第3章 水资源量评价1

1、 水资源的形成水资源的形成 地表水资源量评价地表水资源量评价 地下水资源量评价地下水资源量评价 内 容 提 要 第三章 水资源量评价第三章 水资源量评价 水资源量的评价是水资源开发利用的很重水资源量的评价是水资源开发利用的很重要一个方面，其目的在于合理确定区域水资源要一个方面，其目的在于合理确定区域水资源的数量和可开采量。水资源评价是保证水资源的数量和可开采量。水资源评价是保证水资源持续发展的的前提，是水资源开发利用的基础。持续发展的的前提，是水资源开发利用的基础。水资源评价包括水资源评价包括水资源数量评价水资源数量评价、水资源质量水资源质量评价评价，水资源利用评价及综合评价水资源利用评价及综

2、合评价。 地表水水资源的形成与分类地表水水资源的形成与分类 降雨降雨 径流径流 蒸发蒸发 地下水的形成与运动地下水的形成与运动 水资源的形成 3 水资源量评价 水资源的形成 水资源的分类水资源的分类降水：降水：是水资源的主要收入项，对区域水资源起决定作用是水资源的主要收入项，对区域水资源起决定作用径流：径流：影响可取用的水量及其变化影响可取用的水量及其变化蒸发：蒸发：出项，是影响区域水资源数量的因素之一。出项，是影响区域水资源数量的因素之一。 水资源变化量：水资源变化量：（S S）=|P+R=|P+R入入-E-R-E-R出出| | 影响区域水资源量的要素影响区域水资源量的要素 总的来讲，水资源

3、可分为地表水和地下水两大类：总的来讲，水资源可分为地表水和地下水两大类： 地表水：地表水：主要包括：江、河、湖、库和海洋主要包括：江、河、湖、库和海洋 地下水：地下水：主要包括：潜水、层压水、上层滞水主要包括：潜水、层压水、上层滞水3 水资源量评价 降水降水降水决定区域水资源的数量和时间、空间分布，对水资源的降水决定区域水资源的数量和时间、空间分布，对水资源的利用和保护起决定作用。由于降水量在时间分布上往往不均利用和保护起决定作用。由于降水量在时间分布上往往不均匀，所以，常用下面两个指标表示降水量的变化。匀，所以，常用下面两个指标表示降水量的变化。 年降水量的极值比年降水量的极值比Ks=Xma

4、x/Xmin Ks值反映了降水的年际变化情况值反映了降水的年际变化情况, Ks值越大值越大,年际变化越大年际变化越大,否则否则,越小越小. 年降水量的变差系数年降水量的变差系数Cv=/xCv值反映降水的年际变化情况值反映降水的年际变化情况,主要反映多年降水的离散度主要反映多年降水的离散度, Cv值越大，表示降水量的年际变化越大值越大，表示降水量的年际变化越大. 3.1水资源的形成3 水资源量评价 降 水 空间分布：西南、东南多，西北少。变差系数较大，空间分布：西南、东南多，西北少。变差系数较大，河流年际变化有丰枯交替的特点。河流年际变化有丰枯交替的特点。 降 水 3.1水资源的形成3 水资源量

5、评价 径 流 河流的补给类型河流的补给类型 河流根据其补给类型可以分为：河流根据其补给类型可以分为： 1 1、雨水补给型：受降水的年际和年内分配影响大。、雨水补给型：受降水的年际和年内分配影响大。 2 2、地下水补给型：经过调节，季节性变化较小。、地下水补给型：经过调节，季节性变化较小。 3 3、冰川、溶雪水补给型：季节性显著，在我国比重小。、冰川、溶雪水补给型：季节性显著，在我国比重小。 3.1水资源的形成3 水资源量评价 径 流 径流的时空分布径流的时空分布 径流的区域分布径流的区域分布 全国从东南向西北递减全国从东南向西北递减 径流的动态变化径流的动态变化 年径流量的多年变化一般用年径流

6、量的变差系数年径流量的多年变化一般用年径流量的变差系数C CV V来表示，来表示， 一般而言一般而言C CV V值的大小按补给类型顺序为：值的大小按补给类型顺序为： 降水补给型降水补给型 冰川融雪和降水混合型冰川融雪和降水混合型 地下水补给河流地下水补给河流 径流的年内变化径流的年内变化- -季节变化季节变化 取决于补给来源和变化规律取决于补给来源和变化规律 降水补给型降水补给型 地下水补给河流地下水补给河流 3.1水资源的形成3 水资源量评价 径 流 河川径流的表示方法河川径流的表示方法表示径流的特征值主要有；表示径流的特征值主要有； 流量流量(Q)(Q)：单位时间内通过河流断面的水量。：单

7、位时间内通过河流断面的水量。 径流总量径流总量(W)(W)：某时段通过某断面的总水量。：某时段通过某断面的总水量。 径流模数径流模数(M)(M)：系指单位流域面积上平均产生的：系指单位流域面积上平均产生的流量。流量。 径流深度径流深度(Y)(Y)：某时段测站以上流域面积上的平：某时段测站以上流域面积上的平均总径流量（水层厚度）单位为均总径流量（水层厚度）单位为mmmm。 径流系数径流系数( () )：同一时段内流域面积上的径流：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。深度与降水量的比值。 3.1水资源的形成3 水资源量评价 蒸 发 蒸发蒸发 蒸发主要包括水面蒸发和陆面蒸发：蒸发主要包括水

8、面蒸发和陆面蒸发： 1 1、水面蒸发、水面蒸发 水面蒸发主要反映当地的大气蒸发能力水面蒸发主要反映当地的大气蒸发能力 主要影响因素：气温、湿度、日照、辐射、风速等。主要影响因素：气温、湿度、日照、辐射、风速等。 3.1水资源的形成3 水资源量评价 蒸 发 蒸发蒸发 2 2、陆面蒸发、陆面蒸发陆面蒸发主要是指某地区或流域内河流、湖泊、塘坝、沼泽陆面蒸发主要是指某地区或流域内河流、湖泊、塘坝、沼泽等水体蒸发、土壤蒸发以及植物蒸腾量的总和，即陆地实际等水体蒸发、土壤蒸发以及植物蒸腾量的总和，即陆地实际蒸发量。蒸发量。 陆面蒸发量陆面蒸发量= =流域平均降水深流域平均降水深- -流域平均径流深流域平均

