水资源评价理论与方法.pptx

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1、课程简介一、教学目的及要求 通过对该课程的学习，掌握水资源评价的基本内容及其基本方法。要求掌握水资源区划的主要方法；水资源量的估算；可供水量的计算；需水量的调查与估算；水资源供需平衡分析方法。并了解水资源开发规划的基本原则和程序。第1页/共85页二、教学内容及课时安排 第一章：绪论 说明水资源的含义及其特点；水资源评价和管理的任务、内容。本章计划学时：1 第二章：水资源区划介绍水资源区划的原则与指标；水资源区划的方法。本章重难点：水资源区划的方法主导因素法、谱系群分析法。本章计划学时：3 各小节学时安排：第一、二节共1学时；第三节2学时 第2页/共85页第三章：水资源估算 本章讲述如何推求某一

2、区域的水资源量，具体内容包括：基本资料的搜集、审查；地表水资源量的计算；地下水资源量的计算；水资源总量的计算。本章重难点：基本资料的搜集、审查；地表水资源量的计算本章计划学时：8各小节学时安排：第一、二节共3学时；第三、四节共3学时；第五、六节各1学时 第3页/共85页第四章：可供水量的计算 可供水量计算是水资源供需分析的重要环节。本章通过分别对蓄水工程可供水量、引水堤水工程可供水量、地下水可供水量、区域可供水量的计算来说明不同研究对象可供水量的计算方法。最后还介绍了可供水量的预测方法。本章重难点：可供水量的含义；蓄水工程可供水量的计算方法 本章计划学时：6 各小节学时安排：第一、二节共2学时

3、；第三、四、五、六节各1学时 第4页/共85页第五章：需水量调查与估算 为了与可供水量配合进行水量平衡分析，需要求出不同水平年不同保证率的分析区总用水量。本章通过分别对农业用水量、工业用水量以及城镇居民生活用水及农村人畜用水的计算来说明需水量的调查与计算方法。最后还对一个总用水量的实例进行了分析。本章重难点：农业需水量的调查与估算；工业用水评价指标；工业用水的经济分析法 本章计划学时：6 各小节学时安排：第一、二节共2学时；第三节2学时；第四、五节共2学时 第5页/共85页第六章：水资源供需平衡分析 本章按照水量平衡原理研究水资源的可供水量与社会需水量的对比关系，即水资源的供需平衡分析。本章重

4、难点：供需分析中的指标体系和综合评价 本章计划学时：5 各小节学时安排：第一、二节共1学时；第三节2学时；第四节共2学时 第6页/共85页第七章：水资源开发规划 为了合理开发、利用和保护水资源、防治水害，保持水环境需要确定较为完整的计划，即进行水资源的开发规划。本章重点分析水资源开发规划的原则和程序，并简单介绍水资源开发系统的基本知识。本章重难点：水资源开发规划的影响评估；防洪规划 本章计划学时：5 5 各小节学时安排：第一、二节共4 4学时；第三、四节共1 1学时 三、考试及成绩评定期中考核，期末考试；期中考核成绩占30，期末考试成绩占70。第7页/共85页参考书目1 1、水资源学 陈家琦

5、科学出版社 20022002年2 2、向现代化迈进的中国水利 矫勇、张国良 水利水电出版社 20042004年3 3、水资源经济 杨培岭 水利水电出版社 20032003年4 4、水资源系统工程 金菊良 丁晶 四川科学技术出版社 20022002年第8页/共85页 第一章 绪 论 第一节 水资源的含义及其特点一、水资源的含义 广义的含义：水资源是指地球上目前和近期可供人类直接或间接取用的水。狭义的含义：1 1、可按社会的需要提供或有可能提供的水量；2 2、该水量有可靠的来源，且该来源可以通过自然界水文循环不断得到更新或补充；3 3、该水量可以由人工加以控制；4 4、该水量及其水质能够适应人类用

6、水的要求。第9页/共85页二、水资源的特点 1 1、可恢复性和有限性；2 2、时空分布的不均匀性；3 3、不可替代性；4 4、多种用途的特性，如农业灌溉、工业生产、生活用水、水力发电、航运、水产、旅游等等；5 5、水利与水害的双重性。例：19911991年淮河、太湖、松花江等地发生大洪水，受灾面积达3.683.68亿亩，受灾损失达779779亿元。第10页/共85页第二节 我国水资源概况 一、我国水资源的特点1 1、总量不少，人均、亩均占有量较少；2 2、地区分布不均（地形造成气候差异）在我国青藏高原地区，海拔大于40004000米，降水稀少；青藏高原以北、川东地区，海拔大约在10001000

