自然资源基础评价 第二章 水资源评价 1-5节.ppt

1、第二章 水资源评价,第二章 水资源评价,水资源概述 水资源评价的基本概念与一般方法 不同地区的水资源分析 水质评价 水能资源,第一节 水资源概述,自然界的水循环与水平衡 水资源的涵义,概念：地球上各种形态的水，在太阳辐射、重力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，下断地发生相态转换和周而复始运动的过程，称为水循环。地球上各类水体，通过水循环形成了一个连续而统一的整体。水循环按不同途径与规模，分为大循环和小循环。 机理：水循环服从于质量守恒规律；水循环的基本动力是太阳辐射和重力作用；水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈及生物圈，同时通过无数条路线实现循环和相变；从全球看

2、，水循环是个闭合系统，但从局部地区看水循环却是开放系统。,第一节 水资源概述,一、自然界的水循环与水平衡,（一）水循环,自然界的水循环,指自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈（四大圈层），通过各大环节连续运动的过程。,2 降水,3 水汽输送,1蒸发,4 降水,1蒸发,4 降水,1 植物蒸腾,湖,6 地表径流,6 地下径流,海洋,5 蒸发,水循环,地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳辐射和地球引力的推动下，水在水圈内各组成部分之间不停的运动着，构成全球范围的海陆间循环（大循环），并把各种水体连接起来，使得各种水体能够长期存在。海洋和陆地之间的水交换是这个循环的主线，意义最重大。地球上

3、的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳辐射和地球引力的推动下，水在水圈内各组成部分之间不停的运动着，构成全球范围的海陆间循环（大循环），并把各种水体连接起来，使得各种水体能够长期存在。海洋和陆地之间的水交换是这个循环的主线。,第一节 水资源概述,一、自然界的水循环与水平衡,（一）水循环,想一想，如果不存在水循环，世界将会变得怎么样？,水循环是联系的球各圈和各种水体的“纽带”，是“调节器”，它调节了的球各圈层之间的能量，对冷暖气候变化起到了重要的因素。水循环是“雕塑家”，它通过侵蚀，搬运和堆积，塑造了丰富多彩的地表形象。水循环是“传输带”，它是地表物质迁移的强大动力，和主要载体。更重要的是，通过

4、水循环，海洋不断向陆地输送淡水，补充和更新新陆地上的淡水资源，从而使水成为了可再生的资源。,第一节 水资源概述,一、自然界的水循环与水平衡,（一）水循环,想一想，如果不存在水循环，世界将会变得怎么样？,对地表太阳辐射起着吸收、 转化、输送和调节的作用，使水分在各圈层间进行巨大的能量交换； 使陆地、海陆区域间物质搬运，塑造地形，使地壳发生物质迁移； 使四大圈层水分密切联系，影响气候和生态； 使人类赖以生存的水资源不断更新并能持续使用。,水循环的作用：,第一节 水资源概述,一、自然界的水循环与水平衡,（一）水循环,水量平衡：地球上任何一个区域在任何一时段内，水的收入与支出的差额等于该地区的储水变化

5、量。 全球水量平衡：尽管对于全球海洋陆地的蒸发量、降水量与径流量的估算值还不完全相同，但有一点是共同的，就是全球的水量是平衡的。,第一节 水资源概述,一、自然界的水循环与水平衡,（二）水平衡,水量平衡研究自然界水分运动，其任务是对水资源及其在人类活动影响下的变化进行定量评估，因而它是质量守恒定律在水资源方面的应用，是水资源研究的基础，既是基本观点，又是具体方法。,第一节 水资源概述,一、自然界的水循环与水平衡,（二）水平衡,水量平衡方程一般指连续方程式，即对任意选定的水体和时段，总入流量和出流量的差值将由该水体的蓄水量的变化而得到平衡。 据此，指定时段、任意地区的水里平衡方程为： P+Q1-E

6、-Q0 - S- =0 流域水量平衡方程为： P-E-Q - S- =0 流域多年平均水量平衡方程为：,第一节 水资源概述,一、自然界的水循环与水平衡,（二）水平衡,水平衡原理示意图,图A,图B,某一地区 某一段时期内,某一地区 某一段时期内,储水变量 （增加）,储水变量 （减少）,原有水量,水量的支出,水量的收入,全球水平衡,通常说：陆地上的淡水资源。,容易利用的淡水资源：,河流水 淡水湖泊水 浅层地下水,占淡水总储量的0.3%,静态水资源： 冰川、内陆湖泊、 深层地下水 动态水资源： 地表水、 土壤水 浅层地下水,第一节 水资源概述,二、水资源的涵义,水资源评价概念 降水量和蒸发量的计算

