；未计入河川径流的山前泉水出露量； EgmEgm山区潜水蒸发量；山区潜水蒸发量； QgmQgm一

12、实际开采的净消耗量。一实际开采的净消耗量。 各量的单位均为万各量的单位均为万m m3 3，或亿，或亿m m3 3。 据分析，据分析，ugmugm、QcsQcs、QsmQsm、EgmEgm、QgmQgm一般所占比重很一般所占比重很小，如我国北方山丘区，以上小，如我国北方山丘区，以上5 5项之和仅占其地下水总补项之和仅占其地下水总补给量的给量的8.5%8.5%，而，而RgmRgm占占91.5%91.5%。 据此，在山丘区地下水资源评价中可以近似地用多年据此，在山丘区地下水资源评价中可以近似地用多年平均年河川基流量表示地下水资源量，而河川基流量已全平均年河川基流量表示地下水资源量，而河川基流量已全部

13、包含在河川径流量中，全部属于重复计算量，所以部包含在河川径流量中，全部属于重复计算量，所以单一单一山丘区的水资源总量可以用多年平均年河川径流量代替山丘区的水资源总量可以用多年平均年河川径流量代替。 山丘区流坡度陡，河床切割较深。水文站得到的逐日平均流量过程山丘区流坡度陡，河床切割较深。水文站得到的逐日平均流量过程线既包括地表径流，又包括河川基流，加之山丘区下垫面的不透水层相线既包括地表径流，又包括河川基流，加之山丘区下垫面的不透水层相对较浅，河床基流基本是通过与河流无水力联系的基岩裂隙水补给的。对较浅，河床基流基本是通过与河流无水力联系的基岩裂隙水补给的。因此，河川基流量可以用分割流量过程线的

14、方法来推求。具体方法有直因此，河川基流量可以用分割流量过程线的方法来推求。具体方法有直线平割法、直线斜割法、加里宁分割法等。线平割法、直线斜割法、加里宁分割法等。 在北方地区，由于河流封冻期较长，在北方地区，由于河流封冻期较长，1010月份以后降水很少。河川径月份以后降水很少。河川径流基本由地下水补给，其变化较为稳定，因此稳定封冻期的河川基流量流基本由地下水补给，其变化较为稳定，因此稳定封冻期的河川基流量，可以近似用实测河川径流量来代替。，可以近似用实测河川径流量来代替。 在冬季降水量较小的情况下。凌汛水量主要是冬春季被拦蓄在河槽在冬季降水量较小的情况下。凌汛水量主要是冬春季被拦蓄在河槽里的地

15、下径流因气温升高而急剧释放形成的，故可将凌汛水量近似作为里的地下径流因气温升高而急剧释放形成的，故可将凌汛水量近似作为河川基流量。河川基流量。 2 2、单一平原区、单一平原区 这种类型区包括北方一般平原区、沙漠区、内陆闭合盆地平原区、山这种类型区包括北方一般平原区、沙漠区、内陆闭合盆地平原区、山间盆地平原区、山间河谷平原区、黄土高原台塬阶地。地表水资源量为当间盆地平原区、山间河谷平原区、黄土高原台塬阶地。地表水资源量为当地平原河川径流量。地下水除了由当地降水入渗补给，一般还包括地表水地平原河川径流量。地下水除了由当地降水入渗补给，一般还包括地表水体补给体补给( (包括河道、湖泊、水库、闸坝等地

16、表蓄水体包括河道、湖泊、水库、闸坝等地表蓄水体) )和上游山丘区或相邻和上游山丘区或相邻地区侧向渗入。地区侧向渗入。 平原区计算公式为：平原区计算公式为： Wp=Rp+Qp-Drgp (5-10)Wp=Rp+Qp-Drgp (5-10)式中：式中： WpWp水资源总量；水资源总量； RpRp河川径流量；河川径流量； QpQp地下水资源量；地下水资源量； DrgpDrgp地下水资源量。地下水资源量。 各量的单位均为万各量的单位均为万m m3 3，或亿，或亿m m3 3。 降水入渗补给量是平原区地下水的重要来源。据统计分析。我国北降水入渗补给量是平原区地下水的重要来源。据统计分析。我国北方平原区降

