水资源规划利用课程设计.docx
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水资源规划利用课程设计
《水资源利用》课程设计报告书
-----水文专业
姓名：
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河海大学文天学院
年月
摘要
天然状态下的水资源在时间上和空间上的分布是不均匀的，与人类社会经济发展用水和自然生态与环境用水的要求往往不相一致。
为此，需要利用各种措施，从供给与需求两个方面对水资源进行调节，以协调社会经济发展和生态与环境用水的需要。
本次课程设计是以位于经济发达长江三角洲的某A市为背景进行水资源利用的分析计算，根据报告书的设计内容要求设计一个联动的Excel计算表，计算水资源评价、现状水资源开发利用、需水预测和水资源配置四个部分，主要对打星号“*”的表格进行计算，与原版表格进行对比，加深对课本知识的理解。
其中水资源评价包括介绍自然地理及经济发展概况，利用已知条件进行水资源总量评价，其又包括年降雨量的统计、各种保证率代表年的选择、水资源总量分析三部分；现状水资源开发利用包括供水工程调查分析、用水调查分析、可供水量及供需平衡；需水预测包括生活需水预测、生产需水预测、生态需水预测、不同水平年需水量汇总；水资源配置包括一次平衡方案平衡分析、二次平衡方案平衡分析。
Abstract
Inthenaturalstateofthewaterresourcesintimeandspacedistributionisuneven,waterandhumansocialandeconomicdevelopmentandecologicalandenvironmentalwaterrequirementsareoftennotconsistent.Forthis,weneedtouseavarietyofmeasures,fromtwoaspectsofsupplyanddemandforwatertoadjust,tocoordinatesocialandeconomicdevelopmentandecologicalandenvironmentalwaterneeds.
ThecurriculumdesignislocatedintheeconomicallydevelopedYangtzeriverdeltaofAcityasthebackgroundanalysisandcalculationofwaterresourcesutilization,accordingtotherequirementsofthereportdesigncontenttodesignAlinkageofExcelcalculationtable,calculationofwaterresourcesevaluation,thestatusquoofwaterresourcesdevelopmentandutilization,waterrequirementforecastandwaterresourcesallocationinfourparts,mainlyplayanasterisk"*"formsarecalculated,comparedwiththeoriginalform,deepentheunderstandingoftextbookknowledge.
Waterresourcesevaluationincludingdevelopmentsituationofnaturalgeographyandeconomicuseofknownconditionsforwaterresourcesevaluation,itisincludingthestatisticsofannualrainfall,variousassurancerepresentativeselection,analysisofwaterresourcesinthreeparts;Statusquoofthedevelopmentandutilizationofwaterresources,includingwatersupplyengineeringinvestigationandanalysis,wateranalysis,watersupplyandthesupplyanddemandbalance;Waterdemandpredictionincludinglifewaterdemandforecast,productionwaterdemand,ecologicalwaterrequirementprediction,waterrequirementofdifferentlevelyearssummary;Waterresourcesallocationincludesabalancedplanbalanceanalysis,thesecondarybalancebalanceanalysis.
