水资源数量评价及其影响因素分析,

水资源数量评价，实际上主要包括地表水资源量计算、地下水资源量计算以及水资源总量计算。在进行水资源量计算时，在有条件的地区，还进行相关数据的收集与计算，包括水汽输送量、降水量、蒸发量。这里将对这些内容作简单介绍。

1.水汽输送量计算

一个区域的水汽输送量多少，用水汽通量和水汽通量散度描述。全国和有条件的地区可进行水汽输送分析计算，其内容应符合下列要求：

（1）将评价区概化为经向和纬向直角多边形，采用边界附近探空气象站的风向、风速和温度资料，计算各边界的水汽输入量或输出量，统计评价区水汽的总输入量、总输出量和净输入量，并分析其年内、年际变化。

（2）根据评价区内探空气象站的湿度资料，估算评价区上空大气中的水汽含量。

2.降水量计算

降水量计算应以雨量观测站的观测资料为依据，且测站和资料选用应符合下列要求：

（1）选用的雨量观测站，其资料质量较好、系列较长、面上分布较均匀。在降水量变化梯度大的地区，选用的站要适当加密，同时应满足分区计算的要求。

（2）采用的降水资料应为经过整编和审查的成果。

（3）计算分区降水量和分析其空间分布特征，应采用同步资料系列；而分析降水的时间变化规律，应采用尽可能长的资料系列。

（4）资料系列长度的选定，既要考虑评价区大多数测站的观测年数，避免过多地插补延长，又要兼顾系列的代表性和一致性，并做到降水系列与径流系列同步。

（5）选定的资料系列如有缺测和不足的年、月降水量，应根据具体情况采用多种方法插补延长，经合理性分析后确定采用值。

降水量用降落到不透水平面上的雨水（或融化后的雪水）的深度来表示，该深度以mm计，观测降水量的仪器有雨量器和自记雨量计两种。其基本点是用一定的仪器观测记录下一定时段内的降水深度，作为降水量的观测值。

降水量计算应包括下列内容：

（1）计算各分区及全评价区同步期的年降水量系列、统计参数和不同频率的年降水量。

（2）以同步期均值和Cv点据为主，不足时辅之以较短系列的均值和Cv点据，绘制同步期平均年降水量和Cv等值线图，分析降水的地区分布特征。

（3）选取各分区月、年资料齐全且系列较长的代表站，分析计算多年平均连续最大4个月降水量占全年降水量的百分率及其发生月份，并统计不同频率典型年的降水月分配。

（4）选择长系列测站，分析年降水量的年际变化，包括丰枯周期、连枯连丰、变差系数、极值比等。

（5）根据需要，选择一定数量的有代表性测站的同步资料，分析各流域或地区之间的年降水量丰枯遭遇情况，并可用少数长系列测站资料进行补充分析。

根据实际观测，一次降水在其笼罩范围内各地点的大小并不一样，表现了降水量分布的不均匀性。这是由于复杂的气候因素和地理因素在各方面互相影响所致。因此，工程设计所需要的降水量资料都有一个空间和时间上的分布问题。

流域或区域面上的平均降水量计算方法，有算术平均法、等值线法、泰森多边形法。

（1）算术平均法：

此法简单，但当降水量随地形变化较大时，精度较差。只有当地形起伏不大，且降水量观测站分布较均匀时，计算效果较好。

（2）等值线法：

当流域（或区域）内可选择的降水量观测站较多，且降水量空间分布不均匀时，可以绘制年降水等值线图。然后，量算每两条等值线之间的面积，再通过一定计算就得到相应的降水量。具体步骤是：①将各站实测降水量注记在流域地形图上，用绘制等高线的方法绘制出等降水量线；②用求积仪求出每相邻两条等降水线之间的面积f，用它乘以该面积两侧等降水线的水量平均值，得到该面积上的降水总量；③把各个面积上的降水总量相加，用总面积F去除，即得到流域平均降水量。其计算式为

一般来说，等值线法是计算流域或区域平均降水量的较完善的方法，因为它考虑了地形变化对降水的影响。因此，对于地形变化较大、区域内又有足够数量的降水量观测站，又能够根据降水资料结合地形变化绘制出降水量等值线图的条件下，采用等值线方法比较理想。

（3）泰森多边形法：

当流域内待选的降水量观测站比较少，绘制降水量等值线又比较困难时，可以选用本方法。

图10-1　泰森多边形示意图

首先，把流域内各降水量观测站（包括流域附近的站）绘在流域地形图上。然后把降水量观测站每三个用虚线连接起来，从而形成许多三角形，并在每个三角形各边上做垂直平分线，所有的垂直平分线另构成一个多边形网，将全流域分为n个多边形，每个多边形内有一个降水量站（见图10-1）。