17、水入渗补给量占平原区地下水总补给量的方平原区降水入渗补给量占平原区地下水总补给量的53%53%，而其他各项之，而其他各项之和占和占17%17%。在开发利用地下水较少的地区。在开发利用地下水较少的地区( (特别是我国南方地区特别是我国南方地区) )，降水入，降水入渗补给中有一部分要排入河道，成为平原区河川基流，即成为平原区河渗补给中有一部分要排入河道，成为平原区河川基流，即成为平原区河川径流的重复量，此部分水量可由下式估算：川径流的重复量，此部分水量可由下式估算： Rgp=QspRgp=QspRgm/Qp=Rgm/Qp=1 1Qsp (5-12)Qsp (5-12) Rgp=QspRgp=Qsp

18、Rgm/Qp=Rgm/Qp=1 1Qsp (5-Qsp (5-12)12)式中：式中：RgpRgp降水入渗补给中排入河道的水量；降水入渗补给中排入河道的水量； QspQsp降水入渗补给量；降水入渗补给量； QpQp平原区地下水资源量；平原区地下水资源量； 1 1平原区河川基流占平原区总补给量的比例；平原区河川基流占平原区总补给量的比例； RgmRgm平原区河道的基流量，可通过分隔基流或由总补给量减平原区河道的基流量，可通过分隔基流或由总补给量减去潜水蒸发量求得。去潜水蒸发量求得。 式中，除式中，除1 1外，其他各量的单位均为万外，其他各量的单位均为万m m3 3，或亿，或亿m m3 3。 平原

19、区地下水的地表水体补给量来自两部分：一部分来自上游山丘区；另平原区地下水的地表水体补给量来自两部分：一部分来自上游山丘区；另一部分来自平原区的河川径流。一部分来自平原区的河川径流。 这两部分的计算公式如：这两部分的计算公式如： Q QBBPBBP= =2 2+Q+QBB BB (5-13)(5-13) Q QBBmBBm=(1-=(1-2 2)+Q)+QBB BB (5-14)(5-14)式中：式中：Q QBBBB平原区地下水中的地表水体补给量，万平原区地下水中的地表水体补给量，万m m3 3或亿或亿m m3 3； Q QBBpBBp地表水休补给量中来自平原区河川径流的补给量，万地表水休补给量

20、中来自平原区河川径流的补给量，万m m3 3或亿或亿m m3 3； Q QBBmBBm地表水体补给量中来自上游山丘区的补给量，万地表水体补给量中来自上游山丘区的补给量，万m m3 3或亿或亿m m3 3； 2 2QQBBpBBp占占Q QBBBB的比例，可通过调查确定的比例，可通过调查确定( (长江流域各平原区长江流域各平原区2 2见表见表5-1)5-1)。 平原区地表水和地下水相互转化的重复水量有降水形成的河川基流量和平原区地表水和地下水相互转化的重复水量有降水形成的河川基流量和地表水体渗漏补给量，即：地表水体渗漏补给量，即： Drgp=Rgp+QDrgp=Rgp+QBBPBBP= = 1Q

21、sp+Qsp+2 2Q QBBBB (5-15) (5-15) 因此，式因此，式(5-15)(5-15)就转换为：就转换为： Wp=Rp+Qp-DrgpWp=Rp+Qp-Drgp =Rp+(Qsp+Q=Rp+(Qsp+QBBBB+Qcs)-(Rgp+Q+Qcs)-(Rgp+QBBPBBP) ) =Rp+Qsp(1- =Rp+Qsp(1- 1 )+Q QBBBB(1-(1- 2 )+Qcs)+Qcs式中：式中：QcsQcs上游山丘区或相邻地区侧向渗入平原区的水量，上游山丘区或相邻地区侧向渗入平原区的水量，万万m m3 3或亿或亿m m3 3。 这说明这说明平原区本身的水资源总量是由平原区本身产生

