水资源管理3

第三章城市水资源计算与评价第一节、城市水资源系统概述第二节、城市水资源开发利用现状及其影响评价第三节、城市水资源数量评价第四节、水资源质量评价第五节、水资源评价基本程序第六节、水资源评价实例第三节城市水资源数量评价城市水资源的数量评价，一般是针对城市某一特定区域而进行的，它是在充分收集整理气象、水温资料的基础上，研究城市区域内降水、蒸发、径流等要素的时空变化规律以及区域地表水、土壤水、地下水的互相转化关系，计算地表水资源、地下水资源以及总水资源的数量，分析其质量以及时空变化规律，为城市水资源的开发规划提供科学依据。本节内容主要包括基本资料的收集和审查、地表水资源量的评价、地下水资源量的评价、水资源总量的计算等内容。第三节城市水资源数量评价一、数量评价的基本原则一）在水质评价的基础上进行水量评价既要充分了解地表水、地下水化学组分及其时空变化规律，将可利用的水作为水量评价的对象。二）按流域和地下水系统进行评价1、地表水资源量按照流域进行评价2、地下水资源量按照地下水系统进行评价第三节城市水资源数量评价三）根据“三水”转化的规律进行评价地表水、地下水接受降水的补给并通过蒸散作用将水分释放到大气中；地表水与地下水不断进行水量交换。根据“三水”转化的规律，对各系统间的水量耦合关系进行分析，在大体确定地表水资源量和地下水资源量的同时，通盘考虑两者的重复计算量，以保证总水资源量上的整合。四）以动态、发展的观点进行评价1、以动态的观点指导水资源的评价工作2、以动态的观点认识水资源系统，及时了解水资源条件的变化第三节城市水资源数量评价二、地表水资源数量评价地表水资源是指既有经济价值又有长期补给保证的重力地表水，即当地地表产水量，它是河川径流的一部分。因此可以通过对河川径流的分析来计算地表水资源量。PREVPRE第三节城市水资源数量评价一）降水量确定区域年降水量的特征值，研究年降水量的地区分布、年内分配和年际变化等规律，为水资源供需分析提供区域不同频率代表年的年降水量。二）蒸发量蒸发量是水量平衡要素之一，是特定地区水量支出的主要项目，是反映当地蒸发能力的指标。水面蒸发、陆面蒸发、干旱指数水面蒸发是反映陆面蒸发能力的一个指标流域蒸散发是流域水面蒸发、土壤蒸发与植物散发的综合。干旱指数是气象学中用来反映气候干湿程度的指标，以年蒸发能力E0和年降水量P的比值来表示。0/EP第三节城市水资源数量评价三）河川径流量河川正常年径流量是指无限长的年径流算术平均值河川径流的变化：年际变化、年内变化四）分区地表水资源数量计算应注意的问题第三节城市水资源数量评价三、地下水资源数量评价我国地下水资源分布广、水质好、不易被污染、调蓄能力强、供水保证程度高，被越来越广泛的开发利用。地下水资源数量评价内容包括补给量、排泄量、可开采量的计算和时空分布特征分析，以及人类活动对地下水资源的影响分析。地下水资源计算的基本方法：水量平衡原理——水量平衡法；数学统计原理——相关分析法；实际试验的方法——开采试验法；地下水动力学原理——解析法和数值法。水量平衡法：地下水资源量=总补给量=总排泄量第三节城市水资源数量评价一）地下水资源评价的原则1、“三水”综合考虑的原则2、以丰补次、调节平衡的原则3、水质、水量统一的原则二）山丘区地下水资源量的计算三）平原区地下水资源量的计算以补给量、排泄量估算四）地下水可开采量地下水可开采量指在经济合理的开采条件下、并在开采过程中不致发生水质恶化等不良现象的情况下，在开采期内有保证的地下水水量。（地下水的开采资源）gg=++++E+ggWRUUU山山侧山山山潜泉第三节城市水资源数量评价四、水资源总量的计算水资源总量，指评价区内当地降水形成的地表和地下的产水量，即地表径流量与降水入渗补给量之和。一）山丘区水资源总量计算二）北方平原区水资源总量计算三）南方平原区水资源总量计算gWRWW重第四节水资源质量评价水资源的质量问题是研究、开发水资源的中心内容之一。从严格意义上来讲，水资源的质量评价应包括水质评价和水环境质量评价这两个方面。