第二章-水资源评价演示幻灯片.ppt
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1、(water resource assessment)1第二章 水资源评价第一节第一节 水资源评价的概念水资源评价的概念第二节第二节 地表水资源计算和评价地表水资源计算和评价第三节第三节 地下水资源计算和评价地下水资源计算和评价第四节第四节 水资源总量计算和评价水资源总量计算和评价第五节第五节 水资源质量评价水资源质量评价第六节第六节 水资源评价指标水资源评价指标2第一节第一节水资源评价的概念水资源评价的概念3 1988年水资源评价活动国家评估手册中规定:水资源评价是指对资源的来源、范围、可依赖程度和质量进行确定,据此评估水资源利用和控制可能性。联合国科教文组织UNESCO世界气象组织(WMO
2、)水资源评价的概念水资源评价的概念1.水资源评价的概念41992年修改为 为了水的利用和管理,对水资源的来源、范围、可依赖程度和质量进行确定,据此评估水资源利用、控制和长期发展的可能性。联合国科教文组织UNESCO世界气象组织(WMO)水资源评价的概念水资源评价的概念5 按流域或地区对水资源的数量、质量、时空分布特征和开发利用条件作出全面的分析估价,是水资源规划、开发、利用、保护和管理的基础工作,为国民经济和社会发展提供水决策依据。中国资源科学百科全书水资源学 水资源评价的概念水资源评价的概念6 对某一地区或流域水资源的数量、质量、时空分布特征、开发利用条件、开发利用现状和供需发展趋势作出的分
3、析估价。它是合理开发利用和保护管理水资源的基础工作,为水利规划提供依据。中国水利百科全书(2006年)水资源评价的概念水资源评价的概念7从上述定义中可以看出,水资源评价的意义:从上述定义中可以看出,水资源评价的意义:u 水资源评价是水资源合理开发利用的前提;水资源评价是水资源合理开发利用的前提;u 水资源评价是科学规划水资源的基础;水资源评价是科学规划水资源的基础;u 水资源评价是保护和管理水资源的依据。水资源评价是保护和管理水资源的依据。8基础资源基础资源战略资源战略资源时空分时空分布不均布不均水资源短缺水资源短缺水生态水生态/环境恶化环境恶化天然条件天然条件现代化进程现代化进程水问题水问题
4、解决问题解决问题的思路、的思路、方法和理方法和理念改变念改变满足国满足国家需求家需求水资源水资源评价评价2.水资源评价的重要性91977年,联合国在阿根廷召开的世界水会议的第一项决议中指出:没有对水资源的综合评价,就谈不上对水资源的合理没有对水资源的综合评价,就谈不上对水资源的合理规划与管理规划与管理。中华人民共和国水法中明确规定:为查明水资源状况,为查明水资源状况,必须进行水资源评价必须进行水资源评价。103.水资源评价活动的内容水资源评价的内容随时代前进而不断增加。水资源评价应包括水资源数量评价、水资源质量评价、水水资源数量评价、水资源质量评价、水资源开发利用及其影响评价资源开发利用及其影
5、响评价三部分内容。统计天然情况下河川径统计天然情况下河川径流量及其时空分布特征流量及其时空分布特征 水资源工程规划设计的水文特水资源工程规划设计的水文特征值计算方法及参数分析征值计算方法及参数分析 水资源工程管理及水源保护水资源工程管理及水源保护水资源供需情况的分析和展望水资源供需情况的分析和展望 水资源开发前景展望水资源开发前景展望 11水资源量及其时空分布特征;水资源可利用量的估计;各类用水的现状及其前景;水资源供需状况及预测、解决供需矛盾的途径;为控制自然界水源所采取的工程措施的正负两方面效益评价;以及政策性建议等。124.水资源评价的要求 水资源评价工作要求客观、科学、系统、实用客观、
6、科学、系统、实用。地表水与地下水统一评价地表水与地下水统一评价水量、水质并重水量、水质并重全面评价与重点区域评价相结合全面评价与重点区域评价相结合水资源评价的原则水资源评价的原则水资源评价的重点对象一般是在现实经济技术条件下全球开发利用的淡水资源淡水资源,特别是能快速补充的淡水资源。包括地表水资源地表水资源和地下水资源地下水资源。5.水资源评价的对象13第二节第二节地表水资源量计算和评价地表水资源量计算和评价14地表水资源量一般通过河川径流量河川径流量的分析计算表示。河川径流量河川径流量一段时间内河流某一过水断面的过水量,包括地表产水量和部分地下产水量,是水资源的主体。有的国家就将河川径流量视