9、径流深影响因素：影响因素：降水量，蒸发能力（区域气候）降水量，蒸发能力（区域气候）我国陆面蒸发量的分布趋势和年降水量一样，由东南向西北我国陆面蒸发量的分布趋势和年降水量一样，由东南向西北递减。递减。 3.1水资源的形成3 水资源量评价 蒸 发 蒸发蒸发 干旱指数的概念和含义：干旱指数的概念和含义： 干旱指数干旱指数是衡量一个地区降水量多寡、进行水资源是衡量一个地区降水量多寡、进行水资源分析分析的一个重要参数。其定义为某一地区年水面蒸发量的一个重要参数。其定义为某一地区年水面蒸发量E E0 0与年降水与年降水量量P P的比值：的比值： = E = E0 0/ P/ P 1; 1;表示气候偏干旱，

10、表示气候偏干旱， 越大，越偏干旱；反之越湿润越大，越偏干旱；反之越湿润 我国干旱指数我国干旱指数y y在地区上的变化范围很大。最低值小于在地区上的变化范围很大。最低值小于0.50.5，如长江由南、东南沿海等地，最大值可大于如长江由南、东南沿海等地，最大值可大于100100，如吐鲁番盆，如吐鲁番盆地托克逊站，干旱指数高达地托克逊站，干旱指数高达318.9318.9 3.1水资源的形成3 水资源量评价 蒸 发 蒸发蒸发 3.1水资源的形成3 水资源量评价 地下水的形成和运动 地下水分类地下水分类 1、地下水的定义：地下水的定义：（1）地下水定义：埋藏在地表以下空隙中的水称之为地下水。 1岩石的空隙

11、性 （1）十分致密坚硬的花岗岩，其裂隙率也达0.02一1.9。（2）空隙的多少、大小、形状、连通情况与分布规律，对地下水的分布与运动具有重要影响。（3）分类：空隙描述空隙描述孔隙度、裂隙度、溶隙度。孔隙度、裂隙度、溶隙度。水资源量评价 3.1水资源的形成 松散岩石颗粒间的空隙，称为孔隙。松散岩石颗粒间的空隙，称为孔隙。松散岩土平均孔隙度松散岩土平均孔隙度裂隙裂隙 是指固结的坚硬岩石（沉积岩，岩浆岩和是指固结的坚硬岩石（沉积岩，岩浆岩和变质岩）在各种应力作用下破裂变形而产变质岩）在各种应力作用下破裂变形而产生的空隙生的空隙 裂隙的方向、宽度、延伸长度、充填情况等，裂隙的方向、宽度、延伸长度、充填

12、情况等，对水的运动具有重要影响。对水的运动具有重要影响。 可溶的沉积岩（岩盐、石膏、石灰岩、白可溶的沉积岩（岩盐、石膏、石灰岩、白云岩等）在地下水溶蚀下产生的空洞。云岩等）在地下水溶蚀下产生的空洞。的规模十分悬殊，大的溶洞长达几的规模十分悬殊，大的溶洞长达几十公里；而小的溶孔直径仅几毫米。十公里；而小的溶孔直径仅几毫米。岩溶发育带岩溶率可达百分之几十，而其附近岩溶发育带岩溶率可达百分之几十，而其附近岩石的岩溶率几乎为零。岩石的岩溶率几乎为零。 岩石中水的存在形式岩石中水的存在形式根据水在空隙中的物理状态，水与岩石颗粒的相互作用等特征，一般根据水在空隙中的物理状态，水与岩石颗粒的相互作用等特征，

13、一般将水在空隙中存在的形式分为五种。即：将水在空隙中存在的形式分为五种。即：结合水：结合水：依靠静电引力和表面力在岩石表明形成薄膜，不能自由运依靠静电引力和表面力在岩石表明形成薄膜，不能自由运 动，与岩石性质有关，颗粒越细，表面越大，结合水越多。动，与岩石性质有关，颗粒越细，表面越大，结合水越多。重力水：重力水：当薄膜厚度增加，表面力减弱，重力大于表面力，形成重力当薄膜厚度增加，表面力减弱，重力大于表面力，形成重力 水，可自由运动，是我们关注的重点。水，可自由运动，是我们关注的重点。毛细水：毛细水：地下水面以上岩石孔隙中由于毛细作用，形成一定高度毛细地下水面以上岩石孔隙中由于毛细作用，形成一定

14、高度毛细 水带。水带。固态水：固态水：土壤冰冻层内的水。土壤冰冻层内的水。气态水：气态水：地下水面以上岩石孔隙中的水蒸气地下水面以上岩石孔隙中的水蒸气 地下水的形成和运动 水资源量评价 3.1水资源的形成 地下水的形成和运动 地下水分类地下水分类2 2、含水层和隔水层的概念：、含水层和隔水层的概念：能够储存并给出一定量水的岩层称为含水层能够储存并给出一定量水的岩层称为含水层不具透水和给水能力的岩层称为隔水层，两者不具透水和给水能力的岩层称为隔水层，两者界限并不绝对。没有绝对不透水的岩层。界限并不绝对。没有绝对不透水的岩层。水资源量评价 3.1水资源的形成 地下水的形成和运动 地下水分类地下水分

