水资源总量计算研究数据

水资源总量计算研究数据第1页/共62页水资源的总排泄量可分为河川径流量、总蒸散发量和地下潜流量，水资源中三种水体的排泄方式不同：地表水由河川径流、水面蒸发和土壤入渗三种途径排泄；土壤水消耗于土壤蒸发、植物散发和下渗补给地下水或以壤中流形式流入河道；地下水通过河川基流、地下潜流（包括周边流出量）与潜水蒸发排泄由此可见，降水、地面水、土壤水、地下水之间存在着一定转化关系，尤其是地表水和地下水之间的相互补排更是水循环的重要部分。水的溶解力很强，许多物质都能溶于水，地球上的总水量地球上的总水量并解离为离子状态，发挥重要的作用。不溶于水的蛋白质和脂肪可悬浮在水中形成胶体或乳液，便于消化、吸收和利用;水在人体内直接参加氧化还原反应，促进各种生理话动和生化反应的进行;没有水就无法维持血液循环、呼吸、消化、吸收、分泌、排泻等生理活动，体内新陈代谢也无法进行;水的比热大，可以调节体温，保持恒定。当外界温度高或体内产热多时，水的蒸发及出汗可帮助散热。天气冷时、由于水储备热量的潜力很大，人体不致因外界寒冷而使体温降低，水的流动性大。一方面可以运送氧气、营养物质、激素等，一方面又可通过大便、小便、出汗把代谢产物及有毒物质排泄掉。水还是体内自备的润滑剂，如皮肤的滋润及眼泪、唾液，关节囊和浆膜腔液都是相应器官的润滑剂。成人体液是由水、电解质、低分子有机化合物和蛋白质等组成，广泛分布在组织细胞内外，构成人体的内环境。其中细胞内液约占体重的40%，细胞外液占20%(其中血浆占5%，组织间液占15%)。水是机体物质代谢必不可少的物质，细胞必须从组织间液摄取营养，而营养物质溶于水才能被充分吸收，物质代谢的中间产物和般终产物也必须通过组织间液运送和排除在地球上，人类可直接或间接利用的水，是自然资源的一个重要组成部分。天然水资源包括河川径流、地下水、积雪和冰川、湖泊水、沼泽水、海水。按水质划分为淡水和咸水。随着科学技术的发展，被人类所利用的水增多，例如海水淡化，人工催化降水，南极大陆冰的利用等。由于气候条件变化，各种水资源的时空分布不均，天然水资源量不等于可利用水量，往往采用修筑水库和地下水库来调蓄水源，或采用回收和处理的办法利用工业和生活污水，扩大水资源的利用。与其他自然资源不同，水资源是可再生的资源，可以重复多次使用;并出现年内和年际量的变化，具有一定的周期和规律;储存形式和运动过程受自然地理因素和人类活动所影响。第2页/共62页三种水体的关系可用区域三水循环概念模型表示

大气降水

总蒸发

植物截留蒸发地表水体蒸发坡面流地表及包气带蒸散发土壤入渗地表径流包气带蒸散发攘中流

下渗补给地下水潜水蒸发河川基流地下潜流河川径流

地表调蓄土壤调蓄地下调蓄地表水是指河流、湖或是淡水湿地。地表水由经年累月自然的降水和下雪累积而成，并且自然地流失到海洋或者是经由蒸发消逝，以及渗流至地下。虽然任何地表水系统的自然水来源仅来自于该集水区的降水，但仍有其他许多因素影响此系统中的总水量多寡。这些因素包括了湖泊、湿地、水库的蓄水量、土壤的渗流性、此集水区中地表径流之特性。人类活动对这些特性有着重大的影响。人类为了增加存水量而兴建水库，为了减少存水量而放光湿地的水分。人类的开垦活动以及兴建沟渠则增加径流的水量与强度。当下可供使用的水量是必须考量的。部分人的用水需求是暂时性的，如许多农场在春季时需要大量的水，在冬季则丝毫不需要。为了要提供水与这类农场，表层的水系统需要大量的存水量来搜集一整年的水，并在短时间内释放。另一部份的用水需求则是经常性的，像是发电厂的冷却用水。为了提供水与发电厂，表层的水系统需要一定的容量来储存水，当发电厂的水量不足时补足即可。第3页/共62页天然状态下，一个闭合区域的总补给量与总排泄量之差等于区域地表、土壤、地下水的蓄水量。时段平衡方程为（（4-1）式中各项分解后，如下式：

（4-2）

（4-3）方程式（4-3）为年内降水入渗补给量地下水水量式中：P年降水量，R年河川径流量，Rs年地表径流量，Rg年河川基流量，E年总蒸发量，Es年地表蒸发量，Eg年潜水蒸发量，Ug年地下潜流量（包括周边流出量），△V地表、土壤、地下水的年蓄水量，△SR地表年蓄水量，△Ss包气带年蓄水量，△Sg地下水年蓄水量，Pr年降水入渗补给量海水淡化是一个将咸水(通常为海水)转化为淡水的过程。最常见的方式是蒸馏法与逆渗透法。就当今来说，海水淡化的成本较其他方式高，而且提供的淡水量仅能满足极少数人的需求。此法唯有对干漠地区的高经济用途用水有其经济价值存在。至今最广泛使用于波斯湾。不过，随着技术的跟进，海水淡化的成本越来越低，其中太阳能海水淡化技术日益受到人们的关注。早已有几个计划提出要利用冰山作为一个淡水的来源，但迄今为止仅止于新颖性用途，尚未能顺利进行。而冰川径流被视为是地表水。第4页/共62页在多年平均情况下，地表、土壤、地下水蓄水变量可忽略不计，多年平均补给量与多年平均排泄量相等，则方程式（4-2）（4-3）变为：

