水資源分類評價及防洪實用教案

1、1主要(zhyo)內(nèi)容： 水資源基礎知識 水資源評價(pngji) 水資源供需平衡分析 水文預報 防洪 節(jié)水第1頁/共119頁第一頁，共119頁。2一、水資源基礎知識 水資源的定義 水資源的分類(fn li) 水資源的特點第2頁/共119頁第二頁，共119頁。3水資源的定義(dngy)： 1988年聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)和世界氣象組織(WMO)定義： 作為資源的水應當是可供利用或可能被利用，具有足夠數(shù)量(shling)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的水源。第3頁/共119頁第三頁，共119頁。4水資源的定義(dngy)： 陳家綺： 水資源是指水體中的特有部分，

2、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，且年復一年的循環(huán)再生(zishng)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)。第4頁/共119頁第四頁，共119頁。5水資源的定義(dngy)： 狹義水資源： 人類在一定的經(jīng)濟技術條件(tiojin)下能夠直接利用的淡水。 廣義水資源： 在一定的經(jīng)濟技術條件(tiojin)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。第5頁/共119頁第五頁，共119頁。6水資源的分類(fn li)： 按存在(cnzi)形式分： 地表

3、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：主要指淺層地下水第6頁/共119頁第六頁，共119頁。7水資源的分類(fn li)： 按量算方法分： 實測(sh c)河川徑流量 天然徑流量 可利用水資源量 可供水量第7頁/共119頁第七頁，共119頁。8水資源的分類(fn li)： 按形成條件分： 當?shù)厮Y源（主水） 入境(r jng)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：第8頁/共119頁第八頁，共119頁。9水資源的特點(tdin)： 資源的循環(huán)性：水文循環(huán) 儲量的有限性：全球淡水(dnshu)資源僅占全球總水

4、量的2.5 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、污染第9頁/共119頁第九頁，共119頁。10二、水資源評價(pngji) 水量評價(pngji)： 地表水資源量 地下水資源量 水質(zhì)評價(pngji)： 第10頁/共119頁第十頁，共119頁。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(h p) 冰川第11頁/共119頁第十一頁，共119頁。12地表水資源量的評價(pngji)： 單站徑流(jngli)資料統(tǒng)計分析 主要河流年徑流(jngli)量計算 分區(qū)地表

5、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(jngli)的影響分析第12頁/共119頁第十二頁，共119頁。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)關系(gun x)，從而預測未來的水文情勢。 地理綜合法：利用已有固定觀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，預估無資料流域未來水文情勢的方法。 第13頁/共119頁第十三頁，共119頁。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

6、行概率預估，從而得出水資源開發(fā)利用工程所需的設計(shj)水文特征值。 數(shù)學模型法：概念型模型和機理性模型 第14頁/共119頁第十四頁，共119頁。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(dnwi)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。第15頁/共119頁第十五頁，共119頁。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

7、雨、降雪、蒸發(fā)等 下墊面條件：地形、植被、土壤和地質(zhì)(dzh)、湖泊和沼澤、流域大小、水利工程等第16頁/共119頁第十六頁，共119頁。17名稱年徑流深mm對應的降雨帶豐水帶 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。第73頁/共119頁第七十三頁，共119頁。74流域蓄水容量流域蓄水容量(面積面積(min j)分配分配)曲線：曲線：mWF/f 0 1mmWc mcW)(mW Wmm蓄水容量蓄水容量 f 蓄水容量 的流域累計面積；F 全流域面積mW 最大的蓄最大的蓄水

8、容量水容量第74頁/共119頁第七十四頁，共119頁。754.2 水文水文(shuwn)預報預報 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： 按預見期分類： 短期水文預報：預見期小于或等于流域匯流(huli)時間 中長期水文預報：預見期大于流域匯流(huli)時間第75頁/共119頁第七十五頁，共119頁。76 按預報目的分類(fn li)： 洪水預報：為防汛抗旱而進行的預報 枯水預報：為農(nóng)業(yè)灌溉、水力發(fā)電和水環(huán)境保護而進行的預報。 墑情預報：為農(nóng)業(yè)抗旱服務 冰情預報：為防治和抗御冰凌洪水服務 水質(zhì)預報：為防治水源污染、改善水環(huán)境服務 水庫水文預報：為確保大

