第一章绪论水资源的概念:广义:指地球上水的总体,包括大气中的降水、河湖中的地表水、浅层和深层的地下水、冰川、海水等。
狭义:指与生态系统保护和人类生存与发展密切相关的、可以利用的、而又逐年能够得到恢复和更新的淡水,其补给来源为大气降水。
水资源的自然属性:流动性、可再生性、有限性、时空分布的不均匀性、多态性、不可替代性、环境资源属性。
水资源的社会属性:社会共享性、利与害的两重性、多用途性、商品性。
水资源的主要用途:生活用水、农业用水、工业用水、水力发电、生态用水。
水资源利用面临的问题:水资源短缺、洪涝灾害、水环境污染。
第二章水资源概况水的组成:可分为地表水、地下水、大气水和生物水四部分。
地球总水量为13.86亿km3。
可直接利用的淡水资源是江河湖泊水(约占淡水总量的0.27%)和地下水中的一部分。
以年降水量和厚度计,大洋洲各岛(除澳大利亚外)水量最丰富,多年平均降水深达2170mm,年径流深达1500mm以上。
总体而言,世界上水资源总量是够用的,但全球淡水资源分布极不平衡,约65%的水资源集中在不到10个国家。
我国水资源分布状况:我国水资源地区分布不均,有余有缺;我国水资源量的年际和季节变化很大,水旱灾害频繁。
第三章水资源的形成水循环:指水圈中的各种水体通过蒸发、水汽输送、凝结、降落、下渗、地表径流的往复循环过程。
水圈中的各种水体在在太阳的辐射下不断地蒸发变成水汽进入大气,并随气流的运动输送到各地,在一定条件下凝结形成降水。
降落的雨水,一部分呗植物截留并蒸发,一部分渗入地下,另一部分形成地表径流沿江河回归大海。
渗入地下的水,有的被土壤或植物根系吸收,然后通过蒸发或散发返回大气;有的渗入到更深的土层形成地下水,并以泉水或地下水的形式注入河流回归大海。
水循环分为:大循环、小循环、内陆水循环。
从海洋蒸发的水汽被气流输送到大陆上空,冷凝形成降水后落到陆面,其中一部分以地表径流和地下径流的形式从河流回归海洋;另一部分重新返回大气。
这种海陆间的水分交换过程,称为大循环。
海洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后,以降水的形式降落到海洋里,或陆地上的水经蒸发凝结又降落到陆地上,这种局部的水循环称为小循环,前者为海洋小循环,后者为内陆小循环。
水汽从海洋向内陆输送的过程中,在陆地上空一部分冷凝降落,形成径流向海洋流动,同时也有一部分再蒸发成水汽继续向更远的内陆输送。
愈向内陆水汽愈少,循环逐渐减弱,直到不再能成为降水为止。
这种局部的循环也叫做内陆水循环。
水循环的实质(水循环对于地球表层结构的演化和人类社会可持续发展都具有重要意义):水循环深刻地影响着地球表层结构的形成、演化和发展;水循环是海陆间联系的纽带;水循环使大气水、地表水、土壤水、地下水相互转换;水循环使得水成为可再生资源。
降水:指液态或固态的水汽凝结物从云中降落到地表的现象。
降水特征:降水量、降水历时、降水强度、降水面积、暴雨中心等。
降水的成因及类型:锋面抬升与锋面雨:冷暖气团相遇,锋面与地面相交的地带叫锋,锋面随冷暖气团的移动而移动。
当冷气团向暖气团推进时,因冷空气较重,冷气团楔进暖气团下方,把暖气团挤向上方,发生动力冷却而致雨。
这种空气上升称为锋面抬升,这种雨成为冷锋雨。
冷锋雨一般强度大、历时短、雨区面积较小。
当暖气团向冷气团移动时,由于地面的摩擦作用,上层移动较快,底层较慢,使锋面坡度较小。
暖空气沿着这个平缓的坡面在冷气团上爬升,在坡面上形成了一系列云系并冷却致雨。
这种空气上升也称为锋面抬升,这种雨称为暖锋雨。
