水資源利用與保護第三章

水資源利用與保護Utilization&ProtectionofWaterResource

Chapter3水資源量評價

WaterResourceAssessment主要內(nèi)容主要介紹地表水資源量評價指標與評價方法；地下水資源量分類，評價內(nèi)容與原那么；地下水補給量和儲存量的計算，允許開采量的評價模型。重點：地表水〔河流、湖泊、水庫〕、地下水補給量和儲存量的計算、允許開采量的評價模型；難點是水資源的評價指標與評價方法。水資源評價是保證水資源持續(xù)開展的前提，是水資源開發(fā)利用的根底。水資源評價包括：(1)水資源數(shù)量評價、(2)水資源質(zhì)量評價和(3)水資源利用評價及綜合評價。水資源的分類

降水：是水資源的主要收入項，對區(qū)域水資源起決定作用徑流：影響可取用的水量及其變化蒸發(fā)：出項，是影響區(qū)域水資源數(shù)量的因素之一。水資源變化量：〔△S〕=|P+R入-E-R出|影響區(qū)域水資源量的要素

總的來講，水資源可分為地表水和地下水兩大類：地表水：主要包括：江、河、湖、庫和海洋

地下水：主要包括：潛水、承壓水、上層滯水可供水量的計算工程：可供水量地表水地下水水庫供水外流域調(diào)水污水再生回用湖泊坑塘引水或提水河道引水淺層地下水基巖裂隙水深層承壓水巖溶水第一節(jié)水資源的形成一、地表水資源的形成與類型1、地表水：河流、冰川、湖泊、沼澤等水體的總稱。2、水資源量的支項：主要為〔1〕降水、〔2〕蒸發(fā)和〔3〕徑流——決定區(qū)域水資源狀態(tài)的三要素。3、地表水資源的豐富程度是由降水量的多少來決定的，所能利用的是河流徑流量。一、地表水資源的形成與類型因此，在討論地表水資源的形成與分布時，重點討論構成地表水資源的河流資源的形成與分布問題。降水、徑流和蒸發(fā)是決定區(qū)域水資源狀態(tài)的三要素。三者之間的數(shù)量變化關系制約著區(qū)域水資源數(shù)量的多寡和可利用量。第一節(jié)水資源的形成〔一〕降水降水作為水資源的收入項，決定著不同區(qū)域和時間條件下地表水資源的豐富程度和空間分布狀態(tài)，制約著水資源的可利用程度與數(shù)量。表示降水量的年際變化程度：〔1〕年降水量的極值比Ka〔2〕年降水量的變差系數(shù)Cv值來表示一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成〔1〕年降水量的極值比Ka：年降水量的極值比Ka可表示為式中xmax——最大年降水量；xmin——最小年降水量。K，值越大，降水量年際變化越大；K：值越小，降水量年際變化小，降水量年際之間均勻。就全國而言，年降水量變化最大的地區(qū)是華北和西北地區(qū)，豐水年和枯水年降水量相比一般可達3~5倍，局部干旱地區(qū)高達10倍以上。南方濕潤地區(qū)降水量的年際變化比北方要小，一般豐水年的降水量為枯水年的1.5~2.0倍?！惨弧辰邓弧⒌乇硭Y源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成數(shù)理統(tǒng)計中用均方差與均值之比作為衡量系列數(shù)據(jù)相對離散程度的參數(shù)，稱為變差系數(shù)Cv，又稱離差系數(shù)或離勢系數(shù)。變差系數(shù)為一無量綱的數(shù)。①均方差σ

均方差的表達式為：式中σ——均方差；

——均值，其表達式為：(2)年降水量變差系數(shù)Cv一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成式中xi——觀測序列值，i＝1，2，…，n；n——樣本個數(shù)。年降水量變差系數(shù)Cv值越大，表示年降水量的年際變化越大，反之就越小。西北地區(qū)——0.4華北、黃河中下游——0.25~0.35東北——0.2南方——0.2以下東南沿南?！?.25以上〔臺風〕〔二〕徑流1.河流徑流的補給

河流徑流的水情和年內(nèi)分配主要取決于補給來源。(1)雨水補給雨水補給是指降水以雨水形式降落。

受降水的年際和年內(nèi)分配影響大。(2)地下水補給地下水補給河道的水量約占年徑流總量的25％~30％。經(jīng)過調(diào)節(jié)，季節(jié)性變化較小。(3)冰川、融雪水補給平均年徑流量約50km3，約占全國年徑流量的1.9％季節(jié)性顯著，在我國比重小一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成(1)徑流的區(qū)域分布全國從東南向西北遞減(2)徑流量的動態(tài)變化降水補給的河流>冰川、融雪、降水混合補給的河流>地下水補給的河流Cv值。秦嶺以南——＞0.5，淮河流域大局部——0.6～0.8之間；華北平原地區(qū)——>1.0，東北地區(qū)山地——<0.5，松遼平原和三江平原——>0.8；黃河流域——<0.6，內(nèi)陸河流域，山區(qū)——0.2～0.5之間，盆地——0.6～0.8，高原西部——>1.0，最大可達l.2以上。(3)年徑流量的季節(jié)變化關鍵取決于河川徑流的補給來源和變化規(guī)律.

2．徑流的時空分布一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成〔二〕徑流3．河流徑流的表示方法〔1〕河流徑流：定義：流域上的降水，除去損失以后，經(jīng)由地面和地下途徑匯入河網(wǎng)，形成流域出口斷面的水流，稱為河流徑流，簡稱徑流。〔2〕徑流過程：徑流隨時間的變化過程，稱為徑流過程?！?〕分類：一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成〔二〕徑流表示徑流的特征值主要有:

流量Qt徑流總量Wt徑流模數(shù)M徑流深度Rt徑流系數(shù)α一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成〔二〕徑流(1)流量Q：為單位時間內(nèi)通過河流某一斷面的水量，單位以m3/s表示。(2)徑流總量Wt：指在一定的時段內(nèi)通過河流過水斷面的總水量，單位為m3。t時段內(nèi)的平均流量為Qt，那么t時段的徑流總量為：

一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成〔二〕徑流(3)徑流深Rt：是設想將徑流總量平鋪在整個流域面積所得的水深，單位為mm。其計算公式為：式中t——寸間，s；

Wt——徑流總量，m3Qt——平均流量，m3/s；

F——流域面積，km2；Rt

——某時段t的徑流深度，mm。

一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成〔二〕徑流(4)徑流模數(shù)M：為單位流域面積上產(chǎn)生的流量，單位為m3/(s?km2)?？杀硎緸椋阂?、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成〔二〕徑流(5)徑流系數(shù)：為某時段內(nèi)的徑流深度與同一時段內(nèi)降水量之比，以小數(shù)或百分比計，其計算公式為：

