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這是一個(gè)關(guān)于水資源現(xiàn)狀PPT作品,這節(jié)課主要是了解水資源基礎(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)水等等介紹。地球上目前和近期人類(lèi)可直接或間接利用的水,是自然資源的一個(gè)重要組成部分。天然水資源包括河川徑流、地下水、積雪和冰川、湖泊水、沼澤水、海水。按水質(zhì)劃分為淡水和咸水。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,被人類(lèi)所利用的水增多,例如海水淡化,人工催化降水,南極大陸冰的利用等。由于氣候條件變化,各種水資源的時(shí)空分布不均,天然水資源量不等于可利用水量,往往采用修筑水庫(kù)和地下水庫(kù)來(lái)調(diào)蓄水源,或采用回收和處理的辦法利用工業(yè)和生活污水,擴(kuò)大水資源的利用。與其他自然資源不同,水資源是可再生的資源,可以重復(fù)多次使用;并出現(xiàn)年內(nèi)和年際量的變化,具有一定的周期和規(guī)律;儲(chǔ)存形式和運(yùn)動(dòng)過(guò)程受自然地理因素和人類(lèi)活動(dòng)所影響,歡迎點(diǎn)擊下載水資源現(xiàn)狀PPT作品哦。
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第二講 水文水資源(下)
清華大學(xué)水利系
唐莉華
2005年7月17
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
一、水資源基礎(chǔ)知識(shí)
水資源的定義
水資源的分類(lèi)a
水資源的特點(diǎn)
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。
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(lèi)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)。
水資源的定義:
狹義水資源:
人類(lèi)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。
水資源的分類(lèi):
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
水資源的分類(lèi):
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
水資源的分類(lèi):
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:
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總水量的2.5%
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
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):
2.1 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(lèi):
河流:最主要部分,可表示地表水資源量
湖泊
冰川
地表水資源量的評(píng)價(jià):
單站徑流資料統(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(lèi)活動(dòng)對(duì)河流徑流的影響分析
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。
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
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(chēng)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。
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)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
多年平均年徑流量的計(jì)算:
資料充分地區(qū):
多年實(shí)測(cè)徑流量的均值
資料不足地區(qū):差補(bǔ)延長(zhǎng),相關(guān)分析法
無(wú)資料地區(qū):等值線(xiàn)法/水文比擬法
某一頻率下的設(shè)計(jì)年徑流量計(jì)算:
基本步驟:
分析資料的代表性,少于20年的短系列加以延展
計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率,繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線(xiàn)