关键字：
供给需求现状水资源评价开发利用需水预测配置
《水资源利用》课程设计
1.水资源评价
1.1自然地理及经济发展概况
一、自然概况
某A市位于经济发达的长江三角洲。
某A属北亚热带南部湿润气候区，四季分明，雨水丰沛，气候温和，日照充足，无霜期长。
冬季受北方冷空气控制，以寒冷少雨天气为主；夏季受副热带高压控制，天气炎热；春、秋季是季风交替时期，天气冷暖多变、干湿相间。
2003年某A市总面积为822.9km2，水域面积285.9km2，其中长江水域面积173.9km2，陆地面积537km2。
内陆土地面积649km2，耕地面积为36558公顷。
现状年2002年，全市户籍人口451116人，其中，农业人口258385人，非农业人口192731人。
全年完成工业总产值达到434.79亿元，，比上年增长19.1％。
规划年份：
2010年、2020年和2030年。
二、水系概况
全市水域面积285.9平方公里，其中长江水域面积173.9平方公里，内陆水域面积112平方公里。
初步建成了防洪挡潮、除涝、灌溉、降渍、调水五大水利工程体系。
三、水资源供需平衡分区
由于水资源供需条件在面上存在一定的差异性，因此，需要划分若干个计算单元。
根据某A市域水网特点、自然地理条件和水资源开发利用状况，本设计将某A市域分为四个子区，分别是B1、B2、B3和B4区。
各区面积分类情况见表1-1。
表1-1某A市地貌面积表单位:
km2
分区
总面积
水面积
水稻田面积
旱地面积
不透水面积
B1区
103.6
12.43
30.33
35.74
25.1
B2区
231
27.72
67.63
79.68
55.97
B3区
106.78
12.81
31.26
36.83
25.87
B4区
207.63
24.92
60.78
71.62
50.31
全市合计
649.02
77.88
190
223.88
157.25
1.2水资源总量评价
区域水资源供需分析总是要根据一定的雨情、水情或旱情来进行分析计算。
目前有两种方法，一种为系列法，即按照雨情、水情或旱情的历史系列逐年来分析计算；另一种方法为代表年法，即区域水资源的供需分析，仅分析计算有代表性的雨情、水情或旱情的几个年份，不必逐年分析计算。
为简化分析计算工作量，本次设计采用代表年法进行计算，且以年径流量系列来选择代表年。
一、年降雨量的统计
某A市域内共有四个雨量站，分别为C1站、C2站、C3站和C4站，四个雨量站不能涵盖全市雨量的分布情况。
因此，增加一个位于东北部方向的临接城市C5雨量站进行补充，以较好地控制某A市域雨量的时空分布。
统计资料表明，五个雨量站所建年份不同，雨量资料的起始年份也不一致。
根据现有的资料，各雨量站降水量计算特征值如表1-2所示。
某A市各计算单元雨量站雨量权重见表1-3。
表1-2某A市选用雨量站降水量特征值
雨量站
最大
最小
平均年降水量（mm）
特征值
年降水量（mm）
出现年份
年降水量（mm）
出现年份
1959-2002年
1959-1979年
1971-2002年
1980-2002年
Ex
Cv
Cs/Cv
C1站（1959-2002）
1627.4
1960
619.2
1978
1100.2
1008.7
1128.9
1183.7
1100.2
0.21
2.0
C2站（1963-2002）
1561.9
1991
709.4
1978
——
——
1091.8
1135.7
1046.2
0.21
2.0
C3站（1961-2002）
1571.1
1991
676.4
1978
——
——
1131.5
1171.9
1087.5
0.21
2.0
C4站（1977-2002）
1471.8
1993
566.5
1978
——
——
——
1159.9
1137.7
0.22
2.0
C5站（1964-2002）
1549.9
2001
596.2
1978
——
——
1103.4
1138.2
1063.5
0.22
2.0
按照一致性、可比性的原则，对各站所缺测的年降水资料进行年降雨量插补，以统一起止年份降水量。
由于降雨量在地区上存在着“同期性”，相邻雨量站在变化趋势上，尤其是特大值和特小值出现的年份上，往往具有“同期性”。
因此可以利用一个有较长资料的站作为参证站进行资料的插补展延。
C1站具有较长的雨量系列，做该站与其它各雨量站的实际同步年降雨量比较图，并分析C1站与其余4站的相关性。
C1站年降雨量与其它站年降雨量的相关关系较好，则可将C1站作为参证站，利用相关关系求出其它站缺测的年降雨量，五个雨量站1959～2002年的年降水系列见表。
统计五站逐年的降雨量和汛期雨量，用泰森多边形法求全市年平均降雨量，见表1-4。
表1-3某A市各计算单元雨量站雨量权重表
B1区
B2区
B3区
B4区
全市
C1站
0.67
0.46
0.07
0.282
C2站
0.37
0.132
C3站
0.33
0.39
0.25
0.197
C4站
0.17
0.54
0.37
0.267