式中R——某時段內(nèi)的徑流深度，mm；P——同一時段內(nèi)的降水量，mm。由于徑流深度是由降水量形成的，對于閉合流域徑流深度將小于降水量，即α<l。一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成〔三〕蒸發(fā)蒸發(fā)主要包括水面蒸發(fā)和陸面蒸發(fā)。主要影響的因素是〔1〕氣溫〔2〕濕度〔3〕日照〔4〕輻射〔5〕風速干旱指數(shù)γ：是衡量一個地區(qū)降水量多寡、進行水資源分析的一個重要參數(shù)。其定義為某一地區(qū)年水面蒸發(fā)量E0與年降水量P的比值；一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成〔三〕蒸發(fā)干旱指數(shù)γ表示某一特定地區(qū)的濕潤和干旱的程度，γ值大于1.0，說明蒸發(fā)大于降水量，該地區(qū)的氣候偏于干旱，γ值越大，干旱程度就越嚴重；反之氣候就越濕潤。我國干旱指數(shù)γ在地區(qū)上的變化范圍很大。最低值小于0.5，如長江以南、東自沿海等地；最大值可大于100，如吐魯番盆地的托克遜站，干旱指數(shù)高達318.9。一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成〔三〕蒸發(fā)陸面蒸發(fā)主要是指某地區(qū)或流域內(nèi)河流、湖泊、塘壩、沼澤等水體蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)以及植物蒸騰量的總和，即陸地實際蒸發(fā)量。陸面蒸發(fā)量=流域平均降水深-流域平均徑流深影響因素：降水量，蒸發(fā)能力〔區(qū)域氣候〕我國陸面蒸發(fā)量的分布趨勢和年降水量一樣，由東南向西北遞減。一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成〔一〕形成地下水定義：埋藏在地表以下空隙(孔隙、裂隙、溶隙)中的水稱之為地下水。1．巖石的空隙性〔1〕十分致密堅硬的花崗巖，其裂隙率也達0.02％一1.9％?！?〕空隙的多少、大小、形狀、連通情況與分布規(guī)律，對地下水的分布與運動具有重要影響?！?〕分類：松散巖石中的孔隙、堅硬巖石中的裂隙和可溶巖中的溶隙三大類。定量描述孔隙、裂隙和溶隙大小的是孔隙度n、裂隙度KT和溶隙度KK。二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成〔二〕地下水按含水層性質(zhì)分類孔隙水裂隙水巖溶水風化裂隙水成巖裂隙水構造裂隙水孔隙度/率包括孔隙在內(nèi)某一體積巖石中空隙體積Vn與巖石總體積V之比巖石的密實程度顆粒的均勻性顆粒的形狀顆粒的膠結程度粘土的孔隙度往往可以超過理論值一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成砂泥巖互層中泥巖的孔隙度、壓力和孔隙水分布曲線裂隙度/率巖石中裂隙體積VT與巖石總體積V之比溶隙度/率可溶巖石的空隙體積VK與可溶巖石總體積V之比溶隙度變化很大，缺乏1%至百分之幾十一、地表水資源的形成與類型第一節(jié)水資源的形成〔一〕形成2．巖石中水的存在形式巖石空隙中的水的主要形式為〔1〕結合水(吸著水、薄膜水)、〔2〕重力水、〔3〕毛細水、〔4〕固態(tài)水和〔5〕氣態(tài)水。(1)結合水松散巖石顆粒外表和堅硬巖石空隙壁面，因分子引力及靜電引力作用而具外表能，而吸附水分子，在顆粒外表形成很薄的水膜。(2)重力水當薄膜水厚度不斷增大，固體外表引力不斷減弱，以至于不能支持水的重量時，液態(tài)水就會在重力作用下向下自由運動，在空隙中形成重力水。(3)毛細水地下水面以上巖石細小空隙中具有毛細管現(xiàn)象，形成一定上升高度的毛細水帶，毛細水不受固體外表靜電引力的作用，而受外表張力和重力的作用，稱半自由水。二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成〔一〕形成2．巖石中水的存在形式巖石空隙中的水的主要形式為〔1〕結合水(吸著水、薄膜水)、〔2〕重力水、〔3〕毛細水、〔4〕固態(tài)水和〔5〕氣態(tài)水。(4)固態(tài)水土壤冰凍層內(nèi)的水。(5)氣態(tài)水地下水面以上巖石孔隙中的水蒸氣二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成〔一〕形成3.含水層與隔水層含水層是指能夠透過并給出相當數(shù)量水的巖層，隔水層是指不具透水和給水能力的巖層。形成含水層的根本條件為：(1)巖層要具有能容納重力水的空隙(2)具有儲存和聚集地下水的地質(zhì)條件(3)具有充足的補給來源二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成地下水分類

按埋藏條件可以分為潛水、承壓水、上層滯水含水層：能夠透過并給出相當數(shù)壇水的巖層；隔水層：是指不具透水和給水能力的巖層兩者的區(qū)分不是絕對的。形成含水層的條件：

(1)巖層要具有能容納重力水的空隙(2)具有儲存和聚集地下水的地質(zhì)條件

巖層下有隔水層，使水不能向下漏失；水平方向有隔水層阻擋，以免水全部流空。只有這樣才能使運動在巖層空隙中的地下水長期儲存下來，并充滿巖層空隙而形成含水層。

(3)具有充足的補給來源

二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成地下水的分類特點

按埋藏條件

定義按含水層空隙性質(zhì)孔隙水裂隙水巖溶水上層滯水包氣帶中局部不透水層之上具有自由表面的重力水季節(jié)性存在具有自由表面的重力水出露地表的局部裂隙巖層中季節(jié)性存在的重力水裸露鹽溶化地層中季節(jié)性存在的重力水潛水飽水帶中第一個具有自由表面的含水層中的水上部無連續(xù)完整隔水層存在的各種松散巖層中的水基巖上部裂隙中的水裸露鹽溶化巖層中的水承壓水充滿與上下兩個隔水層之間的含水層中的重力水松散巖層組成的向斜、單斜和山前平原自流斜地中的地下水構造盆地和向斜、單斜巖層中的裂隙承壓水，向斜、單斜巖溶巖層中的承壓水二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成地下水按埋藏條件分類及其特征潛水包氣帶水承壓水

是指存在于地面以下包氣帶中的水。包氣帶水(1)水量不大，但季節(jié)性變化強烈。(2)補給區(qū)和分布區(qū)是一致的。(3)一般礦化度低，但水質(zhì)最易受污染。(4)所含的上層滯水水量不大，但其常常是引起土質(zhì)邊坡滑坍，地基、路基沉陷、凍脹等病害的重要因素。包氣帶水的主要特征：潛水指埋藏于地表以下，第一個穩(wěn)定隔水層之上具有自由水面的飽水帶中的重力水。潛水面的特征⑴潛水面一般呈傾斜的各種形態(tài)的曲面。⑵潛水面的起伏經(jīng)常與地形一致，只是比地形起伏平緩一些；潛水面與地外表的形態(tài)具有相似性。⑶當含水層厚度變大時，潛水面坡度變緩；⑷當巖層透水性變好，潛水面坡度變緩。⑴潛水面一般呈傾斜的各種形態(tài)的曲面。⑵潛水面的起伏經(jīng)常與地形一致，只是比地形起伏平緩一些；潛水面與地外表的形態(tài)具有相似性。地表地形的影響⑶當含水層厚度變大時，潛水面坡度變緩；含水層厚度的影響⑷當巖層透水性變好，潛水面坡度變緩。巖層透水性的影響潛水等水位線圖潛水等水位線圖是根據(jù)所在地區(qū)各水文地質(zhì)點〔井、鉆孔、試坑和泉等〕，在大致相同的時間內(nèi)所測得的潛水面的水位標高編制而成的。潛水等水位線圖的用途⑵反映潛水與地表水的相互關系；⑶確定潛水的埋藏深度；⑷如有隔水層頂板標高，可以確定含水層的厚度⑴可以確定潛水的流向及潛水面的水力坡度；潛水的補給含水層中地下水從外部〔如大氣降水、地表水等〕獲得大量補充的過程稱為地下水的補給。潛水的補給⑴大氣降水;⑵地表水的補給；⑶含水層之間的補給；

