1、一、水資源總量評價一、水資源總量評價( (一一) )概述概述 1 1、評價目的、評價目的 在當前自然條件下，分析、計算和評價可利用水資源在當前自然條件下，分析、計算和評價可利用水資源量的最大潛力，從而為水資源的合理開發(fā)提供依據(jù)。量的最大潛力，從而為水資源的合理開發(fā)提供依據(jù)。 在一個區(qū)域內，如果把地表水、土壤水和地下水作為一個系統(tǒng)，則天然條件下在一個區(qū)域內，如果把地表水、土壤水和地下水作為一個系統(tǒng)，則天然條件下的總補給量為降水量，總排泄量為河川徑流量、總蒸散發(fā)量和地下水潛流量之和。的總補給量為降水量，總排泄量為河川徑流量、總蒸散發(fā)量和地下水潛流量之和。 根據(jù)水量均衡原理，總補給量和總排泄量之差為

2、區(qū)域內地表水、土壤水和地下根據(jù)水量均衡原理，總補給量和總排泄量之差為區(qū)域內地表水、土壤水和地下水的蓄水變量，某一時段內的區(qū)域水量平衡方程為：水的蓄水變量，某一時段內的區(qū)域水量平衡方程為： P=R+E+UgP=R+E+UgV (5-1) V (5-1) 式中：式中：PP降水量；降水量； RR河川徑流量；河川徑流量； E E總蒸散發(fā)量；總蒸散發(fā)量； UgUg地下潛流量；地下潛流量； VV地表水、土壤水和地下水的蓄水變量。地表水、土壤水和地下水的蓄水變量。 各量的單位均為萬各量的單位均為萬m m3 3或億或億m m3 3。 P=R+E+UgP=R+E+UgV V 在多年平均情況下，蓄水變量可忽略不計

3、，則上式變?yōu)椋涸诙嗄昶骄闆r下，蓄水變量可忽略不計，則上式變?yōu)椋?P=R+E+Ug (5-2)P=R+E+Ug (5-2) 如圖如圖5-15-1所示?？蓪⒑哟◤搅髁克?。可將河川徑流量R R劃分為地表徑流量劃分為地表徑流量RS(RS(包括坡面流和包括坡面流和壤中流壤中流) )和河川基流和河川基流RGRG，將總蒸散發(fā)量，將總蒸散發(fā)量E E劃分為地表蒸散發(fā)量劃分為地表蒸散發(fā)量ES(ES(包括植物包括植物截流損失、地表水體蒸發(fā)和包氣帶蒸散發(fā)截流損失、地表水體蒸發(fā)和包氣帶蒸散發(fā)) )和潛水蒸發(fā)量和潛水蒸發(fā)量EGEG，相應式，相應式(5-2)(5-2)可寫成：可寫成： P=(RS+RG)+(ES+EG)

4、+Ug (5-3)P=(RS+RG)+(ES+EG)+Ug (5-3) 根據(jù)地下水多年平均補給量和多年平均排泄量相等的原理。在沒有根據(jù)地下水多年平均補給量和多年平均排泄量相等的原理。在沒有外區(qū)來水的情況下，區(qū)域內地下水的降水入滲補給量外區(qū)來水的情況下，區(qū)域內地下水的降水入滲補給量UpUp應等于河川基流應等于河川基流量、潛水蒸發(fā)量和地下水潛流量之和，即：量、潛水蒸發(fā)量和地下水潛流量之和，即： Up=RG+EG+Ug Up=RG+EG+Ug 將式將式(5-4)(5-4)代入式代入式(5-3 )(5-3 )。則得區(qū)域內降水量與地表徑流量、地下徑流。則得區(qū)域內降水量與地表徑流量、地下徑流量量( (包括