7、为水资源总量。地表水资源的收支变化主要是:降水、蒸发、径流降水、蒸发、径流。三者之间的数量变化关系制约着区域水资源数量的多寡和可利用量。15一、降水量降水量分析的主要内容绘制多年平均年降水量P及年降水量变差系数Cv等值线图;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;研究降水量年内变化,推求其多年平均及不同频率代表年的年内分配过程。161.降水量资料分析研究区域内水文站、雨量站、气象站的降水资料;研究区外围的相关记录;资料的审查与核对工作;研究区地形绘制;收集以往研究成果,如水文手册、图集、研究文献等。172.降水量资料审查资料审查一般包括可靠性、一致性、代表性分析可靠性、一致性、
8、代表性分析三个方面。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。降水量基本上不存在一致性问题,在河川径流中细说。降水量基本上不存在一致性问题,在河川径流中细说。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。18(1)资料的可靠性审查降水资料:地区分布与局部暴雨关系。对资料中的特大、特小值,以新中国成立以前的资料进行重点审查。对资料的测试方法和手段进行审查。对资料的抄录、插补延长、分析计算和绘制等值线图等过程进行审查。一句话:分析资料的合理性!一句话:分析资料的合理性!19(2)资料的代表性审查资料的代表性:样本对总体的代表性,即指标的
9、统计特征对总体统计特征的代表程度。一般说,资料年限较长,且包括丰、平、枯各种年型的平均样本,其代表性较高。代表性分析有二方面工作:多年长系列丰、枯周期性变化分析短系列的代表性分析203.降水量资料的插补延长相关分析法内插法 (1)算术平均法 (2)加权平均法 (3)等雨量线法水文比拟法:用其它相关站资料推求。214.降水量参数等值线的绘制降水代表站降水代表站资料质量好;实测年限长;面上分布均匀;代表不同高程;年降水量统计参数年降水量统计参数多年平均降水量P、年降水量变差系数Cv、年降水量偏态系数Cs。方法:图解适线法,P-III型曲线。22降水量参数(降水量参数(P、Cv)等值线图绘制)等值线
10、图绘制了解研究区域降水成因,水汽来源,季风,地形等。一句话:了解情况,掌握规律。选用合适比例尺的带有地形等高线的地形图。分析代表站年降水量统计参数P、Cv的点绘。勾绘等值线。原则:主要站为控制、一般站为依据、参考站作参考。等值线应平滑、连续,不能出现折点、交叉、断开现象。23等值线图的合理性分析等值线图的合理性分析等值线图是否符合规律,“找规律”,包括:a.靠近水汽来源的地区年降水 量大于远离水汽来源的地区;b.山区降水量大于平原区;c.迎风坡降水量大于背风坡;d.高山背后地区的降水量一般较小;e.降水量大的地区Cv值一般较小。与邻区等值线比较,“向别人看齐”a.相同的等值线能否衔接b.不同的
11、等值线走势差别明显?24与陆面蒸发、年径流深等值线图比较,“向自己的兄弟们看齐”a.降水量与年径流深与陆面蒸发相关密切。b.降水量大,年径流深也大。25种类种类24小时降水量小时降水量/mm12小时降水量小时降水量/mm小雨小雨小于小于10.0小于小于5.0中雨中雨10.024.95.014.9大雨大雨25.049.915.029.9暴雨暴雨50.099.930.069.9大暴雨大暴雨100.0249.070.0139.9特大暴雨特大暴雨250.0以上以上140.0以上以上种类种类小雪小雪中雪中雪大雪大雪24小时降水量小时降水量/mm 2.5以下以下2.65.0大于大于5.012小时降水量小时
12、降水量/mm 1.0以下以下1.13.0大于大于3.0各类雨的降水量标准表各类雪的降水量标准265.区域多年平均及不同频率年降水量计算区域年降水量系列直接计算法区域年降水量系列直接计算法适用于实测年降水量资料充分时;实测年降水量资料;平面加权平均计算平面加权平均计算,得到区域年降水量;频率计算频率计算,得到多年平均及不同频率的年降水量;27降水量等值线图法降水量等值线图法区域降水量等值线图的转绘与补充。将大面积的小比例尺多将大面积的小比例尺多年平均降水量等值线图转绘到指定区域较大比例的地形图上,年平均降水量等值线图转绘到指定区域较大比例的地形图上,要加密等值线要加密等值线,有新的补充资料时,根
