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1、第四章 水资源总量计算与评价,第一节 水资源总量概念 第二节 水资源总量的计算方法 第三节 水量平衡分析 第四节 入境、出境水量计算 第五节 入海水量计算,水资源总量计算,最新研究数据,第一节 水资源总量概念,一.天然状态下的水资源总量 在一个区域内，如果把地表水、土壤水、地下水作为一个整体看待，则天然状态下的水资源总量可广义定义为大气降水量，它是水资源的总补给量。 地表水主要有河流水、水库、湖泊水，补给源除大气降水外，还有地下水、冰川溶水； 土壤水为包气带的含水量，主要由大气降水补给，亦有特殊区域的河流水入渗补给； 地下水包括河川基流、地下水潜流（含地下水周边流出量）和地下水储量，由降水和地
2、表水体通过包气带下渗补给。,根据世界气象组织(WMO)和联合国教科文组织(UNESCO)的INTERNATIONAL GLOSSARY OF HYDROLOGY(国际水文学名词术语，第三版，2012年)中有关水资源的定义，水资源是指可资利用或有可能被利用的水源，这个水源应具有足够的数量和合适的质量，并满足某一地方在一段时间内具体利用的需求。,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
3、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
4、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
5、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。,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
6、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
7、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。,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，
8、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
9、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。,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。,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
10、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。,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：,（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
11、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。,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RsEs Pr0 地下水位上升Rs=Es Pr=0 地下水位稳定RsEs Pr0 地下水位下降,根据以上
12、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
13、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）,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,
