水文水資源基礎(chǔ)知識和分析

1、水文水資源基礎(chǔ)知識和分析主要內(nèi)容：水資源基礎(chǔ)知識水資源評價水資源供需平衡分析水文預(yù)報防洪節(jié)水2一、水資源基礎(chǔ)知識水資源的定義水資源的分類水資源的特點3水資源的定義：1988年聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)和世界氣象組織(WMO)定義：作為資源的水應(yīng)當(dāng)是可供利用或可能被利用，具有足夠數(shù)量和可用質(zhì)量，并且可適合對某地為對水資源需求而能長期供應(yīng)的水源。4水資源的定義：陳家綺：水資源是指水體中的特有部分，即由大氣降水補給，具有一定數(shù)量和可供人類生產(chǎn)、生活直接利用，且年復(fù)一年的循環(huán)再生的淡水，它們在數(shù)量上等于地表、地下徑流的總和(對平原地區(qū)地下徑流還要加上潛水蒸發(fā)部分(均不考慮深層滲漏)。5水資源的定

2、義：狹義水資源：人類在一定的經(jīng)濟技術(shù)條件下能夠直接利用的淡水。廣義水資源：在一定的經(jīng)濟技術(shù)條件下能夠直接或簡介適用的各種水和水中物質(zhì)，在社會生活和生產(chǎn)中具有適用價值和經(jīng)濟價值的水都可成為水資源。6水資源的分類：按存在形式分：地表水：一般指坡面流和壤中流，即地表水體的動態(tài)部分地下水：主要指淺層地下水7水資源的分類：按量算方法分：實測河川徑流量天然徑流量可利用水資源量可供水量8水資源的分類：按形成條件分：當(dāng)?shù)厮Y源（主水）入境水資源（客水）按利用方式分：河外用水：生產(chǎn)、生活用水河內(nèi)用水：發(fā)電、航運、養(yǎng)殖、旅游用水生態(tài)環(huán)境用水：9水資源的特點：資源的循環(huán)性：水文循環(huán)儲量的有限性：全球淡水資源僅占全球

3、總水量的時空分布的不均勻性：開發(fā)利用的多樣性：生產(chǎn)、生活、生態(tài)利、害雙重性：洪水、旱災(zāi)、污染10二、水資源評價水量評價：地表水資源量地下水資源量水質(zhì)評價： 112.1 地表水資源量：地表水資源的收支項：降水、蒸發(fā)、徑流地表水資源的分類:河流：最主要部分，可表示地表水資源量湖泊冰川12地表水資源量的評價：單站徑流資料統(tǒng)計分析主要河流年徑流量計算分區(qū)地表水資源量計算地表水資源時空分布特性分析地表水資源可利用量估計人類活動對河流徑流的影響分析13河流徑流計算方法：成因分析法：通過對觀測資料或試驗資料分析，建立某一水文特征值與其影響因素之間的函數(shù)關(guān)系，從而預(yù)測未來的水文情勢。地理綜合法：利用已有固定觀

4、測站點的長期觀測資料確定河流水文特征值在區(qū)域內(nèi)的時空分布規(guī)律，預(yù)估無資料流域未來水文情勢的方法。 14河流徑流計算方法：數(shù)理統(tǒng)計法：根據(jù)水文現(xiàn)象的隨機性特征，運用概率論和數(shù)理統(tǒng)計的方法，分析河流水文特征值系列的統(tǒng)計規(guī)律，并進行概率預(yù)估，從而得出水資源開發(fā)利用工程所需的設(shè)計水文特征值。數(shù)學(xué)模型法：概念型模型和機理性模型 15年徑流量分析：年徑流量：一個年度內(nèi)通過河流某斷面的水量，稱為該斷面以上流域的年徑流量，單位是m3。年徑流深：年徑流量折算成水深，mm多年平均年徑流量：利用數(shù)理統(tǒng)計方法求出實測各年徑流量的均值，即為多年平均年徑流量。16年徑流量分析：年徑流量的時空變異：區(qū)域性變化：五帶（見后頁

