第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件

第三章水资源量评价第三章水资源量评价内容提要水资源的形成1地表水资源量评价2地下水资源量评价3内容提要水资源的形成1地表水资源量评价2地下水资源量评价32本章教学目标的基本要求：理解地表水资源的形成与类型，了解水资源的分区，掌握地表水资源量评价内容，理解径流还原计算，掌握分区地表水资源量评价方法，了解地表水资源时空分布特征，掌握可利用地表水资源量估算。本章教学重点和难点：重点是地表水（河流、湖泊、水库）补给量和储存量的计算、允许开采量的评价模型；难点是水资源量的评价指标与评价方法。本章教学目标的基本要求：3水资源评价是保证水资源持续发展的前提，是水资源开发利用的基础。水资源评价包括：水资源数量评价水资源质量评价水资源利用评价及综合评价水资源评价是保证水资源持续发展的前提，是水资源开发利用4§3.1

水资源的形成一、地表水资源的形成与类型（1）地表水定义：为河流、冰川、湖泊、沼泽等水体的总称。河流冰川沼泽湖泊水库§3.1水资源的形成一、地表水资源的形成与类型（1）5广义地讲，以液态或固态形式覆盖在地球表面上、暴露于大气的自然水体，都属于地表水。在我国，人们通常所说的地表水并不包括海洋水，属于狭义地地表水的概念，主要包括和流水、湖泊水、冰川水和沼泽水，并把大气降水视为地表水体的主要补给源。（2）地表水资源地表水资源是指在社会生产中具有使用价值和经济价值的地表水，既包括天然水，又包括通过工程措施（水库、运河等）和生物措施取得的地表水。地表水资源量是指河流、湖泊、冰川、沼泽等地表水体的动态水量，一般用河川径流量综合反映。广义地讲，以液态或固态形式覆盖在地球表面上、暴露于大气的自然6（3）地表水资源的特点①流动性②不稳定性③有限性④多用途性⑤空间分布不均匀性（3）地表水资源的特点7§3.1

水资源的形成水资源量的收支项：主要为降水、蒸发和径流——决定区域水资源状态的三要素。平衡条件下，收支在数量上是相等的。降水蒸发径流§3.1水资源的形成水资源量的收支项：主要为降水、蒸8§3.1

水资源的形成地表水资源的丰富程度是由降水量的多少来决定的，所能利用的是河流径流量。因此，在讨论地表水资源的形成与分布时，重点讨论构成地表水资源的河流资源的形成与分布问题。

降水、径流和蒸发是决定区域水资源状态的三要素。三者之间的数量变化关系制约着区域水资源数量的多寡和可利用量。§3.1水资源的形成地表水资源的丰富程度是由降水量的9二、降水降水过程：降水作为水资源的收入项，决定着不同区域和时间条件下地表水资源的丰富程度和空间分布状态，制约着水资源的可利用程度与数量。降水的特征常用几个基本要素来表示，如降水量、降水历时、降水强度、降水面积和暴雨中心等，其中前三项称为降水三要素。二、降水10降水量分布：我国的降水主要表现为时空分布的极端不均匀性。年降水量在地理上的分布大体趋势是从沿海到内陆，从南到北依次递减。大部分地区受季风影响明显，降水年内分布不均匀，年际变化大。

我国降水量的年内分配也很不均匀。季节分布特点是大部分地区降水集中在夏季，而冬季降水量最少。降水量分布：11雨水设计流量降水时沿地面流行的雨水量是给水排水工程设计中雨水管道。道路和涵洞等设计所必需的基本数据。雨水设计流量依据当地暴雨强度公式，采用估算汇水面积上径流量的方法，即Q=ΨqFQ:雨水设计流量L/s；Ψ：径流系数（雨水径流量和降落量的比值），根据地面状况和经验数据确定；F：汇水面积，ha；q:设计暴雨强度，以单位面积降雨流量计，L/(s•ha)雨水设计流量12§3.1

水资源的形成表示降水量的年际变化程度：年降水量的极值比Ka；年降水量的变差系数Cv值来表示。§3.1水资源的形成表示降水量的年际变化程度：13§3.1

水资源的形成年降水量的极值比Ka年降水量的极值比Ka可表示为：式中：xmax——最大年降水量；

xmin——最小年降水量。

Ka值越大，降水量年际变化越大；

Ka值越小，降水量年际变化小，降水量年际之间均匀。§3.1水资源的形成年降水量的极值比Ka式中：14§3.1

水资源的形成就全国而言，年降水量变化最大的地区是华北和西北地区，丰水年和枯水年降水量相比一般可达3倍~5倍，部分干旱地区高达10倍以上。南方湿润地区降水量的年际变化比北方要小，一般丰水年的降水量为枯水年的1.5倍~2.0倍。§3.1水资源的形成就全国而言，年降水量变化最大的地15§3.1

水资源的形成

年降水量变差系数Cv数理统计中用均方差与均值之比作为衡量系列数据相对离散程度的参数，称为变差系数Cv，又称离差系数或离势系数。变差系数为一无量纲的数。均方差σ均方差的表达式为：式中：σ——均方差；

——均值，其表达式为：§3.1水资源的形成年降水量变差系数Cv式中：σ—16§3.1

水资源的形成

变差系数Cv年降水量变差系数Cv值越大，表示年降水量的年际变化越大，反之就越小。西北地区：0.4；华北、黄河中下游：0.25~0.35；东北：0.2；南方：0.2以下；东南沿南海：0.25以上（台风）。§3.1水资源的形成变差系数Cv年降水量变差系数Cv17§3.1

水资源的形成三、径流河流径流的补给河流径流的水情和年内分配主要取决于补给来源。雨水补给雨水补给是指降水以雨水形式降落。地下水补给地下水补给河道的水量约占年径流总量的25%~30%。冰川、融雪水补给平均年径流量约50km3，约占全国年径流量的1.9%。§3.1水资源的形成三、径流18§3.1

水资源的形成径流的时空分布径流的区域分布径流量的动态变化降水补给的河流>冰川、融雪、降水混合补给的河流>地下水补给的河流Cv值。秦岭以南年Cv值：0.5以上；淮河流域大部分：0.6~0.8之间；华北平原地区：Cv>1.0，东北地区山地：<0.5以下；松辽平原和三江平原：0.8以上；黄河流域：0.6以下；内陆河流域，山区的Cv：0.2~0.5之间，盆地：0.6~0.8；高原西部：>1.0，最大可达l.2以上。年径流量的季节变化关键取决于河川径流的补给来源和变化规律。§3.1水资源的形成径流的时空分布19§3.1

水资源的形成河流径流的表示方法河流径流：流域上的降水，除去损失以后，经由地面和地下途径汇入河网，形成流域出口断面的水流，称为河流径流，简称径流。径流过程：径流随时间的变化过程，称为径流过程。分类：§3.1水资源的形成河流径流的表示方法20§3.1

水资源的形成表示径流的特征值主要有；流量Qt、径流总量Wt、径流模数M、径流深度Rt、径流系数α。

流量Q：为单位时间内通过河流某一断面的水量，单位以m3/s表示。

径流总量Wt：指在一定的时段内通过河流过水断面的总水量，单位为m3。t时段内的平均流量为Qt，则t时段的径流总量为：§3.1水资源的形成表示径流的特征值主要有；流量Qt、21§3.1