水的质量是指水体中所含物理成分、化学成分、生物成分的总和。水资源质量评价是根据用水的要求和水的物理、化学、生物性质，评定水资源的质量。第四节水资源质量评价水的质量决定着水的用途和水的利用价值，可根据不同的供水目的，为人们提供满足生活饮用、工业和农业生产等水质要求的而具有一定水量保证的水源。从供水的角度来讲，要求水资源既要有充足的水量，又要具备符合要求的水质。若水量充足、水质优良，满足用水要求，则可直接作为供水源；若有充足的水量，但水质不好，则不能用作供水水源；若水质一般，则需经处理后方可作为供水源，水处理成本的大小取决于水质；若水量不足而水质尚好，则只能用作小型供水源或分散供水水源。第四节水资源质量评价天然水质是自然界水循环过程中各种自然因素综合作用的结果。天然水的成分与其形成过程中的各种物理化学条件紧密相关。大气降水的水质主要与当地气象条件和降水淋溶的大气颗粒物的化学物理成分有关。地表水的水质则与流经地区的岩土类型、植被条件有关系。地下水的水质主要取决于含水介质的岩性与补给、径流和排泄条件相联系的水化学环境一、水环境概念和指标体系第四节水资源质量评价天然水中含有溶解的气体、离子、原生质及悬浮固体等成分。若按存在状态可将水中的物质组分分为三类，即悬浮物、溶解物质和胶体物质。水中物质的颗粒大小还不能全面反映水的综合特性，必须建立相应的水质指标，才是判断水质量的具体衡量标准。天然水通常根据水的物理特性、化学组分、生化指标等进行质量的分类。第四节水资源质量评价一）水质量指标水质量指标是表示水中物质的种类、成分和数量的综合指标，使判断水质的具体衡量更为准确。水质量指标繁多，但可分为物理的、化学的和生物学的等几大类。1、水的物理指标一般包括颜色、嗅、味、透明度、水温等。2、水的化学指标水的化学指标通常由矿化度、硬度、酸碱度以及各种常量离子的组合。第四节水资源质量评价３、水的环境化学指标化学需氧量（COD）：指水体中进行氧化过程所消耗的氧量，以毫克每升（mg/L)表示。生化需氧量（BOD）：指水体中微生物分解有机化合物过程中所消耗的溶解氧量。4、水的化学组分指标目前，水化学分类的方案有很多种，最常见的是舒卡列夫分类、阿廖金分类、苏林分类等。例如，舒卡列夫分类是根据地下水中6种主要离子（K+合并于Na+中）及矿化度划分的，简明易懂，在我国广泛应用。第四节水资源质量评价第四节水资源质量评价二）水质评价方法水质评价是按照评价目标，选择相应的水质参数（指标）、水质标准和计算方法，对水质的利用价值及水的处理要求作出的评定。中国使用的水质评价方法大致分为污染指数法和分级评价法两大类。第四节水资源质量评价一）饮用水水质评价标准我国的《生活饮用水卫生标准》（GB5749—85）列于表3-8，标准中的项目类别分为感官性状和一般化学指标、毒理学指标、细菌学指标和放射性指标。二）饮用水水质评价的一般步骤1、按照规定进行取样、检测分析，分析项目应不少于生活饮用水水质标准中所列的项目；2、对分析结果和采用的分析方法进行全面的复查3、根据复查后的结果依据《生活饮用水卫生标准》（GB5749—85）中规定的指标逐项进行对比评价，当全部项目符合标准要求时，才能作为生活饮用水。二、饮用水水质评价第四节水资源质量评价三）饮用水水质评价物理性状：饮用水的物理性质应当是无色、无味、无臭、不含可见物及清凉可口(7—11℃)普通盐类：水中溶解的主要指水中的一些常见离子成分,它们多数是天然矿物，其含量在水中变化很大。含量过高时会损及水的物理性质,使水过于咸或苦，以致不能饮用；过低时，人体吸取不到所需的某些矿物质，也会产生一些不良的影响。有害物质：区域水文地质环境因素；人为污染因素细菌：大肠杆菌本身并不是有毒的细菌，但是其多与其他杂菌共生。饮用水卫生标准规定，每升水中大肠杆菌群不能超过3个。人在体温度（37℃）下经过24h培养后，1ml水中细菌总数不能超过100个。