5、垂向運動包括垂向運動) )、地表蒸散發(fā)量的平衡關系，即：、地表蒸散發(fā)量的平衡關系，即： P=RS+ES+Up P=RS+ES+Up 將區(qū)域內水資源總量將區(qū)域內水資源總量W W定義為當?shù)亟邓纬傻牡乇砗偷叵碌漠a水量，則定義為當?shù)亟邓纬傻牡乇砗偷叵碌漠a水量，則有：有：W=RS+Up=P-ES W=RS+Up=P-ES 或：或：W=R+Ug+EGW=R+Ug+EG W=RS+Up= W=RS+Up=P-ESP-ES (5-6) (5-6) W=R+Ug+EG (5-7) W=R+Ug+EG (5-7) 式式(5-6)(5-6)和式和式(5-7)(5-7)是將地表水和地下水統(tǒng)一考慮時區(qū)域水資源是將地

6、表水和地下水統(tǒng)一考慮時區(qū)域水資源總量計算的兩種公式?？偭坑嬎愕膬煞N公式。 式式(5-6)(5-6)把河川基流量歸并在地下水補給量中，式把河川基流量歸并在地下水補給量中，式(5-7)(5-7)把河川把河川基流量歸并在河川徑流中，這樣，可以避免重復水量的計算。潛水蒸基流量歸并在河川徑流中，這樣，可以避免重復水量的計算。潛水蒸發(fā)可以由地下水開采而奪取，故把它作為水資量的組成部分。發(fā)可以由地下水開采而奪取，故把它作為水資量的組成部分。 在實際水資源評價，由于試驗觀測資料所限，目前對在實際水資源評價，由于試驗觀測資料所限，目前對于大區(qū)域的地表水、土壤水和地下水相互轉化的定量關系于大區(qū)域的地表水、土壤水和

7、地下水相互轉化的定量關系還難以準確把握。還難以準確把握。 因此，我國現(xiàn)行的水資源評價，只考慮與工程措施有因此，我國現(xiàn)行的水資源評價，只考慮與工程措施有關的地表水和地下水，用河川徑流量與地下水補給量之和關的地表水和地下水，用河川徑流量與地下水補給量之和且扣除重復水量后作為水資源總量，這雖然在理論上還不且扣除重復水量后作為水資源總量，這雖然在理論上還不夠完善夠完善( (對農業(yè)區(qū)而言對農業(yè)區(qū)而言) )，但基本上能滿足生產上的需要，但基本上能滿足生產上的需要，比國外河川徑流量表示水資量前進了一大步。比國外河川徑流量表示水資量前進了一大步。 在水量評價中，我們把河川徑流量作為地表水資源量。把地下水補給量

8、作為在水量評價中，我們把河川徑流量作為地表水資源量。把地下水補給量作為地下水資源量，由于地表水、地下水相互聯(lián)系和相互轉化，河川徑流量中包括了地下水資源量，由于地表水、地下水相互聯(lián)系和相互轉化，河川徑流量中包括了一部分地下水排泄量，而地下水補給量中又有一部分來自于地表水體的入滲，故一部分地下水排泄量，而地下水補給量中又有一部分來自于地表水體的入滲，故不能將地表水資源量和地下水資源量直接相加作為水資源總量，而應扣除相互轉不能將地表水資源量和地下水資源量直接相加作為水資源總量，而應扣除相互轉化的重復水量，即：化的重復水量，即： W=R+Q-D (5-8)W=R+Q-D (5-8)式中：式中：WW水資

9、源總量；水資源總量； RR地表水資源量；地表水資源量； QQ地下水資源量；地下水資源量； DD地表水和地下水相互轉化的重復水量。地表水和地下水相互轉化的重復水量。 各量的單位均為萬各量的單位均為萬m m3 3，或億，或億m m3 3。一、地表水資源數(shù)量評價一、地表水資源數(shù)量評價( (二二) )水資源總量計算水資源總量計算 1 1、單一山丘區(qū)、單一山丘區(qū) 這種類型的地區(qū)一般包括一般山丘區(qū)、巖溶山區(qū)、黃土高原丘陵溝壑區(qū)。這種類型的地區(qū)一般包括一般山丘區(qū)、巖溶山區(qū)、黃土高原丘陵溝壑區(qū)。地表水資源量為當?shù)睾哟◤搅髁?，地下水資源量按排泄量計算，相當于當?shù)亟档乇硭Y源量為當?shù)睾哟◤搅髁?，地下水資源量按排泄