7、径流资料还原计算 地下水资源计算评价 水资源总量与供需平衡分析,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,一、水资源评价概念,水资源评价通常指水资源的数量、质量、时空分布特征、开发利用条件的分析评定，是水资源可持续开发利用、管理和保护的基础，是国家或地区进行与水有关的决策的依据。 1988年，联合国教科文组织和世界气象组织给水资源评价的定义：水资源评价是指对于水资源的源头、数量范围及其可依赖程度、水的质量等方面的确定，并在其基础上评价水资源利用和控制的可能性。,（一）、水资源评价,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,一、水资源评价概念,水资源评价

8、内容： 水资源的估算与分析：种类、数量、质量、特点、相互转化等； 用水状况：分部门，不同时期、不同水平的供需关系； 水资源规划与管理：单目标或多目标的水资源规划、水资源系统分析。,（一）、水资源评价,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,一、水资源评价概念,（二）、区域水资源概念模型,地面蓄水,土壤蓄水,地下蓄水,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,一、水资源评价概念,（二）、区域水资源概念模型,地表区域水循环过程与水平衡要素可用上面的概念模型表示：,图中： :地表径流； ：河川径流； ：地下潜流； ：包气带蒸发； :植物截留蒸发、地表水体蒸发、土壤蒸发； ：潜水蒸发； ：大气降水对

9、地下水的补给量。,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,一、水资源评价概念,（三）、总水资源（水资源总量）,总水资源指当地降水资源扣除目前不能利用的部分（包气带蒸发）， W=P-Es 式中：W：总水资源； P：降水量； Es:包气带蒸发量。 根据流域水量平衡： P=Q+E+Qu =Qg+Qs+Es+Eg+Qu.,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,一、水资源评价概念,（三）、总水资源（水资源总量）,式中：Q：径流量；Qs、Qg：地表径流量、地下径流量；E：蒸发量；Es、Eg：包气带蒸发量、地下水蒸气发量；Qu：侧向补给（地下潜流）量。 大气降水对地下水的入渗补给量Up可表示为 Up=

10、Qg+Eu+Qu. 当闭合流域，无侧向补给Qu，潜水埋藏较深时，Eu可忽略不计，W可表示为： W=Qs+Up 或W=Q+Up-Q重复 式中Q重复为重复计算水量，可用地下径流量Qg来近似代替。,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,二、降水量和蒸发量的计算,（一）、降水量,降水是水资源的“源”。它包括各种形式的降水，主要有雨、雪、雹等。目前雨量站用雨量筒观测得到的雨量所代表的系统偏小，需根据实际情况加以改正。 观测得到的点雨量一般要转换成面雨量才能用于水资源计算，常用面雨量计算方法有：算术平均或加权平均法、泰森多边形法、等雨量线法和两轴法等。,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,二、降

11、水量和蒸发量的计算,两轴法 基本假设：雨量站的重要性随其距离流域中心的远近而定（越近流域中心权重越大）。 具体做法：勾绘流域分水线；连出口断面与流域最远点的直线OT，做OT的垂直平分线AB（短轴），作AB的垂直平分线CD（长轴），如下图。 各雨量站与长轴和短轴最远端点的连线所夹的锐角叫站角。如图中的P1雨量站的站角为AP1C，P2雨量站的站角BP2D，用下式计算流域平均雨量，即,（一）、降水量,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,二、降水量和蒸发量的计算,式中：A1，A2An：各雨量站的站角度数。 P1，P2Pn：各雨量站的同期雨量值。 A=A1+A2+An为各站站角的总和。 W1、W2

12、,.Wn：为各雨量站站角的权重。 各站的站角可在图上直接用分角器量出，并计算各站的权重。与泰森法一样，各站的权重一经求出便可多次使用。,（一）、降水量,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,二、降水量和蒸发量的计算,图：两轴法求面平均雨量,（一）、降水量,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,二、降水量和蒸发量的计算,（二）蒸发量,蒸发是水量平衡方程中基本项目之一，从水资源、人类利用角度讲是损失项。蒸发是环境系统中联系水热因子的纽带，通过吸收蒸发潜热使水汽化，水分的运动又导致热量再分配。蒸发受下垫面因素影响、制约明显，不同的下垫面蒸发量显然不同。 区域蒸发量分为：水面蒸发、陆面蒸发,第