C5站
0.38
0.122
表1-4全市年降雨量计算表单位：
mm
年份
年降水量（单位:
mm）
C1站
C2站
C3站
C4站
C5站
全市
1959
1024.6
1027.0
993.5
1005.2
993.5
1009.8
1960
1627.4
1589.4
1602.4
1561.5
1512.5
1585.8
1961
1093.2
1170.9
1062.8
1068.5
1052.6
1085.9
1962
1166.0
1003.9
1136.3
1135.7
1115.2
1124.5
1963
1081.1
1137.3
1050.6
1057.3
1127.4
1081.8
1964
1023.5
879.0
992.4
905.4
908.5
952.7
1965
837.9
806.5
805.0
694.6
747.9
778.0
1966
943.6
933.7
911.7
933.3
853.8
922.3
1967
790.1
737.3
756.7
768.6
792.0
771.0
1968
904.2
923.4
871.9
836.0
744.9
862.7
1969
857.4
884.9
824.7
1052.0
907.6
912.7
1970
935.0
990.1
903.0
980.1
828.9
935.1
1971
776.7
781.2
743.2
809.0
758.8
777.1
1972
834.9
830.8
801.9
968.5
967.6
879.7
1973
1039.2
1098.2
1008.3
1056.6
1022.9
1043.6
1974
1269.9
1239.8
1241.3
1164.4
1192.7
1222.7
1975
1136.5
1219.6
1106.6
1306.8
1208.1
1195.8
1976
974.9
1027.7
904.4
1003.7
939.4
971.3
1977
1382.8
1480.8
1405.2
1437.1
1212.2
1393.8
1978
619.2
676.4
566.5
596.2
709.4
621.2
1979
865.0
900.5
931.5
787.7
805.2
854.9
1980
1219.5
1278.6
1129.0
1238.7
1141.3
1205.1
1981
960.8
905.1
935.5
915.2
1053.0
947.5
1982
951.8
910.8
940.8
940.8
895.9
934.5
1983
1208.8
1232.0
1045.5
1045.5
1252.2
1141.4
1984
1049.3
1005.9
816.0
884.0
871.4
931.8
1985
1430.1
1406.7
1349.7
1425.0
1295.0
1393.3
1986
1186.1
1220.4
1040.3
998.1
963.3
1084.5
1987
1470.0
1323.9
1416.4
1287.9
1409.9
1384.2
1988
890.3
877.9
842.0
831.7
1024.3
879.8
1989
1251.5
1241.3
1268.0
1170.0
1202.8
1225.7
1990
1334.2
1149.3
1401.2
1234.5
1261.4
1287.5
1991
1505.8
1571.1
1426.1
1452.0
1561.9
1491.2
1992
793.0
875.2
824.9
865.7
835.3
834.7
1993
1495.9
1433.8
1471.8
1445.3
1259.4
1440.6
1994
941.6
878.7
866.2
913.4
762.4
889.1
1995
919.5
984.9
977.0
944.9
880.2
941.4
1996
1155.5
975.7
1167.0
1028.5
1076.3
1090.5
1997
899.9
1074.2
970.8
898.4
1011.3
950.1
1998
1301.4
1179.4
1291.1
1139.5
1099.8
1215.4
1999
1435.7
1395.8
1400.6
1418.1
1508.9
1427.7
2000
1189.4
1193.8
1281.9
1104.5
1072.7
1171.3
2001
1399.0
1544.7
1439.8
1549.9
1414.1
1468.4
2002
1236.4
1295.0
1376.2
1445.9
1268.4
1331.5
图1-1某A市年降雨量系列（*）
图1-2某A市年降雨量频率曲线（*）
二、各种保证率代表年的选择
用代表年来分析区域水资源的供需情况，要求所选代表年必须具有比较好的代表性，能够反映区域不同来水情况下的水资源供需情况。