I.越流補給；II.直接補給⑷凝結水；⑸人工補給潛水的補給——大氣降水河流補給潛水潛水的補給——地表水的補給潛水的排泄⑴蒸發(fā);⑵泉的排泄；⑶向地表水排泄；⑷人為排泄。潛水的排泄——泉潛水補給河流潛水的排泄——向地表水排泄承壓水埋藏并充滿在兩個隔水層之間的含水層中的地下水，是一種有壓重力水。承壓水的形成最適宜形成承壓水的地質(zhì)構造有：向斜構造單斜構造承壓盆地承壓斜地此類承壓水的水位受到氣候及地形的控制，往往具有較好的徑流條件。承壓盆地承壓斜地巖性變化形成承壓斜地斷裂構造形成承壓斜地承壓含水層在同一區(qū)域內(nèi)均可在不同深度有著假設干層同時存在的情況，它們之間的水頭高度與地形和構造二者有關。承壓水的補給⑴大氣降水；⑵地表水；⑶潛水。承壓水的補給——大氣降水當補給區(qū)位于河床地帶時，地表水才可以成為補給來源。承壓水的補給——地表水當承壓含水層補給區(qū)位于潛水之下，潛水可以泄入承壓含水層中構成其補給源。承壓水的補給——潛水承壓水的排泄⑴向潛水排泄;⑵泉的排泄；⑶向地表水排泄。當排泄區(qū)上有潛水存在時，那么可以排泄入潛水中。承壓水的排泄——潛水當侵蝕面下切到達承壓含水層時，就以泉水形式排泄。承壓水的排泄——泉

導水斷層切斷含水層時，沿斷層帶，承壓水也可以泉的形式排泄。承壓水的排泄——泉河谷下切至含水層，那么承壓水向地表水排泄。承壓水的排泄——地表水承壓水的徑流徑流條件的好壞與地形條件、含水層的透水性、補給區(qū)與排泄區(qū)的水位差、承壓含水層的撓曲程度等有關。承壓含水層的涌水量，主要與含水層的分布范圍、厚度、透水性、補給區(qū)的大小、水的補給來源等因素有關。承壓水的涌水量各種地下水的特點

上層滯水：因完全靠大氣降水或地有水體直接滲入補給，水量受季節(jié)控制特別顯著，通常在較厚的砂層或沙礫層中夾雜有粘土或粉質(zhì)粘土透鏡體時容易形成上層滯水，此外，在黃土層中夾有鈣質(zhì)板層時也容易形成。潛水特點：直接受大氣降水補給，一般可獲得較大的流量但受季節(jié)影響較大，而且分布區(qū)與補給區(qū)是一致的；容易受到污染。水質(zhì)、水溫受季節(jié)影響比較大。承壓水；承壓水的主要特點是承壓，可形成自流井。承壓水由于有穩(wěn)定的隔水頂板和底板，因而與外界的聯(lián)系較差，與地表的直接聯(lián)系大局部被隔絕，所以它的埋藏區(qū)與補給區(qū)不一致。承壓含水層的埋藏深度一般都比潛水大，在水位、水量、水溫、水質(zhì)等方面受水文氣象因素和人為因素，以及季節(jié)變化的影響較小，如南京地區(qū)在地下10米以下地層中年溫度變化范圍已經(jīng)小于0.1OC。因此富水性好的承壓含水層是理想的供水水源。雖然承壓含水層的埋藏深度較大，但其穩(wěn)定水位都常常接近或高于地表，這就為開采利用創(chuàng)造了有利條件。

由自然界的水循環(huán)可知，地下水運動既是自然界水的大循環(huán)的一個重要的有機組成局部，同時又獨立地參與自身的補給、徑流、排泄的小循環(huán)。我們將地下水這種補給、徑流、排泄無限往復進行，稱為地下水的循環(huán)。這幾個過程是緊密聯(lián)系在一起的，是形成地下水運動的一個完整、不可分割的過程。排泄：含水層失去水量的過程稱為排泄。徑流：地下水在巖石空隙中的流動過程稱為徑流。地下徑流量常用地下徑流率M來表示，其意義為lkm2含水層面積上的地下水流量(m3/(s?km2))，也稱為地下徑流模數(shù)。地下水的循環(huán)二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成

年平均地下徑流率可按下式計算：式中M---年均地下水徑流模數(shù)(m3/(s?km2))A——地下水徑流面積，km2；

Q——一年內(nèi)在面積A上的地下水徑流量，m3。1、地下水的補給來源：大氣降水；地表水；人工補給，除此之外，在一些高溫干旱沙漠地區(qū)，大氣凝結水也可為主要補給來源。2、地下水的排泄途徑：泉；河流；蒸發(fā)；人工排泄。3、地下水的徑流：地下水在地下遷移運動的過程稱為地下水的徑流二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成〔二〕地下水運動的特點及其根本規(guī)律1.地下水運動特征地下水運動表現(xiàn)為：(1)緩慢的流速河道或管網(wǎng)中水的流速一般都以m/s來表示，地下水由于在曲折的通道中通行，用m/d來表示其流速。通常稱為滲流(2)層流和紊流由于地下水是在曲折的通道中緩慢滲流，故地下水流大多數(shù)都呈雷諾數(shù)很小的層流運動，即水質(zhì)點有秩序地呈相互平行而不混雜的運動。只有在一些大的裂隙和溶隙及人工開采構筑物流量集中的地方會出現(xiàn)紊流狀態(tài)。(3)非穩(wěn)定、緩變流運動地下水在自然界的絕大多數(shù)情況下呈運動要素(流速、流量、水位)隨時間改變的非穩(wěn)定流運動。二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成〔二〕地下水運動的特點及其根本規(guī)律2．地下水運動的根本規(guī)律地下水運動的根本規(guī)律又稱滲透的根本定律，在水力學中已有論述，這里只引用定律的根本內(nèi)容。(1)線性滲透定律線性滲透定律反映了地下水層流運動時的根本規(guī)律，是法國水力學家達西建立的，稱為達西定律，即式中Q——滲流量，m3/d；H1-H2——過水斷面的水頭損失，m；L——滲流途徑長度，m；Aw——過水斷面面積，m2；K——滲透系數(shù)，m/d二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成上式又可表示為：式中v——滲透速度，m/d；J——水力坡度，單位滲流途徑上的水頭損失，無量綱。說明滲透速度與水力坡度的一次方成正比，因此稱為線性(直線)滲透定律。滲透系數(shù)K是反映巖石滲透性能的指標，其物理意義為：當水力坡度為1時的地下水流速。

二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成〔二〕地下水運動的特點及其根本規(guī)律過去許多資料都稱達西公式是地下水層流運動的根本定律，其實達西公式并不是對所有的地下水層流都適用，而只有當雷諾數(shù)小于1～10時地下水運動才服從達西公式，即式中u——地下水實際流速，m/d；d——孔隙的直徑，m；γ——地下水的運動粘滯系數(shù)，m2/d二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成〔二〕地下水運動的特點及其根本規(guī)律(2)非線性滲透定律當?shù)叵滤趲r石的大孔隙、大裂隙、大溶洞中及取水構筑物附近流動時，不僅雷諾數(shù)大于10，而且常常呈紊流狀態(tài)。紊流運動的規(guī)律是水流的滲透速度與水力坡度的平方根成正比，這稱為哲才公式，表示式為：有時水流運動形式介于層流和紊流之間，那么稱為混合流運動，可用斯姆萊公式表示式中m值的變化范圍為1、2。當m=1，即為達西公式；當m＝2時，即為哲才公式。二、地下水資源的形成與運動規(guī)律第一節(jié)水資源的形成〔一〕分區(qū)原那么由于影響河流徑流的許多因素，如氣象因素、流域下墊面因素等，具有地域性分布變化的規(guī)律，致使水資源相應的呈現(xiàn)地域性分布的特點。1．區(qū)域地理環(huán)境條件的相似性與差異性2．流域完整性3．考慮行政與經(jīng)濟區(qū)劃界線4．與其他區(qū)劃盡可能協(xié)調(diào)一、水資源的分區(qū)