3.蒸发量计算

蒸发是影响水资源数量的重要水文要素，评价内容应包括水面蒸发、陆面蒸发和干旱指数。

水面蒸发的分析计算应符合下列要求：

（1）选取资料质量较好、面上分布均匀且观测年数较长的蒸发站作为统计分析的依据，选取的测站应尽量与降水选用站相同，不同型号蒸发器观测的水面蒸发量，应统一换算为E—601型蒸发器的蒸发量。其折算关系为

E=φ·E'

式中：E为水面实际蒸发量；E'为蒸发器观测值；φ为折算系数。

（2）计算单站同步期年平均水面蒸发量，绘制等值线图，并分析年内分配、年际变化及地区分布特征。

陆面蒸发量，常采用闭合流域同步期的平均年降水量与年径流量的差值来计算。亦即水量平衡法，对任意时段的区域水量平衡方程有如下基本形式：

Ei=Pi-Ri±ΔW

式中：Ei为时段内区域陆面蒸发量；Pi为时段内区域平均降水量；Ri为时段内区域平均径流量；ΔW为时段内区域蓄水变化量。

干旱指数，是指年水面蒸发量与年降水量的比值。

4.地表水资源量

按照中华人民共和国行业标准SL/T238—1999《水资源评价导则》的要求，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（一般指流域面积大于5000km2的大河）年径流量计算。

（3）分区地表水资源数量计算。

（4）地表水资源时空分布特征分析。

（5）入海、出境、入境水量计算。

（6）地表水资源可利用量估算。

（7）人类活动对河川径流的影响分析。

单站径流资料统计分析应符合下列要求：

（1）凡资料质量较好、观测系列较长的水文站均可作为选用站，包括国家基本站、专用站和委托观测站。各河流控制性测站为必须选用站。

（2）受水利工程、用水消耗、分洪决口影响而改变径流情势的测站，应进行还原计算，将实测径流系列修正为天然径流系列。

（3）统计大河控制站、区域代表站历年逐月天然径流量，分别计算长系列和同步系列年径流量的统计参数；统计其他选用站的同步期天然年径流量系列，并计算其统计参数。(www.zuozong.com)

（4）主要河流年径流量计算。选择河流出口控制站的长系列径流量资料，分别计算长系列和同步系列的平均值及不同频率的年径流量。

分区地表水资源数量计算应符合下列要求：

（1）针对不同情况，采用不同方法计算分区年径流量系列；当区内河流有水文站控制时，根据控制站天然年径流量系列，按面积比修正为该地区年径流系列；在没有测站控制的地区，可利用水文模型或自然地理特征相似地区的降雨径流关系，由降水系列推求径流系列；还可通过绘制年径流深等值线图，从图上量算分区年径流量系列，经合理性分析后采用。

（2）计算各分区和全评价区同步系列的统计参数和不同频率的年径流量。

（3）应在求得年径流系列的基础上进行分区地表水资源数量的计算。

入海、出境、入境水量计算应选取河流入海口或评价区边界附近的水文站，根据实测径流资料采用不同方法换算为入海断面或出、入境断面的逐年水量，并分析其年际变化趋势。

地表水资源时空分布特征分析应符合下列要求：

（1）选择集水面积为300～5000km2的水文站（在测站稀少地区可适当放宽要求），根据还原后的天然年径流系列，绘制同步期平均年径流深等值线图，以此反映地表水资源的地区分布特征。

（2）按不同类型自然地理区选取受人类活动影响较小的代表站，分析天然径流量的年内分配情况。

（3）选择具有长系列年径流资料的大河控制站和区域代表站，分析天然径流的多年变化。

地表水资源可利用量估算应符合下列要求：

（1）地表水资源可利用量是指在经济合理、技术可行及满足河道内用水并顾及下游用水的前提下，通过蓄、引、提等地表水工程措施可能控制利用的河道外一次性最大水量（不包括回归水的重复利用）。