同时，代表年选择过程应该把握好年总水量和年水量分配两个环节。
根据规范，本次设计需要分析四种年型：
（1）丰水年（P＝20％）；
（2）平水年（P＝50％）；（3）中等干旱年（P＝75％）；（4）特殊干旱年（P=95%）。
表1-51965-2002年产流系列单位：
万立方米
年份
年径流量
年份
年径流量
1965
9405.3
1984
16832.5
1966
14378.3
1985
39045.9
1967
10913.2
1986
25882.9
1968
12857.0
1987
37632.8
1969
18193.9
1988
15600.3
1970
17893.8
1989
27953.6
1971
10834.6
1990
31803.8
1972
10348.3
1991
51012.2
1973
21404.6
1992
15436.0
1974
30476.4
1993
43357.3
1975
28904.4
1994
14307.4
1976
17627.5
1995
23124.1
1977
37219.6
1996
27143.9
1978
4349.8
1997
18709.1
1979
13779.8
1998
30108.1
1980
36512.8
1999
50927.4
1981
20293.2
2000
24720.3
1982
17784.0
2001
45564.6
1983
26735.2
2002
33668.2
1984
16832.5
表1-6年径流量频率表（*）
年份
年径流量（万立方米）
频率（n/（m+1））
保证率
1991
51012.23
2.564103
1999
50927.36
5.128205
2001
45564.64
7.692308
1993
43357.35
10.25641
1985
39045.9
12.82051
1987
37632.83
15.38462
1977
37219.58
17.94872
1980
36512.79
20.51282
20%
2002
33668.2
23.07692
现状年
1990
31803.77
25.64103
1974
30476.45
28.20513
1998
30108.15
30.76923
1975
28904.42
33.33333
1989
27953.63
35.89744
1996
27143.92
38.46154
1983
26735.23
41.02564
1986
25882.88
43.58974
2000
24720.3
46.15385
1995
23124.15
48.71795
1973
21404.58
51.28205
50%
1981
20293.2
53.84615
1997
18709.15
56.41026
1969
18193.95
58.97436
1970
17893.82
61.53846
1982
17783.95
64.10256
1976
17627.51
66.66667
1984
16832.53
69.23077
1988
15600.27
71.79487
1992
15436.05
74.35897
75%
1966
14378.32
76.92308
1994
14307.43
79.48718
1979
13779.82
82.05128
1968
12856.99
84.61538
1967
10913.2
87.17949
1971
10834.65
89.74359
1972
10348.28
92.30769
1965
9405.274
94.87179
95%
1978
4349.844
97.4359
图1-3某A市年径流量系列示意图
三、水资源总量分析
1）地表水资源量分析
根据上一步骤选择代表年的计算，算得现状年，丰水年，平水年，中等干旱年，特殊干旱年的地表径流量及多年平均地表径流量。
表1-7某A市不同频率地表径流量单位：
万立方米
区域
丰水年20%
平水年50%
中等干旱年75%
特殊干旱年95%
现状年
多年平均
全市
36512.8
21404.6
15436
9405.3
33668.203
24545.9
2）浅层地下水资源量分析
浅层地下水计算公式为:
Q地下=Q雨+Q田+Q渠＋Q侧（1-1）
式中：
Q地下--------地下水资源量（亿m3/年）；
Q雨---------降水入渗补给量（亿m3/年）；
Q侧---------侧向补给量（亿m3/年）；
Q渠---------渠系入渗补给量（亿m3/年）；
Q田---------灌溉入渗补给量（亿m3/年）。
1、降雨入渗补给量
降水入渗补给量是指大气降水后入渗补给地下水的水量，是地下水的主要补给量。
计算公式如下：
Q雨=α·P·F（1-2）
式中：
Q雨--------降水入渗补给
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