10、量計算，相當于當?shù)亟邓霛B補給量。地表水和地下水相互轉化的重復水量為河川基流量。山丘區(qū)水水入滲補給量。地表水和地下水相互轉化的重復水量為河川基流量。山丘區(qū)水資源總量計算公式為：資源總量計算公式為： Wg=Rm+Qm-Rgm (5-Wg=Rm+Qm-Rgm (5-9)9)式中：式中：WgWg山丘區(qū)水資源總量；山丘區(qū)水資源總量； RmRm山丘區(qū)河川徑流量；山丘區(qū)河川徑流量； QmQm山丘區(qū)地下水資源量，即河川基流量和山前側向流出量；山丘區(qū)地下水資源量，即河川基流量和山前側向流出量； RgmRgm山丘區(qū)河川基流量。山丘區(qū)河川基流量。 各量的單位均為萬各量的單位均為萬m m3 3或億或億m m3 3

11、。 由于直接于計算山丘地下水補給量的資料尚不充分，故可用排泄量近由于直接于計算山丘地下水補給量的資料尚不充分，故可用排泄量近似作為補給量來計算地下水資源量，即：似作為補給量來計算地下水資源量，即： Qm=Rgm+uQm=Rgm+ugmgm+Qcs+Qsm+Egm+Qgm (5-10)+Qcs+Qsm+Egm+Qgm (5-10)式中：式中：RgmRgm河川基流量；河川基流量； u ugmgm河床潛流；河床潛流； QcsQcs山前側向流出量；山前側向流出量； QsmQsm未計入河川徑流的山前泉水出露量；未計入河川徑流的山前泉水出露量； EgmEgm山區(qū)潛水蒸發(fā)量；山區(qū)潛水蒸發(fā)量； QgmQgm一

12、實際開采的凈消耗量。一實際開采的凈消耗量。 各量的單位均為萬各量的單位均為萬m m3 3，或億，或億m m3 3。 據(jù)分析，據(jù)分析，ugmugm、QcsQcs、QsmQsm、EgmEgm、QgmQgm一般所占比重很一般所占比重很小，如我國北方山丘區(qū)，以上小，如我國北方山丘區(qū)，以上5 5項之和僅占其地下水總補項之和僅占其地下水總補給量的給量的8.5%8.5%，而，而RgmRgm占占91.5%91.5%。 據(jù)此，在山丘區(qū)地下水資源評價中可以近似地用多年據(jù)此，在山丘區(qū)地下水資源評價中可以近似地用多年平均年河川基流量表示地下水資源量，而河川基流量已全平均年河川基流量表示地下水資源量，而河川基流量已全部

13、包含在河川徑流量中，全部屬于重復計算量，所以部包含在河川徑流量中，全部屬于重復計算量，所以單一單一山丘區(qū)的水資源總量可以用多年平均年河川徑流量代替山丘區(qū)的水資源總量可以用多年平均年河川徑流量代替。 山丘區(qū)流坡度陡，河床切割較深。水文站得到的逐日平均流量過程山丘區(qū)流坡度陡，河床切割較深。水文站得到的逐日平均流量過程線既包括地表徑流，又包括河川基流，加之山丘區(qū)下墊面的不透水層相線既包括地表徑流，又包括河川基流，加之山丘區(qū)下墊面的不透水層相對較淺，河床基流基本是通過與河流無水力聯(lián)系的基巖裂隙水補給的。對較淺，河床基流基本是通過與河流無水力聯(lián)系的基巖裂隙水補給的。因此，河川基流量可以用分割流量過程線的