第二節(jié)地表水資源量評價〔二〕分區(qū)方法根據(jù)各地的具體自然條件，按照上述原那么對評價范圍進行一級或幾級分區(qū)。常用的分區(qū)方法有：1．根據(jù)各地氣候條件和地質(zhì)條件分區(qū)可以根據(jù)各地的氣候條件和地質(zhì)條件對評價區(qū)進行分區(qū)，如將評價區(qū)分為〔1〕濕潤多沙區(qū)、〔2〕濕潤非多沙區(qū)、〔3〕干旱多沙區(qū)和〔4〕干旱非多沙區(qū)，或僅根據(jù)氣候條件分為〔1〕濕潤區(qū)、〔2〕半濕潤區(qū)、〔3〕半干旱區(qū)和干旱區(qū)等。2．根據(jù)天然流域分區(qū)3．根據(jù)行政區(qū)劃分區(qū)(1)全國性水資源評價可按省(自治區(qū)、直轄市)和地區(qū)(市、自治州、盟)兩級劃分，(2)區(qū)域性水資源評價可按省(自治區(qū)、直轄市)、地區(qū)(市、自治州、盟)和縣(市、自治縣、旗、區(qū))三級劃分。一、水資源的分區(qū)

第二節(jié)地表水資源量評價地表水資源數(shù)量評價應包括以下內(nèi)容：1.單站徑流資料統(tǒng)計分析；2.主要河流年徑流量計算；3.分區(qū)地表水資源量計算；4.地表水資源時空分布特征分析；5.地表水資源可利用量估算；6.人類活動對河流徑流的影響分析。二、評價的內(nèi)容第二節(jié)地表水資源量評價

河川水文現(xiàn)象的特征

周期性；年際及年內(nèi)變化的周期性特點確定性和隨機性:在一定的客觀條件下表現(xiàn)出確定的特征,但由于影響因素復雜，也表現(xiàn)出一些隨機性的特征.

區(qū)域性:氣象因素和地理因素具有區(qū)域性,因此，河川水文現(xiàn)象有一定的區(qū)域性特征

河流水文計算的方法

成因分析法：建立水文特征值與影響因素間的函數(shù)關系。地理綜合法：基于同樣地理條件河川徑流特征相似性，用有資料地區(qū)預估無資料地區(qū)數(shù)理統(tǒng)計法：對多年水文特征值觀測資料進行數(shù)理統(tǒng)計分析來預測水文形勢。在解決實際問題時，應本著“多種方法，綜合分析，合理選定〞的原那么，對采用的方法有所側重，

河川水文計算的主要目的是通過徑流量的計算為取水工程和防洪工程的設計提供依據(jù)，河川徑流影響因素復雜，但也存在一定的規(guī)律性三、河流徑流計算第二節(jié)地表水資源量評價〔二〕概率與數(shù)理統(tǒng)計方法概率與數(shù)理統(tǒng)計方法在目前是河流水文計算的主要方法〔1〕總體：在概率與數(shù)理統(tǒng)計中，將被研究的隨機變量的全體稱為總體，〔2〕樣本：總體中的一局部稱為樣本1．頻率計算累積頻率：在河流水文計算中，頻率均指累積頻率，即等量或超量值的累積頻數(shù)與總觀測次數(shù)的比值。頻率計算的方法是：①用實測的某河流水文特征值作為隨機樣本，計算各特征值相對應的頻率，并將各組數(shù)據(jù)點繪于二維坐標圖上，用目估方法通過點群中心繪制一條光滑的曲線，稱為經(jīng)驗頻率曲線；②根據(jù)概率論的原理，選用某種由一定數(shù)學公式表示的頻率曲線，稱為理論頻率曲線，并采用適線的方法調(diào)整參數(shù)，尋找出一條與經(jīng)驗頻率曲線配合最好的理論頻率曲線；③以該理論頻率曲線作為外延的工具，得出不同頻率下的該種水文特征值作為設計依據(jù)三、河流徑流計算第二節(jié)地表水資源量評價〔二〕概率與數(shù)理統(tǒng)計方法(1)經(jīng)驗頻率曲線設某水文要素的系列共有n項，按由大到小的次序排列為：通過以上的分析，可以歸納出頻率計算公式：

式中P——等于和大于xm的經(jīng)驗頻率；m——xm序號，即等于和大于xm的項數(shù)；n——系列的總項數(shù)三、河流徑流計算第二節(jié)地表水資源量評價〔二〕概率與數(shù)理統(tǒng)計方法(1)經(jīng)驗頻率曲線上式用于樣本資料分析不甚合理。例如，當m=n時，P＝100%，這就意味著將來也不會出現(xiàn)比實測最小值還小的要素值，這當然是不合理的，因為隨著觀測年數(shù)的增多，一定會有更小的數(shù)值出現(xiàn)。因此，必須將上式加以修正，使其能較好地反映自然規(guī)律。世界各國曾先后提出過不少類似的修正公式。目前在我國常用的計算經(jīng)驗頻率的公式為數(shù)學期望公式：目前在我國常用的計算經(jīng)驗頻率的公式為數(shù)學期望公式：三、河流徑流計算第二節(jié)地表水資源量評價〔二〕概率與數(shù)理統(tǒng)計方法(2)理論頻率曲線通常經(jīng)驗頻率曲線由于觀測資料少，當需要推求發(fā)生頻率小的徑流特征值時，需要外延，主觀性太大，因此，人們通過數(shù)學方法尋找符合與觀測數(shù)據(jù)符合的理論曲線來推求小頻率的徑流特征值。經(jīng)驗頻率曲線是根據(jù)實測資料繪出的，當實測資料的時間跨度較長或設計標準要求較低時，經(jīng)驗頻率曲線尚能解決一些實際問題。但是，實際應用中往往要推求稀遇的小頻率洪水，如P＝1％，0.1％，0.01％。而目前實測資料時間跨度一般最多不過幾十年，計算的經(jīng)驗頻率點只有幾十個。迄今為止，國內(nèi)外采用的理論線型已有)10余種，諸如皮爾遜Ⅲ(P—Ⅲ)型曲線、對數(shù)皮爾遜Ⅲ(LP—Ⅲ)型曲線、耿貝爾(EV—I)型曲線以及克里茨基一閔凱里(K—M)型曲線等。三、河流徑流計算第二節(jié)地表水資源量評價〔二〕概率與數(shù)理統(tǒng)計方法(2)理論頻率曲線皮爾遜Ⅲ型曲線是一條一端有限一端無限的不對稱單峰、正偏態(tài)分布曲線，在概率論中稱為廠分布，其概率密度函數(shù)為：式中x——總體的均值；Cv——總體的變差系數(shù)；Cs——總體的偏差系數(shù)。三、河流徑流計算第二節(jié)地表水資源量評價2．河流水文隨機變量的統(tǒng)計參數(shù)