計(jì)算徑流量均值 及Cv和Cs
用適線(xiàn)法確定理論頻率曲線(xiàn)
推求不同設(shè)計(jì)頻率的年徑流量
徑流還原計(jì)算(消除人類(lèi)活動(dòng)的影響):
水量平衡原理:
W天然=W實(shí)測(cè)+W還原
W還原=W農(nóng)+W引+W蒸+W蓄+W工+W滲
其中, W天然-還原后的天然徑流量; W實(shí)測(cè)-實(shí)測(cè)徑流量
W還原-還原總水量; W農(nóng)-農(nóng)業(yè)灌溉凈耗水量
W引-跨流域引出、引入水量、分洪決口水量
W蒸-水面面積擴(kuò)大增加的耗水量
W蓄-計(jì)算時(shí)段始末蓄水工程的蓄水變量
W工-工業(yè)和生活凈耗水量; W滲-水庫(kù)滲漏量
各分量還原計(jì)算:
農(nóng)業(yè)灌溉凈耗水量W農(nóng)
W農(nóng)= W毛(1-φ1)
W毛-灌區(qū)渠首引水總量; φ1-灌溉回歸系數(shù)
水面面積擴(kuò)大增加的耗水量W蒸
W蒸=0.1(αE水-E陸)A水
E水-水面蒸發(fā)皿蒸發(fā)量; E陸-陸面蒸發(fā)量
α-水面蒸發(fā)折算系數(shù);A水-增加的水面面積
水庫(kù)蓄水變量W蓄
W蓄= W末- W初
各分量還原計(jì)算:
工業(yè)和生活凈耗水量W工
W工= W0(1-φ3)
W0-工業(yè)和生活引用的地表水量;
φ3-工業(yè)和生活用水的回歸系數(shù)
水庫(kù)滲漏量W滲
W滲= W入+ W雨+ W蓄- W出- W蒸
W入-入庫(kù)徑流總量; W雨-庫(kù)區(qū)水面降水量
W蓄-水庫(kù)需水變化量;W出-放水洞、泄洪道放水量
W蒸-庫(kù)區(qū)水面蒸發(fā)總量
分區(qū)地表水資源量:
指水資源分區(qū)內(nèi)降水形成的河流徑流量,不包括入境水量。
分區(qū)方法:按氣候條件和地質(zhì)條件分
按天然流域分
按行政區(qū)劃分
分區(qū)地表水資源量:
區(qū)內(nèi)河流有水文站控制:按水資源分區(qū),選擇控制站或代表站,分析實(shí)測(cè)及天然徑流量,根據(jù)控制站天然年徑流量系列,按面積比修正為該分區(qū)天然年徑流量系列。
分區(qū)地表水資源量:
區(qū)內(nèi)河流沒(méi)有水文站控制:
水文模型
鄰近區(qū)降雨-徑流關(guān)系推求
鄰近區(qū)徑流等值線(xiàn)圖推求
可利用地表水資源量的估算:
地表水資源可利用量:在經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可能及滿(mǎn)足河道內(nèi)用水并估計(jì)下游用水的前提下,通過(guò)蓄、引、提等地表水工程可能控制利用的河道一次性最大水量(不包括回歸水的重復(fù)利用)
Q可利用=Q當(dāng)?shù)睾恿鲝搅鳎玅入境-Q出境
2.2 地下水資源量:
地下水的補(bǔ)給量:
指天然或開(kāi)采條件下,單位時(shí)間進(jìn)入含水層(帶)中的水量,包括地下水的流入、降水滲入、地表水滲入、越流補(bǔ)給、人工補(bǔ)給等。
地下水儲(chǔ)存量:
儲(chǔ)存于含水層內(nèi)的重力水體積。
地下水的補(bǔ)給量計(jì)算:
地下水流流入量(側(cè)向補(bǔ)給量) Qb(單位:m3/d)
Qb=K · J · B · H
其中,K-含水層滲透系數(shù),m/d
J-地下水水力坡度
B-計(jì)算斷面寬度,m
H-潛水(或承壓水)含水層厚度,m
地下水的補(bǔ)給量計(jì)算:
降水滲入補(bǔ)給量Qp (單位:m3/s)
Qp=α · A · x
其中,α -年均降水入滲系數(shù)
A-降水滲入面積,m2
x-年降水量,m/a
地下水的補(bǔ)給量計(jì)算:
河渠滲入補(bǔ)給量Qi
Qi=K · B · (h1-hw)/L·(h1+hw)/2
其中,h1 、hw -沿滲流補(bǔ)給方向岸邊與開(kāi)采井群的動(dòng)水位高度,m
B-河渠補(bǔ)給寬度,m
L-岸邊至井群的直線(xiàn)水平距離,m
K-含水層滲透系數(shù),m/d
地下水的補(bǔ)給量計(jì)算:
灌溉水滲入補(bǔ)給量Qirr
Qirr=μ · A · △h
或 Qirr=α · m · A
其中, μ -給水度;m-灌溉定額,m3/a
△h -灌溉引起的地下水升幅,m
地下水的補(bǔ)給量計(jì)算:
越流補(bǔ)給量Qo
Qo=A · η · (h2-h1)=A·(h2-h(huán)1)·k’ /m’
其中,h1 、h2-開(kāi)采層和相鄰層的水位,m
A-越流補(bǔ)給面積,m2
η -越流系數(shù),1/d
k’-越流層垂向滲透系數(shù),m/d
m’-越流層厚度,m
承壓含水層的彈性?xún)?chǔ)存量Wc的計(jì)算:
Wc=S · A · hp
Wc-承壓含水層的彈性?xún)?chǔ)存量,m3
S-儲(chǔ)存系數(shù)(釋水系數(shù))
