河海大学水资源利用课程设计报告

《水资源利用》

课程设计报告

班级：

学号：

：

指导老师：

2016.01.20

目录

1 自然地理及经济发展概况1

1.1自然概况 (1)

1.2水系概况1

1.3水资源供需平衡分区1

2 水资源总量评价2

2.1汛期雨量及年降雨量的统计2

2.2各种来水频率代表年的选择4

2.3水资源总量分析5

3 供水工程调查分析10

3.1蓄水工程10

3.2提水工程11

3.3水井工程11

4 用水调查分析12

4.1生活用水算 (12)

4.2工业用水计算 (13)

4.3农业灌溉用水计算14

5 可供水量及供需平衡21

5.1可供水量计算21

5.2用水次序 (21)

5.3水资源供需平衡计算21

6 课设感想 (26)

1、自然地理及经济发展状况

1.1自然概况

评价地区（某县）位于苏北西部，洪泽湖南岸。总面积2492.8 km2，耕地面积113.31万亩，其中水田面积70.99万亩，旱地面积42.32万亩。全县水面积428.8 km2，陆地水面积133.3 km2。该县属季风性湿润气候，夏季高温多雨，秋季气爽天高，冬季干燥寒冷，气象灾害频繁，洪涝汗渍热带风暴齐全。2000年末全县总人口68.34万人，农业入口61.57万人，占总人口的90.1％。2000年工业总产值6.0亿元，比1995年增长219.0％，年递增26.1％。

1.2水系概况

该县境内河流、湖泊属淮河水系，境内河流有淮河和入江水道，淮河全长64.95 km2，水面积80多km2；入江水道全长20.5 km2，水面积约7.0 km2。境内有湖泊8面，总湖泊面积约197.3 km2。现有中型水库5座，总库容20160万m3，兴利库容12168万m3，小型水库120座，总库容13681万m3，兴利库容7022万m3。

1.3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。本设计以县境为界，采取以流域水系分区。全县共分7个计算单元，即：仇集大涧片、沿淮河南岸片、沿洪泽湖片、沿入江水道片、铜龙河片、古城大涧片和河西片。各片面积分类情况见表1。

表1 该县各片面积分类表单位：km2

仇集大涧187.6 187.6 111 73.8 2.8

沿淮南岸282.9 246.9 136.6 105.1 5.2

沿洪泽湖717.4 663.1 68.3 541. 53.8

沿入江道241.2 234.1 1.7 216.2 16.2

铜龙河164.8 164.8 32.5 111 21.3

古城大涧263.5 263.5 76.8 163.3 23.4

河西635.4 437.3 426.7 10.6

合计2492.8 2197.3 426.9 1637.1 133.3

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，且以降雨量系列来选择代表年。

2.1汛期雨量及年降雨量的统计

本次设计选用该县水文站、该县气象站和三河闸水文站1957年至1990年的34年雨量资料系列。统计三站逐年的降雨量和汛期雨量，取三站逐年年降雨量的算术平均值进行频率分析计算。频率分析、适线时要求采用矩法，且取Cs ＝2Cv，统计结果见表2。

表2 三站逐年的降雨量与汛期雨量平均值计算表（单位：mm）

计算机优化适线得到年雨量的频率分析、参数估计,见表3

表3 三站综合逐年降雨量系列频率计算

图1 年降雨量频率适线图

其中，偏态系数Cs=0.42，Cs/Cv=2,样本均值Ex=987.8mm

2.2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：现状水平年、平水年（P＝50％）、中等干旱年（P＝75％）、特殊干旱年（P＝95％）。根据上一节分析计算的年降雨量频率曲线，查算出三种不同保证率的年雨量，结果见表4。