15、类按埋藏条件可以分按埋藏条件可以分为潜水、承压水、为潜水、承压水、上层滞水上层滞水不透水层上层滞水深大断裂山体海水承压水承压水承压水潜水承压水隔水层潜水毛细水土壤水地面饱水带包气带不透水层含水层：能够透过并给出相含水层：能够透过并给出相当数坛水的岩层；当数坛水的岩层；隔水层：是指不具透水和给隔水层：是指不具透水和给水能力的岩层两者的区分不是水能力的岩层两者的区分不是绝对的。形成含水层的条件：绝对的。形成含水层的条件： (1)岩层要具有能容纳重力水的空隙岩层要具有能容纳重力水的空隙(2)具有储存和聚集地下水的地质条件具有储存和聚集地下水的地质条件 岩层下有隔水层，使水不能向下漏失；水岩层下有隔水

16、层，使水不能向下漏失；水 平方向有隔水层阻挡，以免水全部流空。只有平方向有隔水层阻挡，以免水全部流空。只有 这样才能使运动在岩层空隙中的地下水长期储这样才能使运动在岩层空隙中的地下水长期储 存下来，并充满岩层空隙而形成含水层。存下来，并充满岩层空隙而形成含水层。 (3)具有充足的补给来源具有充足的补给来源 水资源量评价 3.1水资源的形成 3 3、地下水类型的概念、地下水类型的概念 地面以下土层可以分为包气带和饱水带。包气带土层中含地面以下土层可以分为包气带和饱水带。包气带土层中含有空气，没有被水充满，其中含的水叫做土壤水；饱水带土壤有空气，没有被水充满，其中含的水叫做土壤水；饱水带土壤空隙被

17、水充满，含水量达到饱和，饱水带中的水即为地下水空隙被水充满，含水量达到饱和，饱水带中的水即为地下水地下水的分类特点地下水的分类特点包气带与饱水带包气带与饱水带n分带特征分带特征 水井水井土壤水带土壤水带中间带中间带毛细水带毛细水带饱水带饱水带 Saturated Zone包气带包气带Vadose Zone地下水面地下水面包气带与饱水带包气带与饱水带n包气带包气带(Vadose Zone)水的类型水的类型 水井水井饱水带饱水带结合水孔角毛细水、悬挂毛细水、支持毛细水空隙空气中的气态水局部滞留重力水包气带与饱水带包气带与饱水带n包气带包气带(Vadose Zone)的特征的特征 水井水井饱水带饱水

18、带大气降水、地表水体的下渗补给饱水带蒸发、蒸腾向上渗流地下水蒸发厚度变化地下水类型组合地下水类型组合 上层滞水上层滞水潜水潜水承压水承压水上升泉上升泉隔水层隔水层 隔水层隔水层 透透水水 层层 测压水位测压水位潜水位潜水位潜水位潜水位 地下水的分类特点地下水的分类特点 地下水的形成和运动 按 埋 藏 条按 埋 藏 条件件 定义定义按含水层空隙性质按含水层空隙性质孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水岩溶水岩溶水上层滞水上层滞水包气带中局部包气带中局部不透水层之上不透水层之上具有自由表面具有自由表面的重力水的重力水季节性存在具有季节性存在具有自由表面的重力自由表面的重力水水出露地表的局出露地表的局部裂隙岩层中

19、部裂隙岩层中季节性存在的季节性存在的重力水重力水裸露盐溶化裸露盐溶化地层中季节地层中季节性存在的重性存在的重力水力水潜水潜水饱水带中第一饱水带中第一个具有自由表个具有自由表面的含水层中面的含水层中的水的水上部无连续完整上部无连续完整隔水层存在的各隔水层存在的各种松散岩层中的种松散岩层中的水水基岩上部裂隙基岩上部裂隙中的水中的水裸露盐溶化裸露盐溶化岩层中的水岩层中的水承压水承压水充满与上下两充满与上下两个隔水层之间个隔水层之间的含水层中的的含水层中的重力水重力水松散岩层组成的松散岩层组成的向斜、单斜和山向斜、单斜和山前平原自流斜地前平原自流斜地中的地下水中的地下水构造盆地和向构造盆地和向斜、单斜

20、岩层斜、单斜岩层中的裂隙承压中的裂隙承压水，水，向斜、单斜向斜、单斜岩溶岩层中岩溶岩层中的承压水的承压水水资源量评价 3.1水资源的形成地下水的分类特点地下水的分类特点（1 1）上层滞水）上层滞水 A A、包气带中局部隔水层之上具有自由水面的重力水。、包气带中局部隔水层之上具有自由水面的重力水。 B B、其含水层厚度不大，只形成暂时性积水。、其含水层厚度不大，只形成暂时性积水。 C C、因为补给完全靠大气降水和地表水补给，因此水、因为补给完全靠大气降水和地表水补给，因此水量受季节性影响非常明显，有时甚至完全被蒸发掉。量受季节性影响非常明显，有时甚至完全被蒸发掉。 应用应用: :因此当隔水层范围

21、小时，干旱季节干枯无水，因此当隔水层范围小时，干旱季节干枯无水，只有隔水层范围大时才可以做小型水源，但因接近地只有隔水层范围大时才可以做小型水源，但因接近地表，容易被污染。表，容易被污染。潜水泉泉地地表表水水隔水层隔水层 含水层含水层 埋深埋深 含水层厚含水层厚度度(可变可变) 三维流动三维流动 （2 2）潜水）潜水 饱水带中第一个具有自由表面的水带。饱水带中第一个具有自由表面的水带。 特征特征: A: A、具有自由表面、具有自由表面 B B、由高水位向低水位流动、由高水位向低水位流动 C C、分布区与补给区一致、分布区与补给区一致( (通过包气带与地表相连通过包气带与地表相连) ) D D、

22、水位、流量、化学成分随地区、时间不同而不、水位、流量、化学成分随地区、时间不同而不同。同。 应用应用: :分布范围广、补给来源广分布范围广、补给来源广( (地表河流、大气地表河流、大气降水、凝结水等降水、凝结水等) )，含量丰富，埋藏浅、易开采；但因，含量丰富，埋藏浅、易开采；但因含水层之上无连续隔水层分布，故水体易污染和蒸发。含水层之上无连续隔水层分布，故水体易污染和蒸发。地下水的分类特点地下水的分类特点 潜水的水力特征图潜水的水力特征图 潜水的等水位线图、平面流向图潜水的等水位线图、平面流向图(1)可以判断可以判断与地表水的关系：与地表水的关系：补给还是排泄？补给还是排泄？(2) 判断地下

