水资源评价课程设计.docx
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水资源评价课程设计
一、流域概况
1.1自然地理情况
1、地形、地貌
淮宁河是无定河流域下游右岸的一条大支流，发源于子长县涧峪岔乡的王家河，程家沟村，流经子长，子洲，绥德三县在绥德县邓家楼村汇入无定河，全长85.2公里，流域面积1222平方公里。
沟壑密度4.55公里／平方公里，地面坡度一般在15º以上，峁梁坡度多在20º一30º之间，坡长多在200米以上，海谷切割深度大都在50米以上，除淮宁河的谷地川道较宽在200—600米及大支沟呈U字形，比降在3.7编左右，其余支毛沟河床呈V字形，皆深窄，沟谷切深50—120米，比降在7—10％。
该流域梁峁地形发育，从分水岭至谷底的地貌形态具有层状结构的特点，按地面高度可分为三级地形面，由上向下的一级地形面，以尖塔状峁梁为主，是各河沟谷的分水岭，坡度多在25º以上。
其上新黄土极薄，老黄土发育，二级地形面以梁为主，与一级地形面的相对高差为50—80米，是塌沟沟谷分水岭，其上新黄土较厚，坡度多在20º左右，若将二级梁顶连线，可构成一宽缓的糟形浅洼地，由大冲沟下切槽形浅洼地，浅沟间的沟间地构成三级斜梁。
2、地质构造
淮宁河在地质构造单元上属鄂尔多斯地台向斜的一部分。
地面组成物质主要有两类，一类是中生代砂岩，页岩及沙页岩互层，另一类是新第三纪及第四纪的亚粘土和亚砂土。
前者称为基岩，后者统称为土状堆积物。
中生代基岩主要包括，三迭纪延长纺紫红土，黄绿色厚层砂岩及薄层炭质页岩，泥质页岩，泥岩互层，灰绿色，灰黑色沙岩及黑色，深灰色炭质页岩，泥岩互层夹煤层。
土状堆积物有晚第三纪紫红色亚粘土（三趾马红土）早、中更新世老黄土（离石黄土）+晚更新世新黄土（马兰黄土）和次生黄土。
土状堆积物总厚度在100米以上，新黄土覆盖厚度较薄，一般在10～20米之间，易受水蚀和风蚀形成沟壑及陷穴等小地形。
而老黄土覆盖厚度较厚，抗蚀力较新黄土稍强，是构成梁峁的主体。
土状堆积物的粒径组成较粗，大于0.05毫米粒径的粉细砂含量在30％以上，结构疏松，抗蚀力差，易冲刷。
3、土地类型及土壤
该流域属黄土丘陵沟壑区，按其破碎程度，属峁状丘陵地，以峁耕地为主，峁边线以下除部分出现塌地外，悬谷陡崖很多。
沟道两侧有沟台，沟条和沟塌地，川台地很少，均在于支河流两侧。
根据土壤普查资料，流域内土壤分七类，九个亚类，十二个土属，五十个土种，以地理分布看，基本上全属黄土性土类地带，由于该土类有机质含量小，持水力低、抗蚀力差，在暴雨情况下易造成严重水土流失。
地下水贫乏，河谷地主要靠大气降水垂直补给，由于丘陵沟壑密度大，山区地下水汇集于冲沟排汇，故无山区补给。
4、淮宁湾径流站控制面积情况
淮宁河流域淮宁湾径流站控制面积为1042平方公里。
5、流域水土保持情况
淮宁湾站控制面积内水土保持措施历年累计完成情况，见下表1-1。
表格
6.由于该流域面积较小，则不需要对进行评价分区。
（依据P8）
二、降水量分析计算
由于该流域面积较小，则不需要对进行评价分区。
（依据P8）
2.1代表站选择
该流域共有雨量站11个，分别为杨家河、张家湾、刘家沟、高家河、蛇沟、何家坪、湫贤上、瞿家河、王家三岔、杜家湾、淮宁湾；水文站2个，分别是何家坪、淮宁湾。
因流域处于山丘区，地形对降雨的影响很明显而且复杂。
只有在分析计算降雨量之前，尽可能多地占有资料，才能比较好的可靠的分析成果。
因此，本次评价时选择上述11个雨量站作为代表分析站。
其中本次水资源评价主要涉及淮宁湾站。
淮宁湾站的具体情况如下：
一九七六年在前淮宁湾设站，主沟长67公里，控制面积1042平方公里，连同何家坪站共委托群众雨量站九个，有测站雨量站三个（其中有一个自记雨量站），共计雨量站十一个。
测验河段是天然河道，河道顺直，石河床，上下浮标断面间距140米，基本断面设在中间，控制性较好。
一九八八年增设自记雨量站二个（老君殿，园则坪），连同何家坪站共有十五个雨量站。
2.2降雨资料三性审查