（4-4）

（4-5）将右式代入左式：（4-6）

上式表明，多年平均情况下，闭合区域内大气降水等于地表径流量、地表蒸散发量、降水入渗补给量之和。式中各符号上的横线表示多年平均。第5页/共62页在水资源评价中，通常将区域水资源总量W定义为当地降水形成的地表和地下的产水量，则有公式：

（4-7）或（4-8）上两式是将地表水和地下水统一考虑的区域水资源总量，前者把河川基流量归并于地下水降水入渗补给量中，后者把基流归并于河川径流量中。从式中看出，对闭合流域而言，地下潜流量为零，水资源总量只比河川径流量多潜水蒸发量这一项，随着地下水开采水平的提高，地下潜流量能够被利用，因此，把它作为水资源总量的组成部分。第6页/共62页二、地下水开发利用情况下的水资源总量由于开采地下水，使地下水位下降，包气带增厚，产汇流条件相应受到影响，从而地表径流量、河川径流量、河川基流量、潜水蒸发量、地下水潜水流量相应减少，包气带土壤含水量与降水入渗补给量将增大，如果不考虑上游区来水与地表水体灌溉回归的影响，水量平衡方程式有如下两种形式：第7页/共62页（1）地下水开发利用水平较低，地下水位仍高于河水位

（4-9）（2）地下水开发利用水平较高，地下水位低于河水位

（4-10）Qmc为浅层地下水开采量的净消耗量，Qrs为河流补给地下水量，△表示相应的减少或增加量，其它符号意义同前。地下水开发利用水平低与高的根本区别在于后者使河川基流量变为河水补给地下水量。第8页/共62页由（4-4）和（4-9），可得地下水开采量净消耗量（

（4-11）

同理，降雨入渗补给量也发生变化，平衡方程式为（4-12）根据式（4-12、11、5），得到降雨入渗补给变化量（4-13）

上式反应出在地下水开采条件下，地表水、土壤水、地下水之间的变化及转化关系

△Rs＞△Es△Pr＞0

地下水位上升

△Rs=△Es△Pr=0

地下水位稳定

△Rs＜△Es△Pr＜0

地下水位下降第9页/共62页根据以上分析，得出降雨入渗补给地下水量等于地表径流减少量与包气带蒸发散量之差，因此，地下水开发时，在一定深度内，随着地下水位下降，由于地表径流量减少量增加，降雨入渗补给量开始增加，但当地下水埋深超过一定深度（即最佳埋深），由于包气带厚度增加，土壤含水量也相应增加，地表蒸发散量增加，因此使降雨入渗补给地下水量逐渐减少第10页/共62页第二节水资源总量计算方法水资源总量可按照水资源分区，用（4-7或8）计算，也可在地表、地下水资源计算的基础上，用扣除重复水量法计算。由于地表水和地下水之间存在着相互补排、转化、循环的因素，河川径流中包含一部分地下水排泄量，地下水补给量中有一部分来源于地表水体入渗，两者之间存在相互重复部分。因此，在计算水资源总量时，不能直接将地表水资源量和地下水资源量相加作为水资源总量，必须扣除相互转化的重复水量。扣除重复水量法的计算公式为：W=Wr+U-D

（4-14）式中W多年平均水资源总量（亿m3），Wr多年平均河川径流量（亿m3），即地表水资源量，U多年平均地下水补给量（亿m3），即地下水资源量，D多年平均河川径流量与多年平均地下水补给量之间的重复量（亿m3）第11页/共62页扣除重复水量法计算水资源总量关键是正确估算地表水、地下水相互转化的重复量，各类型区转化关系有差异，因此，应划分水资源类型区，按评价要求分别计算评价类型区：与地表水、地下水的划分相一致，分为：山丘区：分一般山丘区；岩溶山丘区；山间盆地区平原区：主要指一般平原区，也包括沙漠区、内陆闭合盆地平原区水资源总量的评价内容：

（1）多年平均水资源总量（2）不同频率（或保证率）的水资源总量（3）地下水开采条件下的水资源总量（4）水资源总量的典型年内分配第12页/共62页多年平均降水入渗补给量图4-2山丘区、平原区河川径流与地下水补排关系示意图

蒸发量降雨量多年平均河川径流量多年河床潜流量未计入河川径流的多年平均山前泉出露量实际开采消耗量山前侧向流第13页/共62页

图4-3不同地貌单元重复水量示意图Whr、Wpr：山丘区、平原区多年平均河川径流量；Whrs、Wprs：山丘区、平原区多年平均地表径流量箭头标明的项目为重复水量山区多年平均河川径流量山区多年平均地表径流量多年平均河川基流量一般山丘区多年平均地下水补给量多年平均河床潜流量多年平均山前侧向流量未计入河川径流的多年平均山前泉出露量多年平均潜水蒸发量多年平均实际开采的净消耗量平原区多年平均地下水补给量平原区多年平均降水入渗补给量多年平均河道渗漏补给量多年平均渠系渗漏补给量多年平均水库（湖泊、闸坝）蓄水渗漏补给量多年平均渠灌田间入渗补给量（包括井灌）多年平均越流补给量多年平均人工回灌补给量平原区多年平均河川径流量平原区多年平均地表径流量平原区多年平均河川基流量第14页/共62页一、单一山丘区多年平均水资源总量计算

（一）一般山丘区地表水资源量为当地河川径流量，地下水资源量按总排泄量计算，相当于当地降水入渗补给量，两种水量之间的重复计算量是河川基流量。水资源总量计算公式为：Wh=Whr+Uh-Dh

