水资源计算与管理课件.ppt

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1、第五章 水资源量的计算,第一节 基本资料的收集与整理第二节 降水量的分析计算第三节 地表水资源量的分析计算第四节 地下水资源的概念及类型区的划分第五节 水文地质参数计算第六节 平原区地下水资源量计算第七节 山丘区地下水资源量计算第八节 水资源总量的分析计算,一般是针对水资源区划确定的的某一特定区域而进行的内容：在收集整理气象、水文资料的基础上，研究区域内降水、蒸发、径流等要素变化规律以及区域地表水、土壤水、地下水的相互转化关系意义：计算地表水资源、地下水资源及总水资源的数量，分析其水质即时空变化规律，为区域水资源的开发规划提供科学依据主要内容：在水资源分区的基础上，分别进行降水量、地表水资源量

2、、地下水资源量及水资源总量的分析评价,第五章 水资源量的计算,第一节 基本资料的收集与整理,一 基本资料的收集二 资料的可靠性审查三 资料的一致性审查四 资料的代表性审查五 资料的插补延长六 径流量的还原计算七 统计参数的分析确定,第一节 基本资料的收集与整理,一 基本资料的收集,1 降水资料的收集收集资料应注意事项5项：选用的观测站要求资料可靠、系列较长、面上分布比较均匀收集各观测站降水量资料本身的同步性，还要兼顾降水量与径流量资料的同步性认真校对选用资料，对其来源、质量及相关情况应详细注明,收集适当比例尺的地形图，作为工作底图，以进行站点分布图、各种等值线图等图件的绘制收集区域内的土壤、植

3、被、地质、河流水系、气象、流域水利工程、区域社会经济、水资源开发利用状况等资料，以便进行资料的审查、插补延长和径流量的还原计算2 径流资料的收集收集内容主要有6项：,第一节 基本资料的收集与整理,一 基本资料的收集,本区域内和邻近区域的水文气象资料：降水、蒸发、径流、泥沙本区域的自然地理特性资料：区域面积、地形、地貌、土壤、植被区域内水利工程概况：历年各级水库的有效库容及其灌溉面积；引、提水量及其灌溉面积；灌溉定额、渠系有效利用系数、田间回归系数等区域内水文地质特性资料：岩性分布、地下水埋深和开采情况等社会经济资料：人口、耕地的数量及其分布，当地经济发展情况水质监测资料：主要工矿企业的排污量、

4、排放途径、影响范围、污染后果等,第一节 基本资料的收集与整理,一 基本资料的收集,二 资料的可靠性审查,降水资料的可靠性审查：与邻近站资料对比与其他水文气象要素比较径流资料的可靠性审查与邻近站资料对比与其他水文气象要素比较上下游水量平衡、径流模数、断面水位流量关系等,第一节 基本资料的收集与整理,三 资料的一致性审查,资料的一致性：一个序列中不同时期的资料成因是否相同，具体表现在测站的气候条件及周围环境是否发生变化需要一致性审查的原因:人类活动往往导致观测站周围环境的变化，如伐木、农田灌溉、城市化及兴修水利工程等会导致降水和径流等水文要素的变化，使资料的一致性遭到破坏(大范围气候几十年内相对稳

5、定)因观测方法变化或观测站迁移造成的资料不一致，也应该进行修正,第一节 基本资料的收集与整理,三 资料的一致性审查,审查方法两大类判断资料整体趋势的方法：Mann-Kendall非参数秩相关检验法、Spearman秩词相关检验法、滑动平均检验法等判断资料中跳跃成分的方法：累积曲线法、Lee和Heghiman法、有序聚类分析法和重标度极差分析法等下面着重讲述累积曲线法单累积曲线法双累积曲线法,第一节 基本资料的收集与整理,1 单累计曲线法设有年降水量（径流量）系列Xt(t=1,2,3n),则有,三 资料的一致性审查,第一节 基本资料的收集与整理,Xt为t时段内的累积降水/径流量若一致性好，则如图