降水量分析计算成果的精度与合理性取决于原始资料的可靠性、一致性及代表性。
因此，为了提高分析计算成果的精度，要对降水资料的进行严格的“三性”审查。
1、可靠性审查
本次水资源评价的降水资料的来源是国家水文部门统一刊印的《水文年鉴》，它是经过水文部门观测，并进行整编和系统化后发布的正式水文资料。
它主要包括1976～1988年各个测站的年降水资料和淮宁湾站1977～1988年历年降水资料。
因而，可知该资料可靠性较好，可用于分析计算。
2、一致性审查
该流域淮宁湾站控制面积较大，则以淮宁湾为例应用单累积曲线法对该降水资料的一致性进行审查。
据淮宁湾站1976~1988年的年降水资料绘制年降水累积过程线如下图2-1所示：
由图1-1可知，过程线的总体趋势呈单一直线关系，即具有周期性摆动，则可知该降水序列一致性较好。
同理，对其他站进行一致性审查，均可知降水序列一致性较好。
3、代表性审查
2.3资料的插补展延
1、何家坪站降雨资料的插补
一九七六年六月在淮宁河上中游何家坪村加家坪设站，后经1976-1977两年的实际测验，因河道不顺，断面附近有支沟汇入，水流较乱一九七八年该站上移一公里至何家坪，为区别资料，加家坪为何家坪
（一）站，何家坪是现在站名，这导致何家坪站缺失1976年和1977年的年降水资料。
因迁移前后两个雨量站距离相近，且气候、地形条件一致，控制面积基本不变，可以忽略其影响，故可将何家坪
（一）1976年和1977年的年降雨资料直接移用至何家坪站，以用于分析计算。
2、杜家湾站降雨资料的插补
由于某种原因，杜家湾站缺失了1987年的年降水资料。
但杜家湾站测站的降水量与流域内淮宁湾测站的气象条件、下垫面条件较为相似，则其降水量有密切关系，因此可建立插补站降水量与邻近站降水量或其它水文气象要素之间的相关关系，采用相关分析法对杜家湾站的降水缺失序列进行插补。
图2-1淮宁湾站与杜家湾站降水相关关系图
图2-2湫贤上站与杜家湾站降水相关关系图
湫贤上
435.9
503.4
417.2
356.7
440.2
380.3
369.9
315.4
519
243
396.7
0.717
382.6
杜家湾
522.1
566.8
380.6
283.3
452.9
371.4
425.4
296
543.5
310.1
359.5
淮宁湾
608.3
631
394.2
340.1
440.1
353.1
412.2
419.3
516.8
290.8
480.6
0.778
367.71
2.4流域降水量的计算
1、流域1977~1976年降水序列计算
该流域地处山丘区，雨量站和降水量分布较不均匀，则可采用泰森多边形法计算流域的年降水量系列，因1976年淮宁湾站的降水资料不完整，则计算时采用1977~1988年降水序列。
据泰森多边形划分方法将流域划分成11个部分，使每个部分内均有一个雨量站控制，并计算各雨量站控制面积，以计算面积权重，然后依据下式2—1进行加权计算流域平均降水量。
具体计算结果见表2—1。
（式2—1）
—第i个站的年降水量，mm；
—面积权
表2-1各分区控制面积及权重
各分区控制站名称
杨家河
张家湾
刘家沟
何家坪
高家河
蛇沟
湫贤沟
瞿家河
王家三岔
杜家湾
淮宁湾
各分区控制站面积
165
85
95
52
55
83
95
92
145
110
245
各分区面积权重
0.14
0.07
0.08
0.04
0.05
0.07
0.08
0.08
0.12
0.09
0.20
表2-2流域平均年降水系列
年份
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
年降水量
541.7
619.0
429.6
331.1
419.2
372.6
385.1
377.8
483.6
307.3
323.1
422.7
2、流域多年平均降水量及不同频率年降水量计算
据表2-1计算流域多年平均降水量为：
=5012.9/12=417.7mm,计算年降水统计参数，绘制频率曲线皮尔逊Ⅲ型，其中经验频率采用数学公式P=m/（n+1）·100%计算；适线时应照顾大部分点据，主要中、下部分点据定线，对系列中特大、特小值不做处理。