（4-15）

Wh：一般山丘区多年平均水资源总量（亿m3）；Whr：一般山丘区多年平均河川径流量（亿m3）；Uh：一般山丘区多年平均地下水补给量（亿m3）Dh：一般山丘区多年平均重复水量（亿m3）第15页/共62页上式中地下水补给量难以计算，只能以地下水的排泄量近似作为补给量，公式为：

Uh=Whrd+Uu+Uf+Us+Ehu+qm（4-16）Whrd：多年平均河川基流量（亿m3）；Uu：多年平均河床潜流量（亿m3）；Uf：多年平均山前侧向流量（亿m3）；Us：未计入河川径流的多年平均山前泉出露量（亿m3）；Ehu：多年平均潜水蒸发量（亿m3）；qm：多年平均实际开采的净消耗量（亿m3）重复计算量：

Dh=Whrd（4-17）由式（4-15、16、17）可得一般山丘区多年平均水资源总量计算公式：

Wh=Whr+Uu+Uf+Us+Ehu+qm

（4-18）第16页/共62页（二）岩溶山丘区：岩溶山丘区地下水埋深比一般山丘区大，地表各类岩溶形态不同程度发育，有利于降雨入渗，地下水向中、深层入渗量大，在侵蚀基准面上，河流多为干谷，水资源总量为河川径流量与地下水资源量之和：即

Wh=Whr+Uh（4-19）在裸露型侵蚀基准面上的岩溶发育地区，河川径流几乎全部入渗，甚至以地下暗流形式出现。岩溶水以泉水与地下潜流形式排泄，多年平均泉水流出量可近似认为是水资源总量。第17页/共62页（三）山间盆地区山间盆地区的地表水资源量仍为河川径流量Wbs，地下水资源量包括盆地降水入渗补给量和一般山丘区的来水补给，通常用总补给量减去井灌回归补给量作为地下水资源量。重复水量包括：（1）渠系、渠灌入渗补给量；（2）山前侧渗补给量；（3）山间盆地河道排泄量中的降水入渗补给部分/dmoz/news/180.html/dmoz/news/179.html/dmoz/news/178.html/bjwzjs/bjwzzzgs/177.html/bjwzjs/bjwzzzgs/175.html/bjwzjs/bjwzzzgs/174.html第18页/共62页这种类型区的水资源估算，通常先汇总周围一般山丘区与盆地区的地下水资源量，在以上汇总中已扣除了山前侧渗补给量与地表水体补给量中的基流部分，即UsK’，所以重复水量为：Db=Whrd+Us（1-K’）+Wbr（Ubp/Ut）所以，山间盆地区（包括周围山区）水资源总量的计算公式为：

Wb=Wbs+Ub-Whrd-Us（1-K’）-Wbr（Ubp/Ut）（4-20）式中：Wb：山间盆地区水资源总量；Wbs：山间盆地河川径流量；Ub：山间盆地（包括周围山区）地下水资源量；Us：山间盆地区的地表水体补给量；K’：一般山丘区河川基流量占河川径流量的比值；Wbr：山间盆地区河道排泄量；Ubp：山间盆地降水入渗补给量；Ut：山间盆地总补给量第19页/共62页二、单一平原区多年平均水资源总量计算平原区地表水资源量为当地河川径流量；地下水资源量为当地降水入渗补给量与地表水体渗漏（包括流域外引水和区域周边侧向渗漏补给）补给量之和，再减去井灌回归补给量与平原区河川基流量的引、提水灌溉后对地下水的补给量，公式为：

Up=Upp+Uris+Uf+Ucs+Ures+Ucir+Uo+Ua

（4-21）式中Up：平原区多年平均地下水补给量（亿m3）；Upp：平原区多年平均降水入渗补给量（亿m3）；Uris：多年平均河道渗漏补给量（亿m3）；Uf：多年平均山前侧向流入补给流入量（亿m3）；Ucs：多年平均渠系渗漏补给量（亿m3）；Ures：多年平均水库（湖泊、闸坝）蓄水渗漏补给量（亿m3）；Ucir：多年平均渠灌田间入渗补给量（包括井灌）（亿m3）；Uo：多年平均越流补给量（亿m3）；Ua：多年平均人工回灌补给量（亿m3）第20页/共62页平原区的重复水量包括：

（1）地表水体补给量（包括河道入渗，渠系及渠灌入渗，人工回灌）；

（2）平原河道排泄量中的降水入渗补给部分

D=Uris+Ucs+Ucir+Ures+Ua+Wpd（Upp/Up）

（4-21）因此，单一平原区多年平均水资源总量计算公式为：W=Wpr+Up-D=Wpr+Upp+Uf+Uo-Wpd（Upp/Up）

（4-22）式中：W：平原区多年平均水资源总量；Wpr：平原区多年平均地表水资源量（河川径流量）；Wpd：平原区多年平均河川基流量第21页/共62页三、多种地貌类型混合区的多年平均水资源总量多种地貌类型区重复水量包括：（1）山丘区河川径流量与地下水补给量之间的重复量，即山丘区河川基流量Whd；（2）平原区河川径流量与地下水补给量之间的重复量，即平原区河川基流量Wpd，有时还包括来自平原区河川径流量的Uris、Ucs、Ures、Ucir和Ua；（3）山丘区河川径流量与平原区地下水补给量之间的重复量，即山丘区河川径流量流经平原时对地下水的补给量，包括Uris、Ucs、Ures、Ucir和Ua（4）山前侧向补给量Uf，是山丘区流入平原区的地下径流，属于山丘区、平原区地下水本身的重复量。（5）河床潜流量Uu，亦属于山丘区、平原区地下水本身的重复量第22页/共62页包括山丘区和平原区两大地貌类型的计算区域，公式（4-14）改写为