13、二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,二、降水量和蒸发量的计算,蒸发是水量平衡方程中基本项目之一，从水资源、人类利用角度讲是损失项。蒸发是环境系统中联系水热因子的纽带，通过吸收蒸发潜热使水汽化，水分的运动又导致热量再分配。蒸发受下垫面因素影响、制约明显，不同的下垫面蒸发量显然不同。 区域蒸发量分为：水面蒸发、陆面蒸发,（二）蒸发量,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,二、降水量和蒸发量的计算,水面蒸发指陆地上有限水体（湖泊、水库、沼泽等）的蒸发，其面积、深度均有一定范围，并非广阔无垠的海洋水面蒸发。 水面蒸发受气象因素、下垫面因素影响。 我国水文和气象部门采用的水面蒸发器有：E-601

14、 型蒸发器、口径为 80cm带套盆的蒸发器、口径为 20cm 的蒸发皿、以及水面面积为 20m2和100m2的大型蒸发池。 E-601 型蒸发器是口径为 60cm 的埋在地表下的带套盆的蒸发器，其内盆面积 300cm2。这种蒸发器稳定性较好，是目前水文部门观测水面蒸发普遍采用的标准仪器。,（二）蒸发量,1.水面蒸发,ZFZ-01型数字式水面蒸发自动站,国家标准GB/T 213272007水面蒸发器中规定的标准水面蒸发器,20m水面蒸发器,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,二、降水量和蒸发量的计算,地面实际蒸发量，包括流域内土壤蒸发、植物蒸腾及不单独计算的水体水面蒸发。包气带蒸发是指潜水

15、面以上地表水体、土壤、植被蒸散量的总称。当潜水蒸发忽略不计，水体蒸发不单独计算时，陆面蒸发可与包气带蒸发视为等同。 陆面蒸发可由多年平均水量平衡方程式： 推求。 陆面蒸发的计算公式种类繁多，有的偏重经验，有的侧重理论。一般可根据热量平衡方程、水量平衡方程或水热联系方程得出，以下介绍几类常见的推求陆面蒸发量的公式。,（二）蒸发量,2.陆面蒸发,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,二、降水量和蒸发量的计算,（二）蒸发量,2.陆面蒸发,不迪科公式（1948）,式中：E：多年平均陆面蒸发量；R：辐射平衡值；L：蒸发潜热；P：多年平均降水量；E0：多年平均蒸发能力。,第二节 水资源评价的基本概念

16、与一般方法,二、降水量和蒸发量的计算,（二）蒸发量,2.陆面蒸发,巴格罗夫公式（1953）,式中：E/E0：饱和差；n:降水不均匀系数。n值具明显的地带性，俄罗斯南部为1.52.0，北部为1.01.5,；太平洋、大西洋地区n值很小。,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,二、降水量和蒸发量的计算,（二）蒸发量,2.陆面蒸发,特定地区公式 刘昌明等（1983）提出南水北调地区的E值为：,式中C为地形参数，反映不同地形条件对蒸发等水平衡要素的影响，C值系经验系数，山区取900、丘陵1200、平原1900、,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,二、降水量和蒸发量的计算,（二）蒸发量,2.陆

17、面蒸发,特定地区公式 杨远东（1983）对长江流域采用下式：,式中的A、B为参数，按下表取值。 此类公式中的参数为经验系数，根据特定地区的气候条件、自然地理特征而定。,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,二、降水量和蒸发量的计算,（二）蒸发量,2.陆面蒸发,表：蒸发计算参数表,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,三、径流资料还原计算,资料应该反映区域内的天然情况，具有同一基础。比如径流，水文站的实测资料不能真实反映断面以上径流的天然规律，是各种人类活动影响的综合结果（如水库拦蓄、灌区取水等）。这样各年的资料没有可比性，一致性受到破坏。 如果资料失去了一致性，要进行还原计算。资料的一

18、致性审查主要是指径流资料的一致性及径流还原计算.,（一）概述,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,三、径流资料还原计算,还原水量包括： 测站以上农业灌溉耗水量 城镇工业用水及生活用水耗水量 跨流域引水量 河道分洪决口水量 水库蓄水量 以及由于水面扩大而增加的蒸发耗水量。,（一）概述,径流还原计算通常采用“降雨径流变化趋势法”、“径流双累积法”、“流域蒸发差值法”和“分项调查法”等。,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,三、径流资料还原计算,未对流域作全面调查分析以前，利用水文年鉴中最基本的降水和径流资料，对流域径流变化趋势作初步了解可用此法。 方法的基本思路是：在流域下垫面条件不变