7、20002000米之间，年降水量有所增加；大兴安岭、太行山、巫山、云贵高原以东地区，海拔小于10001000米，季风频繁，降水丰沛。比较项目比较项目 水资源总量水资源总量人口人口耕地耕地南方南方 81.081.0 54.754.7 35.935.9 北方北方 14.414.4 43.243.2 58.358.3 3 3、年际、年内变化大，水旱灾害频繁。第11页/共85页二、我国水资源开发现状及存在问题 现状：1、水利工事大幅增加；2、水利工程供水能力显著提高；3、水资源的重复利用率低。问题：1 1、地区性缺水；我国人均水资源不足2300m3，约为世界人均水资源占有量的1/4；全国669个城市中

8、，有400多个城市缺水，其中缺水比较严重的城市有110个；全国每年因城市缺水影响产值2000亿元以上。第12页/共85页2 2、管理问题；全国灌区农业用水利用率约4040，发达国家可达70708080；部分地区存在大水漫灌现象。通过加强管理、采取一定截水措施，已有改观，见下表：3 3、水质污染问题 对全国92100km92100km河长进行水质调查，符合饮用水标准的河长约占1/31/3，有1111的河长水质低于农业灌溉要求，约6 6的河长中有毒含量超过排放标准。比比 较较项项 目目 农田实灌面积农田实灌面积（万（万hmhm2 2）灌溉用水量灌溉用水量（亿（亿m m3 3）亩均灌水量亩均灌水量(

9、m(m3 3)19801980年年 4092 4092 3580 3580 583 583 19931993年年 4320 4320 3440 3440 531 531 20002000年年 4824 4824 3466 3466 479 479 第13页/共85页 第三节 水资源评价和管理的任务、内容 一、水资源评价和管理的任务 1 1、水资源的调查工作（1 1）研究特定区域内降水、蒸发、径流诸要素的变化规律及其转化关系；（2 2）阐明水资源（地表、地下）总量、质量及其时空分布特点；（3 3）分析计算需、供水量。2 2、水资源的供需分析3 3、寻求优化方案二、水资源评价和管理的内容1 1、水

10、资源区划；2 2、水资源量的计算；3 3、水质评价；4 4、水资源供需分析；5 5、水资源开发规划；6 6、水资源系统分析；7 7、水资源管理第14页/共85页第二章 水资源区划 第一节 概述 一、水资源区划的定义 水资源区划就是在水资源分析计算的基础上，以对各部门需水要求有决定意义的若干指标为依据，充分考虑自然条件和水资源时空变化的差异性、相似性，把特定区域划分为若干个水资源条件有着明显差异的地区（计算单元），为分区制定合理的水资源开发利用方案提供科学依据。简言之：即根据重要指标划分计算单元。第15页/共85页二、水资源区划的内容 第16页/共85页 第二节 水资源区划的原则与目标 一、水资

11、源区划的原则1 1、最大性原则 同一分区内水资源的变化：具有最大相似性；不同分区内水资源的变化：具有最大差异性；2 2、有利原则 有利于综合研究、开发、利用、管理和保护；有利于揭示供需矛盾、余缺状况；有利于资料的收集、整理、统计和分析；有利于计算成果的校核、验证以及各分区之间的协调、汇总；有利于兼顾工农业布局以及今后的发展。具体而言，有以下主要指标：1 1、按流域水系划分；2 2、按骨干供水设施工程的供水范围分区；3 3、按相似性分区；4 4、按行政区划。第17页/共85页二、水资源区划的指标1 1、基本指标水资源的数量、质量、能量指标；2 2、辅助指标旱涝指数、径流年内分配、枯季最小流量等第

12、18页/共85页第三节 水资源区划的方法 总体思路：逐级划区分区原则：1 1、供需矛盾突出的地区分区宜小；反之分区可适当调大；2 2、关键性的水利枢纽应独立分区；3 3、城市与农村、山区与平原应分开分析；4 4、可以把相关的几项工作结合考虑，以便一份成果，多方适用；5 5、对比以往水资源工作的成果和资料；第19页/共85页常用分区方法：一、综合法选择两个或两个以上的水资源区划指标，将特定区域分为若干个干区、小区等，即采用多指标逐级进行水资源区划的方法。一般情况下，划分高级单元时，以较概括的、较稳定的水资源特征为基本指标；划分较低级单元时，则以较具体的、较易改变的特征值为基本指标。通常情况下，第

13、一级称为水资源地区；第二级称为水资源区。1 1、水资源地区的划分基本指标主要是：水量多年平均径流深 辅助指标：干燥指数、径流量与蒸发量之比 第20页/共85页2 2、水资源区的划分基本指标：可能来水量、径流年内分配径流年内分配指标主要包括：（1 1）汛期和枯水期出现的时间、水量；（2）连续四个月径流量最大的月出现时间与水量集中程度；（3 3）主要灌溉期来水量与年来水量的比值；（4 4）径流量最小月和年最大流量出现时间，以及径流年内分配不均匀程度第21页/共85页二、主导因素法 选择对用水部门生产价值影响最大的关键性因素作指标，结合当地自然地理等因素，对特定区域进行水资源区划。主导因素法原则上只