W=（Wpr+Whr）+（Up+Uh）-Wcf

（4-23）重复水量Wcf=Whd+Wpd+Uris+Ucs+Ures+Ucir+Ua+Uf将重复水量代入上式，整理得到：

W=Wpr+Whr+Uu+Uf+Us+Ehu+qm+Upp+Uo-Wpd（4-24）根据公式（4-16）得到

Uh-Uhd=Uu+Uf+Us+Ehu+qm（4-25）将式（4-25）代入（4-24），得到多种地貌类型混合区的多年平均水资源总量：

W=Whs+Wps+Uh+Upp+Uo（4-26）式中：Whs为山丘区多年平均地表径流量（亿m3）；Wps为平原区多年平均地表径流量（亿m3）第23页/共62页四、不同保证频率水资源总量的计算

利用组成地表、地下水资源的各分项水量以及组成特定流域（或区域）水资源总量的分项水量推求设计流域（或区域）不同保证频率水资源总量时，不能采用相应同一保证频率的各分项水量相加的方法（简称频率相加法）。同频率相加法推求的水资源总量与相应频率的实际水资源总量往往不等，这是因为在整个研究区内，水资源的总量不可能同时出现同一频率的偏丰、偏枯状况，这存在着整体概率与部分概率的组合问题。第24页/共62页

设计流域不同保证频率水资源总量计算的正确途径是按地貌类型区，采用相应的水资源总量计算公式，依据区域内逐年的各分项水量，先求出逐年的水资源总量，然后对水资源总量系列进行频率分析，推求多年平均和不同保证频率的水资源总量

我国大多数地区虽具有较充分的河川径流资料和降水资料，但地下水资料往往不充分，且难以插补延长，推求不同频率水资源总量时受到限制，这种情况下，可利用逐年河川径流量和逐年降水量近似估算逐年水资源总量。第25页/共62页1.山丘区逐年水资源总量估算（1）计算设计区的逐年河川径流量Whri（108m3）和多年平均河川径流量Whr（108m3）。（2）计算设计区的多年平均水资源总量Wh（108m3

），方法参照本节第一部分。（3）计算设计区的逐年水资源总量WhiWhi=Wh/Whr·Whr，i（4-27）第26页/共62页2.平原区逐年水资源总量计算（1）计算设计区的逐年河川径流量Wpr，i（108m3

）（2）计算设计区的逐年降水入渗补给量Upp，i（108m3

），方法参照第三章（3）将设计区逐年的河川径流量与降水入渗补给量相加，Wpr，i+Upp，i记为W’p，i，并计算多年平均值W’p（4）计算设计区多年平均水资源总量Wp（108m3

）（5）计算设计区的逐年水资源总量Wp，iWp，i=Wp/W’p·W’p，i（4-28）第27页/共62页3.多年地貌类型区逐年水资源总量计算如果设计区包含山丘和平原两种地貌类型，按上述方法，先分别计算山丘区和平原区的逐年水资源总量系列，然后将两系列对应年份的数值相加，求得全区域逐年水资源总量系列。第28页/共62页推求出设计区域的逐年水资源总量系列之后，即可对其进行频率分析计算，进而求得多年平均和不同保证频率的水资源总量。第29页/共62页五、地下水开采条件下水资源总量的计算由于地下水开采后必然会引起地下水位下降，从而使地下水的降水入渗补给量增加（在一定的地下水埋深范围内），包气带土壤水的蒸发量增加，而地表径流量、河川径流量和潜水蒸发量则相应减少，因此，地下水开采条件下水资源总量的计算分两种情况：第30页/共62页（1）地下水开采时间长，各年开采量比较一致：

统一采用地下水开采条件下相应的河川径流量和地下水补给量资料，按式（4-24）或（4-26）计算。（2）地下水开采时间短，或各年开采量相差较大：先利用地下水开采前后的河川径流量资料，结合相应的地下水开采量，推求地下水现状开采水平（或设计开采水平）下河川径流的减少量，以此修正地下水开采前和非现状开采年份的河川径流资料(扣除不同年份的相应减少量)，使之满足一致性，然后采用地下水现状开采条件下的地下水补给资料和相应的河川径流量资料，按（4-24）或（4-26）计算水资源总量。第31页/共62页第三节水量平衡分析概念：水量平衡分析是指通过特定区域的水资源分析计算，确定该区域各种水体的数量，结合水文、气象以及水文地质条件等自然因素的分布规律，分析这些水体在空间和时程两方面是否满足水量平衡关系。水量平衡分析的目的在于验证设计区域各种水体数量的计算精度、检查水资源计算成果的合理性。第32页/共62页一、河川径流量的平衡分析

从闭合流域、干支流或河段两方面进行分析（一）闭合流域河川径流量平衡分析闭合流域在多年平均条件下，可忽略降水入渗补给引起的地下潜流量，有平衡方程式：

Wr=Wrs+Wrd

（4-29）

P=Wrs+Wrd+E（4-30）

V=P-Wrs=Wrd+E（2-31）式中：Wr：多年平均年河川径流量（108m3

）；Wrs：多年平均年地表径流量（108m3

）；Wrd：多年平均年河川基流量（108m3

）；p：多年平均年降水量（108m3

）；E：多年平均年流域蒸发量（108m3

）；V：多年平均年地表和土壤总截补量（108m3

）第33页/共62页根据以上水量平衡式，可检查河川径流量及其组成部分计算成果的合理性由于总截补量V大部分消耗于蒸发散，另一部分补给地下水，因此，也可计算各平衡要素的不同比值，如E/V、Wrd/v、Wr/p、Wrs/p、Wrd/Wr等，将设计流域的这些比值与气候一致区内其它流域的相应比值比较，即可分析设计流域河川径流的计算成果是否合理，符合地区分布规律第34页/共62页（二）干支流或河段的水量平衡分析A、B、C、D、E等为径流站,在特定时段和特定区域内,天然河川径流量应满足下列关系:

