2011水文水资源基础(下)

2011年1月13日水文水资源基础（下）主要内容：主要内容：1.水资源基本概念水资源基本概念水资源基本概念水资源基本概念2.水资源评价水资源评价水资源评价水资源评价3.开发利用评价开发利用评价开发利用评价开发利用评价4.需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡5.节约用水节约用水节约用水节约用水6.水资源规划水资源规划水资源规划水资源规划7.水文预报水文预报水文预报水文预报8.防洪防洪防洪防洪2开发利用评价开发利用评价节水规划节水规划保护与防治保护与防治合理配置合理配置工程布局与实施方案工程布局与实施方案需水预测需水预测水资源查评价水资源查评价供水潜力供水潜力水水资资源源综综合合规规划划信信息息系系统统建建设设水水资资源源综综合合规规划划专专题题研研究究保障措施保障措施实施效果评价实施效果评价非工程措施实施方案非工程措施实施方案水资源综合规划水资源综合规划3主要内容：主要内容：1.水资源基本概念水资源基本概念水资源基本概念水资源基本概念2.水资源评价水资源评价水资源评价水资源评价3.开发利用评价开发利用评价开发利用评价开发利用评价4.需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡5.节约用水节约用水节约用水节约用水6.水资源规划水资源规划水资源规划水资源规划7.水文预报水文预报水文预报水文预报8.防洪防洪防洪防洪4一、水资源基本概念一、水资源基本概念n水资源的定义n水资源的分类n水资源的特点5水资源的定义：水资源的定义：n n1988年联合国教科文组织(UNESCO)和世界气象组织(WMO)定义：n n作为资源的水应当是作为资源的水应当是作为资源的水应当是作为资源的水应当是可供利用或可能被利用可供利用或可能被利用可供利用或可能被利用可供利用或可能被利用，具有具有具有具有足够数量和可用质量足够数量和可用质量足够数量和可用质量足够数量和可用质量，并且可适合对某地，并且可适合对某地，并且可适合对某地，并且可适合对某地为满足水资源需求而能长期供应的水源。为满足水资源需求而能长期供应的水源。为满足水资源需求而能长期供应的水源。为满足水资源需求而能长期供应的水源。6水资源的概念水资源的概念n n大不列颠百科全书的定义：全部自然界任何大不列颠百科全书的定义：全部自然界任何形态的水，包括气态水、液态水和固态水的全部形态的水，包括气态水、液态水和固态水的全部量量n n中国水利百科全书（中国水利百科全书（19911991年版）：地球上所有气年版）：地球上所有气态、液态或固态的天然水。人类可利用的水资源态、液态或固态的天然水。人类可利用的水资源主要指某一地区逐年可以恢复和更新的淡水资源。主要指某一地区逐年可以恢复和更新的淡水资源。地球上的水资源可分为两类，一类是永久储量，地球上的水资源可分为两类，一类是永久储量，更新周期长，更新及缓慢，如深层地下水；另一更新周期长，更新及缓慢，如深层地下水；另一类是年内可恢复的储量，它积极参与全球水循环，类是年内可恢复的储量，它积极参与全球水循环，逐年得到更新，在较长的时间内保持动态平衡，逐年得到更新，在较长的时间内保持动态平衡，即通常所说的可利用水资源量即通常所说的可利用水资源量7水资源的定义：水资源的定义：n n狭义水资源：n n人类在一定的经济技术条件下能够直接利用的人类在一定的经济技术条件下能够直接利用的人类在一定的经济技术条件下能够直接利用的人类在一定的经济技术条件下能够直接利用的淡水。淡水。淡水。淡水。n n广义水资源：n n在一定的经济技术条件下能够直接或间接适用在一定的经济技术条件下能够直接或间接适用在一定的经济技术条件下能够直接或间接适用在一定的经济技术条件下能够直接或间接适用的各种水和水中物质，在社会生活和生产中具的各种水和水中物质，在社会生活和生产中具的各种水和水中物质，在社会生活和生产中具的各种水和水中物质，在社会生活和生产中具有适用价值和经济价值的水都可成为水资源。