14、需选择一个基本指标。优点：能较好地反映水资源变化在同一分区地相似性和不同分区的差异性；缺点：缺乏严格的度量标准，有一定的任意性。第22页/共85页三、谱系群分析法 在特定的区域内，选择资料质量好、面上分布均匀的若干代表站，根据选定的区划指标的逐年实测资料，进行各站组合计算相关系数，然后采用逐次形成法依次进行联结合群，反复进行所选代表站都合群为止，这时将大于或等于一定置信水平下相关系数临界值的群作为同一个水资源区划。该方法常采用多年平均降水量作为区划指标。具体步骤参见P-11实例。第23页/共85页第三章 水资源估算 第一节概述 推求水资源量的具体内容：1 1、基本资料的搜集、审查1 1）水文气

15、象、流域特征、水利工程、社会经济等资料的搜集；2 2）资料的三性审查：可靠性、一致性、代表性；3 3）资料的插补延长。第24页/共85页2、地表水资源量的计算1）代表站的统计特征值计算；2）多年平均值及变差系数等值线图的绘制；3）分析其时空变化规律；4）推求计算区域的降水、蒸发、径流过程；5）推求计算区域当地、入境、出境的河川径流量。3、地下水资源量的计算1）山区区域：以地下水总排泄量估算；2）平原区域：以地下水总补给量估算（即可开采量）。4、水资源总量的计算1）当地水资源总量：地表 地下 两者重复2）区域水资源总量：当地水资源总量 入境水量第25页/共85页第二节 基本资料的搜集、审查与分析

16、 一、基本资料的搜集1、本区域内和邻近区域的水文气象资料如：降水、蒸发、径流、泥沙等。2、本区域的流域特性资料如：区域面积、地形、地貌、土壤、植被等。3、区域内水利工程概况如：历年各级水库的有效库容及其灌溉面积；引、提水量及其灌溉面积；灌溉定额、渠系有效利用系数、田间回归系数等。4、区域内水文地质特性资料如：岩性分布、地下水埋深、地下水开采情况等。5、社会经济资料如：人口、耕地的数量及其分布，当地经济发展情况。6、水质监测资料如：主要工矿企业的排污量、排放途径、影响范围、污染后果等。第26页/共85页二、基本资料的审查分析（一）资料的可靠性审查 资料的可靠性审查是鉴定原始资料的可靠程度，审查重

17、点是资料的特大值和特小值。如：降水量：地区分布规律，局部暴雨；径流资料：上下游、邻近站对比，水量平衡分析，极值对比；水面蒸发：气象因素；泥沙：上下游沙量平衡，年径流量与年输沙量之间的关系；第27页/共85页（二）资料的一致性审查与径流还原计算 一致性审查的原因及目的 径流还原计算的含义 径流还原计算的主要方法 1 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、观测加以定量，从而获得总的还原水量。第28页/共85页（1）灌溉耗水量田间回归系数，即通过田间渗漏回归河道的水量占净灌溉水量的比值；灌区综合净灌溉定额；灌水定额：单位面积上的一次灌水量；灌溉定额：农作物全生长期各次灌水定额

18、的总和；若不 考虑输水损失只计算有效灌溉时为净灌溉定额；考虑输 水损失则为毛灌溉定额。灌区渠系有效利用系数；第29页/共85页(2)工业、城镇用水量（3）水库蒸发损失水量（4）水库渗漏损失水量（5）水库蓄水变量（6）跨流域引水量 （7）河道分洪水量 第30页/共85页2、双累积曲线法具体步骤如下：（1 1）由人类活动前的实测降水径流资料，建立年降水径流模型；（2 2）根据实测降水资料，由模型求得逐年的年径流量计算值 ，并计算逐年累积值 。（3 3）由逐年实测径流资料，计算累积值。点绘对应年份的与的相关线，即得径流双累积曲线。（4 4）径流双累积曲线偏离45450 0线的累积还原总水量即为还原水

19、量。第31页/共85页3、蒸发差值法 天然情况：现状：通常认为：即得：此式说明：人类活动对河川径流的影响可视为流域陆面蒸发量的增大。因此有：第32页/共85页4、径流还原计算成果的合理性分析 （1）原始基本资料的审核 （2）不同计算方法的计算成果比较 （3）水量平衡分析 （4）降水径流相关图分析 第33页/共85页（三）资料的代表性审查 资料代表性的含义：指样本对总体的代表性，即样本资料的统计特性对总体统计特性的代表程度。一般而言，资料长度越长其代表性越好。资料代表性分析的主要工作：对长序列而言，主要研究其周期变化规律；对短序列而言，主要是评定其代表性。因而主要有以下分析方法。第34页/共85