Wr，u+Wr，q=Wr，d（4-32）式中Wr，u：上游站河川径流量（108m3

）;Wr，q：区间流域产水量（108m3

）;Wr，d：下游站河川径流量（108m3

）ABCDE第35页/共62页根据上式，有下列各河段的水量平衡方程式WA+△WA-B=WB（4-33）

WB+WC+△WBC-D=WD（4-34）

WD+△WD-E=WE（4-35）式中WA、WB、WC、WD、WE为各站同一时段的河川径流量；WA-B、WBC-D、WD-E为上下游及干支流、区间产水量通过平衡计算可检查各代表站河川径流成果的合理性第36页/共62页二、水资源总量的平衡分析可从两方面进行分析比较：一是把全流域作为一个整体同周围或邻近流域对比，分析是否符合地区分布规律，二是将流域分成若干分区（如分为山丘区和平原区、或子流域），分析各分区水资源总量之间是否符合水量平衡和地区分布规律，或者分析各水文计算要素之间的水量平衡关系及相互对比关系。第37页/共62页（一）流域总体水量平衡分析把山丘区、平原区看成一个整体，并且不计越流补给量μo，水资源总量Wt的计算公式为：

Wt=Whs+Wps+Uh+Upp=Wrs+Upt（4-36）Wt、Upt为流域多年平均总地表径流量，总降水入渗补给量。流域多年平均水量平衡方程式为：

P=Wrs+Upt+E（4-37）

P为降水量，E为包气带蒸发量一方面，检查组成水资源总量的各种分量是否满足上述平衡关系；另一方面，检查不同分量之间的相互比值（如Wr/P、Wt/P、Wrg/P、Upt/W等）在地区上进行比较第38页/共62页

第39页/共62页（二）山丘区与平原区水量平衡分析将大范围的水资源研究区域划分为山丘区和平原区两种类型，在各类型区中以基本计算单元为统计对象，分别统计山丘区和平原区个计算单元的水资源总量，然后制作两种类型区水资源总量统计表或分布图，如表4-2、4-3，结合水文气象条件和下垫面条件，如降水、气温、地形、地貌、地质等影响产汇流的因素，分析水资源总量、产水系数等是否符合地区分布规律，是否与产汇流条件相适应。分析方法和原则类同于流域整体水量平衡分析第40页/共62页(1)不合理利用自然资源。尤其是滥伐森林，破坏水土平衡，生态环境恶化。如前所述，中国水土流失严重，建国以来虽已治理51万平方千米，但当前水土流失面积已达160万平方千米，每年流失泥沙50亿吨，河流带走的泥沙约35亿吨，其中淤积在河道、水库、湖泊中的泥沙达12亿吨。湖泊不合理的围垦，面积日益缩小，使其调洪能力下降。据中科院南京地理与湖泊研究所调查，70年代后期，中国面积1平方千米以上的湖泊约有2300多个，总面积达7.1万平方千米，占国土总面积的0.8%，湖泊水资源量为7077亿立方米，其中淡水2250亿立方米，占中国陆地水资源总量的8%。建国以后的30多年来，中国的湖泊已减少了500多个，面积缩小约1.86万平方千米，占现有湖泊面积的26.3%，湖泊蓄水量减少513亿立方米。长江中下游水系和天然水面减少，1954年以来，湖北、安徽、江苏以及洞庭、鄱阳等湖泊水面因围湖造田等缩小了约1.2万平方千米，大大削弱了防洪抗涝的能力。另一方面，河道淤塞和被侵占，行洪能力降低，因大量泥沙淤积河道，使许多河流的河床抬高，减少了过洪能力，增加了洪水泛滥的机会。如淮河干流行洪能力下降了3000立方米/秒。此外，河道被挤占，束窄过水断面，也减少了行洪、调洪能力，加大了洪水危害程度。(2)水利工程防洪标准偏低。中国大江大河的防洪标准普遍偏低，当前除黄河下游可预防60年一遇洪水外，其余长江、淮河等6条江河只能预防10～20年一遇洪水标准。许多大中城市防洪排涝设施差，经常处于一般洪水的威胁之下。广大江河中下游地区处于洪水威胁范围的面积达73.8万平方千米，占国土陆地总面积的7.7%，其中有耕地5亿亩，人口4.2亿，均占全国总数的1/3以上，工农业总产值约占全国的60%。此外，各条江河中下游的广大农村地区排捞标准更低，随着农村经济的发展，远不能满足当前防洪排涝的要求。(3)人口增长和经济发展使受灾程度加深。一方面抵御洪涝灾害的能力受到削弱，另一方面由于社会经济发展却使受灾程度大幅度增加。建国以后人口增加了一倍多，尤其是东部地区人口密集，长江三角洲的人口密度为全国平均密度的10倍。全国1949年工农业总产值仅466亿元，至1988年已达24089亿元，增加了51倍。乡镇企业得到迅猛发展，东部、中部地区乡镇企业的产值占全国乡镇企业的总产值的98%，因经济不断发展，在相同频率洪水情况下所造成的各种损失却成倍增加。例如1991年太湖流域地区5～7月降雨量为600～900毫米，不及50年一遇，并没有超过1954年大水，但所造成的灾害和经济损失都比1954年严重得多。第41页/共62页