暖锋雨一般强度小,历时长,雨区广。
地形抬升与地形雨:暖湿气遇到丘陵、高原、山脉等阻挡,被迫沿坡面上升而冷却致雨。
这种空气上升称为地形抬升,这种雨称为地形雨。
地形雨大部分降落在山地的迎风坡。
在背风坡,因气流下沉增温,且大部分水汽已在迎风坡降落,故降雨稀少。
局地热力对流与对流雨:当暖湿空气笼罩一个地区时,因下垫面局部受热增温,与上层温度较低的空气产生强烈的对流作用,使暖空气上升冷却而降雨。
这种空气上升称为局部热力对流,这种雨称为对流雨。
对流雨一般强度大,但雨区小,历时也较短,并常伴有雷电,又称雷阵雨。
动力辐合上升与气旋雨:气旋是中心气压低于四周的大气旋涡。
在北半球,气旋内的空气作逆时针旋转,并向中心辐合,引起大规模的上升运动,水汽因动力冷却而致雨。
这种空气上升称为动力辐合上升,这种雨称为气旋雨。
在低纬度的海洋上形成的气旋,称为热带气旋。
蒸发量:指某一时刻如日、月、年内总蒸发掉的水层深度。
蒸发率:指单位时间内的蒸发量,也称蒸发速度。
水面蒸发:指江、河、水库、湖泊和沼泽等地表水体水面上的蒸发现象。
土壤蒸发:指水分从土壤中以水汽形式逸出地面的现象。
植物蒸发:土壤中的水分经植物根系吸收,输送到叶面,散发到大气中去的现象。
土壤蒸发与植物蒸发总称为陆面蒸发。
径流:指由降雨所形成的,沿着流域地表和地下向河川、湖泊、水库、洼地等流动的水流。
地面径流、地下径流、河川径流、降雨径流。
径流形成过程一概概括为产流过程和汇流过程。
产流过程,汇流过程:P23-24影响汇流形成的因素:流域的气候因素:降雨、蒸发;流域的地理因素:流域地形、流域的大小和形状、河道特性、土壤岩石和地质构造、植被、湖泊和沼泽;人类活动因素。
地表水资源:一个流域或特定区域的地表水资源既包括被称之为雨洪的地表径流和部分浅层地下径流,也包括被称之为基流的浅层和深层地下径流。
地下水:广义上的地下水指埋藏在地表以下各种状态的水,按埋藏条件可分为包气带水(土壤水)、上层滞水、潜水和承压水。
地下水一部分赋存于地壳岩土空隙中,一部分存在于岩石“骨架”中(即矿物晶体内部或其间)。
我们研究的重点是岩土空隙中的水(狭义)。
岩石空隙:按照空隙特征分为松散岩石中的孔隙、坚硬的岩石中的裂隙和可溶岩中的溶隙。
地下水循环:含水层和含水系统通过补给,从外界获取水量,径流过程中水由补给水输送到排泄水,然后向外界排除,这种补给、径流、排泄无限重复进行,构成了地下水循环。
地下水补给来源:大气降水入渗补给、地表水入渗补给、凝结水入渗补给、含水层之间的补给、人工补给。
越流补给:两个相邻的含水层间的间隙层为弱透水层,当两含水层水位不同时,则高水位含水层中的地下水可透过间隙层补给低水位含水层,这种现象称为越流补给。
地下水的排泄:含水层失去水量的过程叫排泄。
排泄的方式:泉、河流、蒸发、人工排泄等。
地下水运动的特点:流速小、层流和紊流、近似看成稳定流、研究直线水流通道中的水。
含水层和隔水层(两者的划分是相对的):含水层:能够透过并给出相当数量水的岩层。
隔水层: 不具透水和给水能力的岩层。
形成含水层的基本条件:岩层要具有容纳重力水的空隙,能储存并给出地下水。
1. 具有储存和聚集地下水的地质条件:岩层下有隔水层,使水不能向下漏失,水平方向有隔水层阻挡以免全部留空。
2.具有充分的补给水源:自由出入空间、适当地质条件和充足的补给水源。
第四章水资源评价水资源评价:按流域或地区对水资源的数量、质量、时空分布特征和开发利用条件作出全面的分析估价,是水资源规划、开发、利用、保护和管理的基础工作,为国民经济和社会发展提供水决策依据。