水资源的形成

径流深Rt：是设想将径流总量平铺在整个流域面积所得的水深，单位为mm。其计算公式为：式中：t——时间，s；

Wt——径流总量，m3；

Qt——平均流量，m3/s；

F——流域面积，km2；

Rt——某时段t的径流深度，mm§3.1水资源的形成径流深Rt：是设想将径流总量平铺在整22§3.1

水资源的形成

径流模数M：为单位流域面积上产生的流量，单位为m3/(s•km2)，可表示为：

径流系数：为某时段内的径流深度与同一时段内降水量之比，以小数或百分比计，其计算公式为：式中：Rt——某时段内的径流深度，mm；

P——同一时段内的降水量，mm。由于径流深度是由降水量形成的，对于闭合流域径流深度将小于降水量，即α<l。§3.1水资源的形成径流模数M：为单位流域面积上产生的流23§3.1

水资源的形成四、蒸发蒸发主要包括水面蒸发和陆面蒸发。主要影响的因素是气温、湿度、日照、辐射、风速等。干旱指数γ：是衡量一个地区降水量多寡、进行水资源分析的一个重要参数。其定义为某一地区年水面蒸发量E0与年降水量P的比值。§3.1水资源的形成四、蒸发24§3.1

水资源的形成干旱指数γ表示某一特定地区的湿润和干旱的程度，γ值大于1.0，表明蒸发大于降水量，该地区的气候偏于干旱，γ值越大，干旱程度就越严重；反之气候就越湿润。我国干旱指数γ在地区上的变化范围很大。最低值小于0.5，如长江以南、东自沿海等地；最大值可大于100，如吐鲁番盆地的托克逊站，干旱指数高达318.9。§3.1水资源的形成干旱指数γ表示某一特定地区的湿润25五、天然地表水资源地然地表水资源主要是具有天然调蓄能力的水量充沛的河流、湖泊等地面径流。（1）地面径流的形成地面径流的形成过程，以降水补给的河流为例，可分为四个阶段：第一阶段降水过程，降水量的大小和它在时空上的分布，决定这径流的大小和变化过程；第二阶段是蓄渗过程，降雨在这个阶段全部消耗与植物截留、土壤下渗、地面填洼及蒸发。当降雨强度逐渐加大而超过下渗强度时，开始形成坡面上的细小水流。第三阶段的坡地漫流过程即行开始。坡面水流逐渐填满大小坑洼，注入小沟、溪涧而进入河槽，形成第四阶段的河槽集流过程。五、天然地表水资源26六、地表水资源的调蓄对天然地表水资源通过水利工程措施进行控制、调蓄和利用，即为地表水资源的调蓄，主要包括水库、塘堰和水坝等，以水库最为常用。六、地表水资源的调蓄27第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件28第二节地下水资源第二节地下水资源29第二节地下水资源一、地下水资源的形成与运动规律形成地下水定义：埋藏在地表以下空隙（孔隙、裂隙、溶隙）中的水称之为地下水。

岩石的空隙性十分致密坚硬的花岗岩，其裂隙率也达0.02％~1.9％。空隙的多少、大小、形状、连通情况与分布规律，对地下水的分布与运动具有重要影响。第二节地下水资源一、地下水资源的形成与运动规律形成30§3.1

水资源的形成分类：松散岩石中的孔隙、坚硬岩石中的裂隙和可溶岩中的溶隙三大类。定量描述孔隙、裂隙和溶隙大小的是孔隙度、裂隙度和溶隙度。§3.1水资源的形成分类：松散岩石中的孔隙、坚硬岩石中的31§3.1

水资源的形成

岩石中水的存在形式岩石空隙中的水的主要形式为：结合水（吸着水、薄膜水）、重力水、毛细水、固态水和气态水。结合水松散岩石颗粒表面和坚硬岩石空隙壁面，因分子引力及静电引力作用而具表面能，而吸附水分子，在颗粒表面形成很薄的水膜。§3.1水资源的形成岩石中水的存在形式松散岩石颗粒表32§3.1

水资源的形成

重力水当薄膜水厚度不断增大，固体表面引力不断减弱，以至于不能支持水的重量时，液态水就会在重力作用下向下自由运动，在空隙中形成重力水。毛细水地下水面以上岩石细小空隙中具有毛细管现象，形成一定上升高度的毛细水带，毛细水不受固体表面静电引力的作用，而受表面张力和重力的作用，称半自由水。§3.1水资源的形成重力水33§3.1

水资源的形成

含水层与隔水层

含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层，隔水层是指不具透水和给水能力的岩层。形成含水层的基本条件为：岩层要具有能容纳重力水的空隙；具有储存和聚集地下水的地质条件；具有充足的补给来源。§3.1水资源的形成含水层与隔水层34二、地下水的分类目前采用较多的一种分类方法是按地下水的埋藏条件把地下水分为三大类：上层滞水、潜水、承压水。

位于地下水面以上的地带称为包气带，包气带中的水主要有土壤水和上层滞水。土壤水：是指位于地表以下土壤中的水，主要以结合水和毛细水的形式存在，它主要靠大气降水的渗入、水汽的凝结及潜水补给.(很少)二、地下水的分类35第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件36第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件371.上层滞水

存在于包气带中局部隔水层之上的重力水，一般分布不广。特征：(1）最接近于地表，和气候、水文条件的变化密切。接受大气降水与地表水的补给，补给区与分布区一致（范围很小）,排泄体现蒸发和向下渗透补给潜水。水量随季节变化，在补给量较多的季节水量多，在干旱季节枯竭。（2）与土壤水区别，底部有隔水层，作村民供水水源；土壤水多以悬挂毛细水的状态存在于土壤中，一般仅能作垂直方向运动(渗入和蒸发)，不能保持重力水，无供水意义，仅对植物生长有作用。（3）动态变化极不定，动态决定于气候和隔水层的位置、分布范围、厚度及透水性等。当隔水层的分布范围小，厚度不大，隔水性不强及离地表较近时，变化大。（4）矿化度较低，易受到污染，对工程建筑有妨害，其上直接与地表相通1.上层滞水存在于包气带中局部隔水层之上的重力水38第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件39第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件402.潜水（1）潜水的概念及其特征图3-2潜水埋藏图潜水是埋藏在地表以下第一个稳定的隔水层以上，具有自由水面的重力水（如图）。图3-2潜水埋藏图潜水的自由水面称为潜水面，潜水面至地表的距离称为潜水埋藏深度，潜水面上任一点的标高称为该点的潜水位，潜水面至隔水底板的距离称为含水层厚度。2.潜水（1）潜水的概念及其特征图3-2潜水埋藏图潜水是埋藏41隔水层

潜水面大气降水入渗蒸发

流向

泉潜水埋深

h1

潜水含水层含水层厚度

h

潜水位H基准面潜水面潜水位潜水含水层-含水层厚度-潜水埋深-隔水层潜水面大气降水入渗蒸发流向泉潜水埋深h1潜42A）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补给；B）潜水面不承受静水压力；C）潜水的埋深因地而异，与水位、水量变化有关；D）在重力作用下，由高向底流动，称潜水流。（3）潜水主要特征A）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补给；（343