14、方法來推求。具體方法有直因此，河川基流量可以用分割流量過程線的方法來推求。具體方法有直線平割法、直線斜割法、加里寧分割法等。線平割法、直線斜割法、加里寧分割法等。 在北方地區(qū)，由于河流封凍期較長，在北方地區(qū)，由于河流封凍期較長，1010月份以后降水很少。河川徑月份以后降水很少。河川徑流基本由地下水補給，其變化較為穩(wěn)定，因此穩(wěn)定封凍期的河川基流量流基本由地下水補給，其變化較為穩(wěn)定，因此穩(wěn)定封凍期的河川基流量，可以近似用實測河川徑流量來代替。，可以近似用實測河川徑流量來代替。 在冬季降水量較小的情況下。凌汛水量主要是冬春季被攔蓄在河槽在冬季降水量較小的情況下。凌汛水量主要是冬春季被攔蓄在河槽里的地

15、下徑流因氣溫升高而急劇釋放形成的，故可將凌汛水量近似作為里的地下徑流因氣溫升高而急劇釋放形成的，故可將凌汛水量近似作為河川基流量。河川基流量。 2 2、單一平原區(qū)、單一平原區(qū) 這種類型區(qū)包括北方一般平原區(qū)、沙漠區(qū)、內陸閉合盆地平原區(qū)、山這種類型區(qū)包括北方一般平原區(qū)、沙漠區(qū)、內陸閉合盆地平原區(qū)、山間盆地平原區(qū)、山間河谷平原區(qū)、黃土高原臺塬階地。地表水資源量為當間盆地平原區(qū)、山間河谷平原區(qū)、黃土高原臺塬階地。地表水資源量為當?shù)仄皆哟◤搅髁?。地下水除了由當?shù)亟邓霛B補給，一般還包括地表水地平原河川徑流量。地下水除了由當?shù)亟邓霛B補給，一般還包括地表水體補給體補給( (包括河道、湖泊、水庫、閘壩等地

16、表蓄水體包括河道、湖泊、水庫、閘壩等地表蓄水體) )和上游山丘區(qū)或相鄰和上游山丘區(qū)或相鄰地區(qū)側向滲入。地區(qū)側向滲入。 平原區(qū)計算公式為：平原區(qū)計算公式為： Wp=Rp+Qp-Drgp (5-10)Wp=Rp+Qp-Drgp (5-10)式中：式中： WpWp水資源總量；水資源總量； RpRp河川徑流量；河川徑流量； QpQp地下水資源量；地下水資源量； DrgpDrgp地下水資源量。地下水資源量。 各量的單位均為萬各量的單位均為萬m m3 3，或億，或億m m3 3。 降水入滲補給量是平原區(qū)地下水的重要來源。據(jù)統(tǒng)計分析。我國北降水入滲補給量是平原區(qū)地下水的重要來源。據(jù)統(tǒng)計分析。我國北方平原區(qū)降

17、水入滲補給量占平原區(qū)地下水總補給量的方平原區(qū)降水入滲補給量占平原區(qū)地下水總補給量的53%53%，而其他各項之，而其他各項之和占和占17%17%。在開發(fā)利用地下水較少的地區(qū)。在開發(fā)利用地下水較少的地區(qū)( (特別是我國南方地區(qū)特別是我國南方地區(qū)) )，降水入，降水入滲補給中有一部分要排入河道，成為平原區(qū)河川基流，即成為平原區(qū)河滲補給中有一部分要排入河道，成為平原區(qū)河川基流，即成為平原區(qū)河川徑流的重復量，此部分水量可由下式估算：川徑流的重復量，此部分水量可由下式估算： Rgp=QspRgp=QspRgm/Qp=Rgm/Qp=1 1Qsp (5-12)Qsp (5-12) Rgp=QspRgp=Qsp

