水资源供需平衡毕业设计指导书 2013年11月

1水资源供需平衡毕业设计指导书河海大学继续教育学院2013年11月2前言水资源是基础性自然资源，是生态环境的重要组成部分和控制性因素之一，同时又是战略性经济资源，是一个国家或地区生活、生产活动中不可或缺的一种资源。本设计以贵溪市水资源和社会经济需水情况为背景（部分数据已做修改），要求学员对该地区水资源开发利用情况作出评价，并进行水资源供需平衡分析。设计内容包括水资源评价、需水计算及预测、可供水量计算、水资源供需平衡、对策与建议等。对于设计中遇到的问题，请致信：[e-mail]；[e-mail]；注：本说明书仅为教学设计所用，仅需掌握设计的原理和过程。文中对地区的年降雨量、产流量、灌溉制度等资料做了修改，因此请不要对资料进行核实和质疑，更不宜引用设计中的数据资料。参考文献：（1）黄永基，马滇珍，区域水资源供需分析方法，中国水利水电出版社，1990年。（2）董增川，水资源评价与管理，河海大学（自编教材），2006年。（3）鲁子林，水利计算，河海大学出版社，2002年。（4）全国水资源综合综合规划细则，2002年。31设计内容1.1自然地理及经济发展概况一、自然概况贵溪市位于江西省的东北部，信江中下游。多年平均降雨量为1857mm，年内降水量分配不均匀，降水量主要集中在4月～6月，占全年降水量49％,8月～10月降水量相对较少，仅占全年降水量的18％左右；多年平均蒸发量为1441mm，7月份蒸发量最大，月蒸发量平均为239mm。该市辖行政面积2299km2。2008年底全市总人口54.99万人，其中农村人口30.24万人，城镇人口24.75万人。2008年全市年生产总值167.86亿元。其中,第一产业增加值12.3亿元，占生产总值的比重为7.3%，第二产业增加值124.38亿元，其中火电6.8亿元，其它工业117.58亿元。第三产业增加值31.18亿元，占生产总值比重为15.1%。二、水系概况信江是江西省的五大河流之一，发源于浙赣北境的怀玉山仙霞岭。信江干流自东向西蜿蜒而下，流经上饶、铅山、弋阳、贵溪、余江等县（市），信江是贵溪市主要的供水水源。贵溪市较大的的支流泗沥河和罗塘河将贵溪市分为贵溪北和贵溪南两片。泗沥河流域和罗塘河流域面积见表1。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，需要划分为若干个计算单元。本设计采取流域水系分区。全市共分2个计算单元，两片面积分类情况见表1。表1该市各片面积分类表单位：km2计算单元计算分区流域分区行政区划面积（km2）泗沥河贵溪北884.11贵溪市罗塘河贵溪南1414.9441.2水资源评价区域水资源供需分析要根据一定的雨情、水情或旱情进行分析计算。常用的方法有两种：一种为长系列法，即按照雨情、水情或旱情的历史系列逐年分析计算；另一种方法为典型年法，即进行区域水资源的供需分析时，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，本次设计采用典型年法进行计算，且以面降雨量系列来选择典型年。一、降雨量评价1、降雨量评价设计资料选用贵溪气象站1960年至2008年的48年雨量资料系列，气象站降雨量统计见附表1。统计气象站逐年的降雨量和汛期雨量，进行频率分析计算。频率分析、适线时要求采用矩法。2、典型年与水平年用典型年来分析区域水资源的供需情况，要求所选典型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，典型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，本次设计需要分析三种年型：（1）平水年（P＝50％）；（2）中等干旱年（P＝75％）；（3）特别干旱年（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，再从实际系列中挑选出与计算的年雨量相接近，且对工程偏不利的年份作为代表年。在年雨量接近的情况下，农作物生长季节降雨量偏少的年份对水资源的存蓄及供给不利，可考虑作为典型年。本次设计以2008年作为现状水平年，2015年为近期规划水平年。二、蒸发量评价贵溪市多年平均蒸发量为1441mm，各月间蒸发量相差较大，7月蒸发量最大，平均月蒸发量为239mm，1月蒸发量最小，平均为44.2mm。多年平均月蒸发量见表2。表2贵溪市多年平均蒸发量单位：mm月份123456789101112合计贵溪44.251.067.510214615723920915812880.358.614415三、水资源总量分析该市不同典型年的水资源总量包括该典型年产生的当地地表水、地下水和过境水三部分。即总当地地表过境水地下＝＋＋。（一）当地地表水资源根据实际情况，选取贵溪气象站的逐日降雨和逐日蒸发计算各典型年的产流量。针对不同的下垫面，采用不同的方法进行计算：水面产流采用水量平衡公式计算：R水＝P－E水（1－1）对于旱地，采用新安江模型计算。水田产流根据水稻不同生长期的水田需水深度、耗水系数及灌排方式推求灌排水量。城镇区域划分为不透水面积和透水面积两部分分别计算产流量。当地地表水资源总量即为以上四种下垫面产流量之和。为减少计算工作量，本设计中不同典型年当地地表径流量可直接采用附表2的计算结果。（二）过境水信江是江西省的五大河流之一，发源于浙赣北境的怀玉山仙霞岭。信江干流自东向西蜿蜒而下，流经上饶、铅山、弋阳、贵溪、余江等县（市），干流全长329km，其中鹰潭市境内72km，信江水是贵溪市重要的供水水源之一。平水年、枯水年和特枯年信江水资源可利用量见附表2。（三）地下水地下水资源量以补给量为算。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。经计算，贵溪县地下水储蓄量约0.41亿m3，其中贵溪北地下水资源量约1592万m3，贵溪南地下水资源量约2548万m3。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。