补给(来源)：降水入渗，河湖入渗

排泄(汇)：泉，（河）泄流，蒸发

补给或排泄通过含水层厚度变化而储水与释水！水循环交替迅速：水循环周期短，更新恢复快

（4）潜水的补给及排泄补给(来源)：降水入渗，河湖入渗（4）潜水的补给44图3—13承压水埋藏分布图3.承压水（1）定义：

承压水是充满在两隔水层或弱透水层之间含水层中的地下水。当这种含水层中未被水充满时，其性质与潜水相似，称为无压层间水。图3—13承压水埋藏分布图3.承压水（1）定义：45①承压含水层②隔水顶板③隔水底板④承压含水层厚度（M）⑤测压水位线（面）：⑥承压水头-H⑦补给区⑧承压区⑨排泄区⑩自溢区①承压含水层46（2）承压水的特征承压水特征①承压水具有承压性能。当钻孔揭露承压含水层时，在静水压力的作用下，稳定水位高于初见水位。②承压水的补给区常小于分布区。因具有隔水顶板，大气降水、地表水不能直接补给，补给区处于地形较高的含水层出露位置，排泄区位于地形较低的位置③承压水的水量、水质、水温等稳定，受气候的影响较小，仅补给区有点影响。④受地表污染少（2）承压水的特征承压水特征①承压水具有承压性能。当钻孔揭露47补给与排泄:有限区域与外界联系，水循环迟缓些，水交替慢，平均滞留时间长（年龄老或长）——恢复性差水化学

变化较大，矿化度一般要高点，可以保留“古老”的水动态

要稳定些，如果分布面积大，厚度稳定—则调节能力很强

（3）承压水的补给及排泄（3）承压水的补给及排泄48二、地下水资源二、地下水资源49第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件50地下水开采程度北方地区高于南方地区。北方地区除青海省外，开采程度均超过20%。其中天津市、河北省和北京市开采程度超过100%，开采程度超过或接近70%的有山东、河南、山西、辽宁。南方地区地下水开采程度除上海超过90%，贵州、江苏、重庆超过20%外，其它省（区、市）均小于20%。1.地下水开采程度地下水开采程度北方地区高于南方地区。1.地下水开采程度512.地下水供水比例与用水结构供水比例：地下水占总供水量的比例呈先增长再到基本稳定的趋势，1980年为14.0%，2000年为19.8%，2003年为19.1%，2005年以来基本稳定在18.4%左右。用水结构：农业灌溉用地下水占地下水总用水量的比重呈递减趋势，已从80年代的88%下降到2008年的62%；工业和生活用地下水的比重明显上升，80年代工业和生活用地下水的比重为12.0%，到1999年工业用地下水的比重为18%，生活用地下水的比重为20%。2.地下水供水比例与用水结构供水比例：地下水占总供水量的比52城市地下水开采：全国有400多个城市开采利用地下水，在城市用水总量中，地下水占30%。北方城市以开采地下水为主，华北、西北城市利用地下水比例分别高达72%和66%。城市地下水开采：全国有400多个城市开采利用地下水，在城市用533.地下水资源开发利用中存在的问题

近20年来，全国用水量急剧增长，地下水开采量平均以每年25亿m3的速度增加。目前，全国600多座城市中有一半左右不同程度地存在缺水问题，但水资源浪费问题仍相当突出，我国的万元工业产值耗水量一般是发达国家的10-20倍；每公斤粮食的耗水量是发达国家的2-3倍。（1）地下水资源紧缺和水资源浪费并存3.地下水资源开发利用中存在的问题近20年来，54（2）地下水资源超采严重

地下水超采是指一定地域内多年平均地下水实际开采量超过了多年平均地下水可开采量，并造成了地下水位多年持续下降的现象。严重超采区判断的依据：实际开采系数大于1.2；年平均地下水位下降速率大于1.5m；引起地面沉降，且沉降速率大于10mm/a；发生了海(咸)水入侵或荒漠化现象。（2）地下水资源超采严重地下水超采是指一定地55水源地超采状况全国240个大型、特大型地下水源地中，有53个处于超采状态，年平均超采地下水6.42亿m3；超采水源地个数最多和年平均超采量最多的是山东省，仅大型、特大型地下水水源地就有13个超采，年均超采量近l亿m3

；辽宁、江西、河北三省的大型、特大型水源地年超采量都在0.5亿m3以上。水源地超全国240个大型、特大型地下水源地中，有53个处56

全国有24个省(自治区、直辖市)存在地下水超采问题。河北省超采面积最大，达66973km2，占该省平原区面积的91.6%；超采区面积超过10000km2的还有甘肃、河南、山西、山东等四省；超采区面积在1000～10000km2的有新疆、江苏、上海、安徽、北京、天津、黑龙江、辽宁、内蒙古、陕西和浙江等11个省(自治区、直辖市)；超采区面积在100～1000km2之间的有宁夏、海南、江西、云南、广东和吉林省；广西和湖北省的超采面积不到l00km2。行政区域超采状况全国有24个省(自治区、直辖市)存在地下水超采问题。河57（3）地下水资源超采引发的生态环境问题

地下水超采，其实质是破坏了地下水及其赋存介质天然状态下固有的生成—赋存—运动之间的平衡关系。地下水原有补排平衡关系的失调，必然要在新的条件(即开采条件)下寻求新的平衡，在寻求新的平衡过程中，对原有的生态环境产生了一系列影响。地下水超采引发的生态环境问题地面沉降地面塌陷泉水断流海水入侵土壤次生盐碱化荒漠化（3）地下水资源超采引发的生态环境问题地下水超58

地面沉降是一种地面变形现象。地面沉降是由于开采深层承压地下水，降低了开采含水层的水头压力，从而导致粘土(淤泥)质隔水层及含水层中粘土(淤泥)质透镜体被压缩，引起地面区域性下沉的现象。①地面沉降

全国有40多座城市由于不合理开采地下水而发生了地面沉降，其中沉降中心累计最大沉降量超过2m的有上海、天津、西安、太原，天津塘沽个别点最大沉降量已达3.1m。地面沉降是一种地面变形现象。地面沉降是由于开采59

西安市钟楼累积下沉了75.1cm，大雁塔什字下沉225.2cm，大雁塔向北倾斜88.4cm。后果：地面沉降使建筑物基础下沉，公路、桥梁开裂，地下管道断裂等。雁塔区地裂缝大雁塔倾斜西安市钟楼累积下沉了75.1cm，大雁塔什字下沉60表6-1表6-161②地面塌陷

地面塌陷也是一种地面变形现象，多发生在隐伏岩溶地下水开采区，因此，又称岩溶塌陷。由于过量开采岩溶地下水，疏干或部分疏干了溶洞，受重力作用，溶洞之上的松散覆盖物塌落，地面形成坑、槽、沟等塌陷现象，即为地面塌陷。

地面塌陷具有突发性，所以破坏性很大，往往造成人身伤亡和重大经济损失，尤其是在人群密集区及交通枢纽地带，危害特别大。②地面塌陷地面塌陷也是一种地面变形现象，多62城市地面塌陷城市地面塌陷63③泉水断流

由于地下水超采，地下水位大幅度下降，使泉水断流。④海水入侵

海水入侵是海岸地区地下淡水超量开采而造成的海水向陆地流动的地下径流。海水入侵示意图③泉水断流由于地下水超采，地下水位大幅度下降，使64原理：在天然条件下，沿海地区的地下淡水和咸水建立了水动力平衡。伸入陆地的楔形咸水和淡水体形成天然的交界面。如果大量开采地下淡水，则会由于降落漏斗的扩大使天然地下水位降低，破坏了咸淡水体之间的平衡，为了达到新的平衡，淡水和咸水界面就会向陆地方向推移，造成淡水体的污染。