9、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 施工洪水預報：為水利工程安全施工服務第76頁/共119頁第七十六頁，共119頁。77 短期洪水預報： 河段洪水預報：根據(jù)河段上斷面已出現(xiàn)的洪水過程(guchng)，推算其下斷面將要出現(xiàn)的洪水過程(guchng) 方法： 相應水位(流量)法； 合成流量法； 流量演算法 流域降雨徑流預報：根據(jù)流域上一場降雨過程(guchng)推算出流域出口斷面未來出現(xiàn)的洪水過程(guchng)。第77頁/共119頁第七十七頁，共119頁。78)Z(f)Z(fZttt，上上上上下下21 上游站洪峰水位(m)下游站洪峰水位(m)傳播時間(hr)相應水位法：利用上下游洪

10、峰水位及相應的轉(zhuǎn)播時間的相關圖進行( jnxng)預報：21.4m 07/16/7:008hr18.4m 07/16/15:00第78頁/共119頁第七十八頁，共119頁。79Q33Q1Q212QQQ1+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(xiyu)站預報的流量； nit , it)Q(fQi1 上下，第79頁/共119頁第七十九頁，共119頁。80聯(lián)解得：1211202下，上，上，下QCQCQCQ, 流量(liling)演算法：馬斯京根法式中，C0， C1，C2分別(fnbi)為K, x, t 的函數(shù)，它們的數(shù)學表達式分別(fnb

11、i)為： )506()1 ()()(21)(21122121下上下，下，上，上，QxxQKSASStQQtQQ第80頁/共119頁第八十頁，共119頁。81tKxKtKxKCtKxKKxtCtKxKKxtC 212121212121210 x：流量比重(bzhng)因子; K: 槽蓄系數(shù)第81頁/共119頁第八十一頁，共119頁。82 枯水預報： 枯水期河中的流量主要由汛末滯留在流域中的蓄水量的消退形成。 主要方法： 退水曲線法：根據(jù)前一時刻的退水流量來預報后一時刻的退水流量。 前后期徑流相關法：根據(jù)流域前期(qinq)徑流量來預報未來的后期徑流量。第82頁/共119頁第八十二頁，共119頁。

12、83五、防洪(fnghng) 洪水三要素 防洪標準 設計洪水 洪水控制與管理 洪水調(diào)度(diod)及水庫調(diào)洪計算 防洪預案第83頁/共119頁第八十三頁，共119頁。84 洪水三要素： 洪峰(hngfng)：洪峰(hngfng)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系曲線第84頁/共119頁第八十四頁，共119頁。85Q(m3/s)Bt1t2TDCtAEQ mW洪水(hngshu)過程示意圖 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

13、； B：洪峰點； C：退水結(jié)束(jish)點； t1：漲水歷時； t2：退水歷時； T：洪水總歷時 (T= t1+ t2) 第85頁/共119頁第八十五頁，共119頁。86 洪水的危害性： 是我國主要的自然災害之一，約有2/3的國土面積受到洪水災害的威脅(wixi); 威脅(wixi)生命安全 造成財產(chǎn)損失 影響社會穩(wěn)定第86頁/共119頁第八十六頁，共119頁。87 防洪標準：GB50201-94 水利水電樞紐工程(gngchng)的等別和級別工程等別工程等別水庫水庫防洪防洪治澇治澇灌溉灌溉供水供水水電站水電站工程規(guī)模工程規(guī)?？値烊菘値烊荩?08m3）城鎮(zhèn)及城鎮(zhèn)及工礦企工礦企業(yè)的重業(yè)的重要性