19、情况下，流域平均降水量逐年变化趋势应与该流域径流量逐年变化趋势一致，当流域下垫面条件变化时，它们的变化趋势便不一致，随着下垫面条件变化程度不同，不一致程度亦相应应有差异。,（二）降雨径流变化趋势法（简称趋势法）,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,三、径流资料还原计算,具体做法是：建立降水量和径流量变化趋势的直线回归方程： Yp=a+bn， YQ=c+dn。 式中：,（二）降雨径流变化趋势法（简称趋势法）,：逐年流域平均降水量（Pi）与流域多年,平均降水量（ ）的差值（距平均）；,：逐年流域径流量（Qi）与流域多年平均流,量（ ）的差值（距平均）；,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方

20、法,三、径流资料还原计算,基于降雨径流模型的双累积法简称径流双累积法。对研究流域没有深入调查了解，但大致知道人为措施前有一定同步系列的降水和径流资料，可以建立流域下垫面显著变化前的降雨径流模型，且人为措施后的降雨、径流资料仍在进行观测。在这种情况下，可以应用径流双累积法揭露径流变化趋势和量级。其具体做法如下。 首先建立流域下垫面改变前的降雨径流模型。模型的有关参数都由人为措施前的资料确定。最简单的模型是年降水与年径流的相关关系。一般地讲，降水与径流两个因子的关系不会很好。,（三）径流双累积法,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,三、径流资料还原计算,R = f (P，P上，P超，B，G，

21、T.). 式中：R年径流深； P年降水深； P上上一年降水深； P超日降水超过某定数的累计降水深，表示降水强度的指标； B基流变化指标； G地下水位变化指标； T年平均气温，表示流域蒸发的指标。,（三）径流双累积法,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,三、径流资料还原计算,经用多元回归分析法，上述各因素都可定出系数来，从而求得回归方程，算出方程得相关系数。每略去一个因素，其相关系数都有降低。但降低甚微。当略去最后三个因素时相关系数仍达0.913，若再略去一个因素，其相关系数就突降为0.882，说明该流域降雨径流关系中前三个因子已能反映关系的主要方面，课件里回归方程： R=0.799P+0

22、.029P上+1.008P超50+609.49. 此作为人为措施前的降雨径流模型，并查算出有实测记录以来的各年年径流（R计） 。,（三）径流双累积法,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,三、径流资料还原计算,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,三、径流资料还原计算,（三）径流双累积法,从上图可见，人为措施以前的各年双累积曲线基本为一条45线，这可以认为采用的降雨径流模型是正确的，人为措施以后，流域下垫面发生变化，其实测径流也相应地减小，曲线必偏离45线。其偏离程度可视为各年应还原的总径流量。以影响年数除之，即可得到从影响年开始的每年平均应还原的径流量。将其偏离程度最大年份的径流差值

23、，与多年平均实测径流量比较，就可了解是否超过规定的还原标准，以确定是否需要深入现场调查各项措施数量并进一步详细估算。,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、地下水资源计算评价,地下水资源：是总水资源的重要组成部分，指有利用价值的、本身又具有不断更替能力的各种地下水量的总称。 地下水资源评价, 要求对浅层地下水资源量及其时空分布特征进行全面评价。 地下水资源量评价内容 , 包括补给量、排泄量、可开采量的计算和时空分布特征分析，以及人类活动对地下水资源的影响分析。,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、地下水资源计算评价,地下水资源计算评价，一般按地质地貌条件分区进行。较大范围的评

24、价可将评价区分为山丘区、平原区、沙漠区、内陆盆地等不同类型进行。计算量一般包括补给量和排泄量，有时尚需计算地下水的可开采量。 水均衡法：即对均衡区内一定时段的所有补给和消耗项分别进行评价，以求得不计总量和消耗总量，并研究地下水补给和消耗之间随时间、季节变化的规律，以下式表示： Q总 补-Q总 排=u h 式中： Q总 补：地下水总补给量； Q总 排：地下水总排泄量； u：给水度；h：计算时段始末的水位差。 以下分别讨论平原区与山丘区地下水资源的计算。,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、地下水资源计算评价,平原地区地下水的总补给量包括：降雨入渗补给量、河道渗漏补给量、山前侧向渗漏补给