13、据新资料对原等值线线进行适当调整和加密。区域多年平均降水量的计算,划分本研究区,量算等值线间的面积,采用面积加权法进行计算采用面积加权法进行计算。区域不同频率的年降水量计算。查Cv等值线图的Cv,再根据频率查模比系数Kp,然后计算:286.区域年降水量的年内分配降水量百分率及其出现的月份分区图降水量百分率及其出现的月份分区图适用于实测年降水量资料充分时;分析计算多年平均连续最大4个月降水量占多年平均年降水量的百分率及其出现时间;绘制连续最大绘制连续最大4个月降水量占年降水量百分数等值个月降水量占年降水量百分数等值线及其出现月份分区图线及其出现月份分区图;29典型代表站的不同频率的降水量年内分配
14、典型代表站的不同频率的降水量年内分配典型年法,资料缺乏,面积较小区域适用;按实测年降水量与某一频率的年降水量相近的原则选择典型年。然后同比放大或缩小。30n陆面蒸发E,mm陆面蒸发特定区域天然情况下的实际总蒸散发量,又称流域蒸发。陆面蒸发包括:地表水体蒸发、土壤蒸发和植物散发量的总和。陆面蒸发能力可以由实测水面蒸发量综合反映。干旱指数:反映气候干旱程度的指标,通常定义为年水面蒸发量E0和年降水量P的比值。二、蒸发量31n水面蒸发E0,mm(1)水面蒸发测定方法影响因素:温度、湿度、风速、日照、气压等。我国水文和气象部门采用的水面蒸发器有:E-601 型蒸发器、口径为 80cm带套盆的蒸发器、口
15、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。3233ZFZ-01型数字式水面蒸发水面蒸发自动站国家标准GB/T 213272007水面蒸发器水面蒸发器中规定的标准水面蒸发器水面蒸发器20m水面蒸发器34(2)水面蒸发器折算系数(不同类型蒸发器的蒸发量换算成大水体蒸发量的折算系数)3536n多年平均陆面蒸发量等值图的绘制资料的选用分析规律勾绘等值线图参考降水量相关部分!参考降水量相关部分!371.河川径
16、流的涵义(1)基本概念流域上的降水,经由地面和地下途径汇入河网,形成流域出口断面的水流,称为河川径流,简称径流。河川径流的补给雨水补给冰川、融雪水补给地下水补给三、河川径流量38(2)河川径流的基本特征周期性。周期性。以年为周期的丰水期、枯水期交替变化规律多年变化的周期性。随机性。随机性。河流水文现象(年最大流量、最高水位、最小流量、最低水位等)具有一定的随机性。区域性。区域性。自然地理因素相近似的区域,水文现象的变化规律具有近似性。39(3)河川径流表示方法流量流量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。WtQ
17、t径流深径流深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。径流模数径流模数M,单位流域面积上产生的流量。MQ/F。402.径流资料的统计处理(1)资料的收集应着重收集以下5个方面的资料:区域自然地理资料,如土壤、地质、植被、降水等。区域内及其外围有关水文站的年、月流量资料;区域工程情况、规划资料,重点是水库的水位、蓄水量、蒸发、渗漏等相关资料;工业用水、农业用水、灌区用水情况;水文资料审查考证,保证资料的“三性三性”。41(2)径流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4
18、2(3)资料的一致性审查与径流还原计算 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。资料的一致性审查主要是指径流资料的一致性及径流还原计算径流资料的一致性及径流还原计算。43径流还原计算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城镇工业用水及生活用水耗水量跨
19、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。44径流还原计算的具体方法主要有分项调查法、双累积曲线分项调查法、双累积曲线法、蒸发差值法法、蒸发差值法等。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。简单地介绍一下分项调查法 对流域中各项影响因素所造成的水量变化逐一调查。453.河川径流量的分析计算河川径流量的计算方法:代表站法、等值线图法、年降雨径流关系法、水热平衡法。(1)代表站法选择一个或几个位置适中、实测径流资料系列较长的、精度较高、产汇流条件有代表的水文站为代表站;计算代表站逐年及多年平均年径流量、不同频率的年径流量;按