第42页/共62页第四节入境、出境水量计算一、基本概念为了评价不同行政区或供需平衡区内的水资源量，计算区域通常与流域区不一致，这种评价区周边可能有一处或几处流入和流出的径流，上游流入的径流量称为入境水量，下游流出的径流量称为出境水量。一个区域可能有多个入境和出境水量。入境和出境水量是针对特定区域边界而言的。天然河流经区域边界流入区域内的河川径流量为入境水量；天然河流经区域边界流出区外的河川径流量为出境水量。第43页/共62页入境和出境水量不应称为过路水量。过路水量意味着该水量在过境河流中不发生变化，入境水量和出境水量是相等的。实际上，由于蒸发、渗漏、地下水转化以及引、提水等，过境河流中的水量是沿途变化的，入境和出境水量并不相等，其计算在断面资料采用上须有特定条件限制。入境水量是区域可利用水资源的重要组成部分入境水量与出境水量的计算内容包括：（1）多年平均年入境、出境水量及年内分配；（2）不同保证率年入境、出境水量及年内分配；（3）入境、出境水量的空间分布第44页/共62页二、多年平均及不同保证频率年入境、出境水量的计算应根据过境河流的特点和水文测站分布情况采用不同的计算方法（一）代表站法1、代表站在入境（或出境）处2、代表站不在入境（或出境）处3、区域内有几条河流入境，一条以上河流出境（二）水量平衡法第45页/共62页（一）代表站法：

1、代表站在入境（或出境）处（1）当区域内只有一条河流过境时，若其入境（或出境）处恰有径流资料年限较长且具有足够精度的代表站，该站多年平均及不同保证率的年径流量，即为计算区域相应的入境（或出境）水量。（2）若入境（或出境）处的代表站径流资料年限较短，或代表性不好，应采用相关分析的方法插补延长年径流系列，使其具有足够代表性，然后依据展延后的年径流系列计算该站多年平均及不同保证频率的年径流，亦可采用其它方法展延，详见第二章第三节有关内容。第46页/共62页2、代表站不在入境（或出境）处

代表站位置有两种情况：（1）入境代表站位于区域内，其集水区域面积与本区面积有一部分相重复：首先计算重复面积上的逐年产水量，然后从代表站相应年份的水量中予以扣除，组成入境逐年水量系列，利用该系列进行频率分析计算，便可求得多年平均及不同频率的年入境水量（2）入境代表站位于区域的上游，代表站的集水区域小于实际入境边界处的集水区域：应先求出代表站至实际入境边界的区间面积上的逐年产水量，将该区间的年水量加在代表站相应年水量上，组成入境逐年水量系列，然后按同样方法推求多年平均及不同保证频率的年入境水量。第47页/共62页当出境代表站位于区域之内或区域边界下游时，可按同样方法求出相应重复面积或区间面积的逐年产水量，并从代表站对应年水量中加上或扣除相应水量，组成出境年水量系列，然后进行频率分析计算，求得多年平均及不同保证频率的出境水量重复面积和区间面积产水量计算，应根据不同产流条件水文资料情况和面积大小采用不同方法，如水量面积比法、降水径流关系法、水文比拟法、径流深等值线图法等进行计算，方法参照第二章第四节第48页/共62页3、区域内有几条河流入境，一条以上河流出境对于较大区域，可能有几条河流过境，形成多处入境水量和出境水量；也可能是几条河流入境，在区域内汇成一条河流出境，形成多处入境水量，一处出境水量。这种情况，需在各入（出）境河流上选择代表站，按上述方法1或2分别计算各河流逐年入（出）境水量，然后将各河流逐年入（出）境水量相加，组成区域逐年总入（出）境水量系列，经频率分析计算求得多年平均及不同频率的入（出）境水量。第49页/共62页（二）水量平衡法根据水量平衡原理，河流上、下断面的年径流水量平衡方程式可表示为：Wrd=Wru+Wrq-Wre-WrL+Wrg-Wry+Wrh±△Wrx

（4-38）式中：Wru、Wrd：上下断面的年水量；Wrq：区间产水量；Wre：上下断面间河道年水面蒸发量；WrL：上下断面间河道年渗漏量；Wrg：区间河段地下水年补给量；Wry：区间河段年引、提水量；Wrh：区间河段年回归量；△Wrx：区间河段河槽年蓄水量以上各水量单位均为108m3或104m3

第50页/共62页1、径流观测站在入境（或出境）处当过境河流实测径流资料的上下断面与区域上、下游边界重合时，式（4-38）改写为：Wro=Wri+Wrq-Wre-WrL+Wrg-Wry+Wrh±△Wrx