23、判断地下分水岭的分布位置分水岭的分布位置:在哪里，与地形在哪里，与地形是否吻合？是否吻合？隔水层隔水层 承承压压 水水 潜水潜水 （3 3）承压水）承压水 充满于上下两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。充满于上下两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。 特征：特征： A A、有稳定的隔水顶板存在，无自由水面，水体承重静、有稳定的隔水顶板存在，无自由水面，水体承重静水压力水压力( (与有压管道水流相似与有压管道水流相似) )。 B B、埋藏区与补给区不一致。、埋藏区与补给区不一致。 C C、较深，受水文气象、人为因素、季节因素影响小，、较深，受水文气象、人为因素、季节因素影响小，是理想的水源。是

24、理想的水源。 D D、补给、补给: :外露地表时主要靠降水、地表水、上部潜水渗外露地表时主要靠降水、地表水、上部潜水渗流补给。流补给。地下水的分类特点地下水的分类特点潜水与承压水相互转化潜水与承压水相互转化n天然条件下的转化天然条件下的转化 所有的承压水归根到底都是由潜水转化而来的。所有的承压水归根到底都是由潜水转化而来的。承压水从补给区到排泄区，承压水从补给区到排泄区， 一般经历的转化过程为一般经历的转化过程为: 潜水潜水承压水承压水潜水潜水基岩基岩强透水层强透水层弱透水层弱透水层承压水承压水潜水潜水潜水潜水山前平原区地下水山前平原区地下水潜水与承压水相互转化潜水与承压水相互转化n人工条件下

25、的转化人工条件下的转化 承压水被开采，测压水位降低到顶板以下，则转化为承压水被开采，测压水位降低到顶板以下，则转化为潜水。潜水。天然地下水位天然地下水位开采后地下水位开采后地下水位承压水承压水潜水潜水潜水潜水承压水承压水 6.以下关于地下水类型的叙述中，错误的是哪一项？(A)隔水层上具有自由水面的地下水为潜水(B)能从地面自然涌出的地下水为泉水(C)通过管井从承压水层中喷出地面的地下水为自流水(D)在岩溶裂隙中所含的地下水为岩溶裂隙水 解析：【A】 潜水除了A 中所述外，还要具体“靠近地面的第一个”这个特点。 由自然界的水循环可知，地下水运动既是自由自然界的水循环可知，地下水运动既是自然界水的

26、大循环的一个重要的有机组成部分，同然界水的大循环的一个重要的有机组成部分，同时又独立地参与自身的补给、径流、排泄的小循时又独立地参与自身的补给、径流、排泄的小循环。环。 我们将地下水这种补给、径流、排泄无限往我们将地下水这种补给、径流、排泄无限往复进行，称为地下水的循环。这几个过程是紧密复进行，称为地下水的循环。这几个过程是紧密联系在一起的，是形成地下水运动的一个完整、联系在一起的，是形成地下水运动的一个完整、不可分割的过程。不可分割的过程。 地下水的形成和运动 地下水的循环地下水的循环水资源量评价 3.1水资源的形成1 1、地下水的补给来源地下水的补给来源： 大气降水；地表水；人工补给，除此

27、之外大气降水；地表水；人工补给，除此之外，在一些高温干旱沙漠地区，大气凝结水也可在一些高温干旱沙漠地区，大气凝结水也可为主要补给来源。为主要补给来源。2 2、地下水的排泄途径地下水的排泄途径： 泉；河流；蒸发；人工排泄。泉；河流；蒸发；人工排泄。3 3、地下水的径流地下水的径流： 地下水在地下迁移运动的过程称为地下水的地下水在地下迁移运动的过程称为地下水的径流径流 地下水的形成和运动 地下水的循环地下水的循环水资源量评价 3.1水资源的形成 地下水的循环的特点地下水的循环的特点地下水径流的特点主要有：地下水径流的特点主要有： 流速缓慢流速缓慢 ，通常将其成为渗流，通常将其成为渗流 多以层流状态

28、为主，只有在一些大的裂隙和多以层流状态为主，只有在一些大的裂隙和溶隙及人工开采构筑物流量集中的地方会出现紊溶隙及人工开采构筑物流量集中的地方会出现紊流状态。流状态。 非稳定、缓变流运动非稳定、缓变流运动 地下水的形成和运动 水资源量评价 3.1水资源的形成 地下水的循环的特点地下水的循环的特点地下水径流的规律通常用：地下水径流的规律通常用：达西线性渗透定律：达西线性渗透定律： V=KJV=KJ；Q =KJAQ =KJA； 适用：雷诺数适用：雷诺数1-101-10或或非线性渗透定律非线性渗透定律： 紊流：哲才公式：紊流：哲才公式： V=KJV=KJ1/21/2 层流层流- -紊流：斯姆莱公式紊流

29、：斯姆莱公式： V=KJV=KJ1/m1/m 地下水的形成和运动 水资源量评价 3.1水资源的形成 2地下水运动的基本规律 地下水运动的基本规律又称渗透的基本定律，在水力学中已有论述。（二）（二） 地下水运动的特点及其基本规律地下水运动的特点及其基本规律 (1)线性渗透定律线性渗透定律 线性渗透定律反映了地下水线性渗透定律反映了地下水运动时的基本规律，是法国水力学运动时的基本规律，是法国水力学家达西建立的，称为达西定律，即家达西建立的，称为达西定律，即AwLHHKQ21上式又可表示为：上式又可表示为：式中式中v渗透速度，渗透速度，md； J水力坡度，单位渗流途径上的水头损失，无量纲。水力坡度，