hp-承壓含水層自頂板算起的壓力水頭高度,m
地下水資源允許開(kāi)采量的定義:
通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的取水建筑物,在開(kāi)采期內(nèi)水量不會(huì)減少,動(dòng)水位不超過(guò)設(shè)計(jì)要求、水質(zhì)和水溫度變化在允許范圍內(nèi)、不影響已建水源正常開(kāi)采、不發(fā)生危害性的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題,并符合現(xiàn)行法規(guī)規(guī)定的前提下,單位時(shí)間從水文地質(zhì)單元或水源的范圍內(nèi)能夠取得的地下水資源量。
允許開(kāi)采量的分級(jí):
可分為A、B、C、D、E五個(gè)級(jí)別:
A級(jí):擴(kuò)建勘探,要求有3年以上的開(kāi)采動(dòng)態(tài)觀測(cè)資源;
B級(jí):勘探階段,要求有一個(gè)水文年以上的資料及相關(guān)實(shí)驗(yàn);
C級(jí):詳查階段,要求有帶觀測(cè)孔的抽水試驗(yàn)和枯水期半年以上動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料;
D級(jí):普查階段,用于規(guī)劃工作,只要求概算允許開(kāi)采量
E級(jí):區(qū)調(diào)階段,用于規(guī)劃工作,只要求概算允許開(kāi)采量
允許開(kāi)采量的估算:
解析法:井(渠)解析公式計(jì)算
數(shù)值法:離散化方法求解非線(xiàn)性偏微分方程
有限單元法、有限差分法
開(kāi)采試驗(yàn)法:探采結(jié)合的辦法,直接開(kāi)鑿勘探生產(chǎn)井,按開(kāi)采條件進(jìn)行一至數(shù)月的抽水試驗(yàn)
補(bǔ)償疏干法,相關(guān)分析法,地下水文分析法等
三、水資源供需平衡分析
水資源供需平衡分析的目的和意義
供需平衡分析的原則
供需平衡分析方法
需水預(yù)測(cè)
水資源供需預(yù)測(cè)的目的和意義:
水資源供需平衡分析,是指在一定范圍內(nèi)(行政、經(jīng)濟(jì)區(qū)域或流域)不同時(shí)期的可供水量和需水量的供求關(guān)系分析。
目的:
弄清水資源總量的供需現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題
預(yù)測(cè)不同時(shí)期不同部門(mén)的水資源余缺狀況
針對(duì)供需矛盾,進(jìn)行水資源的總體規(guī)劃
水資源供需預(yù)測(cè)的原則:
近期和遠(yuǎn)期相結(jié)合
流域和區(qū)域相結(jié)合
綜合利用和保護(hù)相結(jié)合
水資源供需預(yù)測(cè)分析方法:
系列法:
按雨情、水情的歷史系列資料進(jìn)行逐年的供需平衡分析計(jì)算
典型年法(代表年法):
根據(jù)雨情、水情具有代表性的幾個(gè)不同年份進(jìn)行分析計(jì)算
典型年法:
基本步驟:
劃分水資源分區(qū)及計(jì)算時(shí)段
選擇典型年和水平年
可供水量計(jì)算
需水量計(jì)算
典型年法:
可供水量和需水量的時(shí)空分布不均勻,因此需要分區(qū)和分時(shí)段進(jìn)行供需平衡分析。
水資源分區(qū):盡量按照流域、水系劃分;照顧行政區(qū)劃;不打亂供水、用水、排水系統(tǒng)
計(jì)算時(shí)段:可以是年、季、月、旬和日
典型年法:
典型年的選擇:
根據(jù)水文系列的頻率分析,選擇不同頻率的若干典型年;
平水年P(guān)=50%,一般枯水年P(guān)=75%
特別枯水年P(guān)=90%(或95%)
典型年法:
水平年的確定:應(yīng)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展的總目標(biāo)相協(xié)調(diào)。
現(xiàn)狀水平年(基準(zhǔn)年)
近期水平年:基準(zhǔn)年后5~10年
遠(yuǎn)景水平年:基準(zhǔn)年后15~20年
遠(yuǎn)景設(shè)想水平年:基準(zhǔn)年后30~50年
供水預(yù)測(cè):
供水系統(tǒng):
按工程上分類(lèi):蓄水工程、引水工程、提水工程、 調(diào)水工程
按水源分類(lèi):地表水工程、地下水工程、 污水再生回用工程
按用戶(hù)分類(lèi):城市供水、農(nóng)村供水、混合供水
供水預(yù)測(cè):
可供水量:
指不同水平年、不同保證率或不同頻率條件下通過(guò)工程設(shè)施可提供的符合一定標(biāo)準(zhǔn)的水量。
可供水量包括區(qū)域內(nèi)的地表水、地下水、外流域調(diào)水、污水處理回用和海水利用等。
供水預(yù)測(cè):
影響可供水量的因素:
來(lái)水條件:水文現(xiàn)象的隨機(jī)性
用水條件:上下游的用水條件、河道內(nèi)生態(tài)用水的考慮等