（4-39）

Wro、Wri：区域年入境、出境水量第51页/共62页根据公式（4-39），可计算出境（或入境）水量的设计年径流量，步骤如下：（1）在过境河流上选定入（出）境代表站，统计代表站逐年的实测年径流资料系列，并对资料系列进行可靠性、一致性和代表性审查。（2）按照第二、三章介绍的有关方法分别推求逐年的区间产水量、河道水面蒸发量、河道渗漏量、地下水补给量、区间河段引水量。河槽蓄水变量可根据计算时段始末的代表站水位值，乘以河段长度和平均水面宽度近似估算。（3）根据公式（4-39）逐年计算出（入）境年径流系列。（4）通过频率分析计算推求多年平均和不同保证频率的出（入）境年径流量第52页/共62页2、径流观测站不在入（出）境处应采用公式（4-38）推求入（出）境年径流量，计算步骤如下：（1）统计径流站B逐年实测年径流资料系列，并进行资料审查。（2）采用有关方法推求AB区间和BC区间的逐年区间产水量，河道水面蒸发量、河道渗漏量、地下水补给量、区间河段引、提水量和河槽蓄水变量。AB、BC区间是指过境河流的逐年径流量系列。（3）根据公式（4-38）分别计算入境和出境的逐年径流量系列。（4）用频率分析法分别推求入境和出境的多年平均及不同保证率年径流量。ABC第53页/共62页三、入境和出境的时空分布对入境、出境水量的时空分布研究满足水资源评估、开发利用和供需平衡的要求。推求得到入境、出境设计年径流量之后，还需分析年内分配、年际变化及空间变化规律。1、年内变化的三种表征方法：（1）多年平均及不同保证率年径流的月分配过程。（2）连续最大四个月、枯水期水量占年总水量的百分率。（3）典型年份不同时段的最大入（出）境水量第54页/共62页2、年际变化的表征形式：（1）丰、平、枯水年的设计径流总量。（2）连续丰水、连续枯水的年份及径流总量。（3）年径流的多年平均值、变差系数Cv和偏差系数Cs。3、空间分布：设计区域较大时，将整个区域划分为几个分区的径流特征值。第55页/共62页第五节入海水量计算一、概述入海水量是河川径流量经流域内各种消耗后的剩余水量，它与天然径流量相比，可以大致反映河川径流量的开发利用程度。由于用水量不断增加，入海水量有逐年减少的趋势，北方河流尤为明显。除直接入海的河流外，还有一些由我国一侧流入界河或直接流入邻国的河流。按流域片分，以西南诸河片的出境水量最大，其次为黑龙江流域片。出境河流一般利用率较低。第56页/共62页二、计算方法各流域有众多入海水道，为提高成果精度和便于分析，需分区计算：（一）分区原则可参照第二章第一节地表水资源分区原则第57页/共62页（二）年入海水量计算方法1、水量平衡法：适用于有水量观测站的入海河道（1）观测站离海口较远，一般还应考虑测站到入海口区间的产水、用水、河道输水损失以及有挡闸河流的槽蓄量等。计算公式为：

Ws=Wm+Wrq-Wry-WrL±△Wrx

式中：Ws：入海水量；Wm：入海河道观测站实测水量；Wrq：测站至入海口区间面积产水量；Wry：测站至入海口区间提、引出水量；WrL：测站至入海口区间河道损失量；△Wrx：测站至入海口河槽蓄水变量第58页/共62页▲区间蓄水量及槽蓄量等，在无资料时可用调查结算数值；▲河道输出损失量可按测站实测径流量乘以损失系数推求，损失系数应依据河道特征及长短估计；▲区间产流量可采用面积比计算：

Wrq=Fa/Fm·Wm（4-40）

Fa和Fm分别为区间面积和测站汇水面积。▲计算时，应扣除测站集水区域（计算单元）外的来水量，注意把测站径流还原成天然径流；区间降雨量（Pa）与测站以上平均降雨量（ρm）相差较大时，应乘以降雨不均匀系数ψ加以修正：

ψ=Fs/Fm·Wm（4-41）(1)水体富营养化水体富营养化是一种有机污染类型，由于过多的氮、磷等营养物质进入天然水体而恶化水质。施入农田的化肥，一般情况下约有一半氮肥未被利用，流入地下水或池塘湖泊，大量生活污水也常使水体过肥。过多的营养物质促使水域中的浮游植物，如蓝藻、硅藻以及水草的大量繁殖，有时整个水面被藻类覆盖而形成“水花”，藻类死亡后沉积于水底，微生物分解消耗大量溶解氧，导致鱼类因缺氧而大批死亡。水体富营养化会加速湖泊的衰退，使之向沼泽化发展。海洋近岸海区，发生富营养化现象，使腰鞭毛藻类(如裸沟藻和夜光虫等)等大量繁殖、密集在一起，使海水呈粉红色或红褐色，称为赤潮，对渔业危害极大。渤海北部和南海已多次发生。(2)有毒物质的污染有毒物质包括两大类：一类是指汞、镉、铝、铜、铅、锌等重金属;另一类则是有机氯、有机磷、多氯联苯、芳香族氨基化合物等化工产品。许多酶依赖蛋白质和金属离子的络合作用才能发挥其作用，因而要求某些微量元素(例如锰、硼、锌、铜、钼、钴等)，然而，不合乎需要的金属，例如汞和铅，甚至必不可少的微量元素的量过多，如锌和铜等，都能破坏这种蛋白质和金属离子的平衡，因而削弱或者终止某些蛋白质的活性。例如汞和铅与中枢神经系统的某些酶类结合的趋势十分强烈，因而容易引起神经错乱，如疯病、精神呆滞、昏迷以至死亡。此外，汞和一种与遗传物质DNA一起发生作用的蛋白质形成专一性的结合，这就是汞中毒常引起严重的先天性缺陷的原因。这些重金属与蛋白质结合不但可导致中毒，而且能引起生物累积。重金属原子结合到蛋白质上后，就不能被排泄掉，并逐渐从低剂量累积到较高浓度，从而造成危害。典型例子就是曾经提到过的日本的水俣病。经过调查发现，金属形式的汞并不很毒，大多数汞能通过消化道而不被吸收。然而水体沉积物中的细菌吸收了汞，使汞发生化学反应，反应中汞和甲基团结合产生了甲基汞(Hg-CH3)的有机化合物，它和汞本身不同，甲基汞的吸收率几乎等于100%，其毒性几乎比金属汞大100倍，而且不易排泄掉。有机氯(或称氯化烃)是一种有机化合物，其中一个或几个氢原子被氯原子取代，这种化合物广泛用于塑料、电绝缘体、农药、灭火剂、木材防腐剂等产品。有机氯具有2个特别容易产生生物累积的特点，即化学性质极端稳定和脂溶性高，而水溶性低。化学性质稳定说明既不易在环境中分解，也不能被有机体所代谢。脂溶性高说明易被有机体吸收，一旦进入就不能排泄出去，因为排泄要求水溶性，结果就产生生物累积，形成毒害。典型的有机氯杀虫剂如DDT、六六六等，由于它们对生物和人体造成严重的危害已被许多国家所禁用。(3)热污染许多工业生产过程中产生的废余热散发到环境中，会把环境温度提高到不理想或生物不适应的程度，称为热污染。例如发电厂燃料释放出的热有2/3在蒸气再凝结过程中散入周围环境，消散废热最常用的方法是由抽水机把江湖中的水抽上来，淋在冷却管上，然后把受热后的水还回天然水体中去。从冷却系统通过的水本身就热得能杀死大多数生物。而实验证明，水体温度的微小变化对生态系统有着深远的影响。(4)海洋污染随着人口激增和生产的发展，中国海洋环境已经受到不同程度的污染和损害。1980年调查表明，全国每年直接排入近海的工业和生活污水有66.5亿吨，每年随这些污水排入的有毒有害物质为石油、汞、镉、铅、砷、铝、氰化物等。全国沿海各县施用农药量每年约有四分之一流入近海，约5万多吨。这些污染物危害很广，长江口、杭州湾的污染日益严重，并开始危及中国最大渔场舟山群岛。海洋污染使部分海域鱼群死亡、生物种类减少，水产品体内残留毒物增加，渔场外移、许多滩涂养殖场荒废。例如胶州湾，1963～1964年海湾潮间带的海洋生物有171种;1974～1975年降为30种;80年代初只有17种。莱州湾的白浪河口，银鱼最高年产量为30万千克，1963年约有10万千克，如今已基本绝产。(5)在工业生产过程中，需消耗大量的水。不同的工矿企业对水质均有一定的要求，若使用被污染的水就会造成产品质量下降、损坏设备、甚至停工停产;如果对污水进行处理，就需增加水处理费用，从而直接影响产品的成本。污水灌溉可造成大范围的土壤污染，破坏农业生态系统。酸碱进入水体使水体的pH值发生变化，破坏其自然缓冲作用，消灭或抑制细菌及微生物的生长，阻碍水体自净，还可腐蚀船舶，大大增加水体中的一般无机盐类和水的硬度。水中无机盐的存在能增加水的渗透压，对淡水生物和植物生长有不良影响。第59页/共62页2、入海水量模数法：适用于无径流观测站的入海河道在气候一致区内，选择下垫面条件相似的参证流域，利用参证流域的入海水量推求：