30、单位渗流途径上的水头损失，无量纲。JKvn达西定律达西定律 (Darcys Law) 适用于层流状态适用于层流状态 渗透流速与渗透流速与 水力梯度成正比水力梯度成正比hKIQV土样土样QLQLhI 2022年7月4日42 式表明渗透速度与水力坡度的一次方成正比，因此称为线性(直线)渗透定律。渗透系数K是反映岩石渗透性能的指标，其物理意义为：当水力坡度为1时的地下水流速。 过去许多资料都称达西公式是地下水层流运动的基本定律，其实达西公式并不是对所有的地下水层流都适用，而只有当雷诺数小于110时地下水运动才服从达西公式测试题： 在实验室中，根据达西定律测定某种土壤的渗透系数，将土样装在直径d=30

31、cm的圆筒中，在90cm的水头差作用下，8小时的渗透水量为100L，两测压管的距离为40cm，该土壤的渗透系数为：A 0.9m/dB 1.9m/dC 2.9m/dD 3.9m/d 地表水水资源的形成与分类地表水水资源的形成与分类 降雨降雨 径流径流 蒸发蒸发 地下水的形成与运动地下水的形成与运动 地表水资源量评价 水资源量评价地表水资源包括地表水资源包括河流、湖泊、冰川河流、湖泊、冰川等，地表水资源量包等，地表水资源量包括这些地表水体的动态水量。地表水资源量的评价对于括这些地表水体的动态水量。地表水资源量的评价对于了解地表水资源的状况，合理确定地表水资源开采量具了解地表水资源的状况，合理确定地

32、表水资源开采量具有重要意义。由于有重要意义。由于河流径流量河流径流量是地表水资源的最主要组是地表水资源的最主要组成部分，因此在地表水资源评价中常用河流径流量表示成部分，因此在地表水资源评价中常用河流径流量表示地表水资源量。地表水资源量。 地表水资源评价 水资源量评价 水资源分区 为什么分区？为什么分区？ 由于影响河流径流的许多因素如气象因素、流域由于影响河流径流的许多因素如气象因素、流域下垫面因素等，具有地域性分布变化的规律，致使水资下垫面因素等，具有地域性分布变化的规律，致使水资源相应的呈现地域性分布的特点。也就是说在相似的源相应的呈现地域性分布的特点。也就是说在相似的地理环境条件下，水资源

33、的时空变化具有相似性。为了地理环境条件下，水资源的时空变化具有相似性。为了便于对区域水资源进行研究，通常在水资源评价时先对便于对区域水资源进行研究，通常在水资源评价时先对水资源进行分区。水资源进行分区。 水资源量评价 3.2地表水资源量评价 地表水资源的分区的原则地表水资源的分区的原则 分区时应遵照水资源地域性分布的特点和便于管理分区时应遵照水资源地域性分布的特点和便于管理及资料获取，应遵循以下原则：及资料获取，应遵循以下原则： （1 1）区域地理环境条件的相似性与差异性）区域地理环境条件的相似性与差异性 （2 2）流域完整性）流域完整性 （3 3）考虑行政与经济区划界线）考虑行政与经济区划界

34、线 （4 4）与其他区划尽可能协调）与其他区划尽可能协调 水资源分区方法水资源分区方法 （1 1）根据各地气候条件和地质条件分区）根据各地气候条件和地质条件分区 （2 2）根据天然流域分区）根据天然流域分区 （3 3）根据行政区划分区）根据行政区划分区水资源量评价 水资源分区 3.2地表水资源量评价水资源量评价水资源量评价 3.2地表水资源量评价 河川径流计算 河川水文现象的特征河川水文现象的特征 周期性；年际及年内变化的周期性特点周期性；年际及年内变化的周期性特点 确定性和随机性确定性和随机性: :在一定的客观条件下表现出确定的特征在一定的客观条件下表现出确定的特征, ,但由于影响因素复杂，

35、也但由于影响因素复杂，也 表现出一些随机性的特征表现出一些随机性的特征. . 区域性区域性: :气象因素和地理因素具有区域性气象因素和地理因素具有区域性, ,因此，河川水文现象有一定的区域性特征因此，河川水文现象有一定的区域性特征 河流水文计算的方法河流水文计算的方法 成因分析法：建立水文特征值与影响因素间的函数关系。成因分析法：建立水文特征值与影响因素间的函数关系。 地理综合法：基于同样地理条件河川径流特征相似性，用有资料地区预估无资料地区地理综合法：基于同样地理条件河川径流特征相似性，用有资料地区预估无资料地区 数理统计法：对多年水文特征值观测资料进行数理统计分析来预测水文形势。数理统计法

36、：对多年水文特征值观测资料进行数理统计分析来预测水文形势。 在解决实际问题时，应本着在解决实际问题时，应本着“多种方法，综合分析，合理选定多种方法，综合分析，合理选定”的原则，对采用的方法有的原则，对采用的方法有所侧重，所侧重， 河川水文计算的主要目的是通过径流量的计算为取水工程和防洪工河川水文计算的主要目的是通过径流量的计算为取水工程和防洪工程的设计提供依据，河川径流影响因素复杂，但也存在一定的规律性程的设计提供依据，河川径流影响因素复杂，但也存在一定的规律性水资源量评价 3.2地表水资源量评价 河川径流计算 河川径流计算的数理统计方法河川径流计算的数理统计方法经验频率法经验频率法频率的含义

37、？频率的含义？河流水文计算中，频率均指累积频率，即等量或超量值的累积频数与总河流水文计算中，频率均指累积频率，即等量或超量值的累积频数与总观测次数的比值。观测次数的比值。频率计算的方法是频率计算的方法是：用实测的某河流水文特征值作为随机样本，计算各持征值相对应的频用实测的某河流水文特征值作为随机样本，计算各持征值相对应的频率，并将各级数据点绘制在二维坐标图上，用目估方法通过点群中心绘率，并将各级数据点绘制在二维坐标图上，用目估方法通过点群中心绘制一条光滑的曲线，称为经验频率曲线；制一条光滑的曲线，称为经验频率曲线；根据概率论的原理，选用某种频率曲线，并采用适线的方法调整参数根据概率论的原理，选