20、页1 1、系列的周期性分析 （1）平滑滤波器分析周期（例31）当逐一求出后，绘出的过程线即为滑动均值过程线。每一个步长可绘出一条滑动均值过程线。当步长 为1 1时，即为原序列；当 时，所得的即是序列均值。步长取得最合适的过程线，反映周期变化最清楚。第35页/共85页（2）累积滤波器分析周期 模型形式为：差积曲线的绘制步骤：求序列的算术平均值 ；求序列中每一项与平均值之差 ；计算其累积值 ，即可点绘差积曲线 。第36页/共85页2、资料的代表性分析长序列：周期性分析；短序列：借助有长期观测资料的参证站，通过计算参证站长系列和不同时段短系列的统计参数来判断其代表性。（p28表35）第37页/共85

21、页三、资料的插补延长（一）降水资料的插补延长 1、相关分析法 2、地理内插法 (1)(1)算术平均法 (2)(2)加权平均法（即泰森多边形法，见图3 31 1）(3)(3)等雨量线法 3、水文比拟法 第38页/共85页（二）径流资料的插补延长 1、年径流量的插补延长 (1)(1)流域平均年降水量与年径流量的相关分析 (2)(2)上、下游站年径流量的相关分析 (3)(3)与邻近流域年径流量的相关分析 (4)(4)汛期径流量与年径流量的相关分析 2、月径流量的插补延长（1 1）汛期月径流量的插补 水位流量关系法 相关分析法 （2 2）非汛期月径流量的插补 用缺省月份的多年平均值代替 按退水规律插补

22、 第39页/共85页第三节 地表水资源 地表水：有经济价值又有长期补给保证的重力地表水。一般情况下：一、降水量 根据水资源评价工作的要求，降水量的分析与计算，主要包括以下内容：1 1、多年平均年降水量及降水量变差系数等值线图的绘制2 2、研究降水量的年际变化，推求区域不同频率代表年的年降水量 3 3、研究降水量的年内变化，推求多年平均及不同频率代表年的年内分配过程 第40页/共85页（一）降水量参数等值线图的绘制 1 1、分析代表站的选取 选择资料质量好，实测年限较长，面上分布均匀和不同高程的测站。降水资料主要来源于水文年鉴、水文图集、水文资料、水文特征值统计等。2、年降水量统计参数的分析计算

23、 其统计参数主要包括：多年平均年降水量 、年降水量变差系数 、年降水量偏态系数 。值反映系列各值相对于系列均值的离散程度，即可反映河川径流在多年中的变化情况。在我国，南方流域的 值小于北方流域；大流域的 值小于小流域。值反映系列各值在均值两边的对称程度。它大约是 值的2 23 3倍。第41页/共85页3、降水量统计参数（，）等值线图的绘制（1 1）将各测站年降水量统计参数（，）分别标注在带有地形等高线的工作底图的站址处。（2 2）了解本地区降水成因、分布趋势及其量级变化。（3 3）按“主要站为控制、一般站为依据、参考站作参考”的原则勾绘等值线图。第42页/共85页4、等值线图的合理性分析（1）

24、绘制的等值线图是否符合自然地理因素对降水量影响的一般规律。其一般规律如：靠近水汽来源的地区年降水量大于远离水汽来源的地区；山区降水量大于平原区；迎风坡降水量大于背风坡；高山背后的平原、谷地降水量一般较小；降水量大的地区值相对较小。（2）检查绘制的等值线图于邻近地区的等值线是否衔接。（3）检查绘制的等值线图与陆面蒸发量、年径流深等值线图之间是否符合水量平衡原则。第43页/共85页（二）区域多年平均及不同频率年降水量的计算 1、区域降水量系列直接计算法（1）根据实测年数据量资料，采用算术平均或面积加权平均法计算，得到历年区域年降水量系列。（2）对该系列进行频率计算，即可求取区域多年平均的年降水量及

25、不同频率的区域年降水量。2、降水量等值线图法当区域面积较小时，适用该方法，反之采用频率计算方法。第44页/共85页（三）区域年降水量的年内分配 1、降水量百分率及其出现月份分区图 包括：多年平均连续最大4个月降水量占多年平均降水量的百分率及其出现时间；连续最大4个月降水量占年平均降水量的百分率等值线及其出现月份分区图。2、各代表站不同频率的降水量年内分配第45页/共85页二、蒸发量（一）水面蒸发 1 1、水面蒸发器折算系数 水面蒸发器折算系数是指天然大水面蒸发量与某种型号水面器同期实测蒸发量比值。折算系数有以下特点：（1 1）折算系数随时间而变，一般是秋高春低。（2 2）有一定的地区分布特点，