工程條件:決定供水系統(tǒng)的供水能力
水質(zhì)條件:符合不同用戶(hù)的使用標(biāo)準(zhǔn)
供水預(yù)測(cè):
可供水量的計(jì)算項(xiàng)目:
需水預(yù)測(cè):
“三生”:生產(chǎn)(工業(yè)、農(nóng)業(yè))、生活、生態(tài)
工業(yè)用水:
一般指工礦企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中,用于制造、加工、冷卻、空調(diào)、凈化和洗滌等方面的水。1993年統(tǒng)計(jì),我國(guó)工業(yè)用水占總用水量的17.4%。
工業(yè)需水預(yù)測(cè):
QI=QC+QD+QR
其中,QI-總用水量,在設(shè)備和工藝流程不變時(shí)為一定值。
QC-生產(chǎn)過(guò)程中消耗的水量,包括蒸發(fā)、滲漏等損失水量,以及產(chǎn)品帶走的水量
QD-排水量,多指未重復(fù)利用的廢污水量
QR-重復(fù)用水量,包括循環(huán)用水量和二次以上的用水量
工業(yè)需水預(yù)測(cè):
耗水量和排水量之和稱(chēng)為取用水量QII:
QI=QII+QR
重復(fù)利用率R:
R=QR/QI×100%
重復(fù)利用率越高,表示工業(yè)用水的有效利用程度越高。
工業(yè)需水預(yù)測(cè):
趨勢(shì)預(yù)測(cè)法:
Si=S0(1+d)n
其中,Si-某一年所預(yù)測(cè)工業(yè)需水量
S0-基準(zhǔn)年的工業(yè)用水量
d-工業(yè)用水量年平均增長(zhǎng)率
n-基準(zhǔn)年道預(yù)測(cè)年份所間隔的年數(shù)
相關(guān)預(yù)測(cè)法
建立與工業(yè)產(chǎn)值之間的相關(guān)關(guān)系
分行業(yè)重復(fù)利用率提高法
根據(jù)不同的行業(yè)部門(mén),采用萬(wàn)元產(chǎn)值用水量和重復(fù)利用率推算工業(yè)用水:
q2=q1(1-η1)/(1-η2)
其中,q1,q2-分別為基準(zhǔn)年和預(yù)測(cè)年的萬(wàn)元產(chǎn)值 取用水量
η1,η2-分別為基準(zhǔn)年和預(yù)測(cè)年的工業(yè)用水 重復(fù)利用率
生活需水預(yù)測(cè):
生活用水:
包括城市居民住宅用水、公共建筑用水、市政用水、景觀娛樂(lè)用水、供熱消防用水等。
1993年資料統(tǒng)計(jì),我國(guó)城市生活用水占總用水量的9.2%。城市用水要求供水保證率不低于95%
生活需水預(yù)測(cè):
人均生活用水定額法:
Q生活=365·q·m/1000
其中, Q生活-生活用水需求量,m3/a
q -人均生活用水定額,L/(人·d)
m -預(yù)測(cè)年用水人口數(shù),人
農(nóng)業(yè)需水預(yù)測(cè):
農(nóng)業(yè)用水:
包括農(nóng)、林、牧、副、漁業(yè)的用水,農(nóng)村居民的生活用水、農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水等。
農(nóng)業(yè)用水時(shí)我國(guó)主要用水大戶(hù),主要是農(nóng)業(yè)灌溉用水,其保證率低于城市工業(yè)和生活用水。
農(nóng)業(yè)灌溉用水預(yù)測(cè):
作物需水量:作物在全生育期或某一時(shí)段內(nèi)正常生長(zhǎng)所需的數(shù)量,包括消耗于作物蒸騰量和株間蒸發(fā)量。
灌溉制度:作物播種前及生育期內(nèi)進(jìn)行適時(shí)灌水的制度
灌溉用水量:灌溉面積上需要提供給作物的水量。
農(nóng)業(yè)灌溉用水預(yù)測(cè):
直接推算法:
M凈=m·ω
其中,M凈-一種作物一次田間灌溉水量,又稱(chēng)凈灌溉用水量,m3。
m -作物某次灌水的灌水定額,m3/畝
ω-該作物的灌溉面積,畝
農(nóng)業(yè)灌溉用水預(yù)測(cè):
考慮蒸發(fā)、滲漏等損失時(shí):
M毛= M凈/η水
其中,M毛-灌溉引水量,即毛灌溉用水量。
η水-灌溉水利用系數(shù)
灌溉水利用系數(shù)η水與渠道的長(zhǎng)度、沿線(xiàn)土質(zhì)和水文地質(zhì)條件、渠道工程狀況(配套、襯砌等)、灌溉管理水平等有關(guān)。
其他農(nóng)業(yè)用水預(yù)測(cè):
農(nóng)村居民生活用水:定額法與城市生活用水類(lèi)似
牲畜用水:定額法與城市生活用水類(lèi)似
漁業(yè)用水:指養(yǎng)殖水面蒸發(fā)和滲漏所消耗水的補(bǔ)充量,可用公式 W漁=ω[α·E–P+S]計(jì)算。ω為養(yǎng)殖面積,E為水面蒸發(fā)量,P為年降雨量,S為年滲漏量,α為蒸發(fā)器折算系數(shù)。
鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水:與工業(yè)用水類(lèi)似