经分析可得不同频率降水量如下表2-2所示。
表2-3不同频率年降水量计算成果表
多年年平均值（mm）
Cv计算
Cv配线
Cs/Cv
P=20%
P=50%
P=75%
P=95%
417.7
0.22
0.26
2
505.3
408.4
340.3
256.5
表2-4不同频率年降水量个月分配计算成果表
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
典型年（1985）
2.2
9.6
6.8
7.0
57.2
34.2
40.5
107.5
219.8
31.7
0.0
0.3
516.8
放大倍比
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
P=20%（设计值）
2.2
9.4
6.6
6.8
55.9
33.4
39.6
105.1
214.9
31.0
0.0
0.3
505.3
典型年（1983）
0.2
1.5
5.6
13.6
75.4
56.7
46.2
25.0
118.1
62.5
7.2
0.2
412.2
放大倍比
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
P=50%（设计值）
0.2
1.5
5.5
13.5
74.7
56.2
45.8
24.8
117.0
61.9
7.1
0.2
408.4
典型年（1980）
1.3
0.5
25.8
12.4
36.2
89.7
30.4
72.6
33.1
25.9
12
0
339.9
放大倍比
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
P=75%（设计值）
1.3
0.5
25.8
12.4
36.2
89.8
30.4
72.7
33.1
25.9
12.0
0.0
340.3
典型年（1986）
0.0
5.4
11.3
4.3
49.3
94.4
31.7
43.3
14.9
28.1
4.7
3.4
290.8
放大倍比
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
P=95%（设计值）
0.0
5.1
10.7
4.1
46.7
89.4
30.0
41.0
14.1
26.6
4.5
3.2
256.5
典型年（1984）
0.1
1.0
10.8
9.4
30.2
79.0
119.3
90.4
40.9
9.2
6.1
22.9
419.3
放大倍比
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
多年平均
0.1
1.0
10.8
9.4
30.1
78.7
118.9
90.1
40.7
9.2
6.1
22.8
417.7
图2-3怀宁河流域多年降水量频率分布曲线图
2.5降水量的时程变化分析
降水量的时程变化包括年内变化和年际变化两个过程，则据降水序列分别对二者进行分析计算。
1、典型年的选择
典型年选择时，应选择年降水量接近某一保证率的年降水量，同时其月分配应对农业需水和径流调节不利的年份。
此评价区域内，以淮宁湾站为例进行分析。
2、降水量的年内分配
（1）频率分析
据淮宁湾站1977~1988年降水序列，算年降水统计参数，绘制频率曲线皮尔逊Ⅲ型，并计算不同保证率下的设计降水量，如表2-3所示。
表2-5淮宁湾站多年平均降水量及不同频率设计值表
平均值（mm）
Cv计算
Cv配线
Cs/Cv
p=20%（mm）
p=50%（mm）
p=75%（mm）
p=95%（mm）
439.88
0.21
0.28
2
538.789
428.435
351.766
258.690
（2）降水量月分配过程计算
据表2-5计算结果分析，可选取典型年分别为1985年（P=20%）、1984年（p=50%）、1982年（75%）、1986年（p=95%）。