26、在我国一般从东南沿海向内陆呈递减趋势。2 2、多年平均年水面蒸发量等值线图的绘制 （二）陆面蒸发 陆面蒸发又称流域蒸发，是指特定区域天然情况下的实际总蒸散发量。它等于地表水体蒸发、土壤蒸发、植物散发量的总和。陆面蒸发的估算主要有以下两种方法：1 1、流域水量平衡方程式间接估算法2 2、基于水热平衡原理的经验公式估算法（如彭门公式）第46页/共85页（三）干旱指数与旱涝分析 1 1、干旱指数 干旱指数是反映气候干旱程度的指标，通常定义为年蒸发能力与年降水量的比值。2 2、旱涝分析 我国采用的旱涝标准主要有：（1 1）湿润度与蒸散度比值法（2 2）旱涝指数指标法当 2 2时为大旱；2 2 1 1时

27、为旱；1 1 11时为正常；1 21 22时为大涝。（3）供需比指标法 当 1.3时为偏涝。第47页/共85页三、河川径流量（一）径流资料的统计处理 主要内容包括：径流还原计算、统计特征值计算、径流资料的插补延长。（二）多年平均径流深 及年径流变差系数 等值线图的绘制 重点是：等值线图的合理性检查。第48页/共85页（三）河川径流量的分析计算 1 1、代表站法 基本思路：选取代表站，并计算代表站逐年及多年平均年径流量和不同频率的年径流量，然后根据径流形成条件的相似性，把代表站的计算成果按面积比或综合修正的方法推广到整个研究范围，从而推算区域多年平均及不同频率的年径流量。（参见P41P41424

28、2）2 2、等值线图法重点：面积加权法、经验公式法3 3、年降雨径流相关图法 基本思路：选取具有实测降水径流资料的代表站，由区域实测平均降水量，在代表站年降水径流关系图上查得逐年区域年径流量，进行频率计算，即可得到不同频率得区域年径流量。4 4、水热平衡法 第49页/共85页（四）河川径流量的年内分配1 1、多年平均年径流的年内分配（1）多年平均月径流过程 通常采用月径流量多年平均值与年径流量多年平均值之比值的柱状图或过程线的年内分配表示。（2）多年平均连续最大4个月径流百分率 即连续最大4个月的径流总量占多年平均径流量的百分数。（3）枯水期径流百分率 即枯水期径流量与年径流量的比值的百分数。

29、2 2、不同频率年径流的年内分配 通常采用典型年法。第50页/共85页第四节 地下水资源 一、概述区域地下水资源是指区域浅层地下水体在当地降水补给条件下，经水循环后的产水量。通常按地形地貌等特征分为山丘区和平原区。地下水资源计算的基本方法主要有：四大储量法（静储量、动储量、调节储量、开采储量）、地下水动力学法、数理统计法、水均衡法。水均衡法以均衡区的水量平衡分析为基础，研究地下水各项补给量、各项排泄量和地下水蓄变量之间的动态关系。一般情况下，山丘区以总排泄量估算总补给量，代表地下水资源量；平原区直接以总补给量估算地下水资源量。第51页/共85页二、山丘区地下水资源量的计算 第52页/共85页三

30、、平原区地下水资源的计算（一）以补给量估算 第53页/共85页（二）以排泄量估算 第54页/共85页（三）地下水可开采量 地下水可开采量是指在经济合理、技术可行和不造成地下水位持续下降、水质恶化及其它不良后果条件下可供开采的浅层地下水量。其具体估算方法有以下三种：1 1、实际开采量调查法即将实际开采量近似代表多年平均可开采量。2 2、可开采系数法重点在于确定可开采系数。它等于可开采量与总补给量之比。3 3、多年调节计算法该方法进行逐年的补给量和消耗量的平衡计算，两者之差即为地下水可开采量。第55页/共85页四、不同频率代表年的地下水资源量（一）山丘区建立代表年的河川基流量和地下水资源量的相关图

31、。（二）平原区 建立代表年的降水入渗补给量和地下水资源量的相关图。第五节 水资源总量水资源总量的计算主要包括以下内容：(1)(1)多年平均水资源总量的计算 (2)(2)不同频率水资源总量的计算 (3)(3)地下水开采条件下的水资源总量 第56页/共85页一、区域多年平均水资源总量的计算（一）山丘区域（二）平原区域（三）平原与山丘的混合区域（四）水资源总量计算中的平衡分析 可推出：这里：平原地区的河川基流量相当于地下水河道排泄量，是指当河道水位低于两岸地下水时，地下水向河道排泄的水量。第57页/共85页二、区域不同频率水资源总量的计算及年内分配（一）总量计算1 1、直接法逐年计算区域河川径流量、

32、地下水资源量、重复水量。2 2、相关法建立或的相关图。3 3、简化倍比法 山丘区 平原区（二）年内分配计算 典型年同倍比缩放法，其缩放倍比为代表年区域水资源总量与典型年区域水资源总量之比。第58页/共85页三、地下水开采条件下水资源总量的计算即：即：可推出：第59页/共85页第六节 入境与出境水量 一、概述入境水量：天然河流经区域边界流入区域的河川径流量。出境水量：天然河流经区域边界流出区域的河川径流量。二、计算1 1、代表站法2 2、水量平衡法三、时空分布1 1、年内分配 多年平均年水量的月分配过程；连续点4 4个月、枯水期水量占年水量的百分率。2 2、多年变化 变差系数；周期变化规律；分区