6、后期数据变大，则斜率增大数据减少，则斜率变少,t,i,2 双累计曲线法双累积曲线法：当分析站周围有较多雨量站，且认为这些雨量站降水资料一致性较好时，可通过绘制分析站的累积降水量与多站平均累积降水量关系曲线，以分析单站降水资料的一致性分析站的累计降水量为横坐标，其他观测站数据均值为纵坐标，若降水系列的一致性较好，该曲线为单一直线关系可做累积降水量与累积径流量的双累积曲线。若降水系列的一致性较好，该曲线为单一直线关系,三 资料的一致性审查,第一节 基本资料的收集与整理,四、资料的代表性审查,资料系列代表性：样本资料的统计特性能否很好的反映总体的统计特性一个随机系列中，有一/几个完整的丰、枯周期，其

7、中又包含长系列中的最大/小值，各种统计特征相对稳定，则一般认为这个系列的代表性较好数理统计中，计算成果的精度取决于样本对总体的代表性代表性审查包括：周期分析、稳定期分析、代表性分析,第一节 基本资料的收集与整理,1 资料系列的周期分析我国降水量的年际变化具丰/枯水年组交替出现的周期性趋势影响因素较多，故需长期实测资料系列，保证该系列中至少有一个完整的周期周期分析的方法较多(方差分析和滑动平均过程线等)，常用差积曲线法：将每年的降水量（径流量）与多年平均降水量（径流量）的离差依次累加，然后绘制差积值与时间的关系曲线进行周期分析的方法,四、资料的代表性审查,第一节 基本资料的收集与整理,1 资料系

8、列的周期分析年降水量模比系数差积曲线的绘制：计算系列多年的平均值及各年的模比系数Ki将开始至当前年份各年的（Ki-1）依次累加，得到一个系列(Ki-1)以t为纵坐标，(Ki-1)为横坐标，即可绘制出差积曲线曲线中一个完整的上升/下降段即丰/枯水期、平稳段即平水期完整的上-下两段组成一个周期差积曲线上半个周期即实测资料系列的一个周期,四、资料的代表性审查,第一节 基本资料的收集与整理,1 资料系列的周期分析由于降水量实际变化的复杂性和不确定性，大周期内有小周期，故需按曲线的长历时大趋势来判定周期稳定期短时，多峰式：年级丰枯变化频繁，变小稳定期长时，单一半峰或馒头式：年际丰枯变化缓慢，变幅较大分顺

9、/逆时序，但为选择代表序列，选用逆时序：以最新资料的实测资料年份为周期的七点，取1-2个周期为代表期若至少包含一个周期，则有较好代表性,四、资料的代表性审查,第一节 基本资料的收集与整理,2 资料稳定性和代表性分析稳定性分析的目的是通过降水/径流系列某种指标或参数达到稳定的历时来确定代表期的方法常用累积平均曲线法和长短系列统计参数比较法累积平均曲线法：降水（或径流）资料系列的逆时累积平均值与时间的关系分析降水（或径流）系列稳定期的方法Xi=1/i(X1+Xk+Xi），其中Xk为实测值、Xi为i年累积平均值Xi是否接近系列(长系列)均值，即模比系数是否接近1长短系列统计参数比较法：两系列参数值是

10、否接近,四、资料的代表性审查,第一节 基本资料的收集与整理,五 资料的插补延长,短期实测资料或缺测资料代表性差，为减少抽样误差、提高计算精度、保证成果质量，需插补延长资料系列插补：以某种方式对系列中缺测的值作出估算，使系列连续延长：利用不同测站长短系列间的关系，对较短系列中未观测的一段时间的值作出估算，使其满足需求主要有降水资料和径流资料的插补延长两种,第一节 基本资料的收集与整理,五 资料的插补延长,短期实测资料或缺测资料代表性差，为减少抽样误差、提高计算精度、保证成果质量，需插补延长资料系列1 降水资料的插补延长(四种方法)：两站距离很近、气候地形一致：直接移用或相关分析法地形气候条件一致