直接后果：地下淡水的矿化度和氯离子浓度增高、水质变差，从而失去了原有的利用价值。

原理：在天然条件下，沿海地区的地下淡水和咸水建立了水动力平衡65⑤土壤次生盐碱化

在一些地表水资源比较丰富、引水条件较好的半干旱、半湿润地区，由于大量引用地表水，进行大定额溉灌，造成浅层地下水水位长期处于高水位状态，强烈的蒸发作用，导致地下水中的盐分在土壤中积累而使土壤盐碱化，这种现象称为土壤次生盐碱化。

⑤土壤次生盐碱化在一些地表水资源比较丰富、引66土地盐碱化土地盐碱化67⑥荒漠化

在内陆干旱区，人工生态林和下游荒漠河岸林及灌丛是绿洲生态环境安全的屏障，这些植被的生长对土壤水分状况和地下水位的变化反映敏感。

有研究资料表明，内陆干旱区沙枣生长的最佳地下水位埋深为3ｍ，梭梭为3～5ｍ，柽柳为5ｍ，白刺、沙拐枣为4ｍ，当地下水位埋深超过最佳地下水位埋深后，土壤水分便会下降，植被根系因吸收不到地下水而逐渐衰败，甚至死亡，进而导致土地沙化。

⑥荒漠化在内陆干旱区，人工生态林和下游荒漠河68甘肃民勤沙化状况甘肃民勤沙化状况69（4）地下水环境污染严重污染原因：由于工业废水和生活污水排放量的增加，以及受农业大量使用农药、化肥的影响，使我国地下水污环境受到染。（4）地下水环境污染严重污染原因：由于工业废水和生活污水排放70污染区域：地下水污染严重地区主要分布在城镇周围、排污河道两侧、地表污染水体分布区及引污农灌区等。污染趋势：地下水环境污染呈现出由点向面、由城市向农村扩展的趋势。污染区域：地下水污染严重地区主要分布在城镇周围、排污河道两侧71第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件72（2）地下水资源

地下水资源是指一个地区或一个含水层中，有利用价值的、本身又具有不断更替能力的各种动态地下水量的总称。地下水有用价值必定包括水质水量两个方面。地下水资源通常可分为补给量、储存量和允许开采量。补给量：在天然或开采条件下，单位时间进入含水层（带）中的水量。包括：地下水的流入；降水的渗入；地表水渗入；人工补给；越流补给(是指在深层承压含水层中，由于天然含水层的水头差，和由于人工开采地下水形成水位降低造成的与相邻上、下含水层的水头差，使相邻含水层中的水通过非含水层向取水含水层补给。)。

储存量：储存于含水层内的重力水体积。

可利用水资源（允许开采量）：有现实意义的地下水资源。尚难利用的资源：具有潜在经济意义的地下水资源。（2）地下水资源

地下水资源是指一个地区或一73（3）地下水资源的特点

①流动性地下水资源处在不断地利用、补给、消耗和恢复的循环中。②稳定性地下水资源受形成、埋藏和补给条件等的影响，具有水质澄清、水温稳定、不易被污染、水质较好、调蓄能力强、供水保证程度高、在时间和空间上具有更为稳定的特点。③可恢复性地下水一面被开采消耗，以免又受降雨及其他地表水体的入渗补给、更新、④规律复杂性地下水赋存于地下岩层的空隙之中，具有赋存、运动、补给和排泄的特点，这些特点都是在地表所能直接观察到的。（3）地下水资源的特点

①流动性742.地下水的形成过程降落于地表的雨水渗入土壤后，一部分为植物吸收或通过地面蒸发而损失，一部分渗入透水层而成为地下水，并经过一段相当长的时间，通过在地层中的渗透流动而逐渐注入河流，成为地下径流。由于大气水和地表水转化为地下水，地下含水层得到补给；由于地下水转换为大气水或地表水，成为地下水的排泄。地下水既有补给又有排泄，使赋存在含水层中的地下水不断交替、更新和流动，并从补给区像排泄区不断地运动产生地下径流。2.地下水的形成过程降落于地表的雨水渗入土壤后，753.地下水的补给形式（1）地下水的补给形式

地下水的补给来源主要为大气降水和地表水渗入，以及大气中水汽和土壤中水汽的凝结，在一定条件下尚有人工补给。①大气降水渗入补给②地表水转化补给③凝结水补给3.地下水的补给形式（1）地下水的补给形式763.地下水的补给形式④其他转化补给1）融雪水、融冻水转化补给2）含水层间的地下水互相补排3）人为措施的地下水转化A灌溉水回归补给地下水B人工回灌（回注）不及地下水C人工开采地下水D人工排水3.地下水的补给形式④其他转化补给774.地下水的排泄地下水的排泄方式有泉水溢出、向地表水泄流、蒸发及人工排泄等。泉水是地下水的天然露头，是地下水的主要排泄形式之一，实际中排泄的形式，当含水层或含水通道被揭露于地表时，地下水变溢出地表形成泉水。

如果地下水为高于地表水位时，地下水不断缓慢地渗流入地表水中。

当地下水埋藏较浅时，毛细水带顶部可能达到地表，由于土壤蒸发和植物蒸腾作用而大量消耗土壤水分，与此同时土壤又在毛细作用下吸收地下水来补充其消耗量，这样就使地下水通过蒸发形式而不断排泄入大气中。4.地下水的排泄地下水的排泄方式有泉水溢出、向地表785.地下水的动态平衡5.地下水的动态平衡795.地下水的动态平衡5.地下水的动态平衡80§3.1

水资源的形成

地下水循环含水层或含水系统通过补给，从外界获得水量，径流过程中水由补给处输送至排泄处，然后向外界排出。排泄：含水层失去水量的过程称为排泄。径流：地下水在岩石空隙中的流动过程称为径流。地下径流量常用地下径流率M来表示，其意义为lkm2含水层面积上的地下水流量（m3/(s•km2)），也称为地下径流模数。§3.1水资源的形成地下水循环81§3.1

水资源的形成年平均地下径流率可按下式计算：式中：M---年均地下水径流模数，m3/(s•km2)；

A——地下水径流面积，km2；

Q——一年内在面积A上的地下水径流量，m3。§3.1水资源的形成年平均地下径流率可按下式计算：式82§3.1

水资源的形成地下水运动的特点及其基本规律

地下水运动特征迟缓的流速河道或管网中水的流速一般都以每秒米来表示；地下水由于在曲折的通道中通行，用每天米来表示其流速。层流和紊流由于地下水是在曲折的通道中缓慢渗流，故地下水流大多数都呈雷诺数很小的层流运动，即水质点有秩序地呈相互平行而不混杂的运动。非稳定、缓变流运动地下水在自然界的绝大多数情况下呈运动要素（流速、流量、水位）随时间改变的非稳定流运动。§3.1水资源的形成地下水运动的特点及其基本规律83§3.1

水资源的形成地下水运动的基本规律地下水运动的基本规律又称渗透的基本定律，在水力学中已有论述，这里只引用定律的基本内容。线性渗透定律线性渗透定律反映了地下水层流运动时的基本规律，是法国水力学家达西建立的，称为达西定律，即：上式又可表示为：式中：v——渗透速度，m/d；