25、量、河库渗漏补给量、山间入渗补给量、越流补给量、人工回灌补给量等，平原区的总排泄量包括潜水蒸发量、人工开采净消耗量、河道排泄量、侧向流出量和越流排泄量等。,（一）、平原地区地下水资源计算,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、地下水资源计算评价,降雨入渗补给是地下水最主要的补给来源，降雨初期，土壤干燥，雨量几乎全部由包气带土层吸收，当包气带土壤含水量达到一定限度时，入渗的水量在重力作用下，由土层上部逐渐渗入到土层下部，直至地下水面。入渗量可按下式计算：,（一）、平原地区地下水资源计算,1.降雨入渗补给量,式中：Up:降雨入渗补给量； F:计算区面积； P：多年平均降水量； ：多年平均降

26、水入渗补给系数，可由相关式求得。,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、地下水资源计算评价,河道渗漏补给量指当河水水位高于两岸地下水位时，河水渗入补给地下水的水量。 当河道两岸地区水文地质条件（岩性、潜水埋深，水力坡度等）基本一致，并为双侧渗漏补给时，其总补给量为左右两岸侧渗补给量之和。左右两岸侧渗补给量应根据实测径流量的大小，分别按左、右岸水力坡度占两岸水力坡度之和的权重求得，计算公式为： U河渗=U左河渗+U右河渗，,（一）、平原地区地下水资源计算,2.河道渗漏补给量,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、地下水资源计算评价,式中：U河渗：河道渗漏补给量；U左河渗、U右河渗

27、：左、右侧河道渗漏补给量；W上、W下：河道上、下游断面多年平均年径流量；I左、I右：河道左、右岸地下水水力坡度。,（一）、平原地区地下水资源计算,2.河道渗漏补给量,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、地下水资源计算评价,山前侧向渗入补给量指山丘区山前地下径流补给平原区浅层地下水的水量，一般用地下水稳定流计算方法分段算的； Q侧=KTAt 式中： Q侧：山前侧向渗入补给量；K：渗透系数；I：水力坡度，一般可用河底坡降代替；A：垂直于地下水流向的河床潜流过断面面积；t:河段过水时间。,（一）、平原地区地下水资源计算,3.山前侧向渗入补给量,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、

28、地下水资源计算评价,平原地区地下水的排泄包括：潜水蒸发、人工开采、河道排泄、泉水出露等方式。 潜水蒸发量是由于浅层地下水受土壤毛管力作用，不断沿毛细管上升，一部分受气候条件影响，蒸发散失；一部分湿润表层土壤、供植物吸收。潜水蒸发量大小主要取决于气象条件、潜水埋深和包气带特性，可采用下式计算：,（一）、平原地区地下水资源计算,4.平原地区地下水的排泄量,式中：E潜：潜水蒸发量；E0：年水面蒸发量；C：潜水蒸发系数；F：计算区面积。,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、地下水资源计算评价,山区地下水主要靠降雨入渗补给，由于山区钻孔及观测资料较少，难以满足计算要求。通常根据地下水均衡原理，

29、用总排泄量代表总补给量，反求地下水资源量。 山区总排泄量包括山前侧向流出量、河床潜流量、泉水出露量和河床基流量。山前侧向流与河床潜流在河道有水库控制或沉积物较厚时可忽略不计，河川基流是山区地下水的主要排泄量。 当流域侧流断面不存在深厚的覆盖层时，地下水资源量可用分割河川径流过程线求得。现行分析方法有水文分割法和理化分析法两大类，以水文分割法为常用，其中主要方法有：,（二）、山丘区地下水资源,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、地下水资源计算评价,以枯季最小流量作为地下水流量。我国经有关单位分析认定：南方湿润地区以枯季最小月平均流量作为地下水流量；北方则以三个月最小流量作为地下水流量为

30、妥。这是估算地下水资源最简便、概略的方法，有待用实测资料加以验证。,（二）、山丘区地下水资源,1.枯季最小流量法,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、地下水资源计算评价,河川径流流量过程线的退水 段一般退水流量方程表示： Qt=Q0exp(-at). 式中：Qt:退水后t天的流量；Q0：退水开始时的流量；a:退水系数；t:时间。 一阶综合退水曲线的做法是用综合作图分析法或通过计算消退段流量比值，用公式求得综合退税曲线。,（二）、山丘区地下水资源,2.退水曲线法,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、地下水资源计算评价,将综合退水曲线套在流量过程线的尾部，将流量过程线分割为两部