生態(tài)環(huán)境需水量:
廣義生態(tài)環(huán)境用水定義:維持全球生物地理生態(tài)系統(tǒng)水分平衡所需用的水,包括水熱平衡、水沙平衡、水鹽平衡等,都是生態(tài)環(huán)境用水。
狹義的生態(tài)環(huán)境用水:為維護(hù)生態(tài)環(huán)境不再惡化并逐漸改善所需要消耗的水資源總量。
——《21世紀(jì)中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究》
生態(tài)環(huán)境需水量:
生態(tài)需水是指維持生態(tài)系統(tǒng)中具有生命的生物物體水分平衡所需要的水量。主要包括維護(hù)天然植被所需要的水量、水土保持及水保范圍之外的林草植被建設(shè)所需要的水量、保護(hù)水生生物所需要的水量。
環(huán)境需水則是指為保護(hù)和改善人類(lèi)居住環(huán)境及其水環(huán)境所需要的水量。
生態(tài)環(huán)境需水量:
按生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型分
自然生態(tài)系統(tǒng)需水
人工生態(tài)系統(tǒng)需水
按空間尺度分
景觀生態(tài)環(huán)境需水
區(qū)域生態(tài)環(huán)境需水
流域生態(tài)環(huán)境需水
河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水
取年天然徑流量的百分比作為河流生態(tài)環(huán)境需水量
采用逐月最小徑流量的特殊百分比作為河流生態(tài)環(huán)境需水量
根據(jù)生態(tài)環(huán)境和水文條件特點(diǎn),計(jì)算在保障水生態(tài)需水情況下人類(lèi)活動(dòng)可利用水資源量
采用90%保證率最枯連續(xù)7天的平均水量作為河流最小流量設(shè)計(jì)值
河道外生態(tài)環(huán)境需水
河道外生態(tài)需水針對(duì)天然植被和人工植被的生態(tài)需水研究較多
計(jì)算的方法和理論多為水量平衡理論,面積定額法等,多以植物耗水量(植被蒸騰量)代替生態(tài)需水量;
維持景觀、娛樂(lè)等環(huán)境需水
城市進(jìn)行城市規(guī)劃時(shí),常采用人均水面面積指標(biāo)衡量和確定維持景觀、娛樂(lè)水面面積和流量,綠地、美化環(huán)境等需水。
供需平衡分析:
供需分析的分類(lèi):
按范圍分:計(jì)算單元的供需分析
區(qū)域的供需分析
流域的供需分析
按供需平衡分析的時(shí)間分:
現(xiàn)狀供需分析:實(shí)際供需計(jì)算,平衡校核
不同發(fā)展階段的供需分析:預(yù)測(cè)供需,方案比選
供需平衡分析:
供需平衡分析:
余缺水量:△W=∑W供i- ∑W需i
W供i,W需i-分別表示分項(xiàng)i的可供水量和需水量。
△W-余缺水量,為+表示水資源富余,尚可開(kāi)發(fā)利用
為-表示缺乏,產(chǎn)生供需矛盾
水資源規(guī)劃:
水資源綜合規(guī)劃:
在統(tǒng)一的方針、任務(wù)和目標(biāo)指導(dǎo)下,通過(guò)對(duì)水資源時(shí)空分布的再調(diào)整,協(xié)調(diào)防洪抗旱、開(kāi)源節(jié)流、供需平衡以及發(fā)電、通航、水土保持、景觀和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等專(zhuān)業(yè)方面的關(guān)系,評(píng)價(jià)方案實(shí)施后對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的潛在影響。
四、水文預(yù)報(bào)
流域產(chǎn)匯流
水文預(yù)報(bào)
4.1 流域產(chǎn)匯流
產(chǎn)流方式:
超蓄產(chǎn)流(蓄滿(mǎn)產(chǎn)流):
只有在包氣帶達(dá)到田間持水量后才產(chǎn)生徑流的產(chǎn)流方式。是濕潤(rùn)地區(qū)的主要產(chǎn)流方式。
超滲產(chǎn)流:
由于降雨強(qiáng)度好過(guò)地面下滲容量而產(chǎn)生徑流的產(chǎn)流方式。是干旱地區(qū)的主要產(chǎn)流方式。
產(chǎn)流特點(diǎn):
超蓄產(chǎn)流特點(diǎn):
包氣帶土壤含水量達(dá)到田間持水量(蓄水容量)后才產(chǎn)生地下徑流 Rg;
徑流量R中包括地面徑流和地下徑流,合稱(chēng)為總徑流量,即 R=Rs+Rg。
產(chǎn)流特點(diǎn):
超滲產(chǎn)流特點(diǎn):
包氣帶土壤含水量總是達(dá)不到田間持水量(蓄水容量),但也可以產(chǎn)生徑流R,起因于降雨強(qiáng)度i > 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。