J——水力坡度，单位渗流途径上的水头损失，无量纲。§3.1水资源的形成地下水运动的基本规律上式又可表示84§3.1

水资源的形成上式表明渗透速度与水力坡度的一次方成正比，因此称为线性（直线）渗透定律。渗透系数K是反映岩石渗透性能的指标，其物理意义为：当水力坡度为1时的地下水流速。过去许多资料都称达西公式是地下水层流运动的基本定律，其实达西公式并不是对所有的地下水层流都适用，而只有当雷诺数小于1~10时地下水运动才服从达西公式。§3.1水资源的形成上式表明渗透速度与水力坡度的一次方85§3.1

水资源的形成非线性渗透定律当地下水在岩石的大孔隙、大裂隙、大溶洞中及取水构筑物附近流动时，不仅雷诺数大于10，而且常常呈紊流状态。紊流运动的规律是水流的渗透速度与水力坡度的平方根成正比，这称为哲才公式，表示式为：有时水流运动形式介于层流和紊流之间，则称为混合流运动，可用斯姆莱公式表示：式中：m值的变化范围为1~2。当m=1，即为达西公式；当m＝2时，即为哲才公式。§3.1水资源的形成非线性渗透定律式中：m值的变化86§3.2

地表水资源量评价一、水资源的分区分区原则由于影响河流径流的许多因素，如气象因素、流域下垫面因素等，具有地域性分布变化的规律，致使水资源相应的呈现地域性分布的特点。区域地理环境条件的相似性与差异性；流域完整性；考虑行政与经济区划界线；与其他区划尽可能协调。§3.2地表水资源量评价一、水资源的分区分区原则87§3.2

地表水资源量评价分区方法根据各地的具体自然条件，按照上述原则对评价范围进行一级或几级分区。常用的分区方法有：根据各地气候条件和地质条件分区可以根据各地的气候条件和地质条件对评价区进行分区，如将评价区分为：湿润多沙区、湿润非多沙区、干旱多沙区和干旱非多沙区；或仅根据气候条件分为：湿润区、半湿润区、半干旱区和干旱区等。§3.2地表水资源量评价分区方法88§3.2

地表水资源量评价根据天然流域分区根据行政区划分区全国性水资源评价可按省（自治区、直辖市）和地区（市、自治州、盟）两级划分，区域性水资源评价可按省（自治区、直辖市）、地区（市、自治州、盟）和县（市、自治县、旗、区）三级划分。§3.2地表水资源量评价根据天然流域分区89§3.2

地表水资源量评价二、地表水资源量评价的内容地表水资源数量评价应包括下列内容：①单站径流资料统计分析；②主要河流年径流量计算；③分区地表水资源量计算；④地表水资源时空分布特征分析；⑤地表水资源可利用量估算；⑥人类活动对河流径流的影响分析。§3.2地表水资源量评价二、地表水资源量评价的内容地表90§3.2

地表水资源量评价三、河流径流计算基本特征及计算方法河流水文现象的基本特征周期性确定性和随机性区域性河流水文计算的方法成因分析法地理综合法数理统计法§3.2地表水资源量评价三、河流径流计算基本特征及计算方91§3.2

地表水资源量评价概率与数理统计方法年径流量分析评价地表水资源，应对评价范围内的水文站进行单站径流统计分析和主要河流的年径流量计算。§3.2地表水资源量评价概率与数理统计方法92§3.2

地表水资源量评价年径流量的基本概念

年径流量：一个年度内通过河流某断面的水量，称为该断面以上流域的年径流量。

多年平均年径流量，或平均年径流量：多年平均年径流量天然河道的径流量随气候不断变化，不同的年份，径流量也不同。为了反映流水资源情况，通常利用数理统计方法求出实测各年径流量的均值，称为多年平均年径流量，或平均年径流量。

正常年径流量：随着统计实测资料年数的增加，年径流量的均值将趋于一个稳定的数值，此值称为正常年径流量

设计年径流量：指通过河流某指定断面对应于设计频率的年径流量。§3.2地表水资源量评价年径流量的基本概念93§3.2

地表水资源量评价平均年径流量计算径流还原计算常用的径流还原计算的方法有分项调查法和降水径流模式法。分项调查法根据水量平衡基本原理，可建立下列实测径流与各项还原水量间的水量平衡方程式：§3.2地表水资源量评价平均年径流量计算94§3.2

地表水资源量评价Q天然=Q实测+Q灌溉+Q工业+Q蓄+Q引+Q蒸+Q渗+Q分洪式中：Q天然——还原后的天然径流量，m3/s；

Q实测——水文站实测径流量，m3/s；

Q灌溉——灌溉耗水量，m3/s；

Q工业——工业和城市生活耗水量，m3/s；

Q蓄——计算时段始末蓄水工程蓄水变量，蓄水量增加使该值为正值，减少时则为负值，m3/s；

Q引——跨流域（地区）引水增加或减少的测站控制水量，增加水量为负值，减少水量为正值，m3/s；

Q蒸——蓄水工程水面蒸发量和相应陆地蒸发量的差值，m3/s；

Q渗——蓄水工程的渗漏量，m3/s；

Q分洪——河道分洪水量，m3/s。§3.2地表水资源量评价Q天然=Q实测+Q灌溉+Q95§3.2

地表水资源量评价降水径流模式法§3.2地表水资源量评价降水径流模式法96§3.2

地表水资源量评价四、分区地表水资源量评价区内河流有水文站控制若区内控制站上下游降水量相差较大，可按上下游的单位面积平均降雨量与面积之比，加权计算分区的年径流量。计算公式为：式中：Qab——分区年径流量，m3/s；

Qa——控制站以上年径流量，m3/s；、——控制站以上及以下同一年的单位面积平均降水量，m3/(s•km2)；

Fa、Fb——控制站以上及以下的面积，km2。§3.2地表水资源量评价四、分区地表水资源量评价区内河流97§3.2

地表水资源量评价区内河流没有水文站控制利用水文模型计算径流量系列；利用自然地理特征相似的邻近地区的降水、径流关系，由降水系列推求径流系列；借助邻近分区同步期径流系列，利用同步期径流深等值线图，从图上量出本区与邻近分区年径流量系列，再求其比值，然后乘以邻近分区径流系列，得出本区径流量系列，并经合理性分析后采用。§3.2地表水资源量评价区内河流没有水文站控制98§3.2

地表水资源量评价五、地表水资源时空分布特征地表水资源的地区分布特征受年降水量时空分布以及地形、地质条件的综合影响，年径流量的区域分布既有地域性的变化，又有局部的变化。河流径流的等值线图可以反映地表水资源的地区分布特征。径流量的年际变化年径流量的多年变化主要取决于年降水量的多年变化，此外，还受到径流补给类型及流域内的地貌、地质和植被等条件的综合影响。§3.2地表水资源量评价五、地表水资源时空分布特征地表水99§3.2

地表水资源量评价径流的年内分配关键取决于河流径流补给来源的性质和变化规律。当有较长期径流资料时，常采用典型年法进行径流的年内分配，典型年法又称时序分配法。典型年的选择原则：选择年径流量接近平均年径流量或对应某一频率的设计年径流量的年份作为典型年；选择分配情况不利的年份作为典型年。§3.2地表水资源量评价径流的年内分配100§3.2

地表水资源量评价六、可利用地表水资源量估算地表水资源可利用量是指在经济合理、技术可能及满足河道内用水并估计下游用水的前提下，通过蓄、引、提等地表水工程可能控制利用的河道一次性最大水量（不包括回归水的重复利用）。某一分区的地表水资源可利用量，不应大于当地河流径流量与入境水量之和再扣除相邻地区分水协议规定的出境水量，即：