(1)均值

(2)變差系數(shù)Cv(3)偏差系數(shù)Cs式中Ki——為模比系數(shù)當n較大時，有：Cs>0時，稱為正偏態(tài)分布；Cs<0時，稱為負偏態(tài)分布；Cs=0時為正態(tài)分布。研究說明，河流水文現(xiàn)象多屬于正偏態(tài)分布三、河流徑流計算第二節(jié)地表水資源量評價〔二〕概率與數(shù)理統(tǒng)計方法3．頻率與重現(xiàn)期的關系頻率這個名詞比較抽象，為便于理解和應用，常采用重現(xiàn)期與頻率并用。所謂重現(xiàn)期是指某隨機變量的取值在長時期內(nèi)平均多少年出現(xiàn)一次，又稱為多少年一遇。頻率P與重現(xiàn)期T的關系，對以下兩種不同情況有不同的表示方法。(1)當為了防洪研究暴雨洪水問題時，一般設計頻率小于50％，那么：式中T——重現(xiàn)期，a；P——頻率，以小數(shù)計。例如，當設計洪水的頻率采用P＝l％時，代入上式得重現(xiàn)期為100年，稱為百年一遇洪水。三、河流徑流計算第二節(jié)地表水資源量評價〔二〕概率與數(shù)理統(tǒng)計方法3．頻率與重現(xiàn)期的關系(2)當考慮保證灌溉、發(fā)電及給水等用水建筑物時，設計頻率P常大于50％，例如，當灌溉設計保證率P＝80％時，代入上式得重現(xiàn)期為5年，稱為以5年一遇的枯水作為設計來水的標準，也就是說平均5年中有4年來水能保證正常的灌溉要求。三、河流徑流計算第二節(jié)地表水資源量評價〔三〕年徑流量分析評價地表水資源，應對評價范圍內(nèi)的水文站進行單站徑流統(tǒng)計分析和主要河流的年徑流量計算。1．年徑流量的根本概念①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。②多年平均年徑流量，或平均年徑流量：多年平均年徑流量天然河道的徑流量隨氣候不斷變化，不同的年份，徑流量也不同。為了反映流水資源情況，通常利用數(shù)理統(tǒng)計方法求出實測各年徑流量的均值，稱為多年平均年徑流量，或平均年徑流量。③正常年徑流量：隨著統(tǒng)計實測資料年數(shù)的增加，年徑流量的均值將趨于一個穩(wěn)定的數(shù)值，此值稱為正常年徑流量④設計年徑流量：設計年徑流量：指通過河流某指定斷面對應于設計頻率的年徑流量三、河流徑流計算第二節(jié)地表水資源量評價〔四〕徑流復原計算常用的徑流復原計算的方法有分項調(diào)查法和降水徑流模式法。1．分項調(diào)查法根據(jù)水量平衡根本原理，可建立以下實測徑流與各項復原水量間的水量平衡方程式：Q天然=Q實測+Q灌溉+Q工業(yè)+Q蓄+Q引+Q蒸+Q滲十Q分洪式中Q天然——復原后的天然徑流量，m3/s；Q實測——水文站實測徑流量，m3/s；Q灌溉——灌溉耗水量，m3/s；Q工業(yè)——工業(yè)和城市生活耗水量，m3/s；Q蓄——計算時段始末蓄水工程蓄水變量，蓄水量增加使該值為正值，減少時那么為負值，m3/s；Q引——跨流域(地區(qū))引水增加或減少的測站控制水量，增加水量為負值，減少水量為正值，m3/s；Q蒸——蓄水工程水面蒸發(fā)量和相應陸地蒸發(fā)量的差值，m3/s；Q滲——蓄水工程的滲漏量，m3/s；Q分洪——河道分洪水量，m3/s。三、河流徑流計算第二節(jié)地表水資源量評價〔四〕徑流復原計算常用的徑流復原計算的方法有分項調(diào)查法和降水徑流模式法。2．降水徑流模式法人類對大氣環(huán)流影響有限，流域徑流量與降水量之間存在密切關系，可根據(jù)同步降水、徑流資料，建立降水和徑流的關系模式。

三、河流徑流計算第二節(jié)地表水資源量評價(一)區(qū)內(nèi)河流有水文站控制假設區(qū)內(nèi)控制站上下游降水量相差較大，可按上下游的單位面積平均降雨量與面積之比，加權計算分區(qū)的年徑流量。計算公式為：式中Qab——分區(qū)年徑流量，m3/s；Qa——控制站以上年徑流量，m3/s；Pa、Pb——控制站以上及以下同一年的單位面積平均降水量，m3/(s·km2)；Fa、Fb——控制站以上及以下的面積，km2。四、分區(qū)地表水資源量評價第二節(jié)地表水資源量評價

(二)區(qū)內(nèi)河流沒有水文站控制①利用水文模型計算徑流量系列；②利用自然地理特征相似的鄰近地區(qū)的降水、徑流關系，由降水系列推求徑流系列；③借助鄰近分區(qū)同步期徑流系列，利用同步期徑流深等值線圖，從圖上量出本區(qū)與鄰近分區(qū)年徑流量系列，再求其比值，然后乘以鄰近分區(qū)徑流系列，得出本區(qū)徑流量系列，并經(jīng)合理性分析后采用。四、分區(qū)地表水資源量評價第二節(jié)地表水資源量評價1．地表水資源的地區(qū)分布特征受年降水量時空分布以及地形、地質(zhì)條件的綜合影響，年徑流量的區(qū)域分布既有地域性的變化，又有局部的變化。河流徑流的等值線圖可以反映地表水資源的地區(qū)分布特征。2．徑流量的年際變化年徑流量的多年變化主要取決于年降水量的多年變化，此外，還受到徑流補給類型及流域內(nèi)的地貌、地質(zhì)和植被等條件的綜合影響。3．徑流的年內(nèi)分配典型年法又名時序分配法典型年選取原那么：選擇年徑流量接近平均年徑流量或?qū)骋活l率的設計年徑流量的年份；選擇分配情況不理的年份。五、地表水資源時空分布特征第二節(jié)地表水資源量評價放大倍比k平均年徑流量或設計年徑流量Q與經(jīng)典年的年徑流量Qd的比值，即放大倍比也稱折算系數(shù)，缺乏實測資料時，采用水文比較法移用參政站的典型年年內(nèi)分配，也可根據(jù)各地區(qū)水文手冊中的徑流量年內(nèi)典型分配率來確定。

五、地表水資源時空分布特征第二節(jié)地表水資源量評價地表水資源可利用量是指在經(jīng)濟合理、技術可能及滿足河道內(nèi)用水并估計下游用水的前提下，通過蓄、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利用)。某一分區(qū)的地表水資源可利用量，不應大于當?shù)睾恿鲝搅髁颗c入境水量之和再扣除相鄰地區(qū)分水協(xié)議規(guī)定的出境水量，即：

Q可利用＝Q當?shù)睾恿鲝搅?Q入境-Q出境各分區(qū)可利用地表水資源量可以通過蓄水工程、引水工程和提水工程進行估算。

(1)蓄水工程

(2)引水工程

(3)提水工程六、可利用地表水資源量估算第二節(jié)地表水資源量評價一地下水資源評價的主要任務和內(nèi)容二地下水資源評價原那么三地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價區(qū)域地下水資源評價局域地下水資源評價一、地下水資源評價的主要任務和內(nèi)容第三節(jié)地下水資源量評價地下水“資源〞與“儲量〞的根本概念P58國內(nèi)外地下水資源的分類靜儲量、動儲量、調(diào)節(jié)儲量、開采儲量；平安開采量(SafeYield)、持續(xù)開采量(SustainYield)、涸澤開采量(MiningYield)、容許開采量(PermissiveYield)。一、地下水資源評價的主要任務和內(nèi)容第三節(jié)地下水資源量評價1、1988年，我國制定的《供水水文地質(zhì)勘察標準》，地下水國家標準分類為：補給量、儲存量、允許開采量三類。2、1995年、國家技術監(jiān)督局公布的《地下水資源分類分級標準》劃分為：能利用的資源、目前尚難利用的資源。(1)補給量：在天然或開采條件下，單位時間進入含水層中的水量。有地下水流入、降水滲入、地表水滲入、越流補給、人工補給。(2)儲存量：儲存于含水層中的重力水的體積。(3)允許開采量(可利用資源)：通過技術經(jīng)濟合理的取水構筑物，在整個開采期內(nèi)水量不會減少，動水位不超過設計要求，水質(zhì)和水溫度變化在允許范圍之內(nèi)，不影響已建水源的開采、不發(fā)生危害性的環(huán)境地質(zhì)問題，在現(xiàn)行法規(guī)下，從水文地質(zhì)單元或水源范圍內(nèi)能夠取得的水量。一、地下水資源評價的主要任務和內(nèi)容第三節(jié)地下水資源量評價(4)尚難利用資源：具有潛在經(jīng)濟意義的地下水資源，但在當前技術經(jīng)濟條件下，在某一地區(qū)開采地下水、將在技術、經(jīng)濟、環(huán)境和法規(guī)方面出現(xiàn)難以克服的問題和限制，目前難以利用的地下水資源。

3、允許開采量分級:A、B、C、D、EA：擴建勘探：用于水源地合理開采以及改建、擴建工程設計。

B：勘探階段：作為水源地及其具體工程建設設計的依據(jù)