33、法。第60页/共85页第四章 可供水量的计算 第一节 概述 一、可供水量的定义1 1、定义 指在不同水平年、不同保证率情况下，考虑需水要求，供水工程设施可能提供的水量。2 2、可供水量应满足的要求 （1 1）能反映水资源的余缺程度；（2 2）有别于工程实际供水量与最大供水能力；（3 3）不包括工程弃水与不可用水；（4 4）具有可规划性；（5 5）适用性 二、影响可供水量的因素1 1、供水工程条件供水工程设施一般有：蓄水工程，如水库、塘坝；引水工程，如有坝引水、无坝引水；提水工程，如抽水站等。2 2、来水条件 可供水量的计算与年来水量及年内变化有密切关系。3 3、用水条件 指用水特性。如用水结构

34、、分布、性质、要求、规模。第61页/共85页三、可供水量的计算方法1 1、系列调算法 根据实测和调查的来、用水等资料系列逐年计算可供水量，然后经频率计算，求出不同保证率代表年的可供水量。（参见P66P66例4 42 2）2 2、典型年法 根据实测和调查的来、用水等资料系列中选出不同保证率典型年，计算其可供水量。第62页/共85页第二节 蓄水工程可供水量的计算 一、大中型水库可供水量（一）年调节水库 年调节水库是指当年来水为当年所用的水库。它的库容系数一般小于0.3，即。库容系数是指水库的调蓄库容（通常以兴利库容或有效库容表示）与水库控制面积以上多年平均来水量的比值。具体计算方法有：1 1、典型

35、年调算法 参见P P6868例4-34-3。2 2、系列调算法 该方法根据历年资料系列推求逐年的可供水量（按典型年调算法计算），然后进行频率计算，从而求出不同水平年、不同保证率情况下水库的可供水量。3 3、简化方法简化法的适用情况：（1 1）水库放水能全部为用户所用，可供水量达到最大值，即“以供定需”的情况。（2 2）水库供水范围内用水户已经饱和，水库多余的弃水无法为用户所用，即“以需定供”的情况。（3 3）当研究区域水库工程较多，某些水库的资料不全时，可通过一些资料齐全、系列较长的典型水库，分析来水与供水的关系，以便资料不全的水库参考。第63页/共85页简化法的具体步骤如下：选择具有不同库容

36、系数 的典型水库；计算各水库逐年的水量利用系数 ；对 进行排频计算；绘制 相关图；利用相关图按下式计算不同代表年的水库供水量。（参见P P7070例4-44-4）第64页/共85页（二）多年调节水库 多年调节水库是一种跨年度调节的水库，即当年的来水并非为当年所用，而要以丰补枯，它的水库库容系数 一般大于0.30.30.50.5。多年调节水库一般采用系列调算法，即由来水、用水量的长系列资料，用时历法逐年作调节计算。也可按一定的计算原则：低于设计保证率年份的可供水量，按“以需定供”求得；高于设计保证率的可供水量，由计算得出的保灌面积乘以该年综合亩毛灌溉定额求得。1 1、简化计算方法的适用情况 （1

37、 1）当水库参数和用户在未来不同水平年不会发生变化或变化很小，而且水库有多年实际运行资料时，可直接由供水量进行排频计算，从而求得不同水平年在不同保证率情况下的水库可供水量。（2 2）当水库资料不全时，可通过建立与供水量有关的基本资料的相关分析，从而求得所需成果。这种相关分析主要有以下两种：第65页/共85页 关系（来水量变率存水系数）曲线的绘制 水库年末最大存水量不能超过该水库的兴利库容，即存水系数 。由几个典型水库分别计算，以为 纵坐标，为横坐标，根据点群不同保证率范围，分别绘制出不同调节系数典型水库的 相关图。关系（年总水量系数供水系数）曲线的绘制 通过对典型水库资料的计算，逐年求出 和

38、，然后以为纵坐标，为横坐标，根据点群不同保证率范围，分别绘制出不同调节系数典型水库的 相关图。第66页/共85页2 2、简化计算的具体步骤（1 1）计算水库库容系数 ，根据 的大小选择与典型水库接近的 、相关图进行查找。（2 2）计算来水变率 ，由 值查选定的 相关图，求出相应的 值。（3 3）由公式 计算出 ，按 计算出水库年总水量系数 ，查找选定的 相关图，即可求出不同保证率下的供水系数值 。（4 4）由公式 ，引入保证率的概念，则有 ，即求得资料不全的多年调节水库的年可供水量。第67页/共85页二、小型蓄水工程可供水量 1 1、复蓄指数法 复蓄指数是指水库、塘坝年可供水量与兴利库容的比值

