3.地表水资源

1、第三章 地 表 水 资 源,第一节 基本资料的搜集与审查 第二节 人类活动的水文效应 第三节 还原计算 第四节 河川径流量分析 第五节 区域地表水资源分析 第六节 出境与入境水量 第七节 地表水资源可利用量估算,第一节基本资料的收集与审查,地表水资源是指河流、湖泊等地表水体可以更新的动态水量，用天然河川径流（即还原后的多年平均天然河川年径流量）表示。 实际上，河川径流量中的基流量，属于地下水资源。,原来地表水资源只是河川径流量的一部分呀！,一、基本资料的搜集,区域水资源计算需要如下基本资料：P18 社会经济资料 自然地理特性资料 水文气象资料 水利工程与水资源开发利用概况 水质监测资料 以往的

2、水文、水资源分析计算和研究成果,地表水资源计算需要哪些基本资料？,二、径流资料的审查,径流资料的审查分析也包括： 可靠性：原始资料的可靠程度。 一致性：各类资料反映河流的天然规律，具有同一基础。 代表性：指标对总体的代表性，样本资料的统计特征对总体统计特征的代表程度。,审查方式与降水资料相同，同学们可以参照前一章哟！,三、资料的插补延长,年径流量的插补延长 降水径流 上游下游 相邻站资料 汛期年径流量 月径流量的插补延长 汛期：水位流量、因素相关法 非汛期：多年平均值、退水规律插补,第二节人类活动的水文效应,一、人类活动对水平衡要素的直接影响,跨流域调水，特别是调水量较大的南水北调、引黄济淀等

3、，直接影响到两个区域的水量平衡。 农业灌溉，增加了蒸发，减少了径流。如黄河流域发展灌溉，造成下游断流。 水库的削减洪峰，拦蓄汛期的径流，用于枯期下泄。 抽取地下水等，均改变了水量平衡。,二、人类活动对水平衡要素的间接影响,1、广义上，人类生活在水资源系统中，其一切活动都无不引起水资源的变化。水量平衡方程中任何一个因素发生了变化，其他因素必须随之而变这种自动的调节变化，就是人类活动间接影响所致。 2、灌溉排水。灌溉增大了蒸发，减少了径流量，加速了四水转化。,3、水库等蓄水工程 对降水和蒸发的影响。水面代替了陆面，蒸发量大增，降水的影响变化不一。 对径流的影响。削减洪峰，调节径流。 对地下水的影响

4、。抬高地下水位，加速四水转化。 对泥沙的影响。库内泥沙淤积，下游下泄清水时又对两岸造成冲刷。,4、城市化 城市人口、工业、交流等热量产生，造成“城市热岛”效应。 城市硬地面，减少了蒸发。 城市建筑物、硬地面，增加了径流。 城建建筑物、硬地面，减少了下渗补给地下水。 城建打井，加大了地下水位下降趋势。 城市空气环境差，造成酸雨。,5、水土保持生态建设 林业措施。林区风速小、温度大、温度低，增加降水。林区对径流影响是减少地表径流，增加地下水径流，对总径流量的影响说法不一。 梯田。拦蓄径流，增加下渗，改良土壤，减少水土流失。 其它措施，同样的道理，增加就地下渗，拦蓄径流。,第三节径流还原计算,一、径

5、流还原计算的要求,在天然情况下，区域气候条件、下垫面、水文因素在一定时期内相对稳定。 由于人类活动的影响，同一河流的上下游所处条件发生了变化，资料没有可比性，一致性受到破坏。 因此测站以上受水利工程及人类其它活动影响，而削耗、减少、增加的水量均需进行还原。 地下水开采也影响到河川径流，但因素较复杂，影响也不大，在还原中一般不考虑。 径流还原主要指地表水量的还原。,径流还原计算是为了求得天然情况下的河川径流量，以保持河川径流量资料的一致性。 天然河川径流量是实测河川径流量与还原水量之和。 还原水量包括： 测站以上农业灌溉耗水量 工业净耗水量 生活净耗水量 蓄水工程蓄水变量 水土保持措施对径流的影