31、分。上部为地表径流（包括壤中径流），下部为地下径流。如需将壤中径流从地表径流中分出，可将用一阶综合退税曲线扣除地下径流剩下的流量退水部分作过程线用同样方法求得二阶综合退水曲线，将此图套在地表径流过程线上便可分割出壤中径流。,（二）、山丘区地下水资源,2.退水曲线法,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,四、地下水资源计算评价,山丘区河川基流量一般由与河流无水力联系的基岩裂隙水补给，故若假定含水层的来水量与地表径流量之间存在比例关系，可用以下水平衡方程表示： W1=W0+W表-W基 式中： W1、W0：时段末、时段初含水层储量； ：比例系数； W表：计算时段地表径流量； W基：计算时段河川基

32、流量。,（二）、山丘区地下水资源,3.水量平衡试算法（加里宁法）,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,五、水资源总量与供需平衡分析,在分析计算降水量、河川径流量、地下水补给量后，便可进行水资源总量的计算。 将河川径流量与地下水补给量之和作为水资源总量，数据会必然偏大，因河川径流量中包括一部分地下水排泄量，而地下水补给量中又有一部分由河川径流量所提供，两者简单相加就有一部分为重复计算量，只有扣除两者间的重复计算水量才是真正的水资源总量。区域水资源总量以下式表示：,（一）、水资源总量,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,五、水资源总量与供需平衡分析,当区内地貌条件单一（全部为平原或山区

33、）各分量计算较简单，若区内既包括山区又包括平原，计算比较复杂。 山丘区地下水补给量，难以直接计算，通常以地下水排泄量近似作为补给量，按下式计算：,（一）、水资源总量,平原区地下水补给量按下式计算：,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,五、水资源总量与供需平衡分析,水资源供需平衡分析的目的在于提出区内水资源供需关系的内在规律和主要问题，探讨水资源开发利用的途径与潜力，为加速工农业生产发展、城乡水利建设提供科学依据。 水资源供需平衡分析的主要内容包括：可利用水量（可供水量）的估算，水资源开发利用现状分析，不同代表年、不同发展阶段的需水量预测和缺余水平衡计算等。,（二）、供需平衡分析,第二节

34、水资源评价的基本概念 与一般方法,五、水资源总量与供需平衡分析,可利用水量或可供水量指一般把通过蓄水、引水、提水、调水等各类工程措施，改变天然水资源时空分布所获得的可以利用的水量。 可利用水量及其保证程度要受到自然、经济、技术、条件的制约，可供水量占河川径流量的比重愈大，说明水资源开发利用程度愈高。,（二）、供需平衡分析,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,五、水资源总量与供需平衡分析,农业用水量包括农业灌溉，林、牧、渔业用水，农村人畜生活用水等，其中灌溉用水占90%以上，因此农业用水基本上随灌溉面积和灌溉定额的增长而增长，即 灌溉用水量=灌溉定额灌溉面积。 灌溉定额指单位面积耕地灌溉水

35、量，它与气候、土壤、作物种类、耕作方法、灌溉技术有关，一些国家的灌溉定额参见下表：,（二）、供需平衡分析,1.农业用水量,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,五、水资源总量与供需平衡分析,工业用水量指工矿企业在生产过程中用于制造、加工、冷却、净化、洗涤等生产和企业内职工的生活用水，根据水量平衡原理可按下式计算： W=W1+W2+W3. 式中：W：生产过程中的总用水量；W1：生产过程中的消耗水量，包括由产品带走的水量和生产过程中蒸发、渗漏水量，其数量较少，一般只占总用水量的2%5%；W2：生产过程中的排出水量；W3：生产过程中的回用水量，即重复利用水量。,（二）、供需平衡分析,2.工业用水

36、量,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,五、水资源总量与供需平衡分析,衡量一个地区或一个部门用水是否合理，目前比较普遍采用的指标是重复利用率，其数值等于重复用水量占总用水量的百分比，即,（二）、供需平衡分析,2.工业用水量,或,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,五、水资源总量与供需平衡分析,在缺乏资料情况下，我国人均用水定额可参照国家城乡建设总局拟定的不同发展阶段生活用水标准并结合具体情况酌予选定。 表 不同发展阶段人均生活用水标准（单位：L/d）,（二）、供需平衡分析,3.城市生活用水及农村人畜用水量,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,五、水资源总量与供需平衡分析,供需

37、平衡分析是在一定区域、一定时段内，对不同水平年（如现状水平年或未预测的未来水平年）及某一保证率的各部门进行供水量和需水量的平衡关系分析，其实质是在考察区域水资源可利用水量及其变化基础上，进行可供水量、需水量及其盈亏分析，具体包括： 查清水资源的开发利用现状；分析未来水平年天然水资源及供水能力；分析未来各需水部门的需水量和实际耗水量；分析未来水资源的余缺及供需问题。,（二）、供需平衡分析,3.城市生活用水及农村人畜用水量,第二节 水资源评价的基本概念 与一般方法,五、水资源总量与供需平衡分析,以下是海河流域水资源供需分析表： 表 海河流域水资源供需分析表（106m3）,（二）、供需平衡分析,3.