5、表）年內(nèi)變化：降水為主的，降雨為主兼有積雪融水的，融雪為主兼有降雨的影響年徑流量的因素：氣候：降雨、降雪、蒸發(fā)等下墊面條件：地形、植被、土壤和地質(zhì)、湖泊和沼澤、流域大小、水利工程等17名稱年徑流深mm對應(yīng)的降雨帶豐水帶 800十分濕潤帶多水帶200800濕潤帶過渡帶50200半濕潤帶少水帶1050半干旱帶干涸帶 入滲能力fp ； 徑流量R中僅是地面徑流，而不產(chǎn)生地下徑流，即 R=Rs。74流域蓄水容量(面積分配)曲線：750 1CWmm蓄水容量 f 蓄水容量 的流域累計面積；F 全流域面積最大的蓄水容量4.2 水文預(yù)報含義：根據(jù)水文要素或其影響因素的過去或現(xiàn)時狀態(tài)，對其未來狀態(tài)作出回答。分類：

6、 按預(yù)見期分類：短期水文預(yù)報：預(yù)見期小于或等于流域匯流時間中長期水文預(yù)報：預(yù)見期大于流域匯流時間76按預(yù)報目的分類：洪水預(yù)報：為防汛抗旱而進行的預(yù)報枯水預(yù)報：為農(nóng)業(yè)灌溉、水力發(fā)電和水環(huán)境保護而進行的預(yù)報。墑情預(yù)報：為農(nóng)業(yè)抗旱服務(wù)冰情預(yù)報：為防治和抗御冰凌洪水服務(wù)水質(zhì)預(yù)報：為防治水源污染、改善水環(huán)境服務(wù)水庫水文預(yù)報：為確保大壩安全和水庫的興利、防洪的合理調(diào)度或優(yōu)化調(diào)度服務(wù)施工洪水預(yù)報：為水利工程安全施工服務(wù)77短期洪水預(yù)報：河段洪水預(yù)報：根據(jù)河段上斷面已出現(xiàn)的洪水過程，推算其下斷面將要出現(xiàn)的洪水過程方法：相應(yīng)水位(流量)法； 合成流量法；流量演算法流域降雨徑流預(yù)報：根據(jù)流域上一場降雨過程推算出流

7、域出口斷面未來出現(xiàn)的洪水過程。78相應(yīng)水位法：利用上下游洪峰水位及相應(yīng)的轉(zhuǎn)播時間的相關(guān)圖進行預(yù)報：79上游站洪峰水位(m)下游站洪峰水位(m)傳播時間(hr)21.4m 07/16/7:008hr18.4m 07/16/15:0080Q33Q1Q212QQQ1+Q2+Q3下游斷面洪峰流量上游三站合成洪峰流量Q1、Q2、Q3：均為上游各站的實測流量；Q：下游站預(yù)報的流量；合成流量法：有支流匯入的河道流量演算法：馬斯京根法81聯(lián)解得：式中，C0， C1，C2分別為K, x, t 的函數(shù)，它們的數(shù)學(xué)表達式分別為：82x：流量比重因子; K: 槽蓄系數(shù)枯水預(yù)報：枯水期河中的流量主要由汛末滯留在流域中的

8、蓄水量的消退形成。主要方法：退水曲線法：根據(jù)前一時刻的退水流量來預(yù)報后一時刻的退水流量。前后期徑流相關(guān)法：根據(jù)流域前期徑流量來預(yù)報未來的后期徑流量。83五、防洪洪水三要素防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計洪水洪水控制與管理洪水調(diào)度及水庫調(diào)洪計算防洪預(yù)案84洪水三要素：洪峰：洪峰流量，一次洪水過程中的最大流量，m3/s洪量：一次洪水的總徑流量，m3洪水過程線：一次洪水的流量與時間的關(guān)系曲線85洪水過程示意圖86Q(m3/s)Bt1t2TDCtAEQ mW Qm：洪峰流量(m3/s)，一次洪水過程中的最大流量； W ：一次洪水的總徑流量(m3)，即ABCDE所包圍的面積； A：洪水起漲點； B：洪峰點； C：退水結(jié)束點