（4-42）

M=W/F称为入海水量模数；Wdv、Wcv为设计流域和参证流域水量；Fdv、Fcv为设计流域和参证流域的集水面积。海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江和珠江7大江河水系，均受到不同程度的污染。万里海疆形势也不容乐观，赤潮年年如期而至。在美丽的渤海湾，浊流迸溅，海面上漂浮的油污像一柄黑色火炬要烧毁海洋里的生命。随着科学事业的逐渐发展，厂房高楼的逐渐增多，水短缺问题越来越严重。随着人类的破坏，原来的那个蔚蓝色的“水晶球”已经不再明澈，不再蔚蓝了，即将干枯。虽然地球71%表面覆盖的是水，但是其实淡水资源只占了地球总水量的2%左右，而可被人类利用的淡水总量只占地球上总水量的十万分之三，占淡水总蓄量的0。34%。由此可见，地球上可被利用的水并没有人类想象的那么多，如果让它们继续遭到人类的摧残，早晚有一天，它会消失的。现代水利工程，如防洪、发电、航运、灌溉、养殖供水等在发挥一种或多种经济效益的同时，对工程所在地、上下游、河口乃至整个流域的自然环境和社会环境都会产生一定的负面影响，也可能造成一定范围内水资源破坏。另外，一些采矿行业对水资源的破坏不容忽视，如煤炭开采中每采一吨煤要排漏0.88立方米水，按我省年采煤3亿吨计算，每年仅因采煤损失地下水资源高达2.64亿立方米，并对地下水体地质构造造成极大的破坏。又如，无限度的乱砍乱伐，造成植被严重破坏，对水土保湿及水资源的地表埋藏也会造成一定的影响。第三，提高水资源利用率，减少水资源浪费。有效节水的关键在于利用“中水”，实现水资源重复利用。另外，利用经济杠杆调节水资源的有效利用。由于水管理不到位，很多地方有长流水现象发生，而有些地方会“捧碗祈天”，因此，必须安装有效的水计量装置，执行多用水多计费的原则，达到节约用水的目的。城市用水定额管理是国际上通行的办法，它是在科学核定用水量的前提下，坚持水资源水资源分类对待的原则，市民生活用水、工商企业用水、机关事业团体用水实行不同的水价，定额内平价，超额部分适当加价，以培养公民节约用水的习惯。在节约用水资源的同时应避免无效浪费。北方的冬季，水管很容易冻裂，造成严重的漏水，应特别注意预防和检查;随着社会经济的发展和城市化进程的加快，为了缓解水资源紧张的情况，除了大力抓好节约和保护水资源工作外，跨流域调水已经成为我国北方城市的必然选择，跨流域调水必然带来水资源供需关系的变化，所以水权交易必在实行;由于我国一直实行“福利水”制度，水没有被当作一种经济商品对待，所以，在水资源的配制上，市场机制通常被管制方法所替代，当前应当转变观念，认识到水资源的自然属性和商品属性，遵循自然规律和价值规律，确实把水作为一种商品，合理应用市场机制配置水资源，减少资源浪费。第四、进行水资源污染防治，实现水资源综合利用。水体污染包括地表水污染和地下水污染两部分，生产过程中产生的工业废水、工业垃圾、工业废气、生活污水和生活垃圾都能通过不同渗透方式造成水资源的污染，长期以来，由于工业生产污水直接外排而引起的环境事件屡见不鲜，它给人类生产、生活带来极坏影响，因此，应当对生产、生活污水进行有效防治。在城市可采取集中污水处理的途径;工业企业必须