38、城市生活用水及农村人畜用水量,第三节 不同地区的水资源分析,山区水平衡与水资源 平原地区的水量转换 城市水资源 湖泊水资源,第三节 不同地区的水资源分析,一、山区水平衡与水资源,山区水资源的组成：降水（直接补给），地下水补给、融雪补给、冰川融水补给亦占一定比例。 山区水资源的影响因素：主要有地形、岩性构造、土壤植被的垂直分带等直接影响其水平衡要素的变化；距海远近影响水汽来源；山脉走向、坡度等是水资源的局部影响因素。 以降水量P为例，其影响因素可用下式表示： P=P(,)+P(Z)+P(,) 式中：,：经、纬度；Z：海波高度；,：坡度、山脉走向。 一些资料表明，中小尺度范围内，降水量、径流量随高

39、度增加而增大，而大尺度范围内，降水量、径流量有随高度增加减少的趋势；而蒸发量则普遍随高度增加而减小。,第三节 不同地区的水资源分析,一、山区水平衡与水资源,山区地形地面坡度大，河谷比降大，水流急，大部分降水形成地表径流。因此，山区水资源总量通常主要指河川径流量：,山区河流坡度陡水急、变化剧烈，利用上一般采用梯级开发。利用水头，自流灌溉；利用落差，开发水电。,第三节 不同地区的水资源分析,二、平原地区的水量转化,平原区地势平坦，第四纪松散层较厚，降水除部分流入河道外大部分渗入地下。地下水以垂直运动为主，水平方向运动甚微。 平原地区水资源研究的中心是在人类活动影响下，地表水、土壤水和地下水三者的相

40、互转化与再分配问题，即人类活动对“三水”（大气降水、地表水、地下水）或“四水”（大气降水、地表水、土壤水、地下水）转化的影响。,第三节 不同地区的水资源分析,二、平原地区的水量转化,平原地区的水量平衡可用下式表示：,其中：U=Up+Us, Up=Eg+Qg+Qa. UsEs。 式中：U：降雨入渗量；Up:地下水降雨入渗补给量；Us:包气带降雨入渗补给量；Ep:雨间蒸发量。 平原地区水资源： W=P-Ep-Es=Qs+Up 即平原地区水资源总量等于地表径流量加上降雨量入渗量（降雨对地下水的补给量）。,第三节 不同地区的水资源分析,二、平原地区的水量转化,广义总水资源（降水量雨 间蒸发）,截留填洼

41、 地表径流,地面 入渗,地下降雨入渗补给量,包气带降雨入渗补给量,河川基流,潜水蒸发,地下水蓄水变化,包气带蒸发,包气带蓄水变化,河川径流,无效潜水蒸发,有效潜水蒸发,可供开发的重力水资源,包气带无效蒸发,包气带有效蒸发,天然利用的重力水资源,未利用的重力水资源,天然利用的重力水资源,非重力水资源,广义总水资源,重力水资源,第三节 不同地区的水资源分析,三、城市水资源,城市水文、水资源的主要特点： 由于人口、产业集中；建筑物增加，不透水积扩大；水系人工化，天然来水被闸、坝、堤防控制；排水系统被各种不透水管道和地下水道系统所代替；水文循环过程发生明显变化。大量工业废水、生活污水排放进入地表径流，

42、水质恶化。此外，城市化还会导致地下水位下降，水量平衡失调、生态环境恶化等。,城市水资源系统包括：供水（来水储水）子系统；用水子系统和排水子系统；是一个多目标、多层次的系统结构。,第三节 不同地区的水资源分析,三、城市水资源,本区降雨,外区来水,山区径流,平原径流,地下水,来水储水系统,用水系统,排水系统,地面水库,工业用水,农业用水,生活用水,环境河湖,污水处理,污水处理,排水系统,图：城市水资源系统,第三节 不同地区的水资源分析,四、湖泊水资源,湖泊：是地表具有一定规模的天然蓄水洼地，是湖盆、湖水以及水中物质组成的自然综合体。 特点：交替期较长、流动缓慢 湖泊水资源：指湖泊的贮水量。湖水水位