9、； t1：漲水歷時； t2：退水歷時； T：洪水總歷時 (T= t1+ t2) 洪水的危害性：是我國主要的自然災(zāi)害之一，約有2/3的國土面積受到洪水災(zāi)害的威脅;威脅生命安全造成財產(chǎn)損失影響社會穩(wěn)定87防洪標(biāo)準(zhǔn)：GB50201-94水利水電樞紐工程的等別和級別工程等別水庫防洪治澇灌溉供水水電站工程規(guī)模總庫容（108m3）城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護農(nóng)田(萬畝)治澇面積(萬畝)灌溉面積(萬畝)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性裝機容量（104KW）大(1)型10特別重要500200150特別重要120大(2)型101.0重要5001002006015050重要12030中 型1.00.10中等100306015

10、505中等305小(1)型0.100.01一般30515350.5一般51小(2)型0.010.001 530.5 1001005050202010城市的等級和防洪標(biāo)準(zhǔn)93等級重要性非農(nóng)業(yè)人口（萬人）防洪標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期（年）特別重要的城市150200重要的城等城市502010050一般城市15030010050150503001005030502010030302020302010鄉(xiāng)村防護區(qū)的等級和防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計洪水：定義：用以設(shè)計水利工程所依據(jù)的各種標(biāo)準(zhǔn)的洪水稱為設(shè)計洪水。內(nèi)容：設(shè)計洪峰流量設(shè)計洪量設(shè)計洪水過程94設(shè)計洪水的方法：由流量資料推求設(shè)計洪水：有實測洪水的地區(qū)由

11、暴雨資料推求設(shè)計洪水：有實測暴雨的地區(qū)由水文氣象資料推求設(shè)計洪水：有水文氣象觀測資料的地區(qū)利用暴雨等值線圖和一些簡化公式估算設(shè)計洪水：缺乏資料地區(qū)95由流量資料推求設(shè)計洪水作洪峰流量Qm及設(shè)計洪量Wt的頻率計算，分別求得設(shè)計頻率為P的相應(yīng)洪峰流量Qm和設(shè)計洪量Wt選擇流域中代表大洪水的實測洪水過程為典型，以Wtp及Qmp為控制放大典型洪水過程典型洪水過程發(fā)大的方法：同倍比放大法，分時段同頻率放大法96由暴雨資料推求設(shè)計洪水設(shè)計暴雨的計算設(shè)計洪水的計算：設(shè)計凈雨推求設(shè)計洪水（單位線法）典型洪水過程發(fā)大的方法：同倍比放大法，分時段同頻率放大法97由氣象資料推求設(shè)計洪水可能最大暴雨推求可能最大洪水可

12、能最大暴雨P(guān)MP與氣象資料有關(guān)產(chǎn)匯流計算小流域設(shè)計洪水缺乏資料地區(qū)，重點是設(shè)計洪峰流量的推求98洪水控制與管理措施工程措施：堤防工程水庫調(diào)蓄水土保持分洪、滯洪與蓄洪墾殖河道整治99洪水控制與管理措施非工程措施：洪水情報、預(yù)報和警報洪水風(fēng)險分析防洪法規(guī)洪水保險防洪調(diào)度100洪水調(diào)度及水庫調(diào)洪計算洪水調(diào)度：依據(jù)水庫的水位、入庫流量、特定時段的降雨量等條件，確定水庫的泄水方式和泄流量。目的：減小洪災(zāi)、發(fā)揮效益101洪水調(diào)度及水庫調(diào)洪計算規(guī)則：汛期洪水到來之前，水庫壩前水位不超過防洪限制水位調(diào)洪過程中來水不超過防洪標(biāo)準(zhǔn)時，控制泄流量加上區(qū)間合成流量不超過下游河道的安全泄流量，壩前水位不超過防洪高水位來

13、水超過防洪標(biāo)準(zhǔn)時，加大泄流量，確保大壩安全洪峰過后盡快將庫水位降至防洪限制水位102水庫調(diào)洪 由于水庫有調(diào)節(jié)庫容，當(dāng)洪水通過水庫時，調(diào)節(jié)庫容可將部分洪水?dāng)r蓄和滯留在水庫中，從而改變洪水過程線的形狀，削減天然河道的洪峰流量，以達到河道防洪和保證建筑物安全的目的，這就是水庫的調(diào)洪作用。103水庫調(diào)洪的基本原理：104其中，Q1，Q2計算時段初、末的入庫流量 q1,q2計算時段初、末的下泄流量 V1，V2計算時段初、末水庫的蓄存水量 Q，q分別為計算時段中的平均入庫、下泄流量已知入庫洪水過程線時，Q1，Q2，Q已知，V1，q1為初始條件，則可以由上面兩個方程推求V2，q2。水庫調(diào)洪計算方法：（1）列