Q可利用＝Q当地河流径流

+Q入境

-Q出境§3.2地表水资源量评价六、可利用地表水资源量估算地表101§3.2

地表水资源量评价各分区可利用地表水资源量可以通过蓄水工程、引水工程和提水工程进行估算。蓄水工程

引水工程

提水工程§3.2地表水资源量评价各分区可利用地表水资源量可以通102§3.3

地下水资源量评价一、地下水资源分类地下水“资源”与“储量”的基本概念地下水资源是指有使用价值的各种地下水量的总休。其内涵包括质与量两个方面。若单指水量时，一般直接用地下水的各种量表示。地下水“储量”和“资源”两词分别来自矿产地质学和水文学，前者以矿产资源论，后者则视为水资源的一部分，仅纯术语方面的差别。如以“开采储量”和“开采资源”为例，都表示在水质符合标准时，利用技术经济合理的引水方法获得的水量，两者是同义词。不同的是将地下水看做矿产时，用“开采储量”，视为水资源时，则用“开采资源”。有时，为了反映地下水量的不同形成特点，也可以见到同一分类中，同时出现“储量”和“资源”的概念。§3.3地下水资源量评价一、地下水资源分类地下水“资源”103§3.3

地下水资源量评价地下水资源分类我国长期以来采用以静储量、动储量、调节储量和开采储量等四类作为地下水资源评价的依据。地下水资源分类的国家标准

补给量：在天然或开采条件下，单位时间进入含水层（带）中的水量。包括：地下水的流入；降水的渗入；地表水渗入；越流补给；人工补给。

储存量：储存于含水层内的重力水体积。

可利用水资源（允许开采量）：有现实意义的地下水资源。尚难利用的资源：具有潜在经济意义的地下水资源。§3.3地下水资源量评价地下水资源分类104§3.3

地下水资源量评价允许开采量分级根据勘测阶段、水文地质条件研究程度、地下水资源量研究程度和勘测技术经济条件等四项要素，将允许开采量分为：A、B、C、D、E等五个等级。§3.3地下水资源量评价允许开采量分级105§3.3

地下水资源量评价二、地下水资源评价的内容、原则与一般程序地下水资源评价的内容地下水资源评价地下水水质评价勘测技术条件评价勘测后果评价§3.3地下水资源量评价二、地下水资源评价的内容、原则与一106§3.3

地下水资源量评价地下水资源评价的原则“三水”转化，统一考虑与评价的原则在天然的水循环中，地下水、地表水和降水是相互转化的。“三水”统一考虑的宗旨是：充分利用含水层中的水量，合理夺取外部水的转化。利用储存量以丰补欠的调节平衡原则

考虑人类活动，化害为利的原则

不同目的和不同水文地质条件区别对待的原则

技术、经济、环境综合考虑的原则§3.3地下水资源量评价地下水资源评价的原则107§3.3

地下水资源量评价三、地下水资源补给量（Qb）和储存量（W）计算地下水流流入量（侧向补给量）或式中：Qb——侧向补给量，m3/d；

K——含水层渗透系数，m/d；

J——地下水水力坡度；

B——计算断面宽度，m；

H（或M）——潜水（或承在水）含水层厚度，m。§3.3地下水资源量评价三、地下水资源补给量（Qb）和储存108§3.3

地下水资源量评价降水渗入补给量式中：Qb——日均降水渗入补给量，m3/d；

α——年均降水入渗系数；

A——降水渗入面积，m2；

x——年降水量，m/a。降水入渗系数α，是指降水渗入量与降水总量的比值。

α的大小取决于地表岩性和结构、地形坡度、植被覆盖及降水量大小与降水强度等。§3.3地下水资源量评价降水渗入补给量式中：Qb——日均109§3.3

地下水资源量评价确定α值的方法较多，目前多采用动态观测法计算α值，见P61（3－34）。此外，降水入渗系数α值也可用水均衡法算；或选用经验数据，但要注意不同岩性、植被、不同地下水位埋深、不同降雨量时的α值是有所不同的。§3.3地下水资源量评价确定α值的方法较多，目前多采用110§3.3

地下水资源量评价河、渠渗入补给量根据开采区河、渠的上、下游断面的流量差确定，也可用有关的渗流公式计算。当两岸的渗漏条件不同，需要分别计算两岸不同的渗漏补给量时，利用潜水含水层的平面渗流公式：§3.3地下水资源量评价河、渠渗入补给量111§3.3

地下水资源量评价灌溉水渗入补给量采用地下水位资料计算：采用地下水位资料计算：相邻含水层垂向越流补给量§3.3地下水资源量评价灌溉水渗入补给量采用地下水位资112§3.3

地下水资源量评价容积储存量承压含水层的弹性储存量§3.3地下水资源量评价容积储存量承压含水层的弹性储存113§3.3

地下水资源量评价四、地下水资源允许开采量计算方法选择与计算程序地下水允许开采量计算，在广义上也称地下水资源评价。

计算方法选择在地下水允许开采量计算中，不同计算方法和数学模型具有各自的特点和适用条件。确定性渗流模型是最基本的方法。§3.3地下水资源量评价四、地下水资源允许开采量计算方法114第三章水资源量评价第三章水资源量评价内容提要水资源的形成1地表水资源量评价2地下水资源量评价3内容提要水资源的形成1地表水资源量评价2地下水资源量评价3116本章教学目标的基本要求：理解地表水资源的形成与类型，了解水资源的分区，掌握地表水资源量评价内容，理解径流还原计算，掌握分区地表水资源量评价方法，了解地表水资源时空分布特征，掌握可利用地表水资源量估算。本章教学重点和难点：重点是地表水（河流、湖泊、水库）补给量和储存量的计算、允许开采量的评价模型；难点是水资源量的评价指标与评价方法。本章教学目标的基本要求：117水资源评价是保证水资源持续发展的前提，是水资源开发利用的基础。水资源评价包括：水资源数量评价水资源质量评价水资源利用评价及综合评价水资源评价是保证水资源持续发展的前提，是水资源开发利用118§3.1

水资源的形成一、地表水资源的形成与类型（1）地表水定义：为河流、冰川、湖泊、沼泽等水体的总称。河流冰川沼泽湖泊水库§3.1水资源的形成一、地表水资源的形成与类型（1）119广义地讲，以液态或固态形式覆盖在地球表面上、暴露于大气的自然水体，都属于地表水。在我国，人们通常所说的地表水并不包括海洋水，属于狭义地地表水的概念，主要包括和流水、湖泊水、冰川水和沼泽水，并把大气降水视为地表水体的主要补给源。（2）地表水资源地表水资源是指在社会生产中具有使用价值和经济价值的地表水，既包括天然水，又包括通过工程措施（水库、运河等）和生物措施取得的地表水。地表水资源量是指河流、湖泊、冰川、沼泽等地表水体的动态水量，一般用河川径流量综合反映。广义地讲，以液态或固态形式覆盖在地球表面上、暴露于大气的自然120（3）地表水资源的特点①流动性②不稳定性③有限性④多用途性⑤空间分布不均匀性（3）地表水资源的特点121§3.1

水资源的形成水资源量的收支项：主要为降水、蒸发和径流——决定区域水资源状态的三要素。平衡条件下，收支在数量上是相等的。降水蒸发径流§3.1水资源的形成水资源量的收支项：主要为降水、蒸122§3.1