18、Rgm/Qp=Rgm/Qp=1 1Qsp (5-Qsp (5-12)12)式中：式中：RgpRgp降水入滲補給中排入河道的水量；降水入滲補給中排入河道的水量； QspQsp降水入滲補給量；降水入滲補給量； QpQp平原區(qū)地下水資源量；平原區(qū)地下水資源量； 1 1平原區(qū)河川基流占平原區(qū)總補給量的比例；平原區(qū)河川基流占平原區(qū)總補給量的比例； RgmRgm平原區(qū)河道的基流量，可通過分隔基流或由總補給量減平原區(qū)河道的基流量，可通過分隔基流或由總補給量減去潛水蒸發(fā)量求得。去潛水蒸發(fā)量求得。 式中，除式中，除1 1外，其他各量的單位均為萬外，其他各量的單位均為萬m m3 3，或億，或億m m3 3。 平原

19、區(qū)地下水的地表水體補給量來自兩部分：一部分來自上游山丘區(qū)；另平原區(qū)地下水的地表水體補給量來自兩部分：一部分來自上游山丘區(qū)；另一部分來自平原區(qū)的河川徑流。一部分來自平原區(qū)的河川徑流。 這兩部分的計算公式如：這兩部分的計算公式如： Q QBBPBBP= =2 2+Q+QBB BB (5-13)(5-13) Q QBBmBBm=(1-=(1-2 2)+Q)+QBB BB (5-14)(5-14)式中：式中：Q QBBBB平原區(qū)地下水中的地表水體補給量，萬平原區(qū)地下水中的地表水體補給量，萬m m3 3或億或億m m3 3； Q QBBpBBp地表水休補給量中來自平原區(qū)河川徑流的補給量，萬地表水休補給量

20、中來自平原區(qū)河川徑流的補給量，萬m m3 3或億或億m m3 3； Q QBBmBBm地表水體補給量中來自上游山丘區(qū)的補給量，萬地表水體補給量中來自上游山丘區(qū)的補給量，萬m m3 3或億或億m m3 3； 2 2QQBBpBBp占占Q QBBBB的比例，可通過調查確定的比例，可通過調查確定( (長江流域各平原區(qū)長江流域各平原區(qū)2 2見表見表5-1)5-1)。 平原區(qū)地表水和地下水相互轉化的重復水量有降水形成的河川基流量和平原區(qū)地表水和地下水相互轉化的重復水量有降水形成的河川基流量和地表水體滲漏補給量，即：地表水體滲漏補給量，即： Drgp=Rgp+QDrgp=Rgp+QBBPBBP= = 1Q

21、sp+Qsp+2 2Q QBBBB (5-15) (5-15) 因此，式因此，式(5-15)(5-15)就轉換為：就轉換為： Wp=Rp+Qp-DrgpWp=Rp+Qp-Drgp =Rp+(Qsp+Q=Rp+(Qsp+QBBBB+Qcs)-(Rgp+Q+Qcs)-(Rgp+QBBPBBP) ) =Rp+Qsp(1- =Rp+Qsp(1- 1 )+Q QBBBB(1-(1- 2 )+Qcs)+Qcs式中：式中：QcsQcs上游山丘區(qū)或相鄰地區(qū)側向滲入平原區(qū)的水量，上游山丘區(qū)或相鄰地區(qū)側向滲入平原區(qū)的水量，萬萬m m3 3或億或億m m3 3。 這說明這說明平原區(qū)本身的水資源總量是由平原區(qū)本身產生

22、的河川徑流量加上平原區(qū)本身的水資源總量是由平原區(qū)本身產生的河川徑流量加上由上游山丘區(qū)或相鄰地區(qū)側向滲入的水量，再加上游山丘區(qū)來水所補給的地由上游山丘區(qū)或相鄰地區(qū)側向滲入的水量，再加上游山丘區(qū)來水所補給的地表水體補給量和平原區(qū)降水入滲補給量的一部分構成的表水體補給量和平原區(qū)降水入滲補給量的一部分構成的。 3 3、多種地貌類型混合區(qū)、多種地貌類型混合區(qū) 在多數(shù)水資源分區(qū)內，往往存在兩種以上的地貌類型區(qū)。如上游為在多數(shù)水資源分區(qū)內，往往存在兩種以上的地貌類型區(qū)。如上游為山丘區(qū)山丘區(qū)( (或按排泄項計算地下水資量的其他類型區(qū)或按排泄項計算地下水資量的其他類型區(qū)) )，下游為平原區(qū)，下游為平原區(qū)( (或