39、，其意义同供水系数。由 ，可得：2 2、保灌系数法 复蓄指数为塘坝保证灌溉面积与灌溉面积之比，即由保灌系数可按下式推求塘坝的年可供水量：3 3、水量利用系数法 水量利用系数 是指蓄水工程年可供水量与年径流量的比值。在分析出水量利用系数后，可按下式计算年可供水量：4 4、灌溉水库水利计算查算图法 具体步骤参见P73P73。（例4 45 5）第68页/共85页第三节 引水、提水工程可供水量的计算 引水、提水工程：一般指引用或抽取天然流量以供水的工程。该水量只引用，不能用于调节径流。一、分析计算要点1 1、根据实测流量资料，统计历年灌溉供水关键期最小5 5日平均流量系列，经排频计算求得不同保证率下的

40、最小5 5日平均流量，按照引水成数或抽水成数估算不同保证率下的引水、提水工程的供水流量，再比上灌区关键供水期万亩农田灌溉需水流量定额，即求得不同保证率下的可保灌农田面积，该值与同保证率下的综合亩毛灌溉定额之积即为可供水量。一般情况下：水量丰沛地区：第69页/共85页2 2、当设计保证率和实灌面积已知时，若保证率低于设计保证率，可供水量按“以需定供”的原则供水；若保证率高于设计保证率时，乘以一个小于1.01.0的保灌系数。3 3、当流域不同保证率的典型代表年已经选定，而引、提水工程相应该典型年的灌区实灌面积有调查统计数字，则可用实灌面积乘以综合亩毛灌溉定额计算其可供水量。4 4、当水源水量有相当

41、的保证时，可对历年灌溉供水期最低5 5日（或旬）平均水位组成的系列进行排频计算，求得指定保证率的最低枯水位，再对照引水枢纽型号尺寸或泵站水泵特性，求得指定保证率的可供流量。进一步可按情况1 1计算可供水量。第70页/共85页二、引、提水工程可供水量的计算方法（一）引水工程 引水工程可供水量是指用水户通过引水工程直接从河流、湖泊中直流引用的水量。1 1、大中型引水工程可供水量的计算 这类工程的可供水量大小与河道天然来水、渠道过水能力、下游河道过水流量以及用户的用水要求均有关系。一般按选择的典型年逐一进行。其计算可按以下公式逐月进行：2 2、小型引水工程可供水量的计算 这类工程往往资料缺乏，引水方

42、式多为沿河节节拦截，渠首枢纽处的流域面积常与抽水工程嵌套重复，因而多采用简化的方法估算可供水量。第71页/共85页（二）提水工程 提水工程可供水量是指用水户通过动力机械设备直接从河道、湖泊中提取引用的水量。提水工程的可供水量主要取决于供水水源的保证程度和用户的需水要求。1 1、从河道取水 需要注意的是：由于提水设备不可能全年开机，用户也不一定是全年都有需水要求，因此该式算出的可能最大提水量通常远大于提水工程的可供水量。实际估算时，往往先调查提水工程抽取流量的大小与开机时间，两者相乘求得可供水量。2 2、从湖泊、大江、大河提水 该类工程可供水量大小取决于提水设备能力和用户的需水要求以及指定保证率

43、下江、湖的最低枯水位。（p78p78表4 49 9）第72页/共85页第四节 地下水可供水量的计算 一、地下水可利用水量的计算地下水可利用水量是指地下水源长期有保证的供水量。它等于地下水可能最大补给量与地下水的无效损失量之差。1 1、地下水可能最大补给量 地下水可能最大补给量是指在理想条件下，地下水库能得到的最大补给量，即各个有长期保证的补给量之和的最大值。它的特点是:（1 1）地下水可能最大补给量不是各项补给量可能最大值的简单求和。（2 2）地下水可能最大补给量随补给条件的改变而变化。（3 3）当补给条件基本不变时，地下水可能最大补给量的多年平均值可视为不变。2 2、地下水无效损失量 地下水

44、无效损失量是指未被利用的无效部分，包括地下水流出量、越流排泄量和浅水蒸发量。其特点是:地下水无效损失量随地下水埋深的增加而相应减小。原因是：埋深大，潜水蒸发减小；埋深大，上下含水层之间的水头差变小，使得越流排泄减小；埋深大，地下水出流坡度减小，甚至出现倒流现象。第73页/共85页地下水补给量随地下水埋深的变化规律是：（1 1）自地表到地下水最佳埋深以上，地下水的补给量随埋深增加而增加；（2 2）最佳埋深时，地下水的补给量即为可能最大补给量；（3 3）超过地下水最佳埋深时，地下水的补给量随地下水埋深的增加反而减小。3 3、地下水可利用水量计算公式 二、地下水可供水量的计算对地下水开采利用程度较高