水资源的形成地表水资源的丰富程度是由降水量的多少来决定的，所能利用的是河流径流量。因此，在讨论地表水资源的形成与分布时，重点讨论构成地表水资源的河流资源的形成与分布问题。

降水、径流和蒸发是决定区域水资源状态的三要素。三者之间的数量变化关系制约着区域水资源数量的多寡和可利用量。§3.1水资源的形成地表水资源的丰富程度是由降水量的123二、降水降水过程：降水作为水资源的收入项，决定着不同区域和时间条件下地表水资源的丰富程度和空间分布状态，制约着水资源的可利用程度与数量。降水的特征常用几个基本要素来表示，如降水量、降水历时、降水强度、降水面积和暴雨中心等，其中前三项称为降水三要素。二、降水124降水量分布：我国的降水主要表现为时空分布的极端不均匀性。年降水量在地理上的分布大体趋势是从沿海到内陆，从南到北依次递减。大部分地区受季风影响明显，降水年内分布不均匀，年际变化大。

我国降水量的年内分配也很不均匀。季节分布特点是大部分地区降水集中在夏季，而冬季降水量最少。降水量分布：125雨水设计流量降水时沿地面流行的雨水量是给水排水工程设计中雨水管道。道路和涵洞等设计所必需的基本数据。雨水设计流量依据当地暴雨强度公式，采用估算汇水面积上径流量的方法，即Q=ΨqFQ:雨水设计流量L/s；Ψ：径流系数（雨水径流量和降落量的比值），根据地面状况和经验数据确定；F：汇水面积，ha；q:设计暴雨强度，以单位面积降雨流量计，L/(s•ha)雨水设计流量126§3.1

水资源的形成表示降水量的年际变化程度：年降水量的极值比Ka；年降水量的变差系数Cv值来表示。§3.1水资源的形成表示降水量的年际变化程度：127§3.1

水资源的形成年降水量的极值比Ka年降水量的极值比Ka可表示为：式中：xmax——最大年降水量；

xmin——最小年降水量。

Ka值越大，降水量年际变化越大；

Ka值越小，降水量年际变化小，降水量年际之间均匀。§3.1水资源的形成年降水量的极值比Ka式中：128§3.1

水资源的形成就全国而言，年降水量变化最大的地区是华北和西北地区，丰水年和枯水年降水量相比一般可达3倍~5倍，部分干旱地区高达10倍以上。南方湿润地区降水量的年际变化比北方要小，一般丰水年的降水量为枯水年的1.5倍~2.0倍。§3.1水资源的形成就全国而言，年降水量变化最大的地129§3.1

水资源的形成

年降水量变差系数Cv数理统计中用均方差与均值之比作为衡量系列数据相对离散程度的参数，称为变差系数Cv，又称离差系数或离势系数。变差系数为一无量纲的数。均方差σ均方差的表达式为：式中：σ——均方差；

——均值，其表达式为：§3.1水资源的形成年降水量变差系数Cv式中：σ—130§3.1

水资源的形成

变差系数Cv年降水量变差系数Cv值越大，表示年降水量的年际变化越大，反之就越小。西北地区：0.4；华北、黄河中下游：0.25~0.35；东北：0.2；南方：0.2以下；东南沿南海：0.25以上（台风）。§3.1水资源的形成变差系数Cv年降水量变差系数Cv131§3.1

水资源的形成三、径流河流径流的补给河流径流的水情和年内分配主要取决于补给来源。雨水补给雨水补给是指降水以雨水形式降落。地下水补给地下水补给河道的水量约占年径流总量的25%~30%。冰川、融雪水补给平均年径流量约50km3，约占全国年径流量的1.9%。§3.1水资源的形成三、径流132§3.1

水资源的形成径流的时空分布径流的区域分布径流量的动态变化降水补给的河流>冰川、融雪、降水混合补给的河流>地下水补给的河流Cv值。秦岭以南年Cv值：0.5以上；淮河流域大部分：0.6~0.8之间；华北平原地区：Cv>1.0，东北地区山地：<0.5以下；松辽平原和三江平原：0.8以上；黄河流域：0.6以下；内陆河流域，山区的Cv：0.2~0.5之间，盆地：0.6~0.8；高原西部：>1.0，最大可达l.2以上。年径流量的季节变化关键取决于河川径流的补给来源和变化规律。§3.1水资源的形成径流的时空分布133§3.1

水资源的形成河流径流的表示方法河流径流：流域上的降水，除去损失以后，经由地面和地下途径汇入河网，形成流域出口断面的水流，称为河流径流，简称径流。径流过程：径流随时间的变化过程，称为径流过程。分类：§3.1水资源的形成河流径流的表示方法134§3.1

水资源的形成表示径流的特征值主要有；流量Qt、径流总量Wt、径流模数M、径流深度Rt、径流系数α。

流量Q：为单位时间内通过河流某一断面的水量，单位以m3/s表示。

径流总量Wt：指在一定的时段内通过河流过水断面的总水量，单位为m3。t时段内的平均流量为Qt，则t时段的径流总量为：§3.1水资源的形成表示径流的特征值主要有；流量Qt、135§3.1

水资源的形成

径流深Rt：是设想将径流总量平铺在整个流域面积所得的水深，单位为mm。其计算公式为：式中：t——时间，s；

Wt——径流总量，m3；

Qt——平均流量，m3/s；

F——流域面积，km2；

Rt——某时段t的径流深度，mm§3.1水资源的形成径流深Rt：是设想将径流总量平铺在整136§3.1

水资源的形成

径流模数M：为单位流域面积上产生的流量，单位为m3/(s•km2)，可表示为：

径流系数：为某时段内的径流深度与同一时段内降水量之比，以小数或百分比计，其计算公式为：式中：Rt——某时段内的径流深度，mm；

P——同一时段内的降水量，mm。由于径流深度是由降水量形成的，对于闭合流域径流深度将小于降水量，即α<l。§3.1水资源的形成径流模数M：为单位流域面积上产生的流137§3.1

水资源的形成四、蒸发蒸发主要包括水面蒸发和陆面蒸发。主要影响的因素是气温、湿度、日照、辐射、风速等。干旱指数γ：是衡量一个地区降水量多寡、进行水资源分析的一个重要参数。其定义为某一地区年水面蒸发量E0与年降水量P的比值。§3.1水资源的形成四、蒸发138§3.1

水资源的形成干旱指数γ表示某一特定地区的湿润和干旱的程度，γ值大于1.0，表明蒸发大于降水量，该地区的气候偏于干旱，γ值越大，干旱程度就越严重；反之气候就越湿润。我国干旱指数γ在地区上的变化范围很大。最低值小于0.5，如长江以南、东自沿海等地；最大值可大于100，如吐鲁番盆地的托克逊站，干旱指数高达318.9。§3.1水资源的形成干旱指数γ表示某一特定地区的湿润139五、天然地表水资源地然地表水资源主要是具有天然调蓄能力的水量充沛的河流、湖泊等地面径流。（1）地面径流的形成地面径流的形成过程，以降水补给的河流为例，可分为四个阶段：第一阶段降水过程，降水量的大小和它在时空上的分布，决定这径流的大小和变化过程；第二阶段是蓄渗过程，降雨在这个阶段全部消耗与植物截留、土壤下渗、地面填洼及蒸发。当降雨强度逐渐加大而超过下渗强度时，开始形成坡面上的细小水流。第三阶段的坡地漫流过程即行开始。坡面水流逐渐填满大小坑洼，注入小沟、溪涧而进入河槽，形成第四阶段的河槽集流过程。五、天然地表水资源140六、地表水资源的调蓄对天然地表水资源通过水利工程措施进行控制、调蓄和利用，即为地表水资源的调蓄，主要包括水库、塘堰和水坝等，以水库最为常用。六、地表水资源的调蓄141第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件142第二节地下水资源第二节地下水资源143第二节地下水资源一、地下水资源的形成与运动规律形成地下水定义：埋藏在地表以下空隙（孔隙、裂隙、溶隙）中的水称之为地下水。