38、用某种频率曲线，并采用适线的方法调整参数以该理论频率曲线作为外延的工具，得出不同频率下的该种水文特征以该理论频率曲线作为外延的工具，得出不同频率下的该种水文特征值作为设计依据。值作为设计依据。水资源量评价 3.2地表水资源量评价 河川径流计算 理论频率曲线的意义：理论频率曲线的意义： 通常经验频率曲线由于观测资料少，当需要推求发生频通常经验频率曲线由于观测资料少，当需要推求发生频率小的径流特征值时，需要外延，主观性太大，因此，人们率小的径流特征值时，需要外延，主观性太大，因此，人们通过数学方法寻找符合与观测数据符合的理论曲线来推求小通过数学方法寻找符合与观测数据符合的理论曲线来推求小频率的径流

39、特征值。频率的径流特征值。理论频率曲线的推求理论频率曲线的推求： 世界各国采用的理论频率曲线不下十余种世界各国采用的理论频率曲线不下十余种,我国目前主我国目前主要应用皮尔逊要应用皮尔逊型曲线对样本数据进行拟合得出理论频率曲型曲线对样本数据进行拟合得出理论频率曲线线水资源量评价 3.2地表水资源量评价 河川径流计算 皮尔逊皮尔逊型曲线介绍型曲线介绍 。水资源量评价 3.2地表水资源量评价 河川径流计算 水文随机变量统计参数水文随机变量统计参数 水资源量评价 3.2地表水资源量评价河流水文随即变量的统计参数：河流水文随即变量的统计参数： 均值；均方差；变差系数；偏差系数；均值；均方差；变差系数；偏

40、差系数； 河川径流计算 频率与重现期的关系频率与重现期的关系 水资源量评价 3.2地表水资源量评价需要指出的是上述发生的概率仅是一种平均概率需要指出的是上述发生的概率仅是一种平均概率,并不是说百年一遇的洪并不是说百年一遇的洪水正好水正好100年或年或100年内一定会发生年内一定会发生. 河川径流计算 理论频率曲线中统计资料的要求理论频率曲线中统计资料的要求 一致性一致性 即所收集资料应属于同类型、同条件下的资料。即所收集资料应属于同类型、同条件下的资料。代表性代表性 一般要求有一般要求有2020年一年一3030年的实测资料作为样本。样本系列越长，越能年的实测资料作为样本。样本系列越长，越能反映

41、实际情况；实测系列越短，其代表性越差。反映实际情况；实测系列越短，其代表性越差。可靠性可靠性 即资料要可靠，注意对资料中精度不高的部分进行重点审查并加以即资料要可靠，注意对资料中精度不高的部分进行重点审查并加以修正，以保证分析结果的客观性与准确性。修正，以保证分析结果的客观性与准确性。独立性独立性 河流水文统计分析中把河流水文现象看成是一种随机事件，因此选河流水文统计分析中把河流水文现象看成是一种随机事件，因此选用的资料应具有一定的独立性，彼此有关系的资料不能收入同一系列。用的资料应具有一定的独立性，彼此有关系的资料不能收入同一系列。水资源量评价 3.2地表水资源量评价 河川径流计算 资料的审

42、查筛选资料的审查筛选 河流水文变量特征值的精度取决于资料的可靠程度，为保河流水文变量特征值的精度取决于资料的可靠程度，为保证质量，应对选用资料进行审查筛选，主要分析其合理性证质量，应对选用资料进行审查筛选，主要分析其合理性和代表性。对一些离异较大的值要重点分析造成得原因，和代表性。对一些离异较大的值要重点分析造成得原因，如特大使、特小值；此外，对于社会和经济等发生重大变如特大使、特小值；此外，对于社会和经济等发生重大变革时期革时期( (如我国建国前如我国建国前) )的资料也应作为审查的重点。对水的资料也应作为审查的重点。对水文资料的审查应包括测站的沿革、断面控制条件和测验方文资料的审查应包括测

43、站的沿革、断面控制条件和测验方法、精度以及汇水面积等。通过审查筛选，剔除一些可信法、精度以及汇水面积等。通过审查筛选，剔除一些可信度不高的资料，保证所得到的样本系列具有很好的代表性。度不高的资料，保证所得到的样本系列具有很好的代表性。水资源量评价 3.2地表水资源量评价 河川径流计算 资料的插补延展资料的插补延展 目的：在实际中，由于某些原因，收集到的资料数量比较目的：在实际中，由于某些原因，收集到的资料数量比较有限、代表性较差；或缺少某年观测资料。为了减少样本有限、代表性较差；或缺少某年观测资料。为了减少样本的抽样误差，提高统计参数的精度，对缺测资料应适当进的抽样误差，提高统计参数的精度，对

44、缺测资料应适当进行插补延展，以便使用数理统计方法。行插补延展，以便使用数理统计方法。方法：分析各水文变量之间的相关关系，用较长的水文资方法：分析各水文变量之间的相关关系，用较长的水文资料系列插补相延展短期的水文资料系列。如缺少某年的流料系列插补相延展短期的水文资料系列。如缺少某年的流量观测资料，但是，我们如果有最近较长时间的降水量资量观测资料，但是，我们如果有最近较长时间的降水量资料，可以通过降水量与径流量之间的相关关系来推求流量料，可以通过降水量与径流量之间的相关关系来推求流量观测资料，或者已知某个观测站的某年最大洪水位，可以观测资料，或者已知某个观测站的某年最大洪水位，可以根据河川断面情况