11、的地区：移用通气临近观测站的算术/面积加权平均值个别非汛期月份的站点:因其各月降水量不大，且占年降水量比重小，采用同月降水量的多年平均值插补延长绘制降水量等值线图，用内插的方法补缺测站点的降水量：虽精度高，但工作量大,第一节 基本资料的收集与整理,2 径流资料的插补延长年径流量常用方法有三种：流域平均年降水量与年径流量相关分析法：我国降水量和径流量一般具较好的线性相关，可用降水量插补延长径流量相邻流域流量相关分析法：两流域气候下垫面条件一致上下游站年径流量相关分析：上下游两站距离较近当相邻或上下游流域气象、下垫面不同，或受其他因素影响时，需用非线性/多元/偏相关分析插补延长,五 资料的插补延长

12、,第一节 基本资料的收集与整理,2 径流资料的插补延长月径流量分汛期和非汛期汛期径流量较大且不稳定，非汛期径流量较小且稳定汛期使用水位流量相关分析方法上下游、相邻测站的径流量相关分析前期降水量(上1/2个月)与径流量的相关关系(大流域时更好)非汛期较简单，利用相应的多月平均值来代替缺测值，或使用径流量自身趋势进行插补延长（不宜超过实测年数）,五 资料的插补延长,第一节 基本资料的收集与整理,六 径流量的还原计算,对于实测径流已不能代表天然状况的水文站应进行还原计算，将实测径流还原为天然径流系列(短期人类活动的影响)还原时，应按照河系自上而下对各水文站控制断面分段进行，然后进行累加计算还原计算后

13、需进行上下游、干支游、地区之间的综合平衡，分析其合理性对工农业和城市等的用水定额和实耗水量需结合发展情况、气候、土壤、灌溉方式等因素，进行部门、地区和年际间的比较对还原前后的降水径流关系进行对比分析常用的还原计算方法有分项调查法和降水径流关系法,第一节 基本资料的收集与整理,六 径流量的还原计算,1 分项调查法 对于流域中各项影响因素所造成的径流变化逐一调查和计算，就可以得到最终的还原水量W天然=W实测W农业W工业W生活W调蓄W蒸发W引水W分洪W渗漏W开采W其他各项主要采用调查和简单的计算方法确定，如定额法和相关分析法W其他中包括城市化和水土保持措施等影响的水量W开采(地下水开发)对径流量的影

14、响主要是引起汇入河流的泉流量、河流基流量衰减;若开发规模较大，可增加或引起河流向地下水的排泄,第一节 基本资料的收集与整理,2 降水径流关系法建立人类活动影响前的降水径流模型，然后用人类活动影响后的各种降水资料代入建立的降水径流模型，计算出不受人类活动影响的天然年径流量(实测值与天然值的差值即还原量)大量开采地下水地下水位下降降水补给地下水、产流量降低，此时采用井灌较少年份的资料，建立降水径流关系，然后代入开采地下水后降水量数据，即可推出径流量主要的模型有多元统计分析法和产汇流模型法,六 径流量的还原计算,第一节 基本资料的收集与整理,2 降水径流关系法建立人类活动影响之前的降水径流模型，然后用人类活动影响后的各种降水资料代入建立的降水径流模型，计算出不受人类活动影响的天然年径流量主要的模型有1、多元统计分析法2、产汇流模型法,六 径流量的还原计算,第一节 基本资料的收集与整理,七 统计参数的分析确定,降水系列的统计参数应先根据矩法和极大似然法等得到初值，并绘制经验频率曲线，然后再采用适线法确定统计参数的最终值我国大部分地区降水频率曲线用P-III型分布根据Cv和Cs值，绘制均值、Cv、Cs、Cs/Cv等值线图降水或径流系列中第m项经验频率Pm计算公式,第一节 基本资料的收集与整理,