22、的河川径流量加上平原区本身的水资源总量是由平原区本身产生的河川径流量加上由上游山丘区或相邻地区侧向渗入的水量，再加上游山丘区来水所补给的地由上游山丘区或相邻地区侧向渗入的水量，再加上游山丘区来水所补给的地表水体补给量和平原区降水入渗补给量的一部分构成的表水体补给量和平原区降水入渗补给量的一部分构成的。 3 3、多种地貌类型混合区、多种地貌类型混合区 在多数水资源分区内，往往存在两种以上的地貌类型区。如上游为在多数水资源分区内，往往存在两种以上的地貌类型区。如上游为山丘区山丘区( (或按排泄项计算地下水资量的其他类型区或按排泄项计算地下水资量的其他类型区) )，下游为平原区，下游为平原区( (或

23、或按补给项计算地下水资源量的其他类型区按补给项计算地下水资源量的其他类型区) )。在计算全区地下水资源量。在计算全区地下水资源量时，应先扣除山丘区地下水和平原区地下水之间的重复量。这个重复量时，应先扣除山丘区地下水和平原区地下水之间的重复量。这个重复量由两部分组成：一是山前侧渗量；二是山丘区河川基流对平原区地下水由两部分组成：一是山前侧渗量；二是山丘区河川基流对平原区地下水的补给量。的补给量。 这部分水量随当地水文特性而异。有的主要来自汛期的河川径流，这部分水量随当地水文特性而异。有的主要来自汛期的河川径流，有的是非汛期的河川径流。而要扣除的是山丘区的基流，并不是山丘区有的是非汛期的河川径流。

24、而要扣除的是山丘区的基流，并不是山丘区的河川径流，基流仅是河川径流的一部分。一般计算这部分基流采用河的河川径流，基流仅是河川径流的一部分。一般计算这部分基流采用河川径流乘以山丘补给系数估算。川径流乘以山丘补给系数估算。一、地表水资源数量评价一、地表水资源数量评价( (三三) )水量平衡分析水量平衡分析 水量平衡分析的目的是研究不同地区水文要素的数量及其相互的水量平衡分析的目的是研究不同地区水文要素的数量及其相互的对比关系，利用水文、气象以及其他自然要素的地带性规律，检查水对比关系，利用水文、气象以及其他自然要素的地带性规律，检查水资源计算成果的合理性。资源计算成果的合理性。 在一个流域片内，如

25、果忽略地下水进出该片的潜流量。则在多年在一个流域片内，如果忽略地下水进出该片的潜流量。则在多年平均的情况下可以建立平衡方程，即：平均的情况下可以建立平衡方程，即： P=R+EP=R+E R=RS+RG R=RS+RG E=ES+EG E=ES+EG W=R+EG W=R+EG式中：式中：PP降水量，为已知量；降水量，为已知量； RR河川径流量，为已知量；河川径流量，为已知量； EE总蒸散发量，用降水量减去河川径流量求得；总蒸散发量，用降水量减去河川径流量求得； WW水资源总量，为已知量；水资源总量，为已知量； RGRG河川基流量，评价区的降水入渗补给量主要消耗于潜水蒸河川基流量，评价区的降水入渗补给量主要消耗于潜水蒸发，基流量可以忽略下计，则该量为山丘区基流量与平原区降水形成发，基流量可以忽略下计，则该量为山丘区基流量与平原区降水形成的基流量之和，其数值由重复计算成果中取得；的基流量之和，其数值由重复计算成果中取得； RSRS地表径流量，用河川径流减去河川基流量求得；地表径流量，用河川径流减去河川基流量求得； EGEG平原淡水区潜水蒸发量，在开采情况下还包括地下水开采平原淡水区潜水蒸发量，在开采情况下还包括地下水开采净消耗量，用水资源总量减去河川径流量求得；净消耗量，用水资源总量减去河川径流量求得； ESES地表蒸散发量，用总蒸散发量减去