水文水資源基礎(chǔ)知識(shí)和分析

1、水文水資源基礎(chǔ)知識(shí)和分析主要內(nèi)容：水資源基礎(chǔ)知識(shí)水資源評(píng)價(jià)水資源供需平衡分析水文預(yù)報(bào)防洪節(jié)水2一、水資源基礎(chǔ)知識(shí)水資源的定義水資源的分類水資源的特點(diǎn)3水資源的定義：1988年聯(lián)合國(guó)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(duì)某地為對(duì)水資源需求而能長(zhǎng)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(bǔ)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?cè)跀?shù)量上等于地表、地下徑流的總和(對(duì)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(jì)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(jì)技術(shù)條件下能夠直接或簡(jiǎn)介適用的各種水和水中物質(zhì)，在社會(huì)生活和生產(chǎn)中具有適用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)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(dòng)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(shí)測(cè)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(yùn)、養(yǎng)殖、旅游用水生態(tài)環(huán)境用水：9水資源的特點(diǎn)：資源的循環(huán)性：水文循環(huán)儲(chǔ)量的有限性：全球淡水資源僅占全球

3、總水量的時(shí)空分布的不均勻性：開(kāi)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(píng)價(jià)水量評(píng)價(jià)：地表水資源量地下水資源量水質(zhì)評(píng)價(jià)： 112.1 地表水資源量：地表水資源的收支項(xiàng)：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(píng)價(jià)：?jiǎn)握緩搅髻Y料統(tǒng)計(jì)分析主要河流年徑流量計(jì)算分區(qū)地表水資源量計(jì)算地表水資源時(shí)空分布特性分析地表水資源可利用量估計(jì)人類活動(dòng)對(duì)河流徑流的影響分析13河流徑流計(jì)算方法：成因分析法：通過(guò)對(duì)觀測(cè)資料或試驗(yàn)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(cè)未來(lái)的水文情勢(shì)。地理綜合法：利用已有固定觀

4、測(cè)站點(diǎn)的長(zhǎng)期觀測(cè)資料確定河流水文特征值在區(qū)域內(nèi)的時(shí)空分布規(guī)律，預(yù)估無(wú)資料流域未來(lái)水文情勢(shì)的方法。 14河流徑流計(jì)算方法：數(shù)理統(tǒng)計(jì)法：根據(jù)水文現(xiàn)象的隨機(jī)性特征，運(yùn)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，分析河流水文特征值系列的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，并進(jìn)行概率預(yù)估，從而得出水資源開(kāi)發(fā)利用工程所需的設(shè)計(jì)水文特征值。數(shù)學(xué)模型法：概念型模型和機(jī)理性模型 15年徑流量分析：年徑流量：一個(gè)年度內(nèi)通過(guò)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(jì)方法求出實(shí)測(cè)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(shí)空變異：區(qū)域性變化：五帶（見(jiàn)后頁(yè)

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(duì)應(yīng)的降雨帶豐水帶 800十分濕潤(rùn)帶多水帶200800濕潤(rùn)帶過(guò)渡帶50200半濕潤(rùn)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(jì)面積；F 全流域面積最大的蓄水容量4.2 水文預(yù)報(bào)含義：根據(jù)水文要素或其影響因素的過(guò)去或現(xiàn)時(shí)狀態(tài)，對(duì)其未來(lái)狀態(tài)作出回答。分類：

6、 按預(yù)見(jiàn)期分類：短期水文預(yù)報(bào)：預(yù)見(jiàn)期小于或等于流域匯流時(shí)間中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)：預(yù)見(jiàn)期大于流域匯流時(shí)間76按預(yù)報(bào)目的分類：洪水預(yù)報(bào)：為防汛抗旱而進(jìn)行的預(yù)報(bào)枯水預(yù)報(bào)：為農(nóng)業(yè)灌溉、水力發(fā)電和水環(huán)境保護(hù)而進(jìn)行的預(yù)報(bào)。墑情預(yù)報(bào)：為農(nóng)業(yè)抗旱服務(wù)冰情預(yù)報(bào)：為防治和抗御冰凌洪水服務(wù)水質(zhì)預(yù)報(bào)：為防治水源污染、改善水環(huán)境服務(wù)水庫(kù)水文預(yù)報(bào)：為確保大壩安全和水庫(kù)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(bào)：為水利工程安全施工服務(wù)77短期洪水預(yù)報(bào)：河段洪水預(yù)報(bào)：根據(jù)河段上斷面已出現(xiàn)的洪水過(guò)程，推算其下斷面將要出現(xiàn)的洪水過(guò)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(bào)：根據(jù)流域上一場(chǎng)降雨過(guò)程推算出流

7、域出口斷面未來(lái)出現(xiàn)的洪水過(guò)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(shí)間的相關(guān)圖進(jìn)行預(yù)報(bào)：79上游站洪峰水位(m)下游站洪峰水位(m)傳播時(shí)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(shí)測(cè)流量；Q：下游站預(yù)報(bào)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(dá)式分別為：82x：流量比重因子; K: 槽蓄系數(shù)枯水預(yù)報(bào)：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(shí)刻的退水流量來(lái)預(yù)報(bào)后一時(shí)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(lái)預(yù)報(bào)未來(lái)的后期徑流量。83五、防洪洪水三要素防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)洪水洪水控制與管理洪水調(diào)度及水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算防洪預(yù)案84洪水三要素：洪峰：洪峰流量，一次洪水過(guò)程中的最大流量，m3/s洪量：一次洪水的總徑流量，m3洪水過(guò)程線：一次洪水的流量與時(shí)間的關(guān)系曲線85洪水過(guò)程示意圖86Q(m3/s)Bt1t2TDCtAEQ mW Qm：洪峰流量(m3/s)，一次洪水過(guò)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(diǎn)； B：洪峰點(diǎn)； C：退水結(jié)束點(diǎn)