23、或按補給項計算地下水資源量的其他類型區(qū)按補給項計算地下水資源量的其他類型區(qū)) )。在計算全區(qū)地下水資源量。在計算全區(qū)地下水資源量時，應先扣除山丘區(qū)地下水和平原區(qū)地下水之間的重復量。這個重復量時，應先扣除山丘區(qū)地下水和平原區(qū)地下水之間的重復量。這個重復量由兩部分組成：一是山前側滲量；二是山丘區(qū)河川基流對平原區(qū)地下水由兩部分組成：一是山前側滲量；二是山丘區(qū)河川基流對平原區(qū)地下水的補給量。的補給量。 這部分水量隨當?shù)厮奶匦远?。有的主要來自汛期的河川徑流，這部分水量隨當?shù)厮奶匦远?。有的主要來自汛期的河川徑流，有的是非汛期的河川徑流。而要扣除的是山丘區(qū)的基流，并不是山丘區(qū)有的是非汛期的河川徑流。

24、而要扣除的是山丘區(qū)的基流，并不是山丘區(qū)的河川徑流，基流僅是河川徑流的一部分。一般計算這部分基流采用河的河川徑流，基流僅是河川徑流的一部分。一般計算這部分基流采用河川徑流乘以山丘補給系數(shù)估算。川徑流乘以山丘補給系數(shù)估算。一、地表水資源數(shù)量評價一、地表水資源數(shù)量評價( (三三) )水量平衡分析水量平衡分析 水量平衡分析的目的是研究不同地區(qū)水文要素的數(shù)量及其相互的水量平衡分析的目的是研究不同地區(qū)水文要素的數(shù)量及其相互的對比關系，利用水文、氣象以及其他自然要素的地帶性規(guī)律，檢查水對比關系，利用水文、氣象以及其他自然要素的地帶性規(guī)律，檢查水資源計算成果的合理性。資源計算成果的合理性。 在一個流域片內，如

25、果忽略地下水進出該片的潛流量。則在多年在一個流域片內，如果忽略地下水進出該片的潛流量。則在多年平均的情況下可以建立平衡方程，即：平均的情況下可以建立平衡方程，即： P=R+EP=R+E R=RS+RG R=RS+RG E=ES+EG E=ES+EG W=R+EG W=R+EG式中：式中：PP降水量，為已知量；降水量，為已知量； RR河川徑流量，為已知量；河川徑流量，為已知量； EE總蒸散發(fā)量，用降水量減去河川徑流量求得；總蒸散發(fā)量，用降水量減去河川徑流量求得； WW水資源總量，為已知量；水資源總量，為已知量； RGRG河川基流量，評價區(qū)的降水入滲補給量主要消耗于潛水蒸河川基流量，評價區(qū)的降水入滲補給量主要消耗于潛水蒸發(fā)，基流量可以忽略下計，則該量為山丘區(qū)基流量與平原區(qū)降水形成發(fā)，基流量可以忽略下計，則該量為山丘區(qū)基流量與平原區(qū)降水形成的基流量之和，其數(shù)值由重復計算成果中取得；的基流量之和，其數(shù)值由重復計算成果中取得； RSRS地表徑流量，用河川徑流減去河川基流量求得；地表徑流量，用河川徑流減去河川基流量求得； EGEG平原淡水區(qū)潛水蒸發(fā)量，在開采情況下還包括地下水開采平原淡水區(qū)潛水蒸發(fā)量，在開采情況下還包括地下水開采凈消耗量，用水資源總量減去河川徑流量求得；凈消耗量，用水資源總量減去河川徑流量求得； ESES地表蒸散發(fā)量，用總蒸散發(fā)量減去