流域蓄水容量(面積分配)曲線(xiàn):
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(lèi):
按預(yù)見(jiàn)期分類(lèi):
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
按預(yù)報(bào)目的分類(lèi):
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)
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)程推算出流域出口斷面未來(lái)出現(xiàn)的洪水過(guò)程。
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):
流量演算法:馬斯京根法
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蓄水量的消退形成。
主要方法:
退水曲線(xiàn)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。
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
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(xiàn):一次洪水的流量與時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)
洪水過(guò)程示意圖
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
防洪標(biāo)準(zhǔn):GB50201-94
水利水電樞紐工程的等別和級(jí)別
水庫(kù)工程水工建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)
注:當(dāng)山區(qū)、丘陵區(qū)的水庫(kù)樞紐工程擋水建筑的擋水高度低于15m,上下游水頭小于10m時(shí),其防洪標(biāo)準(zhǔn)可按平原區(qū),濱海區(qū)欄的規(guī)定確定;當(dāng)平原區(qū)、濱海區(qū)的水庫(kù)樞紐工程擋水建筑物高度高于15m,上下游水頭差大于10m時(shí),其防洪標(biāo)準(zhǔn)可按山區(qū)、丘陵區(qū)欄的規(guī)定確定。
灌溉和治澇工程主要建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)
注:灌溉和治澇工程主要建筑物的校核防洪標(biāo)準(zhǔn),可視具體情況和需要研究確定。
潮汐河口擋潮工程主要建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)
注:潮汐河口擋潮樞紐工程的安全主要是防潮水,為統(tǒng)一起見(jiàn),本標(biāo)準(zhǔn)將防洪標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)稱(chēng)為防洪標(biāo)準(zhǔn)。
城市的等級(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(chēng)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
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(xiàn)圖和一些簡(jiǎn)化公式估算設(shè)計(jì)洪水:缺乏資料地區(qū)
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
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(xiàn)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
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
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
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
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
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)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
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(xiàn)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。