14、要性保護農(nóng)保護農(nóng)田田(萬畝萬畝)治澇面治澇面積積(萬畝萬畝)灌溉面灌溉面積積(萬畝萬畝)城鎮(zhèn)及城鎮(zhèn)及工礦企工礦企業(yè)的重業(yè)的重要性要性裝機容裝機容量量（104KW）大大(1)型型10特別特別重要重要500200150特別特別重要重要120大大(2)型型101.0重要重要5001002006015050重要重要12030中中 型型1.00.10中等中等100306015505中等中等305小小(1)型型0.100.01一般一般30515350.5一般一般51小小(2)型型0.010.001 530.5 1001005050202010第91頁/共119頁第九十一頁，共119頁。92城市的等級(dn

15、gj)和防洪標準等級等級重要性重要性非農(nóng)業(yè)人口非農(nóng)業(yè)人口（萬人）（萬人）防洪標準防洪標準重現(xiàn)期（年）重現(xiàn)期（年）特別重要的城市特別重要的城市150200重要的城市重要的城等城市中等城市502010050一般城市一般城市15030010050150503001005030502010030302020302010第92頁/共119頁第九十二頁，共119頁。93 設計洪水： 定義：用以設計水利工程所依據(jù)的各種標準的洪水稱為設計洪水。 內(nèi)容(nirng)： 設計洪峰流量 設計洪量 設計洪水過程第93頁/共119頁第九十三頁，共119頁。94 設計洪水的方法： 由流量資料(z

16、lio)推求設計洪水：有實測洪水的地區(qū) 由暴雨資料(zlio)推求設計洪水：有實測暴雨的地區(qū) 由水文氣象資料(zlio)推求設計洪水：有水文氣象觀測資料(zlio)的地區(qū) 利用暴雨等值線圖和一些簡化公式估算設計洪水：缺乏資料(zlio)地區(qū)第94頁/共119頁第九十四頁，共119頁。95 由流量資料推求設計洪水由流量資料推求設計洪水 作洪峰流量作洪峰流量QmQm及設計洪量及設計洪量(hngling)Wt(hngling)Wt的頻率計算，分別求得設計頻率為的頻率計算，分別求得設計頻率為P P的的相應洪峰流量相應洪峰流量QmQm和設計洪量和設計洪量(hngling)Wt(hngling)Wt 選擇

17、流域中代表大洪水的實測洪水過程為典型，以選擇流域中代表大洪水的實測洪水過程為典型，以WtpWtp及及QmpQmp為控制放大典型洪為控制放大典型洪水過程水過程 典型洪水過程發(fā)大的方法：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同倍比放大法，分時段同頻率放大法第95頁/共119頁第九十五頁，共119頁。96 由暴雨資料推求設計由暴雨資料推求設計(shj)(shj)洪水洪水 設計設計(shj)(shj)暴雨的計算暴雨的計算 設計設計(shj)(shj)洪水的計算：設計洪水的計算：設計(shj)(shj)凈雨推求設計凈雨推求設計(shj)(shj)洪水（單位線法）洪水（單位線法） 典型

18、洪水過程發(fā)大的方法：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同倍比放大法，分時段同頻率放大法第96頁/共119頁第九十六頁，共119頁。97 由氣象資料推求設計洪水由氣象資料推求設計洪水(hngshu)(hngshu) 可能最大暴雨推求可能最大洪水可能最大暴雨推求可能最大洪水(hngshu)(hngshu) 可能最大暴雨可能最大暴雨PMPPMP與氣象資料有關與氣象資料有關 產(chǎn)匯流計算產(chǎn)匯流計算 小流域設計洪水小流域設計洪水(hngshu)(hngshu) 缺乏資料地區(qū)，重點是設計洪峰流量的推求缺乏資料地區(qū)，重點是設計洪峰流量的推求第97頁/共119頁第九十七頁，共119頁。9