6、响水量,由于水面扩大而增加的蒸发耗水量 跨流域引水量 河道分洪决口水量 蓄水工程的渗漏水量 其它，包括城市化、地下水开发等对径流的影响水量。,二、径流还原计算的方法,径流还原计算的具体方法主要有分项调查还原法、降水径流模型法、蒸发差值法、双累积曲线法等。 不同的资料条件选用不同的方法。有条件时，同时用几种方法进行，互相验证，选取合理成果。,1、分项调查法 对流域中各项影响因素所造成的水量变化逐一调查。 分别是测站以上的用于农业、工业、生活的引水量，水面增加引起的蒸发量，水库渗漏量，工程蓄水量，水保蓄水量，跨流域引水量，其它。 水利水电工程水文计算规范SL278-2002,1）农业灌溉耗水量（W

7、灌溉） 上式中的就是灌溉用水的回归系数，即灌区地表废泄损失水量、渗漏量之和与渠首引水总量之比。 与哪些因素有关，主要与地下水埋深有关。 与灌溉水利用系数的区别？,灌溉用水没有回到径流中。,灌溉用水中一部分水又回到径流中。,2）工业净耗水量（W工业） 工业用水有地表水和地下水，还原时仅考虑引自地表水的那部分。 一般根据单位产值用水量与工业总产值来估算。 一般工业净耗水量较小。,3）生活净耗水量（W生活） 还原时也仅考虑引地表水的那部分。 根据生活用水定额与人口来估算。 注意城市生活用水定额与农村生活用水定额的差别。 生活用水回归系数一般取0.85-0.90,4）水库蒸发损失水量 W渗漏 建库前面

8、水表的变化，引起蒸发损失增大。 水库渗漏损失水量 根据达西公式和水库底面积估算。,水库蓄变量： 跨流域引水量： 调查法。 河道分洪水量： 调查法。,2、降水径流模型法 降水受人类活动影响相对较小，可以近似认为降水在人类活动前面没有变化。首先建立人类活动影响前的降水径流模型，再采用现在的降水来推算径流，计算出的径流就相当于还原的径流。 降水径流模型法有二种方法：多元回归分析法、产流模型法。,1）多元回归分析法 建立影响径流的水文、气象因素的回归模型。 掌握多元回归分析方法。 式中：P是年降水量；P上是上一年10-12月总降水量；T是平平均气温。,2）产流模型法 人类活动影响因素很多时，无法确定调

9、查时，可采用产流模型。 选定不受人类活动影响的年份，利用实测降水、径流资料调整模型的结构及有关参数，使其用雨量资料按模型推算出的径流过程与选定年份的实测径流过程相吻合。 将以后的各年降水资源代入模型，推求天然径流量。,新安江模型很复杂，这里只讲基本!,我国的新安江模型、美国的萨克拉门托模型、斯坦福模型等。 下面重点讲解新安江模型。 关键点：河道上建了水库，水库不溢洪时，测点处的流量应是流域内扣去水库控制面积后其余集水面积上所形成的洪水。如溢洪，则扣除溢洪水量。,、蒸发差值法 流域多年平均情况下，降水量不变，根据水量平衡原理，径流差值等于蒸发差值。,忽略流域蓄水变量.,2、双累积曲线法 根据人类

10、活动前的实测降水径流资料，建立年降水径流模型。 根据实测年降水量资料，由年降水径流模型求得逐年（包括人类活动以后）的年径流量计算值R计，并逐年计算累积值 由人类活动前，径流双累积曲线呈45线，人类活动后，实测年径流量小于计算值。其偏差为累积还原水量。,三、径流还原计算成果的合理性分析,单项指标的检查 上下游、干支流及区间的水量平衡分析 用径流深和降水径流关系分析 几种方法相互比较 框算检查。,自己看书，理解因果关系！,第四节河川径流量的分析计算,河川径流的概念 流域上的降水，经由地面和地下途径汇入河网，形成流域出口断面的水流，称为河流径流，简称径流。 河川径流的补给 雨水补给 冰川、融雪水补给

11、 地下水补给,一、河川径流量概念,河流径流表示方法 流量Q，单位时间内河流通过某一断面的水量，m3/s。 径流总量Wt，指在一定时段内通过河流某断面的总水量，m3、亿m3。WtQt 径流深R，假定径流总量均匀地铺在流域面积上所得到的平均水深，mm。,径流模数M，单位流域面积上产生的流量。 MQ/F。 径流系数，某时段内的径流深度与同一时段内降水量之比，即R/P。注意1。 河川径流量的分析计算 代表站法 等值线图 年降雨径流关系,掌握频率分析方理论与方法！,二、河川径流量的时空分布,1、径流的时程分配 1.1 径流年内变化 多年平均的月径流过程 连续最大4个月径流量百分率 枯水期径流量百分率，根

