根据水平衡和水循环的原理,以水资源区作为调查评价单元,在分析计算降水量、河川径流量、地下水补给量及其相互转化关系的基础上,对一个国家或一个地区的水资源数量作出全面的估价。水资源区划分的原则是:尽可能保持流域水系的完整性,基本上能反映水土资源条件的地区差别
根据水平衡和水循环的原理,以水资源区作为调查评价单元,在分析计算降水量、河川径流量、地下水补给量及其相互转化关系的基础上,对一个国家或一个地区的水资源数量作出全面的估价。水资源区划分的原则是:尽可能保持流域水系的完整性,基本上能反映水土资源条件的地区差别,便于进行水资源量计算和供需平衡分析。
区域水量平衡方程 对一个区域而言,如果把地表水、上壤水、地下水作为一个整体看待,天然情况下的收入项为降水量,支出项为河川径流量、总蒸发量和地下潜流量,其差值为区域内地表、土壤、地下的蓄水变量。在多年均衡情况下,蓄水变量可以不计,区域水量平衡方程为
P=R+E+Ug,
式中 P为降水;R为河川径流;E为总蒸发;Ug为地下潜流。从水循环的观点出发,可将河川径流划分为地表径流量(包括坡面流和壤中流)和河川基流量,将总蒸发量划分为地表蒸散发量(包括植物截留损失、地表水体蒸发、包气带蒸散发)和潜水蒸发量。义根据地下水补给量与排泄量相等的原理,天然情况下地下水的降水入渗补给量应为河川基流、潜水蒸发、地下潜流等三项排泄之和,这样就可以推导出区域水平衡通式
P=Rs+Up+Es,
式中 Rs是地表径流,Up是下渗补给地下水量,Es是地表蒸散发。可供山区、平原、闭合流域、非闭合流域等各种类型区的水平衡要素分析之用。
降水量和河川径流量计算 在区域水资源量评价中,为了保证面上的计算精度,为了解决大区和小区水文特征值的相互关系问题,要求各分区所采用的年降水系列和年径流系列同步。关于系列长度的选定,首先要考虑评价范围内大多数测站的观测资料年数,避免过多的插补延长,其次应兼顾系列的代表性和一致性。在下垫面不变的条件下,当然是系列愈长、代表性愈好;实际下垫面条件是受人类活动影响而不断变化,观测年数愈长,则资料的一致性愈差。根据中国的具体情况,目前系列长度以25或30年为宜。分析计算内容为分区系列、多年平均值、离差系数以及不同频率的水文特征值。为使河川径流成果基本上能反映天然情况,要对实测径流值进行还原计算,还原项目包括灌溉、工业、城市生活用水以及跨流域引水、河道分洪、水库蓄水变量、水库蒸发损失等。由于降水和径流的时空分布不均匀,故不能根据小区计算成果用同频率相加法推求大区不同频率的预测值,应该在求得小区同步系列的基础上,逐年相加求得大区的系列,然后计算不同频率的预测值。分区年降水系列用泰森多边形法或算术平均法计算,也可从年降水等值线图量算。分区年径流系列一般用下列方法计算:①在区内选择代表性水文站,按面积比或水量比缩放;②对于有进出口控制站的干流区间,用出口与进口径流量之差,再加上区间还原水量;③绘制逐年的年径流等值线图,从图上分区量算。
地下水补给量计算 山丘区地层、岩性、构造比较复杂,水文地质条件差异性大,直接计算地下水补给量有困难,可以计算地下水排泄量近似作为补给量。排泄项包括河川基流、潜水蒸发、地下潜流,开采情况下还要计入开采净消耗量。河川基流量是山丘区地下水的主要排泄项,在基岩裂隙水地区一般根据降水、径流过程,用水文分割法推求。岩溶地区的地下水排泄量可根据计算块段内的泉水流量或地下暗河流量推求。平原区地下水补给量,由降水入渗、河道渗漏、渠系渗漏、田间回归、山前潜流等多项组成。降水入渗补给量,用降水量乘以降水入渗补给系数求得。降水入渗补给系数,随岩性、雨量、潜水埋深而变化,一般根据地下水动态观测资料和蒸渗仪试验资料确定。河道渗漏补给量,主要发生在山前洪积扇地带,可用出山口的河川径流量乘以河段入渗率估算。渠系渗漏补给量是指斗渠以上各级固定渠道渗漏对地下水的补给,用渠道引水量扣除灌溉净用水量(进入农渠水量)、渠道退水量、渠道水面蒸发、渠道两侧浸润蒸发量求得。灌溉入渗补给量是田间灌溉下渗对地下水的补给,用灌溉净用水量乘以灌溉入渗补给系数估算。山前潜流补给量为山区地下水对平原地下水的补给,通常用达西公式计算。地下水补给量受人类活动而不断发生变化,一般只能根据现状情况进行估算和评价,作为当前地下水开发利用的依据。随着情况的变化,资料的积累,如果发现估算成果与实际情况出入较大时,则需重新进行评价。
水资源总量估算 区域水资源总量是当地降水所形成的地表、地下重力水,也称区域产水量,其数量为降水量减去地表蒸散发量,也就是地表径流量和地下水的降水下渗补给量之和。由于地表水和地下水之间存在互相转化的关系,故不能将河川径流量与地下水补给量相加作为水资源总量,应扣除两者之间的重复水量。水资源总量按下式估算:
山丘区
W=R+Up-Rg
平原区
W=R+U-(Rg+Ur+Uc+Uf+Ug)
式中 R为河川径流量;Up为山丘区地下水补给量(用排泄量代替);Rg为河川基流量;U为平原区地下水总补给量;Ur为河道渗漏补给量;Uc为渠系渗漏补给量;Uf为田间回归补给量;Ug为山前潜流补给量。
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