45、推求最大洪水流量。根据河川断面情况推求最大洪水流量。水资源量评价 3.2地表水资源量评价 河川径流计算 水资源量评价年径流量分析年径流量分析 分析内容分析内容: 年径流量年径流量多年平均年径流量多年平均年径流量 正常年径流量正常年径流量 设计年径流量设计年径流量 推求的方法应该根据掌握的资料的情况推求的方法应该根据掌握的资料的情况, ,按照资料充分、资按照资料充分、资料不充分、无资料等几种情况采用不同的方法来进行推求。料不充分、无资料等几种情况采用不同的方法来进行推求。 3.2地表水资源量评价 河川径流计算 水资源量评价地表水资源时空分布特征地表水资源时空分布特征 空间分布空间分布：可通过河川

46、径流的等值线图来反映；：可通过河川径流的等值线图来反映； 空间分布的不均可通过引水、调水措施来实现空间分布的不均可通过引水、调水措施来实现时间分布时间分布： 主要通过其年际和年内分布情况主要通过其年际和年内分布情况 反映；反映； 空间分布的不均可通过水资源的调蓄来解决，空间分布的不均可通过水资源的调蓄来解决， 如：修建水库等。如：修建水库等。典型年法的介绍和应用：典型年法的介绍和应用： 3.2地表水资源量评价 河川径流计算 水资源量评价作业作业 1 1、某水文监测占站监测的、某水文监测占站监测的年最大洪峰流量如下表：试年最大洪峰流量如下表：试做出其经验频率曲线并确定做出其经验频率曲线并确定10

47、10年一遇的洪水位。年一遇的洪水位。2 2、若某水文站观测的连续、若某水文站观测的连续五年的平均流量分别为：五年的平均流量分别为：310m310m3 3/s/s； 365m365m3 3/s /s ； 380m380m3 3/s /s ； 345m345m3 3/s /s ； 309m309m3 3/s /s ；求该样本系列的；求该样本系列的均值，均方差和变差系数。均值，均方差和变差系数。 3.2地表水资源量评价地下水资源分类 地下水“资源”和“储量”概念 书本 地下水资源：指有使用价值的各种地下水量的总称。内涵包括质和量两个方面 20世纪50-60年代，我国用“储量”概念表示地下水量 70年

48、代中期开始使用“地下水资源”概念取代“地下水储量”概念 地下水资源是指储存和流动在含水系统中，对人类具有利用价值的地下水。 广义：地下淡水、卤水、矿水、热水等 狭义：人类生活和工农业生产必需的地下淡水 地下水资源的特点 流动性和可恢复性与其他矿产资源的区别，不同的评价原则与方法； 巨大的储存空间和调蓄能力与地表水的区别： 地下水系统的平滑和滞后作用（流量稳定，季节变化小） 巨大库容和调节能力，以丰补歉的原则 系统性： 按系统（水文地质单元）进行地下水资源评价 评价中要考虑与地下水有关的经济、社会、技术、环境、生态、法律等因素 可利用资源可利用资源(允许开采量允许开采量) 指具有现实意义的地下水

49、资源。 即通过技术经济合理的取水建筑物，在整个开采期内： 动水位不超过设计要求， 水质和水温度化在允许范围内， 不影响已建水源的正常开采， 不发生危害性的环境地质问题， 并符合现行法规规定的前提下， (单位时间)从水文地质单元或水源的的范围内能够取得的地下水资源(水量)。3.3.2 地下水资源评价的内容、原则与一般程序 概念：地下水资源评价是在一定的天然和人工条件下，对地下水资源的质和量在使用价值和经济效益等方面进行综合分析、计算和论证。 地下水资源评价的主要内容： 地下水水质评价 地下水水量评价（补给资源量、可开采量） 开采后果分析评价（生态、环境影响评价） 经济评价（简单的成本核算和效益分

50、析） 其它相应技术措施的分析评价 （开采方案等）地下水资源评价的原则 “三水”转化，统一考虑与评价的原则 地下水、地表水和降水是相互转化的 开采条件下，会改变自然转化的状态 宗旨-充分利用含水层中的水量，合理夺取外部水的转化 以丰补歉的原则 充分发挥地下水最为水库的巨大调节作用，枯水季节和枯水年可动用部分储存量，丰水季节和丰水年加以补偿。 但一般要求可开采资源量不能大于多年平均补给资源量。地下水资源评价的原则 考虑人类活动，化害为利的原则 例如矿山疏干工程 优化地下水开采布局及其允许水位降，截取流量矿井地下水 矿井水回收和利用 不同目的和不同水文地质条件区别对待的原则 地下水盆地 以丰补歉 山

51、区 合理夺取地表水 地质稳定地区 水均衡条件评价最大开采量 地质环境脆弱区 限制地下水水位降与开采量 技术、经济、环境综合考虑的原则3.3.3、地下水资源补给量、地下水资源补给量(Qb)和储存量和储存量(W)计算计算1、地下水流流入量、地下水流流入量(侧向补给量侧向补给量)HBJKQb式中：式中：Qb侧向补给量，侧向补给量，m3d； K含水层渗透系数，含水层渗透系数，md J地下水水力坡度；地下水水力坡度； B计算断面宽度，计算断面宽度，m； H(或或M)潜水潜水(或承在水或承在水)含水层厚度，含水层厚度，m。MBJKQb2、降水渗入补给量、降水渗入补给量式中式中:Qb日均降水渗入补给量，日均

52、降水渗入补给量，m3d； 年均降水入渗系数；年均降水入渗系数； A降水渗入面积，降水渗入面积，m2； x年降水量，年降水量，m3/a。365/xAQbixthh/ )(式中式中:h年内各次降雨的地下水位升幅，年内各次降雨的地下水位升幅，m； h各次降雨前地下水位的降速，各次降雨前地下水位的降速，md； t为各次水位上升的时间，为各次水位上升的时间，d； xi各次水位上升期间的降雨总量，各次水位上升期间的降雨总量，m； 给水度。给水度。3、河、渠渗入补给量、河、渠渗入补给量式中：式中：B河、渠的补给宽度，河、渠的补给宽度，m；h1、hw沿渗流补给方向岸边与开采井群的动水位高度沿渗流补给方向岸边与