水资源评价的原则:地表水与地下水统一评价;水量、水质并重;全面评价与重点区域评价相结合。
水资源分区的方法:1、成果汇总分区:流域水系分区;行政分区。
2、计算分区(什么是最小计算单元)。
降水资料的审查:可靠性、一致性:、代表性:指样本资料的统计特性能否很好的反映总体的统计特性。
资料的插补延长:直接移用、相关分析、汛期雨量与年降水量相关关系移置法、等值线图内插、取邻站均值、同月多年平均、同月多年平均。
统计参数:降水系列的均值X;变差系数Cv;偏差(偏态)系数Cs。
确定方法:适线法。
降雨量地区分布表征方法:多年平均年降水量等值线图;多年降水量变差系数Cv等值线图;多年降水量偏差系数Cs与变差系数Cv比值分布图;同步期平均年降水量等值线图。
降水量的年内分配表征方法:多年平均连续最大4个月降水量占全年降水量百分率及其出现月份分区图;代表站不同保证率年降水量月分配过程:同倍比缩放法;典型年的选择原则。
年降水量分级(5级):丰水年(P<12.5%);偏丰水年(12.5%<P<37.5%);平水年(37.5%<P<62.5%);偏枯水年(62.5%<P<87.5%);枯水年(P>87.5%)。
径流资料的还原计算:1.分项调查法:W天然=W实测+W灌溉+W工业、城市+W库蒸+W库渗±W库变±W引±W分洪。
2.分析切割法3.降雨径流相关法4.模型计算法。
区域地表水资源量:指设计区域内降水形成的地表水体的动态水量,不包括过境水量,用天然河川径流量表示。
区域地表水资源量的计算方法:代表站法;等值线图法;年降水径流关系法;水文比拟法。
地下水资源评价类型区划分:1.Ⅰ级类型区。
将评价区划分为平原区和山丘区2个Ⅰ级类型区。
2.Ⅱ级类型区。
将平原区划分为一般、内陆盆地、山间平原区和沙漠区4个Ⅱ级类型区;将山丘区划分为一般和岩溶山区2个Ⅱ级类型区(各地可根据实际需要将一般山丘区进一步划分为一般山区和一般丘陵区)。
3.Ⅲ级类型区。
根据水文地质条件,将各Ⅱ级类型区分别划分为若干均衡计算区,称Ⅲ级类型区。
地下水矿化度分类:对平原区M≤1g/L、1g/L<M≤2g/L、2g/L<M≤3g/L(微咸水)、3g/L <M≤5g/L和M>5g/L。
地下水资源量评价内容:原则:地下水资源量=总补给量=总排泄量。
降雨入渗系数α:山前侧向补给量Wf:指山丘区的产水通过地下水径流补给平原地下水的水量。
河道渗流补给量Wr:当河道高于两岸地下水位时,河道渗流补给地下水的水量给水度μ:越流系数Ke:表示弱透水层在垂直方向上导水性能的参数。
潜水蒸发量E:浅层地下水受土壤毛细管的作用,不断沿毛细管上升,一部分受气候的影响,蒸发量散失;一部分湿润土壤,供植物吸收。
区域水资源总量:W=Wr+U-D。
W: 多年平均水资源总量。
Wr: 多年平均河川径流量,即地表水资源量;U:多年平均地下水补给量,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。
单一山丘区多年平均水资源总量计算,单一平原区多年平均水资源总量计算(了解)。
入境水量是天然河流经区域边界流入区的河川径流量;出境水量是天然河流经区域边界流出区域的河川径流量。
水质评价的分类:回顾评价(主要);现状评价;预段评价。
水资源可利用量:指在可预见的时期内,在统筹考虑生活、生产和生态用水的基础上,通过经济合理、技术可行的措施在当地水资源量中可一次性利用的最大水量。
地下水资源可开采量的计算方法:实际开采量调查法;开采系数法;平均布井法。
第七章生活用水生活用水:城市生活用水和农村生活用水。