岩石的空隙性十分致密坚硬的花岗岩，其裂隙率也达0.02％~1.9％。空隙的多少、大小、形状、连通情况与分布规律，对地下水的分布与运动具有重要影响。第二节地下水资源一、地下水资源的形成与运动规律形成144§3.1

水资源的形成分类：松散岩石中的孔隙、坚硬岩石中的裂隙和可溶岩中的溶隙三大类。定量描述孔隙、裂隙和溶隙大小的是孔隙度、裂隙度和溶隙度。§3.1水资源的形成分类：松散岩石中的孔隙、坚硬岩石中的145§3.1

水资源的形成

岩石中水的存在形式岩石空隙中的水的主要形式为：结合水（吸着水、薄膜水）、重力水、毛细水、固态水和气态水。结合水松散岩石颗粒表面和坚硬岩石空隙壁面，因分子引力及静电引力作用而具表面能，而吸附水分子，在颗粒表面形成很薄的水膜。§3.1水资源的形成岩石中水的存在形式松散岩石颗粒表146§3.1

水资源的形成

重力水当薄膜水厚度不断增大，固体表面引力不断减弱，以至于不能支持水的重量时，液态水就会在重力作用下向下自由运动，在空隙中形成重力水。毛细水地下水面以上岩石细小空隙中具有毛细管现象，形成一定上升高度的毛细水带，毛细水不受固体表面静电引力的作用，而受表面张力和重力的作用，称半自由水。§3.1水资源的形成重力水147§3.1

水资源的形成

含水层与隔水层

含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层，隔水层是指不具透水和给水能力的岩层。形成含水层的基本条件为：岩层要具有能容纳重力水的空隙；具有储存和聚集地下水的地质条件；具有充足的补给来源。§3.1水资源的形成含水层与隔水层148二、地下水的分类目前采用较多的一种分类方法是按地下水的埋藏条件把地下水分为三大类：上层滞水、潜水、承压水。

位于地下水面以上的地带称为包气带，包气带中的水主要有土壤水和上层滞水。土壤水：是指位于地表以下土壤中的水，主要以结合水和毛细水的形式存在，它主要靠大气降水的渗入、水汽的凝结及潜水补给.(很少)二、地下水的分类149第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件150第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件1511.上层滞水

存在于包气带中局部隔水层之上的重力水，一般分布不广。特征：(1）最接近于地表，和气候、水文条件的变化密切。接受大气降水与地表水的补给，补给区与分布区一致（范围很小）,排泄体现蒸发和向下渗透补给潜水。水量随季节变化，在补给量较多的季节水量多，在干旱季节枯竭。（2）与土壤水区别，底部有隔水层，作村民供水水源；土壤水多以悬挂毛细水的状态存在于土壤中，一般仅能作垂直方向运动(渗入和蒸发)，不能保持重力水，无供水意义，仅对植物生长有作用。（3）动态变化极不定，动态决定于气候和隔水层的位置、分布范围、厚度及透水性等。当隔水层的分布范围小，厚度不大，隔水性不强及离地表较近时，变化大。（4）矿化度较低，易受到污染，对工程建筑有妨害，其上直接与地表相通1.上层滞水存在于包气带中局部隔水层之上的重力水152第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件153第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件1542.潜水（1）潜水的概念及其特征图3-2潜水埋藏图潜水是埋藏在地表以下第一个稳定的隔水层以上，具有自由水面的重力水（如图）。图3-2潜水埋藏图潜水的自由水面称为潜水面，潜水面至地表的距离称为潜水埋藏深度，潜水面上任一点的标高称为该点的潜水位，潜水面至隔水底板的距离称为含水层厚度。2.潜水（1）潜水的概念及其特征图3-2潜水埋藏图潜水是埋藏155隔水层

潜水面大气降水入渗蒸发

流向

泉潜水埋深

h1

潜水含水层含水层厚度

h

潜水位H基准面潜水面潜水位潜水含水层-含水层厚度-潜水埋深-隔水层潜水面大气降水入渗蒸发流向泉潜水埋深h1潜156A）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补给；B）潜水面不承受静水压力；C）潜水的埋深因地而异，与水位、水量变化有关；D）在重力作用下，由高向底流动，称潜水流。（3）潜水主要特征A）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补给；（3157

补给(来源)：降水入渗，河湖入渗

排泄(汇)：泉，（河）泄流，蒸发

补给或排泄通过含水层厚度变化而储水与释水！水循环交替迅速：水循环周期短，更新恢复快

（4）潜水的补给及排泄补给(来源)：降水入渗，河湖入渗（4）潜水的补给158图3—13承压水埋藏分布图3.承压水（1）定义：

承压水是充满在两隔水层或弱透水层之间含水层中的地下水。当这种含水层中未被水充满时，其性质与潜水相似，称为无压层间水。图3—13承压水埋藏分布图3.承压水（1）定义：159①承压含水层②隔水顶板③隔水底板④承压含水层厚度（M）⑤测压水位线（面）：⑥承压水头-H⑦补给区⑧承压区⑨排泄区⑩自溢区①承压含水层160（2）承压水的特征承压水特征①承压水具有承压性能。当钻孔揭露承压含水层时，在静水压力的作用下，稳定水位高于初见水位。②承压水的补给区常小于分布区。因具有隔水顶板，大气降水、地表水不能直接补给，补给区处于地形较高的含水层出露位置，排泄区位于地形较低的位置③承压水的水量、水质、水温等稳定，受气候的影响较小，仅补给区有点影响。④受地表污染少（2）承压水的特征承压水特征①承压水具有承压性能。当钻孔揭露161补给与排泄:有限区域与外界联系，水循环迟缓些，水交替慢，平均滞留时间长（年龄老或长）——恢复性差水化学

变化较大，矿化度一般要高点，可以保留“古老”的水动态

要稳定些，如果分布面积大，厚度稳定—则调节能力很强

（3）承压水的补给及排泄（3）承压水的补给及排泄162二、地下水资源二、地下水资源163第三章水资源利用与保护-水资源量评价课件164地下水开采程度北方地区高于南方地区。北方地区除青海省外，开采程度均超过20%。其中天津市、河北省和北京市开采程度超过100%，开采程度超过或接近70%的有山东、河南、山西、辽宁。南方地区地下水开采程度除上海超过90%，贵州、江苏、重庆超过20%外，其它省（区、市）均小于20%。1.地下水开采程度地下水开采程度北方地区高于南方地区。1.地下水开采程度1652.地下水供水比例与用水结构供水比例：地下水占总供水量的比例呈先增长再到基本稳定的趋势，1980年为14.0%，2000年为19.8%，2003年为19.1%，2005年以来基本稳定在18.4%左右。用水结构：农业灌溉用地下水占地下水总用水量的比重呈递减趋势，已从80年代的88%下降到