9、； t1：漲水歷時(shí)； t2：退水歷時(shí)； T：洪水總歷時(shí) (T= t1+ t2) 洪水的危害性：是我國(guó)主要的自然災(zāi)害之一，約有2/3的國(guó)土面積受到洪水災(zāi)害的威脅;威脅生命安全造成財(cái)產(chǎn)損失影響社會(huì)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(jí)別工程等別水庫(kù)防洪治澇灌溉供水水電站工程規(guī)模總庫(kù)容（108m3）城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護(hù)農(nóng)田(萬(wàn)畝)治澇面積(萬(wàn)畝)灌溉面積(萬(wàn)畝)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性裝機(jī)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(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)93等級(jí)重要性非農(nóng)業(yè)人口（萬(wàn)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(hù)區(qū)的等級(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)洪水：定義：用以設(shè)計(jì)水利工程所依據(jù)的各種標(biāo)準(zhǔn)的洪水稱為設(shè)計(jì)洪水。內(nèi)容：設(shè)計(jì)洪峰流量設(shè)計(jì)洪量設(shè)計(jì)洪水過(guò)程94設(shè)計(jì)洪水的方法：由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水：有實(shí)測(cè)洪水的地區(qū)由

11、暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水：有實(shí)測(cè)暴雨的地區(qū)由水文氣象資料推求設(shè)計(jì)洪水：有水文氣象觀測(cè)資料的地區(qū)利用暴雨等值線圖和一些簡(jiǎn)化公式估算設(shè)計(jì)洪水：缺乏資料地區(qū)95由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水作洪峰流量Qm及設(shè)計(jì)洪量Wt的頻率計(jì)算，分別求得設(shè)計(jì)頻率為P的相應(yīng)洪峰流量Qm和設(shè)計(jì)洪量Wt選擇流域中代表大洪水的實(shí)測(cè)洪水過(guò)程為典型，以Wtp及Qmp為控制放大典型洪水過(guò)程典型洪水過(guò)程發(fā)大的方法：同倍比放大法，分時(shí)段同頻率放大法96由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水設(shè)計(jì)暴雨的計(jì)算設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算：設(shè)計(jì)凈雨推求設(shè)計(jì)洪水（單位線法）典型洪水過(guò)程發(fā)大的方法：同倍比放大法，分時(shí)段同頻率放大法97由氣象資料推求設(shè)計(jì)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(jì)算小流域設(shè)計(jì)洪水缺乏資料地區(qū)，重點(diǎn)是設(shè)計(jì)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(kù)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(bào)、預(yù)報(bào)和警報(bào)洪水風(fēng)險(xiǎn)分析防洪法規(guī)洪水保險(xiǎn)防洪調(diào)度100洪水調(diào)度及水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算洪水調(diào)度：依據(jù)水庫(kù)的水位、入庫(kù)流量、特定時(shí)段的降雨量等條件，確定水庫(kù)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(kù)調(diào)洪計(jì)算規(guī)則：汛期洪水到來(lái)之前，水庫(kù)壩前水位不超過(guò)防洪限制水位調(diào)洪過(guò)程中來(lái)水不超過(guò)防洪標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，控制泄流量加上區(qū)間合成流量不超過(guò)下游河道的安全泄流量，壩前水位不超過(guò)防洪高水位來(lái)

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

14、表試算法（常用方法） （1）半圖解法 （2）簡(jiǎn)化三角形法 （3）無(wú)閘門控制時(shí)水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算 （4）有閘門控制時(shí)水庫(kù)調(diào)洪計(jì)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(zhǎng)負(fù)責(zé)制；以防為主，防搶結(jié)合；全面部署，保證重點(diǎn)；統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一調(diào)度；服從大局，團(tuán)結(jié)抗洪；工程措施和非工程措施相結(jié)合；盡可能調(diào)動(dòng)全社會(huì)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(diǎn)防護(hù)對(duì)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(tái)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(jì)、社會(huì)、環(huán)境與技術(shù)發(fā)展水平，通過(guò)

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(fèi)，合理增加水可利用量，實(shí)現(xiàn)水資源的有效利用，達(dá)到環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)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(jiǎn)單的消極的少用水，它是依賴科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，通過(guò)降低單位目標(biāo)的耗水量，實(shí)施水資源的高效利用。我國(guó)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(zhǎng)較快水的利用效率低，浪費(fèi)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(wàn)元GDP取水量112城市節(jié)水：節(jié)水措施：加強(qiáng)宣傳教育，提高全面節(jié)水意識(shí)合理調(diào)整水價(jià)，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿推動(dòng)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(shí)施計(jì)劃管理保護(hù)城市供水水源，實(shí)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(bǔ)充水量等工業(yè)節(jié)水指標(biāo)：萬(wàn)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(jìn)生產(chǎn)工藝，建立節(jié)水型工業(yè)強(qiáng)化節(jié)水技術(shù)，開(kāi)發(fā)節(jié)水設(shè)備，努力降低節(jié)水設(shè)施投資加強(qiáng)企業(yè)用水行政管理，逐步實(shí)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(jì)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