据典型年的降水序列，采用同倍比法进行不同频率及多年平均降水量月分配过程计算，具体计算结果见下表2-6，并绘制不同保证率典型年降水量月分配柱状图（如图2-1）。
图2-4怀宁湾站多年降水量频率分布曲线图
（2）降水量月分配过程计算
据表2-5计算结果分析，可选取典型年分别为1985年（P=20%）、1984年（p=50%）、1982年（75%）、1986年（p=95%）。
据典型年的降水序列，采用同倍比法进行不同频率及多年平均降水量月分配过程计算，具体计算结果见下表2-6，并绘制不同保证率典型年降水量月分配柱状图（如图2-1）。
图2-5不同保证率及多年平均典型年降水量月分配柱状图
表2-6淮宁湾站多年平均降水量及不同频率降水量月分配过程计算
频率
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
连续最
大四个月
降水量
占全年比例（%）
p=20%
（1985）
代表年
2.2
9.6
6.8
7.0
57.2
34.2
40.5
107.5
219.8
31.7
0.0
0.3
516.8
6~9
402.0
77.79
设计值
2.3
10.0
7.1
7.3
59.6
35.7
42.2
112.1
229.2
33.0
0.0
0.3
538.8
倍比
1.04
1.04
1.04
1.04
1.04
1.04
1.04
1.04
1.04
1.04
1.04
1.04
p=50%
（1984）
代表年
0.1
1.0
10.8
9.4
30.2
79.0
119.3
90.4
40.9
9.2
6.1
22.9
419.3
6~9
329.6
78.61
设计值
0.1
1.0
11.0
9.6
30.9
80.7
121.9
92.4
41.8
9.4
6.2
23.4
428.4
倍比
1.02
1.02
1.02
1.02
1.02
1.02
1.02
1.02
1.02
1.02
1.02
1.02
p=75%
（1982）
代表年
5.5
6.4
19.4
11.8
20.2
11.0
129.4
90.1
46.1
5.4
8.0
0.0
353.1
6~9
276.6
78.33
设计值
5.5
6.4
19.3
11.8
20.1
11.0
128.9
89.8
45.9
5.4
8.0
0.0
351.8
倍比
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
p=95%
（1986）
代表年
0.0
5.4
11.3
4.6
49.3
94.4
31.7
43.3
14.9
28.1
4.7
3.4
290.8
5~8
218.7
75.21
设计值
0.0
4.8
10.1
4.1
43.9
84.0
28.2
38.5
13.3
25.0
4.2
3.0
258.7
倍比
0.89
0.89
0.89
0.89
0.89
0.89
0.89
0.89
0.89
0.89
0.89
0.89
多年平均
（1984）
代表年
1.5
0.0
21.8
14.8
5.7
131.1
122.7
98.9
34.1
13.6
5.1
0.2
449.5
6~9
386.8
86.05
设计值
1.47
0.00
21.33
14.48
5.58
128.29
120.07
96.78
33.37
13.31
4.99
0.20
439.9
倍比
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
多年平均
1.2
4.2
13.4
13.7
34.1
61.2
105.0
107.3
63.7
28.5
5.5
4.2
439.9
6~9
337.2
76.66
由图可知，由淮宁湾站典型年不同频率（丰、平、枯等）的降水量较大月份主要集中在6-9月，即主要集中在汛期。
（3）降水量年内变化程度分析
采用降水不均匀系数表示降水量年内变化程度。
