水资源评价课程设计

1一、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2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：3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01000200030004000500060001977197919811983198519871989累积年降水量（mm）年份图1-1累积降水量曲线图y=0.8194x+54.208R²=0.778250300350400450500550600250300350400450500550600650700杜家湾站年降水量(mm)淮宁湾站年降水量(mm)4图2-2湫贤上站与杜家湾站降水相关关系图湫贤上435.9503.4417.2356.7440.2380.3369.9315.4519243396.70.717382.6杜家湾522.1566.8380.6283.3452.9371.4425.4296543.5310.1359.5淮宁湾608.3631394.2340.1440.1353.1412.2419.3516.8290.8480.60.778367.712.4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）iP—第i个站的年降水量，mm；—面积权FfinniiPFfPFfPFfPFfP......22115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16585955255839592145110245各分区面积权重0.140.070.080.040.050.070.080.080.120.090.20表2-2流域平均年降水系列年份197719781979198019811982198319841985198619871988年降水量541.7619.0429.6331.1419.2372.6385.1377.8483.6307.3323.1422.72、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/CvP=20%P=50%P=75%P=95%417.70.220.262505.3408.4340.3256.5npPi6表2-4不同频率年降水量个月分配计算成果表月份123456789101112合计典型年(1985)2.29.66.87.057.234.240.5107.5219.831.70.00.3516.8放大倍比0.980.980.980.980.980.980.980.980.980.980.980.98P=20%（设计值）2.29.46.66.855.933.439.6105.1214.931.00.00.3505.3典型年(1983)0.21.55.613.675.456.746.225.0118.162.57.20.2412.2放大倍比0.990.990.990.990.990.990.990.990.990.990.990.99P=50%（设计值）0.21.55.513.574.756.245.824.8117.061.97.10.2408.4典型年(1980)1.30.525.812.436.289.730.472.633.125.9120339.9放大倍比1.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.00P=75%（设计值）1.30.525.812.436.289.830.472.733.125.912.00.0340.3典型年(1986)0.05.411.34.349.394.431.743.314.928.14.73.4290.8放大倍比0.950.950.950.950.950.950.950.950.950.950.950.95P=95%（设计值）0.05.110.74.146.789.430.041.014.126.64.53.2256.5典型年(1984)0.11.010.89.430.279.0119.390.440.99.26.122.9419.3放大倍比1.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.00多年平均0.11.010.89.430.178.7118.990.140.79.26.122.8417.77图2-3怀宁河流域多年降水量频率分布曲线图892.5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/Cvp=20%(mm)p=50%(mm)p=75%(mm)p=95%(mm)439.880.210.282538.789428.435351.766258.690（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）。10图2-4怀宁