表4 不同保证率下年雨量统计表

再从实际系列中挑选出年雨量比较接近的年份，选择对工程偏不利的年份作

为代表年。在年雨量接近的情况下，雨量过分集中（汛期雨量偏大）的年份对水资源的存蓄及供给不利，可考虑作为代表年，经比较分析后，结果见表5。

表5 不同来水保证率下代表年选择结果表

2.3水资源总量分析

该县不同代表年的水资源总量包括该代表年产生的当地地表水、过境水和地下水三部分。即W W W W 总当地地表过境水地下＝＋＋

2.3.1、当地地表水资源

根据实际情况，本次设计选取本县和邻近范围内的12个雨量站各代表年的逐日雨量资料和该气象站的蒸发量资料进行计算。

针对不同的下垫面，采用不同的方法进行计算：

对于水面：R 水＝P －E 水 （1－1） 对于旱地，采用《江苏省暴雨洪水图集》中的模型公式：

i R C = （1－2） 式中， P 为片面雨量，水面、水田为日雨量，旱地为次降雨量(mm)；

Pa 为前期影响雨量，由公式,1,()a t a t t P K P P +=+逐日计算而得，其中平

原圩区：K ＝0.93；Im ＝95mm ；山丘区：K ＝0.90；Im ＝75mm 。

C P 、C i 为模型参数，平原圩区：C P =20、C i =105；山丘区：C P =10、C i =72。

E 水为水面蒸发量（mm ）。

当地地表水资源总量即为水面径流量和旱地径流量之和。

为减少计算工作量，本设计中该县各片不同代表年当地地表径流量可直接采用已给资料的计算结果。其中，6-9月为汛期，汛期按旬计算，即需将汛期候的径流相加转成相应旬的径流量。其余月份的计算时段单位则为月。铜龙河当地地表径流量计算结果见表6。

表6 铜龙河当地地表径流量计算表单位：万m3

2.3.2、过境水

a、根据淮阴市水利区划综合平衡后，不计引江水量，分配给该县的淮河、洪泽湖和入江水道50%、75%和95％代表年的水资源量分别为19.2893、20.1091和5.5188亿m3。据推算分配给现状年该县的水量为18.2501亿m3。

b、境外汇流量

该县县南部的仇集大涧发源于安徽省嘉山县的分水岭水库，经仇集乡流入七里湖，境外集水面积185 km 2。经推算，仇集大涧片平水年、枯水年和特枯年汇流量分别为5341.0、4073.7、1779.7万m 3，其现状水平年境外汇流量为4219.9万m 3。

仇集大涧片仅考虑境外汇流量。各片年过境水量分配见表2。由于缺少过境水量月分配资料，各片不同代表年过境水量的年内分配参照各片相应代表年的当地地表径流量年内分配比例进行划分。即

,,,,,,i j i j i i W W W W 当地过境过境

当地

式中，,i W 过境为某代表年i 过境水量（i 代表平水年、一般干旱年或特别枯水

年，下同），（万m 3）；

,,i j W 过境为某代表年i 第j 个月过境水量（万m 3

）； ,i W 当地为某代表年i 当地地表水资源量（万m 3

）；

,,i j W 当地为某代表年i 第j 个月当地地表水资源量（万m 3

）。 2.3.3地下水

该县地下水储蓄量约26.09亿m 3，本次分析的评价量以补给量为算。补给量包括天然补给量、开采补给量和人工补给量三部分。为避免水资源总量的重复计算，补给量只计算天然降雨入渗补给量。大气降雨入渗补给量按下式计算：

Wf ＝0.1 *P *a *F （1－4）

式中： Wf ――大气降雨入渗补给量， 万m 3/年；

P ――年降雨量，mm ；

a ――年降雨入渗系数， 本设计山丘区为0.05，平原区为0.1； F ――计算区面积，km 2。

该县各片各代表年型年降雨量情况见表3。

表7 该县各片不同代表年过境水量表单位：万m3

表8 该县各片代表年型的年降雨量统计表单位：mm

由表7可知，铜龙河过境水量为0。

铜龙河降雨入渗补给量计算结果见表9。

表9 铜龙河降雨入渗补给量计算成果表（万m3）

现状年P=50% P=75% P=95% 山区156.03 167.94 132.29 104.26

平原1065.82 1147.19 903.65 712.18

合计1221.85 1315.13 1035.94 816.44 该县各片不同代表年水资源总量为相应当地地表水、过境水和地下水水量之和。铜龙河水资源总量计算成果见表10。