12、据灌溉、发电、养鱼、航运等部门要求，分别确定枯水期。 不同频率的典型年选取。典型年的选取原则是什么？ 不同频率的年内分配过程,流量分配率（）：年内各月（旬）流量占全年径流总量的百分数。即月（旬）分配率。通常用连续最大四个月径流量占年径流总量的百分率来表示。 径流量年内分配不均匀系数（CL）,式中：Q是月流量。,1.2 径流年际变化 径流量的年际变化影响因素？ 补给来源（以高山冰雪融水或地下水补给为主的河流，年径流Cv值较小，而以雨水补给为主的河流Cv值较大，） 流域面积（流域面积大，河流径流量大，而且流径不同的自然区域，各支流径流变化情况不一，丰枯年可以相互调节） 年径流量（年径流量大意味着年

13、降水量丰富，地表供水充分，蒸发稳定，年径流Cv值小） 下垫面条件（蓄水条件好的，变化小）。,径流量年际变化通常用年径流变差系数CV、最大与最小年径流量之比来反映。 秦岭-江淮以南，CV在0.5以下；淮河流域以0.6-0.8；华北平原达到1.0左右；东北山地和内陆河流域0.5以下，平原盆地在0.8以上。,2、径流的空间分配 影响因素：取决于年降水的空间分布，也受下垫面的影响。 多年平均年径流深及年径流变差系数Cv等值线图的绘制 代表站选择 多年平均 年径流深等值线图的绘制 及年径流变差系数CV图的绘制 合理性分析,自己看书，可参照工程水文学,第五节地区地表水资源计算,一、地表水资源概念,地表水体

14、包括河流水、湖泊水、冰川水和沼泽水. 地表水资源通常用地表水体的动态水量即河川径流量来表示。 指有经济价值又有长期补给保证的重力地表水，即当地地表产水量，是河川径流量的一部分。 河川径流量，即水文站能测到的当地产水量，包括地表产水量和部分（也可能是全部）地下产水量。是水资源总量的主体。,在多年平均情况下，河川年径流量是区域年降水量扣除区域年总蒸散发量后的产水量。 地表水资源数量评价，主要是评价河川径流量。,二、河流水量分析与计算,1.河水流量过程线的分割方法（基流分割方法） 河川基流量(又称地下径流量)是指河川径流量中由地下水渗透补给河水的部分，即河道对地下水的排泄量。河川基流量是一般山丘区和

15、岩溶山区地下水的主要排泄量。,水平直线分割法 找出洪水涨水段的最低点A，引水平线和退水曲线相交于B点，如右图。 AB以上是地面径流量，以下是河川基流量。 当河流兼有深层地下水和潜水的补给时，雨水潜水补给总是增加的，基流应增加。此法不宜使用。,斜线分割法 找出洪水涨水段的最低点A，由于降水对潜水的补给，B点应高于A点。如右图。 B点确定方法： ）洪峰后N天的点，根据流域面积确定N。见下表。 ）退水曲线上，坡度陡的是地面退水，缓的是地下退水。退水曲线上的拐点即为B点。,表 2-5 不同流域面积的N值,水平直线分割法和斜线分割法，没有建立在分析地下水对河流补给规律的基础上，分隔出来的地下水补给量随意

16、性比较大。但方法简便易行，有一定精度。,退水曲线法 根据标准退水曲线从洪水流量过程一两端向内展延地下退水曲线。 由起涨A点向后水平延到C点。 由退水曲线B点向前延续至D点。 直线连接C、D点。如右图。 适应于地下水与河水无直接水力联系的情况。,2.河流多年平均径流量的计算 河流径流量实测资料较长时，多年平均值趋于稳定值。这个就是多年平均径流量。 有长期实测资料情况，实测年数20年以上，包括丰、平、枯年份的观测资料。 有短期实测资料，实测年数少于20年， 利用径流资料进行插补展延 利用降水资料进行插补展延,缺乏实测资料时 等值线法 水文比拟法；根据河流水文现象的区域性特征，选择一个气候、下垫面条