（2）某一分区的地表水资源可利用量，不应大于当地河川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。

人类活动对河川径流量的影响分析应符合下列要求：

（1）查清水文站以上控制区内水土保持、水资源开发利用及农作物耕作方式等各项人类活动状况。

（2）综合分析人类活动对当地河川径流量及其时程分配的影响程度，对当地实测河川径流量及其时程分配作出修正。

关于地表水资源量的计算方法详见第四章第二节中的“地表水资源量”。

5.地下水资源量

地下水资源数量评价内容包括：补给量、排泄量、可开采量的计算和时空分布特征分析，以及人类活动对地下水资源的影响分析。

在地下水资源数量评价之前，应获取评价区以下资料：

（1）地形地貌、区域地质、地质构造及水文地质条件。

（2）降水量、蒸发量、河川径流量。

（3）灌溉引水量、灌溉定额、灌溉面积、开采井数、单井出水量、地下水实际开采量、地下水动态、地下水水质。

（4）包气带及含水层的岩性、层位、厚度及水文地质参数，对岩溶地下水分布区还应搞清楚岩溶分布范围、岩溶发育程度。

地下水资源数量评价应符合下列要求：

（1）根据水文气象条件、地下水埋深、含水层和隔水层的岩性、灌溉定额等资料的综合分析，正确确定地下水资源数量评价中所必需的水文地质参数，主要包括：给水度、降水入渗补给系数、潜水蒸发系数、河道渗漏补给系数、渠系渗漏补给系数、渠灌入渗补给系数、井灌回归系数、渗透系数、导水系数、越流补给系数。

（2）地下水资源数量评价的计算系列尽可能与地表水资源数量评价的计算系列同步，应进行多年平均地下水资源数量评价。

（3）地下水资源数量按水文地质单元进行计算，并要求分别计算评价流域分区和行政分区地下水资源量。

平原区地下水资源数量评价应分别进行补给量、排泄量和可开采量的计算：

（1）地下水补给量包括降水入渗补给量、河道渗漏补给量、水库（湖泊、塘坝）渗漏补给量、渠系渗漏补给量、侧向补给量、渠灌入渗补给量、越流补给量、人工回灌补给量及井灌回归量，沙漠区还应包括凝结水补给量。各项补给量之和为总补给量，总补给量扣除井灌回归补给量为地下水资源量。

（2）地下水排泄量包括潜水蒸发量、河道排泄量、侧向流出量、越流排泄量、地下水实际开采量，各项排泄量之和为总排泄量。

（3）计算的总补给量与总排泄量应满足水量平衡原理。

（4）地下水可开采量是指在经济合理、技术可行且不发生因开采地下水而造成水位持续下降、水质恶化、海水入侵、地面沉降等水环境问题和不对生态环境造成不良影响的情况下，允许从含水层中取出的最大水量，地下水可开采量应小于相应地区地下水总补给量。

平原区深层承压地下水补给、径流、排泄条件一般很差，不具有持续开发利用意义。需要开发利用深层地下水的地区，应查明开采含水层的岩性、厚度、层位、单位出水量等水文地质特征，确定出限定水头下降值条件下的允许开采量。

山丘区地下水资源数量评价可只进行排泄量计算。山丘区地下水排泄量包括河川基流量、山前泉水出流量、山前侧向流出量、河床潜流量、潜水蒸发量和地下水实际开采净消耗量，各项排泄量之和为总排泄量，即为地下水资源量。

关于地下水资源量的计算方法详见第四章第二节中的“地下水资源量”。

6.水资源总量

总水资源数量评价，是在地表水和地下水资源数量评价的基础上进行的，主要内容包括“三水”（降水、地表水、地下水）关系分析、总水资源数量计算和水资源可利用总量估算。

“三水”转化和平衡关系的分析内容应符合下列要求：

（1）分析不同类型区“三水”转化机理，建立降水量与地表径流、地下径流、潜水蒸发、地表蒸散发等分量的平衡关系，提出各种类型区的总水资源数量表达式。

（2）分析相邻类型区（主要指山丘区和平原区）之间地表水和地下水的转化关系。

（3）分析人类活动改变产流、入渗、蒸发等下垫面条件后对“三水”关系的影响，预测总水资源数量的变化趋势。

总水资源量分析计算应符合下列要求：

（1）分区总水资源数量的计算途径有两种（可任选其中一种方法计算），一是在计算地表水资源数量和地下水补给量的基础上，将两者相加再扣除重复水量；二是划分类型区，用区域总水资源数量表达式直接计算。

（2）应计算各分区和全评价区同步期的年总水资源数量系列、统计参数和不同频率的总水资源量；在资料不足地区，组成总水资源数量的某些分量难以逐年求得，则只计算多年平均值。

（3）利用多年均衡情况下的区域水量平衡方程式，分析计算各分区水文要素的定量关系，揭示产流系数、降水入渗补给系数、蒸散发系数和产水模数的地区分布情况，并结合降水量和下垫面因素的地带性规律，检查水资源总量计算成果的合理性。

分析地表水与地下水利用过程中的水量转化关系，用扣除地下可开采量本身的重复利用量以及地表水可利用量与地下水可开采量之间的重复利用量的办法，估算水资源利用总量。