19、8 洪水(hngshu)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 河道整治第98頁/共119頁第九十八頁，共119頁。99 洪水控制與管理措施(cush) 非工程措施(cush)： 洪水情報、預報和警報 洪水風險分析 防洪法規(guī) 洪水保險 防洪調(diào)度第99頁/共119頁第九十九頁，共119頁。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(liling)、特定時段的降雨量等條件，確定水庫的泄水方式和泄流量(liling)。 目的：減小洪災、發(fā)揮效益第100頁/共119頁第一百頁，共119頁。101 洪水調(diào)度及水庫調(diào)洪計算 規(guī)則： 汛期洪水到

20、來之前，水庫壩前水位不超過(chogu)防洪限制水位 調(diào)洪過程中來水不超過(chogu)防洪標準時，控制泄流量加上區(qū)間合成流量不超過(chogu)下游河道的安全泄流量，壩前水位不超過(chogu)防洪高水位 來水超過(chogu)防洪標準時，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第101頁/共119頁第一百零一頁，共119頁。102 水庫調(diào)洪 由于水庫有調(diào)節(jié)庫容，當洪水通過水庫時，調(diào)節(jié)庫容可將部分洪水攔蓄和滯留在水庫中，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(md)，這就是水庫的調(diào)洪作用。第102頁/共119頁第一百零二頁

21、，共119頁。103 水庫(shuk)調(diào)洪的基本原理：tVVqqQQqQ 122121)(21)(21)(Vfq 其中，其中，Q1，Q2計算時段初、末的入庫流量計算時段初、末的入庫流量 q1,q2計算時段初、末的下泄流量計算時段初、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，已知入庫洪水過程線時，Q1，Q2，Q已知，已知，V1，q1為初為初始條件，則可以由上面兩個方程推求始條件，則可以由上面兩個方程推求V2，q2。第103頁/共119頁第一百零三頁，共119

22、頁。104 水庫調(diào)洪計算方法： （1）列表(li bio)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）壩頂高程的確定第104頁/共119頁第一百零四頁，共119頁。105防洪預案的編制原則(yunz)：貫徹行政首長負責制；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。第105頁/共119頁第一百零五頁，共119頁。106防洪預案的編制主要內(nèi)容：1. 確定重點防護對象2. 防御設防標準(biozhn)以內(nèi)洪水方案3. 防御超

23、標準(biozhn)洪水方案4. 防御山地災害方案5. 防御臺風暴潮災害方案6. 防御冰凌洪水方案7. 防御突發(fā)性洪水方案第106頁/共119頁第一百零六頁，共119頁。節(jié)水(ji shu)的涵義及措施第107頁/共119頁第一百零七頁，共119頁。108節(jié)水(ji shu)的定義： 基于經(jīng)濟、社會、環(huán)境與技術發(fā)展水平，通過法律法規(guī)、管理、技術與教育手段，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(yuxio)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。第108頁/共119頁第一百零八頁，共119頁。109節(jié)水(ji shu)的

24、定義： 節(jié)水不同于簡單的消極的少用水，它是依賴科學技術進步，通過降低單位目標的耗水量，實施水資源的高效利用。 我國的用水特性： 農(nóng)業(yè)(nngy)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)水空間大第109頁/共119頁第一百零九頁，共119頁。110節(jié)約水資源的途徑(tjng)和措施： 分類(fn li)： 城市節(jié)水 工業(yè)節(jié)水 農(nóng)業(yè)節(jié)水 污水再生回用第110頁/共119頁第一百一十頁，共119頁。111城市(chngsh)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、澆灑道路和綠地用水 城市用水

25、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(dnyun)所規(guī)定的用水水量限額。 節(jié)水指標：人均日生活用水取水量,萬元GDP取水量第111頁/共119頁第一百一十一頁，共119頁。112城市(chngsh)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)(shxin)城市污水再生回用第112頁/共119頁第一百一十二頁，共119頁。113工業(yè)(gngy)節(jié)水： 工業(yè)用水分類： 總用水量、循環(huán)水量、回用水量、重復利用水量、耗水量、排水量、取水量、漏失水量、補充(bchng)水量等 工業(yè)節(jié)水指標： 萬元工業(yè)產(chǎn)值取水