C:詳查階段：用于水源地及其主體工程的可行性研究

D、E分屬普查和區(qū)調(diào)階段：分別用于水源地規(guī)劃和大區(qū)遠景規(guī)劃，對地下水允許開采量只要求概算。一、地下水資源評價的主要任務和內(nèi)容第三節(jié)地下水資源量評價地下水資源評價的內(nèi)容1、地下水資源評價主要是地下水資源數(shù)量評價，包括補給量、排泄量、可開采量的計算和時空分布特征。2、地下水水質(zhì)評價根據(jù)不同用戶對水質(zhì)的不同要求，對地下水的物理性質(zhì)、化學成分、衛(wèi)生條件進行綜合評價。3、開采技術評價允許水位降是重要的開采條件，也是地下水開發(fā)保護的重要參數(shù)。要在計算開采量的同時，計算整個開采過程中，境內(nèi)不同地段地下水位的最大下降值是否滿足允許值要求。4、開采后果評價評價地下水開采對地區(qū)生態(tài)、環(huán)境的影響，分析由于區(qū)域地下水的下降，是否會引發(fā)地面沉降、地裂、塌陷等環(huán)境地質(zhì)問題，以及海水或污水入侵，泉水枯槁，水源地相互影響等不良后果，提出相應的補救措施。遵循地下水系統(tǒng)規(guī)律評價地下水資源根據(jù)“三水〞轉化的觀點評價地下水資源按照“以豐補欠〞的原那么評價地下水資源按照資源可持續(xù)利用的原那么評價地下水資源根據(jù)“水質(zhì)標準〞評價地下水資源地下水資源評價要重視經(jīng)濟評價的原那么根據(jù)“開展變化〞的觀點評價地下水資源二、地下水資源評價原那么第三節(jié)地下水資源量評價(1)遵循地下水系統(tǒng)規(guī)律評價地下水資源地下水是按一定的含水系統(tǒng)發(fā)育的，含水系統(tǒng)內(nèi)部的水是一個有機整體，也就是補給、排泄、徑流自成體系的含水層的組合，系統(tǒng)內(nèi)的水具有密切的水動力聯(lián)系。在天然條件下，地下水系統(tǒng)中的補給、排泄到達一種動平衡，即輸入與輸出呈動平衡狀態(tài)；開采后，就會改變地下水系統(tǒng)輸入與輸出的關系。運用系統(tǒng)的觀點，正確認識地下水系統(tǒng)的補給、排泄和徑流規(guī)律，是評價地下水資源量的根底。特別是在進行局域〔水源地〕地下水資源評價時，更要考慮地下水系統(tǒng)特點。否那么，就會出現(xiàn)地下水資源的重復計算，而導致盲目開采、互相爭水、泉水搬家、資源枯竭等不良后果。二、地下水資源評價原那么第三節(jié)地下水資源量評價(2)根據(jù)“三水〞轉化的觀點評價地下水資源在干旱、半干旱地區(qū)，地表水與地下水轉化往往具有多重性，這種轉化過程中，對生態(tài)環(huán)境具有不同的作用。因此在進行地下水資源評價時，更要充分考慮這種轉化關系，以不破壞生態(tài)環(huán)境為前提，合理使用水資源。二、地下水資源評價原那么第三節(jié)地下水資源量評價黑河干流地下水與河水轉化關系示意圖(3)按照“以豐補欠〞的原那么評價地下水資源地下水系統(tǒng)有別于地表水系統(tǒng)的一個最大區(qū)別是：具有可調(diào)節(jié)的儲存資源量。因此充分發(fā)揮地下水具有調(diào)節(jié)功能的優(yōu)勢，采用以豐補歉的方法評價地下水資源，即在枯水年份借用一些儲存量，而在豐水年份再歸還。按照以豐補欠的原那么評價地下水資源，要注意的是可開采資源量不能大于多年平均補給資源量，另一方面也要考慮取水設備的能力。充足的補給和可調(diào)節(jié)的儲存資源量是保證穩(wěn)定供水的根底。二、地下水資源評價原那么第三節(jié)地下水資源量評價(4)按照資源可持續(xù)利用的原那么評價地下水資源評價地下水資源量時，必須要考慮長期持續(xù)利用的特點。從地下水資源本身的特點來講，可作為長期供水保證的是地下水的補給資源量。從這個觀點出發(fā)，要對構成補給資源量的各項進行具體分析，只有長期存在的補給來源，才能保證地下水資源長期持續(xù)的開采。儲存資源只能作為臨時調(diào)節(jié)使用，而且要做到“有借有還〞，不能長期持續(xù)開采，否那么就會使含水層疏干。以長期持續(xù)利用的觀點評價地下水資源，還要評價地下水資源開發(fā)利用后對環(huán)境質(zhì)量的影響二、地下水資源評價原那么第三節(jié)地下水資源量評價(5)根據(jù)“水質(zhì)標準〞評價地下水資源不同的供水目的，對地下水水質(zhì)、水量、水溫的要求是不同的，這是關系到平安生產(chǎn)、農(nóng)作物豐收和保障人民身體健康的大事。根據(jù)各種用水對水質(zhì)的實際要求，國家和地方對水中各種成分含量規(guī)定了一定的界限，這種數(shù)量界限就是水質(zhì)評價標準，它是供水水質(zhì)評價的根底和依據(jù)。二、地下水資源評價原那么第三節(jié)地下水資源量評價(6)地下水資源評價要重視經(jīng)濟評價的原那么應根據(jù)用水單位的需水量選擇經(jīng)濟上合理、技術上可行的開采方案，即根據(jù)不同水文地質(zhì)條件擬定合理的取水方案。取水方案包括地下水水源地選擇、井的布局、井距以及水井結構和取水設備的選擇等。水作為一種商品，本身具有經(jīng)濟價值。因此，在進行地下水資源評價時，要對水的經(jīng)濟效益作出綜合評價。如水質(zhì)到達礦泉水標準的地下水，如果用作工業(yè)生產(chǎn)用水，就造成了資源的浪費?！胺仲|(zhì)供水〞的含義就是要將不同水質(zhì)的水用于其所適應的供水對象，使不同水質(zhì)的水各自發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益。二、地下水資源評價原那么第三節(jié)地下水資源量評價(7)根據(jù)“開展變化〞的觀點評價地下水資源在地下水資源開采前，要準確預測未來各種自然因素和人為因素變化后對地下水資源量可能產(chǎn)生的影響和變化趨勢，是難以做到的。由于客觀自然因素以及人類生產(chǎn)和生活活動也在不斷地發(fā)生變化，因此，按照“開展變化〞的觀點，要加強地下水動態(tài)觀測工作；根據(jù)開采后的動態(tài)變化，不斷收集資料，進行深入分析，定期進行地下水資源評價工作，為逐步深入地開展地下水資源管理工作打下堅實可靠的根底?？傊谶M行地下水資源評價時，要以可持續(xù)利用為宗旨；以社會、經(jīng)濟、環(huán)境的協(xié)調(diào)開展為準那么；遵循自然規(guī)律；合理、科學地利用地下水資源。二、地下水資源評價原那么第三節(jié)地下水資源量評價解析法開采試驗法水量均衡法水文分析法數(shù)值法三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價