17、件与研究流域相似的参证流域。,三、区域地表水资源分析计算,区域地表水资源量指同年（或多年平均）输入本域的入境水量、山区自产水和平原自产水量之和。 区域地表水资源计算方法：代表站法、等值线法。 1. 代表站法 选择一个或几个基本能够控制全区、实测径流资料系统较长并具有足够精度的代表站，把代表站的年径流量，按面积加权，从而推出区域多年平均及不同频率的年径流量。,计算公式： 式中，F评i，是第i个代表站的集水面积；F代i是第i个评价区的集水面积；W评i是第i个代表站的年径流量。,2. 等值线法 区域面积不大、缺乏实测径流资料的情况下，借用包括该区在内的较大面积多年平均年径流深及年径流变差系数等值线计

18、算区域平均及不同频率的年径流量。 量算相邻两条等值线间计算区内的面积fi； 求对应fi的径流深，取两条线的平均值Ri； 计算公式：,第六节入境与出境水量,自学为主，P62,入境和出境水量，是指对特定区域边界而言的。 入境水量是天然河道流经区域边界流入区的河川径流量。 出境水量是天然河流经区域边界流出区域的河川径流量。 多年平均及不同频率年入境、出境水量的计算 代表站法 水量平衡法 入境与出境水量的时空分布,第七节地表水资源可利用量计算,一、水资源量可利用量的概念,1. 地表水资源可利用量定义 水资源可利用量是区域水资源总量的一部分，具有独立性与整体性交织、动态性、模糊性和时空变异性等特征。 水

19、资源可利用量的概念尚不统一。 一般认为，地表水资源可利用量（地表水可利用量）是指在可预见的时期内，在统筹考虑河道内生态环境和其他用水的基础上，通过经济合理、技术可行的措施，可供河道外生活、生产、生态用水的一次性最大水量（不包括回归水的重复利用）。,全国水资源综合规划关于地表水资源可利用量计算方法的大纲和水资源调查评价培训教材(试用)(水利部水文局)中给出了关于水资源可利用量的较规范定义:“在可预见的时期内，在统筹考虑河道内生态环境和其他用水的基础上，通过经济合理、技术可行的措施，可供河道外生活、生产、生态用水的一次性最大水量（不包括回归水的重复利用）。水资源可利用量是从资源的角度分析可能被消耗

20、利用的水资源量”。,参考一下呀,郭周亭：在经济合理、技术可行和环境允许的前提条件下，通过各种工程措施最大可能地控制利用不重复的一次性水量。 贾绍凤等根据可持续发展和水权约束,对水资源可利用量的定义为：在满足一定的生态保护标准下的生态需水的前提下，在一定的经济技术水平条件下，有水权保证的、在总水资源量中可以被当地净消耗于生产生活的那部分水资源量。,参考一下呀,雷志栋：“在经济合理,技术可行和生态环境允许的前提下，通过各种措施所能控制引用的不重复的一次性水量”。 高建芳等提出“地表水资源可利用量是指在可预见期内统筹考虑河道内外生态环境和生产、生活用水，在满足天然生态环境最小需水量的条件下，并顾及到

21、国际分水协仪和下游用水的前提下，通过经济合理、技术可行的措施,可供河道外生活、生产、人工生态环境用水的一次性最大水量（不包括回归水重复利用）”。,参考一下呀,水资源可利用量的定义各有特点，但又有其共性：都提出是在可预见的时期内，即与一定的经济社会因素有关；都提到了生态环境需水量对水资源可利用量的限制；都指出水资源可利用量需依靠经济合理、技术可行的工程措施；都强调水资源可利用量是指一次性供给的最大水量，不包括回归水重复利用量；强调了水资源可利用量不包括汛期难于控制利用的那部分水量；除贾绍凤外，基本上没有涉及到水权概念。,2. 地表水资源可利用量分析 主要考虑因素：社会与经济条件、生态环境需水量、工程措施、洪水、水权和回归水等。 国内不考虑回归水，更注重自然的水资源量；国外考虑回归水的利用。 国内一般不考虑无法控制的洪水，国外也没有具体说明。 国外在水权方面考虑较全面，国内较小涉及水权。,3. 地表水资源可利用量的计算原则 水资源可持续利用原则 统筹兼顾及优先保证最小生态环境需水的原则 以流域水系为系统的原则 因地制宜的原则,二、地表水资源可利用量计算,相应于水资源可利用量定义上的区别,国内外在水资源可利用量的计算方法上也存在较大差