第四节水资源质量评价四）锅炉用水及某些工业用水的水质评价1、锅炉用水的评价在高温、高压的条件下，水在锅炉中可以发生各种不良的化学反应，主要有成垢作用、腐蚀作用和成泡作用等。这些作用对锅炉的正常使用会带来非常有害的影响，而这些作用的发生与水质有关。第四节水资源质量评价对锅炉用水进行水质评价时，应从以下三方面进行全面评价。1）成垢作用在高温高压的蒸汽锅炉中，水中的离子相互作用产生了能附着在锅炉内壁的化合物，即锅垢。会阻碍热传导，消耗燃料，降低锅炉的效率。2）成泡作用水煮沸时在水面上产生大量的泡沫即为成泡作用。3）腐蚀作用水中氢置换铁的作用，会造成锅炉的腐蚀作用。腐蚀作用对锅炉的危害极大，它不仅减少锅炉的使用寿命，还可能引发锅炉爆炸。第四节水资源质量评价2、其他工业用水水质评价不同的工业部门，都有一定的用水水质要求，其中纺织、造纸和视频等工业对水质的要求更为严格。由于工业企业种类繁多，目前也只能根据各部门的要求与经验，提出某些试行的规定，现将纺织等13种工业用水要求列出，如表3-10所示。用水工业浑浊度/度色度/度总硬度/度总碱度(mg/L)pH值总含盐量(mg/L)铁(mg/L)锰(mg/L)硅酸(mg/L)氯化物(mg/L)CODMn(mg/L)制糖51051006～7—0.1——2010造纸高级纸553501000.05～0.10.05207510一般纸251551002000.20.1507520粗纸5030102005000.30.1100200—纺织5202200-4000.250.25—100—染色55~2011006.5～71500.10.115～204～810洗毛-702-6.5～71501.01.0——1鞣革2010～1003～7.52006～8—0.1～0.20.1～0.2—10—人造纤维015２-7～7—0.2———6黏液丝550.5506.5～71000.050.032555透明胶片223-6.5～81000.07—2510—合成橡胶2-1-6.5～7.5100.05——20—聚氯乙烯3-2-71500.3——10—合成燃料0.503-7～7.51500.05——25—洗涤剂0.6205-6.5～8.61500.3——50—表3-1013种工业的用水水质要求第四节水资源质量评价五）灌溉用水的水质评价农作物能够正常生长所需要的灌溉用水必须具备适宜的水温和有益的盐类及有机物质。1、水质标准2、评价方法1）钠吸附比值（A)法当A＞20时，为有害的水；A=15～20时，为有害边缘；A＜8时，为相当安全的水。2）灌溉系数Ka法Ka＞18时，为完全适用的水；灌溉系数Ka＝18～6时，为适用的水；灌溉系数Ka=5.9～1.2时为不太适用的水；灌溉系数Ka＜1.2时，为不能用的水。3）水质标准法依据我国现行的《农田灌溉用水水质标准》（GB5084—92）进行农业灌溉用水水质评价的方法第四节水资源质量评价一）水环境质量标准与方法我国根据国内水体的分布与水质特征，制定了适用于江河、湖泊、水库等地面水体的《地面水环境质量标准》（GB3833—2002）和适合于地下水环境质量的《地下水质量分类指标》（GB/T14848—93）。标准的颁布与实施为水体环境质量的正确评价奠定了基础。水环境质量评价的关键是选择或构建正确的评价方法，以及评价模型中所涉及的关键参数序列。水环境质量评价方法有多种，可分为标准对比分析法、水质指数法、水质标准级别法、模糊数学法等几类。三、水环境质量评价第四节水资源质量评价标准对比分析法主要是根据水环境质量标准与实例水质结果进行对比，对区域水环境进行分类分区，从而确定水环境质量分布概况的一种方法。二）地表水环境质量评价1、评价因子的选择1)地表水评价因子的种类感官性因子包括颜色、味、嗅、透明度、浑浊度、悬浮物、总固体等。感官性因子是水质量的直观指标，是初步判断水质及污染程度的依据。氧平衡因子主要有溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、有机碳