表10 铜龙河水资源总量计算成果表（单位：万m3）

现状年P=50% P=75% P=95%

地表水资源量3064.72 4619.29 1834.38 1088.61

过境水资源量0 0 0 0

地下水资源量1221.85 1315.13 1035.94 816.44 水资源总量4286.57 5934.42 2870.32 1905.05 铜龙河片各保证率下当地地表水、过境水、总地表水的过程图如下

（由于铜龙河过境水资源量为0，所以图示中省去这一项）

图2 平水年地表水资源情况图

图3 枯水年地表水资源情况图

图4 特枯水年地表水资源情况图

图5 平水年地表水资源情况图

图6 枯水年地表水资源情况图

图7 特枯水年地表水资源情况图

3、供水工程调查分析

3.1蓄水工程

该县蓄水工程包括中小型水库和塘坝。各片蓄水工程兴利库容表见表11。

表11 该县各片蓄水工程兴利库容表单位：万m3

3.2提水工程

全县共装机295处690台，总容量43410.6千瓦，直接从河湖提水能力达130.14 m3/秒。据统计，1990年全县从境外累计提水23583.3万m3。各片提水工程供水情况见表12。

表12 该县提水工程供水情况调查表单位：m3/秒；万m3

3.3水井工程

据统计，全县可用井68眼，1990年开采量为506.0万m3，其中工业用水231.5万m3，生活用水274.5万m3，各片水井工程供水情况见表13。

表13 该县水井工程供水情况调查表单位：万m3

4、用水调查分析

按照《全国水资源综合规划细则》，需水部门分为生活、生产及生态环境三大类。考虑到实际情况，本次设计仅考虑生活（包括城镇生活和农村生活）、工业和农业三个用水部门。

在各用水部门中，工业用水、城镇居民生活用水和农村人畜用水受外界来水、降雨和旱情的影响较小，因此，同一水平年不同来水情况下（不同代表年来水）以上部门需水量可假定不变。农业灌溉用水与自然界的气候等因素密切相关，同一水平年，来水丰枯不同，其农业需水量亦不同。本部分需要计算不同来水情况下农业需水量，各片生活、工业和农业需水量之和即为各片总需水量。

4.1生活用水

城镇居民生活用水包括三部分：家庭生活用水、社会生活用水和其它用水。其计算公式为：

i i i W PK =

式中，i W 为某水平年城镇或农村生活用水量（万m 3）；

i P 为某水平年人口（万人）；

i K 为拟定的某水平年人均综合用水定额（m 3/人.年）。

求出该县年总用水量之后，各片生活用水量分配可参考各片行政面积占该县县行政面积的比例进行分割。由于缺少资料，同时由于生活用水各月相差不大，可取各月相等，即按照下式计算各月生活需水量。汛期各旬生活需水量为月需水量的1/3。

,1

12

i j i W W =

式中，i W 为预测的某水平年城镇或农村生活用水量（万m 3）；

,i j W 为预测的某水平年第j 月城市或农村生活用水量（万m 3）。

为便于计算，本次直接综合三部分的用水定额。1990年城镇居民生活用水定额为150 l/（人·日），城镇居民人口按照非农业人计算。农村家庭生活设施水平较低，用水定额取50 l/（人·日）；牲畜按分类定额计算，用水608.99万m 3。

计算结果如下

表14 该县各片生活用水量(万m3)

4.2工业用水

该县工业需水计算方法采用定额法进行计算，即根据工业总产值和用水定额求出全县的工业需水。假设县内各片工业分布基本均匀，故各片工业用水量分配可参考各片行政面积占该县行政面积的比例进行分割。

定额法考虑工业产值和万元产值用水量情况，该县县工业需水量计算公式为：

W q P =?工业县

i

i A W W A =县

县

式中，W 县、i W 分别为工业年用水量和某片工业年需水量（万m 3）；

q 为万元产值用水量（m 3

/万元）；

P 工业为工业产值（亿元）；