14、表試算法（常用方法） （1）半圖解法 （2）簡化三角形法 （3）無閘門控制時水庫調(diào)洪計算 （4）有閘門控制時水庫調(diào)洪計算 （5）壩頂高程的確定105防洪預(yù)案的編制原則：貫徹行政首長負責(zé)制；以防為主，防搶結(jié)合；全面部署，保證重點；統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一調(diào)度；服從大局，團結(jié)抗洪；工程措施和非工程措施相結(jié)合；盡可能調(diào)動全社會積極因素因素。106防洪預(yù)案的編制主要內(nèi)容：1. 確定重點防護對象2. 防御設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)洪水方案3. 防御超標(biāo)準(zhǔn)洪水方案4. 防御山地災(zāi)害方案5. 防御臺風(fēng)暴潮災(zāi)害方案6. 防御冰凌洪水方案7. 防御突發(fā)性洪水方案107節(jié)水的涵義及措施節(jié)水的定義：基于經(jīng)濟、社會、環(huán)境與技術(shù)發(fā)展水平，通過

15、法律法規(guī)、管理、技術(shù)與教育手段，以及改善供水系統(tǒng)，減少需水量，提高用水效率，降低水的損失與浪費，合理增加水可利用量，實現(xiàn)水資源的有效利用，達到環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟效益的一致性和可持續(xù)發(fā)展。109節(jié)水的定義：節(jié)水不同于簡單的消極的少用水，它是依賴科學(xué)技術(shù)進步，通過降低單位目標(biāo)的耗水量，實施水資源的高效利用。我國的用水特性：農(nóng)業(yè)所占比例大，在70以上；工業(yè)和生活用水量增長較快水的利用效率低，浪費大，節(jié)水空間大110節(jié)約水資源的途徑和措施：分類：城市節(jié)水工業(yè)節(jié)水農(nóng)業(yè)節(jié)水污水再生回用111城市節(jié)水：城市用水組成：綜合生活用水（居民生活用水、公共建筑用水）、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水及工作人員生活用水、消防用水、澆灑

16、道路和綠地用水城市用水定額：一定期限內(nèi)、一定約束條件下、一定范圍內(nèi)以一定核算單元所規(guī)定的用水水量限額。節(jié)水指標(biāo)：人均日生活用水取水量,萬元GDP取水量112城市節(jié)水：節(jié)水措施：加強宣傳教育，提高全面節(jié)水意識合理調(diào)整水價，運用經(jīng)濟杠桿推動節(jié)水工作推廣使用節(jié)水器具和設(shè)備制定用水定額，逐步實施計劃管理保護城市供水水源，實現(xiàn)城市污水再生回用113工業(yè)節(jié)水：工業(yè)用水分類：總用水量、循環(huán)水量、回用水量、重復(fù)利用水量、耗水量、排水量、取水量、漏失水量、補充水量等工業(yè)節(jié)水指標(biāo)：萬元工業(yè)產(chǎn)值取水量工業(yè)用水定額工業(yè)用水循環(huán)利用率114工業(yè)節(jié)水：工業(yè)節(jié)水措施：調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，改進生產(chǎn)工藝，建立節(jié)水型工業(yè)強化節(jié)水技術(shù)，開發(fā)節(jié)水設(shè)備，努力降低節(jié)水設(shè)施投資加強企業(yè)用水行政管理，逐步實現(xiàn)節(jié)水的法制化提高工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟效益115農(nóng)業(yè)節(jié)水：農(nóng)業(yè)用水現(xiàn)狀：包括農(nóng)田、林業(yè)、牧業(yè)的灌溉用水及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)村工副業(yè)和人畜用水，占總用水量的70.4%,其中農(nóng)田灌溉占