45、的地区：考虑补给量与开采量之间的平衡关系，开采量不大于极限开采量。极限开采量是指在经济合理、技术可行和不造成地下水位持续下降、水质恶化及其他不良后果条件下可供开采的地下水量。对地下水开采利用程度较低的地区：只要提水设备能力允许，按“以需定供”原则开采。第74页/共85页（一）实际供水调查法1 1、根据泵站的提水能力与开机时间计算 2 2、根据耗电量或耗油量计算3 3、根据灌水次数和灌水定额计算（二）可开采系数法第75页/共85页第五节 区域可供水量的计算 一、区域可供水量的计算原则 六原则：1 1、先小后大；2 2、先自流水后蓄水、提水；3 3、先近后远；4 4、先地表后地下；5 5、先本流域

46、后外流域；6 6、先高后低（就水质而言）三个有利于：1 1、有利于系统内的供需平衡；2 2、有利于消除各项用水矛盾；3 3、有利于生态效益与经济效益第76页/共85页二、汇总计算应注意的问题 1 1、取各项工程同一典型代表年的供水量汇总；2 2、按地表、地下可供水量分别汇总；3 3、避免可供水量的重复计算；4 4、汇总成果应进行合理性检查：（1 1）除从大江、湖泊取水的供水工程外，区域其它各类供水工程的可供水量总和只能是其控制面积相应保证率年来水量的一部分。即：（2 2）农业灌溉可供水量不大于该水平年相应保证率有效灌溉面积的灌溉需水量。即：（区域可供水量的算例P82P82例4 46 6）第六节

47、可供水量的预测参见教材实例P87P87第77页/共85页第五章 需水量调查与估算 第一节 概 述第二节 农业用水农业用水的范围：农业灌溉用水、牧业用水、林业用水、渔业用水一、农业灌溉用水的估算 农业灌溉用水是指为满足作物生育期总的用水要求，除天然降水供给部分外，通过各种水利设施补送农田的水量。农业灌溉用水与灌溉面积、作物组成、有效降雨、土壤性质、田间配套、渠系渗漏、灌溉方式以及管理水平有关。第78页/共85页（一）作物田间需水量 作物田间需水量：指作物全生育期或某一时段内正常生长所需水量。它等于植株蒸腾与株间蒸发两项之和。有时也叫田间腾发量。田间耗水量：作物田间需水量与深层渗漏量之和。因而：旱

48、作物：田间耗水量田间需水量；水稻田：田间耗水量田间需水量深层渗漏量 估算作物需水量的方法大致有两类：其一是直接计算法，它是利用作物需水量与主要气象因素或作物产量、土壤含水率等经验关系式来直接计算作物需水量。其二是间接法，它是先根据气象资料计算参照作物腾发量，再考虑作物和土壤因素，乘以作物系数，得出作物实际需水量。1、直接计算法（经验公式法）（1）建立水面蒸发与作物需水量之间的关系（水稻田）（2）建立作物产量与需水量之间的关系（旱作物）第79页/共85页2 2、间接计算法（彭曼法）该方法的思路：先求得作物参照需水量，再考虑作物和土壤的因素，乘以某个需水系数，得出作物实际需水量。作物参照需水量：指

49、土壤水分充足、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔（有200200米以上长度及宽度）矮草地（草高8 815cm15cm）的需水量。作物参照需水量等值线图及其应用（参见P95P95）（二）水稻田间渗漏量深层渗漏：由于降水量过多或灌水量太多，根系吸收层中的土壤含水量超过了田间持水量，超过的水量在重力作用下向根系吸收层以下的土层渗漏，这种现象叫深层渗漏。对于整个地区主要考虑田面渗漏量。生产实践中主要以实测和调查资料为主。第80页/共85页（三）农作物的灌溉制度 灌水定额：单位面积上的一次灌水量；灌溉定额：农作物全生长期各次灌水定额的总和；若不考虑输水损失只计算有效灌溉时为净灌溉定额；考虑输水损失则

50、为毛灌溉定额。灌溉制度：农作物的灌溉制度是指根据作物需水特性和当地气候、土壤、农业技术及灌水技术等条件，为作物高产及节约用水而制定的适时适量的灌水方案。其主要内容包括作物播种前及整个生育期的灌水次数、每次灌水日期和灌水定额及灌溉定额。1 1、水稻的灌溉制度（1 1）泡田期的灌溉用水量（2 2）生育期灌溉制度 第81页/共85页2 2、旱作物得灌溉制度（1 1）旱作物的灌溉制度（2 2）基本资料的收集与分析 1 1）土壤计划湿润层的深度 2 2）土壤最适宜含水率及允许最大、最小含水率 3 3）有效降雨量 4 4）地下补给量 5 5）计划湿润层加深而增加的水量（3 3）旱作物的灌溉制度 1 1）播