1.3供水工程调查分析一、蓄水工程6农田灌溉用水主要由水库工程供给，不足时适当取用河流及少量地下水。蓄水工程主要考虑水库和塘坝工程。截止到2008年，贵溪市已建成中型水库6座，各种小型水库和塘坝139座。各片蓄水工程兴利库容表见表3和表4，蓄水工程分布见图1。二、提水工程河道的提水工程能力根据《信江流域水资源分配方案》中关于贵溪市2005年引提水能力数据，具体数据见表5。水井工程是开采地下水的另一种工程手段，本设计中，假设水井提水能力足够大。表3贵溪市中型水库兴利库容表单位：万m3控制面积兴利库容设计灌溉面积实际灌溉面积分区水库（km2）（万m3）（亩）（亩）枫林湾35.820904500019000大禾源18.44913180009000太平坂7.983410600塘湾22.610812805010000白庙18.512003576015000硬石岭42490021000贵溪市合计145.2411018――――表4贵溪市小型水库和塘坝兴利库容表控制面积兴利库容计算单元水库名称（km2）（万m3）洪家湾2.2883童家山277忠心6.2300刘家垅6.9166.2杨梅岭3.3143.7河潭6.48292.5虾蟆石6.2309小（一）五七1.6381合计8座34.991452.4贵溪北小（二）70座57.21906.9界牌1.9566.7梁溪2.8150.4贵溪南小（一）石背1.5115.57东山垅2.1243.2白岩8.9695.7新溪1.878.7洋石桥5332桂家垅1.1693.7香炉峰6237老窑1.659010座32.921502.9小（二）51座39.31348表5贵溪市引提水能力表单位：座；万m3引水工程提水工程合计分区工程数量现状能力设计能力数量现状能力设计能力现状能力设计能力中型134260424864583056206小型2797518980020321526314083593148982贵溪市塘坝935210250小计279751898002045578673894911131154388图1贵溪市蓄水工程分布图（信江流向：自东向西）1.4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。在附表2所列的水资源可利用量中，预留了部分河道内生态环境需水；同时由于该地区降雨较为丰沛，河道外生态环境用水水量较少，本次设计暂不计算河道外生态环境、林业和牧业用水。因此，本次需水预测仅考虑生活、农业（灌溉和牲畜）、工业和第三产业的需水。在各用水部门中，居民生活用水、农村牲畜用水、工业和第三产业用水受外界来水、降雨和旱情的影响较小，因此，同一水平年不同来水情况下（不同典型年来水），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、农业、工业和第三产业需水量之和即为各片总需水量。9（一）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：iiiWPK（1－2）式中，iW为某水平年城镇或农村生活用水量（万m3）；iP为某水平年人口（万人）；iK为拟定的某水平年人均综合用水定额（m3/人.年）。2008年贵溪市城镇人口24.75万人，农村人口30.24万人。经预测，2015年贵溪市人口约58.71万人，其中城镇人口33.46万人。2008年城镇生活用水定额取值150L/日.人，农村生活用水定额为75L/日.人。预测2015年城镇生活用水定额为170L/日.人，农村生活用水定额为90L/日.人。求出该片年总用水量之后，各片生活用水量分配可参考各片行政面积占该市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。,112ijiWW（1－3）式中，iW为预测的某水平年城镇或农村生活用水量（万m3）；,ijW为预测的某水平年第j月城市或农村生活用水量（万m3）。（二）工业用水本设计工业需水计算采用定额法进行计算，即根据工业总增加值和用水定额求出全市的工业需水。见公式（1－4）。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市行政面积的比例进行分割。定额法考虑工业增加值和万元增加值用水量情况，该市工业需水量计算公式为：WqP工业县（1－4）式中，W县、iW分别为工业年用水量和某片工业年需水量（万m3）；q为万元增加值用水量（m3/万元）；P工业为工业增加值（亿元）；10贵溪市2008年工业增加值124.38亿元，其中，火电约6.8亿元，其它工业117.58亿元。高耗水工业增加值约109亿元，占工业（不含火电）增加值的93%。预测2015年工业增加值（不含火电）将达到396.21亿元。2008年一般工业用水定额60m3/万元，高耗水工业用水定额为90m3/万元，火电用水量5.8亿m3。预计2015年火电用水量将大大减少，火电用水量约为1480万m3。一般工业用水定额40m3/万元，高耗水用水定额73m3/万元，且假设高耗水工业所占比重变化不大。本设计中各片工业需水的年内分配系数采用各月相等的办法进行。（三）第三产业需水第三产业需水计算同工业需水量计算，即采用等额法。已知2008年第三产业增加值为30亿元，2015年预测为100亿元。2008年第三产业用水定额为7m3/万元，2015年预计降为6m3/万元。（四）农业用水1.农业灌溉用水灌溉用水量是指作物生长期内天然降水不能满足需要而必须由水利工程提供的水量。本次设计中，根据水量平衡原理并结合当地实际情况，制定水稻和旱作物两种类型的灌溉制度，再根据灌溉面积，灌溉水利用系数计算其需水量。灌溉需水量计算时段取旬。（1）水稻的灌溉制度水稻的生长期可分为秧田期、泡田期和大田期，因其各具特点，故按三个时期进行分析。①秧田期秧田期计算采用下列公式近似估算M秧＝0.667（S1+E需1－P1）/10（1－5）式中，M秧为秧田期灌水定额（m3/亩）；S1为秧田期渗漏量，取值