如表2-3所列淮宁湾站年降水量的月分配，由年降水量计算的月平均降水量为36.66mm，对比各月降水量，可知6—9月的月降水量超过了平均降水量，故有n=4，则：
不均匀系数（P32）为：
（439.9-4*36.66）/（12*36.66）=0.67
据计算结果知，淮宁湾站不均匀系数较大，说明该地区年降水量的月分配较为不均
3、降水量的年际变化分析
2.6降水量的空间分布
绘制1977-1988年同步期的年降水量均值等值线图，以反映多年平均降水量的空间分布规律。
年降水量等值线线距为线距100mm。
三、蒸发量的分析计算
子洲县位于淮宁河流域的下游，且具有1976~1988年的详细蒸发资料，则以子洲县蒸发情况为代表分析淮宁河流域的蒸发量。
本次，分析以水面蒸发计算为主。
3.1多年平均蒸发量分析
1、多年平均蒸发量计算
公式=1087.70mm
2、多年平均蒸发量年内变化分析
不同月份由于蒸发条件不同，蒸发量也不同，据多年平均蒸发值1087.7mm，选择1986年为典型年进行多年平均蒸发量的月分配过程计算，具体计算结果如下表3-1。
表3-1子洲县多年平均蒸发量月分配过程计算表
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
典型年（1986年）
26.58
29.52
69.06
137.2
183.6
136.9
154.4
115.1
107.7
71.34
35.04
17.4
放大倍比
1.003
1.003
1.003
1.003
1.003
1.003
1.003
1.003
1.003
1.003
1.003
1.003
月分配（mm）
26.67
29.62
69.30
137.67
184.23
137.37
154.93
115.49
108.07
71.58
35.16
17.46
据表3-1的计算结果绘制蒸发量柱状图3—1，以更明朗地反映该流域蒸发量年内变化情况。
图3-1子洲县多年平均蒸发量月分配情况图
由图3-1知，该流域4—9月蒸发量较大，表明该时段内气候干燥、炎热，植（作）物生长需要较多的水分，因此，在此时段内要合理配置和利用水资源，以满足国民经济的
用水需求。
2、蒸发量的年际变化分析
绘制蒸发量过程线（图3-2）分析其年际变化情况。
图3-2子洲县年蒸发量过程线
由图3—2知，
3.2干旱指数计算（1977—1988）
旱指数为年蒸发能力与年降水量的比值，是反映气候干湿程度的指标。
蒸发能力是指充分供水条件下的陆面蒸发量，可近似用E601型蒸发器观测的水面蒸发量代替。
流域多年平均蒸发量由子州县多年平均蒸发量代替，经计算为1085.4mm，流域多年平均降雨量为419.6mm。
计算公式为：
干旱指数=年蒸发能力/年降水量，即
年份
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
均值
蒸发能力
1062.5
1053
1014.2
1155.1
1133.7
1201.8
1034.3
1009.6
1072.6
1084
1212.4
991.1
1085.4
年降水量
541.8
619.6
430.0
331.3
419.2
372.6
384.7
377.8
483.7
306.8
323.1
422.7
417.8
干旱指数
1.96
1.70
2.36
3.49
2.70
3.23
2.69
2.67
2.22
3.53
3.75
2.34
2.72
该计算区域多年平均干旱指数为2.6。
=2.6>1,说明该流域蒸发能力大于降水量,气候干燥,则可判断该流域为半湿润带（1.0
<3.0）。
四、地表水资源量计算
3.1代表站选取
淮宁河流域内有两个水文站，即淮宁湾站和何家坪站，且其多年径流较齐全，地表水资源量计算时需计算到流域出口断面，则选择离流域出口较近的淮宁湾站作为代表站，进行流域的地表水资源量分析计算。
3.2资料的三性审查
单站径流资料统计分析是地表水资源量评价
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