水庫(kù)調(diào)洪的基本原理:
水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算方法:
(1)列表試算法(常用方法)
(1)半圖解法
(2)簡(jiǎn)化三角形法
(3)無(wú)閘門(mén)控制時(shí)水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算
(4)有閘門(mén)控制時(shí)水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算
(5)壩頂高程的確定
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。
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?xún)?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
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)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。
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(lài)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
節(jié)約水資源的途徑和措施:
分類(lèi):
城市節(jié)水
工業(yè)節(jié)水
農(nóng)業(yè)節(jié)水
污水再生回用
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……
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
工業(yè)節(jié)水:
工業(yè)用水分類(lèi):
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
……
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
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)田灌溉占農(nóng)業(yè)用水的90%以上。
農(nóng)業(yè)節(jié)水的發(fā)展趨勢(shì):灌溉技術(shù)改進(jìn),節(jié)水潛力巨大
農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)指標(biāo):灌溉水源、灌溉用水量、灌溉水利用系數(shù)等
農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)與工程措施:
非充分灌溉
調(diào)虧灌溉
局部灌溉:滴灌、滲灌等
控制性根系交替灌溉技術(shù)
波涌灌溉:間歇灌溉
渠系防滲
田間節(jié)水與農(nóng)藝節(jié)水
負(fù)壓差灌溉:管灌
節(jié)水管理
農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)與工程措施:
工程措施技術(shù)要求
渠道防滲率:大灌區(qū)不低于40%,中灌區(qū)不低于70%,井灌區(qū)全部防滲
井灌區(qū)管道輸水:固定管道不低于90m/hm2……
噴灌工程:滿(mǎn)足均勻度、霧化程度要求
微灌工程:水源必須嚴(yán)格過(guò)濾、凈化達(dá)到要求
污水再生回用:
污水回用目標(biāo)計(jì)及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
污水再生處理技術(shù)
傳統(tǒng)方法
新技術(shù)
關(guān)于保護(hù)水資源的ppt:這是關(guān)于保護(hù)水資源的ppt,包括了水是寶貴的資源,黃河斷流,我國(guó)降水的分布,我國(guó)降水的時(shí)間分布,識(shí)記知識(shí)點(diǎn),合作研討等內(nèi)容,歡迎點(diǎn)擊下載。
水資源短缺ppt:這是水資源短缺ppt,包括了淡水資源的界定和重要性,淡水資源的利用現(xiàn)狀,淡水資源短缺問(wèn)題形成的歷史和原因,現(xiàn)行的淡水資源短缺問(wèn)題的解決方法和評(píng)析,環(huán)境社會(huì)學(xué)當(dāng)代理論視角下的淡水資源短缺問(wèn)題,未來(lái)展望——以中國(guó)“節(jié)水型社會(huì)”為例等內(nèi)容,歡迎點(diǎn)擊下載。
珍惜水資源主題班會(huì)ppt:這是珍惜水資源主題班會(huì)ppt,包括了珍惜水的方法,節(jié)約用水事關(guān)民族事業(yè),節(jié)約用水要從我做起,從現(xiàn)在做起,從生活的細(xì)節(jié)做起等內(nèi)容,歡迎點(diǎn)擊下載。