20、面积或综合修正的办法推广到整个研究区域。47(1)式按面积进行的修正;(2)既考虑了面积,又考虑了降水量。当选择的代表站多于个时,可将区域划分若干部分,每部分有一个代表站,全区则为面积的加权平均。(1)(2)48(2)等值线图法参见降水量相关部分(3)年降雨径流关系法根据代表站实测资料,建立降雨与径流的相关关系。根据区域降雨资料计算径流量。(4)水文模型法根据代表站实测资料,建立降雨径流水文模型(集中式水文模型、分布式水文模型,如新安江模型、SWAT模型)。根据区域降雨资料计算径流量。49四、地表水资源量的评价1.地表水资源量统计区域地表水资源量同年(或多年平均)输入本域的入境水量、山区自产水
21、和平原自产水量之和。地表水资源的组成部分主要有入境水入境水和本区域因降水本区域因降水而自产的水而自产的水。水文站以上部分:按实测径流还原后计算水文站以下至区域出口部分:按等值线图法计算二者之和即为区域地表水资源量。二者之和即为区域地表水资源量。512.地表水资源可利用量地表水资源可利用量:在经济合理、技术可能及满足河道内用水量、顾及下游用水的前提下,通过蓄、引、提等地表水工程措施可能控制利用的河道外一次性最大水量(不包括回归水的重复利用)。计算方法:扣损法、时历法。52扣损法:即选定某一频率的代表年,在已知该年的自产水量、入境水量基础上,扣除蒸发渗漏等损失,以及出境入海等不可利用的水量,求得该
22、频率的地表水资源可利用量。时历法:根据现状大中型水利工程设施,对各河的径流过程以时历法或代表年法进行调节计算,以求得某一频率的地表水资源可利用量。53第三节地下水资源第三节地下水资源计算与评价计算与评价54一、地下水资源基本概念1.地下水资源地下水资源:是总水资源的重要组成部分,指地下水资源:是总水资源的重要组成部分,指有利用有利用价值的、本身又具有不断更替能力的各种地下水量价值的、本身又具有不断更替能力的各种地下水量的的总称。总称。区域地下水资源:是区域浅层地下水体在当地降水补区域地下水资源:是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。给条件下,经水循环后的产水量。552.地
23、下水资源分类n20世纪世纪70年代以前,我国采用前苏联的地下水储量分类,年代以前,我国采用前苏联的地下水储量分类,即分为即分为动储量、静储量、调节储量和开采储量动储量、静储量、调节储量和开采储量四类。四类。n2020世纪世纪7070年代后期,我国提出了自己的地下水资源分类,年代后期,我国提出了自己的地下水资源分类,该方案于于该方案于于19891989年由国家计划委员会正式批准为国家标准年由国家计划委员会正式批准为国家标准(GBJ27-88GBJ27-88)。n该方案将地下水资源划分为该方案将地下水资源划分为补给量、储存量和允许开采量补给量、储存量和允许开采量三类。三类。56(1 1)地下水补给
24、量地下水补给量:地下水补给量:指天然状态或开采条件下,单位时间指天然状态或开采条件下,单位时间内,通过各种途径进入含水层(或含水系统)的水量。内,通过各种途径进入含水层(或含水系统)的水量。一般包括一般包括地下水径流补给量、大气降水的入渗补给量、地下水径流补给量、大气降水的入渗补给量、地表水的入渗补给量、越流补给量和人工补给量地表水的入渗补给量、越流补给量和人工补给量等。等。57(2 2)地下水储存量储存量:指地下水在补给与排泄过程中,某一时间储存量:指地下水在补给与排泄过程中,某一时间段内在含水层(或含水系统)中储存的重力水体积。段内在含水层(或含水系统)中储存的重力水体积。潜水含水层的储存
25、量潜水含水层的储存量 储储存存量量的的变变化化主主要要反反映映为为水水体体积积的的改改变变,称称为为体体(容)积储存量(容)积储存量,可用下式计算:,可用下式计算:W=F h 式中:式中:W地下水的储存量地下水的储存量(m3);含水层的给水度;含水层的给水度;F潜水含水层的面积潜水含水层的面积(m2);h潜水含水层的厚度潜水含水层的厚度(m)。58承压含水层的储存量承压含水层的储存量 在在承承压压含含水水层层中中,压压力力水水头头的的变变化化主主要要反反映映弹弹性性水水的的释放,称为释放,称为弹性储存量弹性储存量,可按下式计算:,可按下式计算:W弹弹*F h 式中:式中:W弹弹承压水的弹性储存
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