(一)解析法－預備知識運用地下水解析解(井流公式)對含水層進行地下水可開采量進行評價的方法。取水構筑物井流公式評價方法和步驟局限性三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價(一)解析法取水構筑物提取地下水的工程設施稱之為取水構筑物取水構筑物分類垂直取水構筑物－井〔管井、大口井〕水平取水構筑物－集水管〔滲水管〕、滲渠抽水井分類潛水井、承壓水井、混采井完整井、非完整井穩(wěn)定流、非穩(wěn)定流單井抽水、群井抽水三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價(一)解析法：井流公式地下水流向完整井的穩(wěn)定流(裘布依公式)裘布依公式的假設條件〔？〕潛水含水層承壓含水層三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價(一)解析法：井流公式裘布依公式的假設條件(1)穩(wěn)定流，抽水產(chǎn)生穩(wěn)定的降落漏斗，漏斗半徑為Ｒ－影響半徑；(2)天然水力坡度為零，抽水時為了用流線傾角的正切代替正弦，那么井附近的水力坡度不能大于0.25；(3)含水層均質(zhì)各向同性，含水層的底板是隔水的、水平的；(4)影響半徑的范圍內(nèi)無滲入，無蒸發(fā)，每個過水斷面上流量不變，在影響半徑的圓周上為定水頭邊界；(5)降落漏斗范圍內(nèi)的地下水為平面二維流〔徑向流〕三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價(一)解析法：井流公式地下水流向完整井的非穩(wěn)定流(泰斯公式)承壓含水層泰斯假設〔？〕泰斯公式當u0.01時，簡化為：三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價(一)解析法：井流公式地下水流向完整井的非穩(wěn)定流(泰斯公式)潛水含水層潛水和承壓含水層非穩(wěn)定井流公式比較三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價

(一)解析法：井流公式泰斯公式的假設條件(1)含水層是均質(zhì)的、各向同性、等厚、側向無限延伸、水平(2)抽水前天然狀態(tài)下地下水的水力坡度為零(3)完整井定流量抽水(4)含水層中水流服從達西定律(5)水頭下降引起的地下水的儲存量的釋放量是瞬時完成的(6)抽水井井徑無限小三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價Theis公式群井抽水公式承壓含水層潛水含水層三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價解析法的一般步驟：(1)根據(jù)實際水文地質(zhì)條件和開采方式，選定適宜的井流解析公式(2)求取井流公式中各類水文地質(zhì)參數(shù)(3)計算各種開采方案下的水位降深，評價地下水可開采量(4)論證可開采量的保證程度三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價解析法的特點和限制條件(1)特點及使用條件a分布參數(shù)方法b評價地下水可開采資源量c簡單、直觀、快速、經(jīng)濟適用條件：理想條件下的水文地質(zhì)條件，如滿足泰斯假設、裘布依假設等可開采量的保證程度需通過其它方法論證(2)限制條件應用條件太苛刻〔邊界形狀、非均質(zhì)、各向異性、初始地下水面、承壓區(qū)和無壓區(qū)并存，且分界線隨時間變化、含水層有不均勻越流，存在天窗或有河床滲漏、水井抽水量恒定或某一階段恒定、含水層側向無限延伸，滲透區(qū)形狀矩形或圓形〕三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價解析法的特點和限制條件以下條件不宜使用解析法〔1〕邊界形狀、尤其是供水邊界形狀極不規(guī)那么時；〔2〕含水層存在明顯的非均質(zhì)性和各向異性；〔3〕邊界的位置、邊界上的水頭或流量隨時間變化；〔4〕承壓區(qū)和無壓區(qū)在平面上并存，其間的分界線隨時間變化；〔5〕含水層有不均勻越流，存在“天窗〞或有河床滲漏三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價開采試驗法在未來水源地地段，進行較長時間的抽水試驗，根據(jù)開采量－降深(Q-s)關系，對地下水可開采資源量進行評價。適用條件：水文地質(zhì)條件復雜，一時難以查清而又急需作出水資源評價的地區(qū)。進入水文地質(zhì)詳勘階段，必須進行抽水試驗，運用開采實驗法進行可開采資源量評價。該方法主要適用于中小型水源地的地下水資源評價。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價開采試驗法開采抽水法試驗外推法補償疏干法三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價開采試驗法：開采抽水法開采抽水法是按實際抽水量進行抽水試驗，并對地下水進行可開采資源量評價的一種方法。抽水時期：旱季〔why?〕為了用抽水試驗揭露當?shù)氐叵滤难a給能力，一般選擇旱季開始抽水。延續(xù)時間：盡量延長抽水時間，在抽水量到達設計開采量后，一般至少為整個旱季+1個月，從抽水到恢復水位期間進行全面觀測三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價開采試驗法：開采抽水法水位觀測結果可能出現(xiàn)兩種情形可開采量評價①在長期抽水過程中，如果水位到達設計降深并趨近穩(wěn)定狀態(tài)，即鉆孔水位下降值保持在一個穩(wěn)定的水平上，不再隨時間繼續(xù)下降，并且抽水量大于或等于需水量；停抽后，水位又能較快地恢復到原來的水平，這就說明實際抽水量小于開采條件下的補給能力，按需水量開采是有保證的。這時，實際的抽水量就是可開采資源量。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價開采試驗法-第一種情況恢復曲線水位降深曲線開采試驗法：開采抽水法水位觀測結果可能出現(xiàn)兩種情形可開采量評價①②如果在長期定流量抽水過程中，井中水位不穩(wěn)定，特別是觀測孔水位具有持續(xù)下降的趨勢；停抽后，水位雖有恢復，但始終達不到原始水位。說明抽水量已超過開采條件下的補給能力，按此抽水量開采是沒有保證的。這時，需要進行以下工作。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價開采試驗法-第二種情況近似直線下降降深－時間曲線①用旱季抽水所求的補給量評價地下水可開采資源量結果是比較保守的；②不同的開采條件下，Q補是有可能不同的，即Q補是一個與開采條件有關的變量。因此，為了更準確評價可開采資源量，應在開采過程中繼續(xù)進行水位的長期觀測，逐步用多年平均補給量進行評價；③開采抽水法評價地下水可開采資源量，往往需要進行相當長的抽水試驗，必然要花費較多的人力、物力。因此，該方法只有在難以查清地下水補給條件而又急需進行評價，且供水部門對用水量的保證程度要求又比較高時，才采用這種方法。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價開采試驗法：單位儲存量法用開采情況下抽水穩(wěn)定、水位下降較均勻假設干資料計算的水位資料式中：μF為水位下降1m時儲存量的減少量，簡稱單位儲存量〔m3/m〕；S為Δt時段的水位降深〔m〕。用水位恢復資料進行校驗抽水量是由兩局部組成一是開采條件下的補給量；二是含水層中消耗的儲存量。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價開采試驗法－實例三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價試驗外推法根據(jù)多個流程的抽水量-降深關系，確定可開采資源量。適用條件：抽水設備能力限制，達不到實際需水量情況下含水層富水程度較好、補給充足要求：至少進行三次降深最大抽水量盡量接近實際需水量最大降深盡量接近設計降深三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價試驗外推法本卷須知：(1)以穩(wěn)定流為根底(2)抽水水位降深不能太小(3)利用該方法推算可開采量時，必須充分考慮地下水的補給情況三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價補償疏干法充分利用含水層的儲水空間和調(diào)節(jié)能力,通過抽水試驗進行地下水可開采資源量的評價方法。適用條件：地下水補給在時間上分配不均勻含水層具有一定的調(diào)節(jié)能力,但分布面積有限必要條件：借用的儲存量滿足旱季開采量的需要雨季補給量除滿足當前開采量外，還能補償旱季動用的儲存量三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價抽水井水位下降、流量過程線與補給關系旱季雨季下降迅速等速下降開采量大于旱季補給能力評價步驟(1)旱季開采量－通過求單位儲存量，繼而計算旱季開采量(2)雨季補給量(3)評價可開采資源量三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價評價步驟之一－計算旱季開采量在旱季進行開采抽水試驗，因為旱季補給量根本沒有，完全靠疏干儲存量來維持抽水，再者由于蓄水構造范圍有限，抽水降落漏斗極易擴展到邊界，所以抽水過程中的水量均衡式為