43、变化是湖泊贮水量的一种度量。 湖水位变化主要由水平衡要素变化引起，加上风与气压对湖面的作用引起的波动的综合结果。湖泊水位涨落率可用下式表示：,式中：dh/dt：湖水水位的涨落率；Q：湖泊入流量；g:湖泊出流量；Fk:水位为h时的湖面面积。,第三节 不同地区的水资源分析,四、湖泊水资源,湖泊水量平衡是湖泊水资源评价的基础工作，也是综合开发利用湖泊天然资源、协调各方面用水需要，维护湖泊生态平衡的重要依据。 根据水量平衡原理，湖泊水量平衡写为： Vp+Va+Vu=Ve+Vs+Vu+Vq+V. 闭合流域，无地下径流流入，流出时，方程可写为： Vp+Va=Ve+Vs+Vq+V. 从上式可以看出，湖泊水资

44、源的计算主要包括湖泊贮水量的计算与湖泊补给水量的计算。,第三节 不同地区的水资源分析,四、湖泊水资源,湖泊水资源除引用湖水作为农业灌溉，工业、生活用水外，还可利用湖泊养殖水生动、植物，发展航运、旅游事业等。利用湖泊水资源必须重视保护，防止盲目开发，特别要注意以下二点： 制止盲目围湖，发挥湖泊的调蓄作用 围湖垦殖对扩大耕地。发展生产带来积极作用，但盲目围垦导致湖泊调蓄能力降低、生态平衡破坏等消极作用。 搞好水源保护，防止湖泊污染 由于湖泊水流分散，入湖水流流速迅速减缓，一些内陆湖泊，输入水量大于输出水量，污染物在湖内积累，而湖内水生动、植物又富集了不少有毒物质，给人类生活带来危害。,第四节 水质

45、评价,水质评价：简称，水环境质量评价，根据水体的用途，按照 一定的评价参数、质量标准和评价方法，对水域的水质进行定性和定量评价。 其目的是指出水体污染程度，主要污染物及其来源，污染时段、位置和发展趋势，从而为水资源保护提供决策依据。 水质评价首先需要进行基本数据的收集、整理和分析，然后根据评价目标确立评价要素和相应参数，并选择评价方法，建立水质评价的数学模型，通过确立评价准则提出评价结论，并给出水质评价图。,第四节 水质评价,从不同角度可将水质评价分为不同的类型， 如按评价阶段分类，可分为回顾评价、现状评价和预测评价； 按水体用途分类，可分为饮用水、渔业用水、游览用水、工业用水、农业用水等评价

46、； 按评价对象分类，可分为河流、湖泊、水库、地下水等评价； 按选择的评价数目分类，可分为单项参数评价和多项参数评价。 下面将重点介绍后二种类型的水质评价。,第四节 水质评价,1.单项参数评价法,单项参数评价法是用某一种水质参数的实测代表值与其标准值对比，判断水质的优劣、污染程度或适用程度。 水质参数是指水中物理、化学和生物成分及其数量。 常用的水质参数有六类：常规水质参数，包括水的色、嗅、味、透明度、盐度、水温、硬度、酸碱度等；氧平衡参数，包括溶解氧、化学耗氧量、总耗氧量等；重金属参数，包括汞、铬、铜、铅、锌、镉、铁、锰等重金属含量；有机污染汞、铬、铜、铅、锌、参数，分为简单有等，和复杂有机物

47、，如机物如苯、酚、芳烃、DDT等，和复杂有机物，如苯并芘、石油、多氯联苯等；无机污染物参数，如氨氮、亚硝酸盐氮、氯化物、氧生物参数，包括细菌化物、氰化物等；包括细菌化物、氰化物等；总数、大肠菌数、底栖动物及藻类数量等。,第四节 水质评价,2.多项参数综合评价法,通过选择多项水质参数，按照一定的方法和步骤，综合概括 成一项指数，进行水质评价。具体步骤如下： （1）参数选择 针对评价对象和目标选择上述所列各种参数中的相应的参数。 （2）参数取值 对于选择的每种参数，在多个样本基础上取其代表值，取值方法有以下几种： 算术平均法：,第四节 水质评价,2.多项参数综合评价法,最大值法： 加权平均法：,式中：Ci：某项参数的实测代表值； Cij ：各样本对应的实测值； i=1,2,.m ：选择的参数个数； j=1,2,.n ：各参数对应的样本数； Wj：各个样本所占的权系数，如按样本所代表水域面积作为权系数，按所代表的地