53、开采井群的动水位高度，m；L岸边至井群的直线水平距离，岸边至井群的直线水平距离，m。211WWbhhLhhKBQ4、灌溉水渗入补给量、灌溉水渗入补给量 （1）采用地下水位资料计算）采用地下水位资料计算式中：式中：给水度；给水度； h灌溉引起的年地下水升幅，灌溉引起的年地下水升幅，ma； A灌溉面积，灌溉面积，m2。（2）利用灌溉定额计算）利用灌溉定额计算式中：式中：m灌溉定额，灌溉定额，m3a；365/hAQb365/AmQb5、相邻含水层垂向越流补给量、相邻含水层垂向越流补给量 式中：式中： A 越流补给面积，越流补给面积，m2； 越流系数，越流系数，1/d； k越流层垂向渗透系数，越流层垂

54、向渗透系数，md； m越流层厚度，越流层厚度，1TI； h1开采层的水位或开采漏斗的平均水位，开采层的水位或开采漏斗的平均水位，m； h2相邻含水层的水位，相邻含水层的水位，m。)()(1212hhmkAhhAQb6、容积储存量、容积储存量(WV)式中：式中：Wv含水层的容积储存量，含水层的容积储存量，m3； V含水层体积，含水层体积，m3。7、 承压含水层的弹性储存量承压含水层的弹性储存量(Wc) 式中：式中：Wc承压含水层的弹性储存量，承压含水层的弹性储存量，m3。；。；S储存系数储存系数(释水系数释水系数)；hp承压含水层自顶板算起的压力水头高度承压含水层自顶板算起的压力水头高度,m。V

55、WVpChASW抽补QQ恢复曲线恢复曲线水位降深曲线水位降深曲线近似直线下降近似直线下降tSFQQ抽补SQQFt补抽-30-25-20-15-10-504月30日5月10日5月20日5月30日6月9日6月19日6月29日S(m)tSFQQ抽补表表3 34 4 解解联联方方程程计计算算表表 联立方程 和 和 和 和 平均值 Q补 3679 2813 2688 2659 2710 F 1042 473 611 763 723 从计算结果来看，不同时段组合所求出的Q补相差不大，但F值变化较大，可能是由于裂隙发育不均匀和降落漏斗扩展速度不均所致。 用水位恢复资料也可计算Q补，其原始数据和计算结果列于表

56、35。 可以做出这样的评价：本区的补给量有限，如果开采量超过2700m3/d，则会引起水位大幅度下降。因此，有保证的地下水可开采资源量应控制在26002700 m3/d之内。 表表3 35 5 水水位位恢恢复复计计算算表表 时段（月日） 水位恢复值（m） )/(dmts 平均抽水量（m3/d） 采用公式 补给量（m3/d） 7.27.6 19.36 3.87 0 tsFQ补 2798 7.217.26 19.96 3.33 107 tsFQQ抽补 2517 平均值 2658 表表3 3 4 4 解解 联联 方方 程程 计计 算算 表表 联 立 方 程 和 和 和 和 平 均 值 Q补 3 6

57、7 9 2 8 1 3 2 6 8 8 2 6 5 9 2 7 1 0 F 1 0 4 2 4 7 3 6 1 1 7 6 3 7 2 3 从 计 算 结 果 来 看 ， 不 同 时 段 组 合 所 求 出 的Q补相 差 不 大 ， 但 F值 变 化 较 大 ， 可 能 是 由 于 裂 隙发 育 不 均 匀 和 降 落 漏 斗 扩 展 速 度 不 均 所 致 。 用 水 位 恢 复 资 料 也 可 计 算Q补， 其 原 始 数 据 和 计 算 结 果 列 于 表3 5 。 可 以 做 出 这 样 的 评 价 ： 本 区 的 补 给 量 有 限 ， 如 果 开 采 量 超 过2 7 0 0 m3

58、/ d ， 则 会 引 起 水 位 大 幅 度下 降 。 因 此 ， 有 保 证 的 地 下 水 可 开 采 资 源 量 应 控 制 在2 6 0 0 2 7 0 0 m3/ d之 内 。 表表3 3 5 5 水水 位位 恢恢 复复 计计 算算 表表 时 段 （ 月 日 ） 水 位 恢 复 值（ m ） )/(dmts 平 均 抽 水量 （ m3/ d ） 采 用 公 式 补 给 量（ m3/ d ） 7 . 2 7 . 6 1 9 . 3 6 3 . 8 7 0 tsFQ补 2 7 9 8 7 . 2 1 7 . 2 6 1 9 . 9 6 3 . 3 3 1 0 7 tsFQQ抽补 2 5

59、 1 7 平 均 值 2 6 5 8 SQQFt补抽野外常见的QS曲线 类 型 表达式 说 明 直线型 qsQ q为单位涌水量（m3dm） 抛物线型 2BQAQs 在QQs/ 坐标系中为直线。A、B为待定系数。 幂函数型 BAsQ 在1gQ1gs坐标系内为直线。 对数型 sBAQlg 在Qlgs坐标系中为直线。 旱季旱季雨季雨季下降迅速下降迅速等速下降等速下降开采量大于旱季开采量大于旱季补给能力补给能力tsFQ抽stQF抽旱开TSSFQ0max抽补QtsFQts365)(雨抽补TQtsFQmmssttQF/325880553.14)10150(7 .1761)(0101dmtSSFQ/2 .1

60、8412535232588030max开开日补补6 .881127 . 0 rTtdmTQtsFQ/332.19633656 .88)1900)150199(7 .1125880365)(（雨抽补3.3.4.6 水均衡法水均衡法 适用于地下水埋藏较浅，补给与排泄较简单适用于地下水埋藏较浅，补给与排泄较简单且水文地质条件易于查清的地区。且水文地质条件易于查清的地区。)365/(maxtAsQQQQpbbK式中：式中：smax最大允许降深；最大允许降深； t 开采年限，一般取开采年限，一般取50100a。 按水均衡法汁算的开采量是整个均衡区的极限值。按水均衡法汁算的开采量是整个均衡区的极限值。一一