那么式中：μF為單位儲存量〔m3/m〕；Q抽為試驗抽水量〔m3/d〕；Δt、Δs為抽水過程中水位急速下降后開始平穩(wěn)等速下降的延續(xù)時間〔d〕和相應的水位下降值〔m〕。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價評價步驟之一－計算旱季開采量求出單位儲存量后，再根據(jù)含水層的厚度和取水設備的能力給出最大允許降深Smax，再查明整個旱季時間T旱，那么可以計算旱季的開采量〔Q開〕，即：式中：S0為開采抽水開始等幅下降時井中的水位降深〔m〕，可根據(jù)地下水動力學的有關公式確定開始等幅下降的時間。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價評價步驟之二－計算雨季補給量 地下水雨季補給量除了保證雨季的開采外，多余局部就要補償疏干的儲存量，引起水位等幅上升。因此雨季補給量等于抽水量與補償疏干的儲存量之和，即：式中：μF’為水位上升時的單位補償量，可以近似認為與水位下降時的單位儲存相同；為水位上升速率〔m/d〕，可以根據(jù)旱季抽水試驗資料求得；Q′抽為雨季抽水試驗的抽水量〔m3/d〕。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價評價步驟之三－評價可開采資源 如果地下水一年接受補給的時間為T雨，由此可以得到補給總量=Q補

T雨，把補給總量分配到全年即得到年平均補給量：三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價評價步驟之三－評價可開采資源結論分析Q補≥Q開，那么計算的Q開可作為可開采資源量；Q補<Q開，那么應以Q補作為可開采資源量?？紤]開采時水文氣象因素變化對開采的影響，為了平安起見，可開采資源量應乘以一個小于1的平安系數(shù)β〔一般取0.5～1〕使之總是小于補給量，以保證長期開采的需要。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價補償疏干法－實例 某新建水源地，據(jù)勘探查明：含水層為厚層灰?guī)r，呈條帶狀分布，面積約十平方公里?；?guī)r分布區(qū)有間歇性河，故巖溶水的補給來源主要是季節(jié)性河水滲漏和降水滲入。 為了評價開采量，在整個旱季作了長期抽水試驗，試驗資料歸納如以下圖所示?？辈槟甑暮导緯r間t開=253天，雨季補給時間為T補=112天，允許降深規(guī)定為Smax=23米。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價抽水試驗和恢復試驗曲線補償疏干法－實例按旱季抽水資料求出F值。求開采量。把允許降深作為旱季末期的最大降深，令t開＝253天求補給量。分析當?shù)囟嗄晁臍庀筚Y料后，取平安系數(shù)r=0.7，綜合計算結果，Q補>Q開，故開采量1841.2m3/d是有補給保證又能取出來的開采量。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價水量均衡法1根本原理和均衡方程式2水量均衡法評價的主要步驟3均衡計算中的頻率分析4實例分析三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價1根本原理和均衡方程式水量均衡法的根本原理：任一時間段的補給量和消耗量之差，等于地下水系統(tǒng)中水體積的變化量天然條件下水量均衡方程式：

或式中：Q補為計算期間內(nèi)地下水系統(tǒng)各補給量總和〔m3/d〕；Q排為計算期間內(nèi)地下水系統(tǒng)各排泄量總和〔m3/d〕；Q儲為計算期間內(nèi)地下水系統(tǒng)儲存量的變化量〔m3/d〕。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價天然多年均衡方程式 天然條件下，多年周期變化，可以用多年平均補給量之和或多年平均排泄量之和來計算地下水系統(tǒng)的補給資源量。式中： 多年平均補給量之和； 多年平均排泄量之和；

n－代表年份三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價開采條件下的均衡方程式〔Q補+Q補〕-〔Q排-Q排〕–Q=Q儲上式簡化為：Q=Q補+Q排+Q儲式中：Q補為計算時段內(nèi)地下水系統(tǒng)由于開采所獲得的補給增量〔m3/d〕；Q排為計算時段內(nèi)地下水系統(tǒng)由于開采所減少的消耗量，即被截取的補給量〔m3/d〕；Q儲為計算時段內(nèi)地下水系統(tǒng)由于開采所引起的儲存量的變化量〔m3/d〕 Q為人工開采量〔m3/d〕。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價評價方法小結評價方法：根據(jù)水文地質(zhì)條件和資料占有情況選定補給量法排泄量法補排量法：計算補給量、排泄量和儲變量，用均衡式驗證和校正QPQinflowQyQs-waterQc-waterQPumpQoutflowQ’s-waterQ’yQspringΔQ三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價水量均衡法的適用條件(1)用途主要評價各種條件下的地下水補給資源量初步確定地下水可開采資源量，或為確定地下水可開采資源量提供依據(jù)(2)適用條件理論上，可適用于任何地下水系統(tǒng)的水資源評價區(qū)域地下水資源評價，水文地質(zhì)條件復雜，其它方法難以應用三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價水量均衡法的適用條件困難和限制條件(1)某些均衡要素和求取均衡要素的水文地質(zhì)參數(shù)難以確定或不準確，造成計算誤差較大(2)是一種集中參數(shù)方法，難以精確給出地下水各要素隨空間的變化(3)不能準確確定地下水的可開采資源量(4)很難給出具體地下水開發(fā)利用方案三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價2均衡計算中的頻率分析(1)保證率計算假設某一事件發(fā)生了n次〔如年降水量〕，由大到小排列為：x1,x2,x3,…,xn-1,xn并逐個累加次數(shù)，序號為m，那么可按下式計算出累積頻率〔保證率〕：或三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價3均衡計算中的頻率分析根據(jù)此曲線可查得枯水年、豐水年、平水年的降水量，再與計算年降水量進行比照，算出豐水年、平水年、枯水年各年的比例系數(shù)，乘以計算年的地下水補給資源量，即為各特征年的地下水補給資源量。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價多年平均補給量計算最后按下式計算出多年平均地下水補給資源量：

式中：Qb——多年平均地下水補給資源量〔m3/a〕；Qf、Qp、Qk——分別為豐水年、平水年、枯水年的地下水補給資源量〔m3/a〕；n1、n2、n3——分別為豐水年、平水年、枯水年在觀測資料年中出現(xiàn)的次數(shù)。三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價保證率計算舉例降水量的頻率分析保證率95%，降水量350mm/a保證率75%，降水量555mm/a保證率50%，降水量625mm/a多年平均降水量666.4,保證率40%保證率25%，降水量760mm/a保證率5%，降水量1046mm/a降雨量頻率分析均衡計算中的頻率分析保證率：P=95%，降水量>=350mm/a，特枯水年；保證率：P=75%，降水量>=555mm/a；枯水年；保證率：P=50%，降水量>=625mm/a；平水年；保證率：P=25%，降水量>=760mm/a；豐水年；保證率：P=5%，降水量>=1025mm/a；特豐水年；例計算年降水量為666.4mm/a,地下水資源補給量為1000m3/d。那么豐水年、平水年、枯水年各年的比例系數(shù)分別為1.14,0.94,0.83,計算各豐水年、平水年、枯水年地下水資源補給量分別為1140，940，830〔m3/d〕，設均出現(xiàn)資料為1次，那么多年平均補給量為970(m3/d)三、地下水資源量評價方法第三節(jié)地下水資源量評價4水量均衡法－實例格爾木河沖洪積扇是柴達木盆地地下水富集地段之一，地下水流域與地表水流域分布范圍一致，為一完整的地下水系統(tǒng)。具有干旱地區(qū)山前平原地下水所習見的形成條件和分布規(guī)律。根據(jù)地下水系統(tǒng)水文地質(zhì)特征、邊界條件、水動力參數(shù)、水位、流量在地下水系統(tǒng)中的空間分布情況，可建立如下概念模型：①邊界條件。南邊界由于地表水開始大量滲入補給地下水，為補給邊界；北邊界是地下水溢出帶所在，為排泄邊界；東西兩側為沖洪積扇邊緣，以地下水流線作為邊界。②水動力參數(shù)〔T、μ〕。根據(jù)