有适用价值和经济价值的水都可成为水资源。有适用价值和经济价值的水都可成为水资源。有适用价值和经济价值的水都可成为水资源。8水资源的分类：水资源的分类：n n按存在形式分为地表水和地下水：n n地表水地表水地表水地表水：河流、湖泊、沼泽、冰川等水体的总：河流、湖泊、沼泽、冰川等水体的总：河流、湖泊、沼泽、冰川等水体的总：河流、湖泊、沼泽、冰川等水体的总称。称。称。称。n n降水、径流、蒸发是决定区域水资源状况的三降水、径流、蒸发是决定区域水资源状况的三降水、径流、蒸发是决定区域水资源状况的三降水、径流、蒸发是决定区域水资源状况的三要素。要素。要素。要素。我国降水时空分布：我国降水时空分布：我国降水时空分布：我国降水时空分布：东多西少、南多北少、夏秋多春东多西少、南多北少、夏秋多春东多西少、南多北少、夏秋多春东多西少、南多北少、夏秋多春冬少冬少冬少冬少径流的时空分布：季节性强；东南向西北递减径流的时空分布：季节性强；东南向西北递减径流的时空分布：季节性强；东南向西北递减径流的时空分布：季节性强；东南向西北递减蒸发的时空分布：东南向西北递减；与降水类似蒸发的时空分布：东南向西北递减；与降水类似蒸发的时空分布：东南向西北递减；与降水类似蒸发的时空分布：东南向西北递减；与降水类似9水资源的分类：水资源的分类：n n按存在形式分地表水和地下水：n n地下水：埋藏在地表以下空隙（孔隙、裂隙、地下水：埋藏在地表以下空隙（孔隙、裂隙、地下水：埋藏在地表以下空隙（孔隙、裂隙、地下水：埋藏在地表以下空隙（孔隙、裂隙、溶隙）中的水称之为地下水。溶隙）中的水称之为地下水。溶隙）中的水称之为地下水。溶隙）中的水称之为地下水。n n地下水的分类：上层滞水（土壤水）地下水的分类：上层滞水（土壤水）地下水的分类：上层滞水（土壤水）地下水的分类：上层滞水（土壤水）潜水潜水潜水潜水承压水承压水承压水承压水10水资源的特点：水资源的特点：n n资源的循环性：资源的循环性：水文循环，动态资源水文循环，动态资源水文循环，动态资源水文循环，动态资源n n储量的有限性：储量的有限性：全球淡水资源仅占全球总水量的全球淡水资源仅占全球总水量的全球淡水资源仅占全球总水量的全球淡水资源仅占全球总水量的2.52.52.52.5，真正能被利用的占真正能被利用的占真正能被利用的占真正能被利用的占0.80.80.80.8n n时空分布的不均匀性：时空分布的不均匀性：n n开发利用的多样性：开发利用的多样性：生产、生活、生态生产、生活、生态生产、生活、生态生产、生活、生态n n利、害双重性：利、害双重性：洪水、旱灾、污染洪水、旱灾、污染洪水、旱灾、污染洪水、旱灾、污染11水资源总量及特点水资源总量及特点全球“水资源”总量n n总量：总量：138.6138.6亿亿亿亿mm3 3n n淡水：淡水：3.53.5亿亿亿亿mm3 3，占全球占全球2.53%2.53%n n可更新的淡水：可更新的淡水：46.846.8万亿万亿mm3 3/年，占淡水年，占淡水0.1337%0.1337%“水资源”特点n n咸多淡少咸多淡少;n n静多动少静多动少;n n时空不均。时空不均。12水资源特点水资源特点13一个国家或地区的人均水资源一个国家或地区的人均水资源有的很多，有的很少有的很多，有的很少（m3/人，人，1986年人口计）年人口计）14多的多的少的少的国国家家或或地地区区人人均均水水资资源源国国家家或或地地区区人人均均水水资资源源法属圭亚那法属圭亚那142.8万万突尼斯突尼斯356冰冰岛岛69.3万万巴勒斯坦与以色列巴勒斯坦与以色列476加加蓬蓬13.9万万印印度度2305加拿大加拿大8.85万万中国中国2529美美国国1.23万万全世界全世界952014主要内容：主要内容：1.水资源基本概念水资源基本概念水资源基本概念水资源基本概念2.水资源评价水资源评价水资源评价水资源评价3.开发利用评价开发利用评价开发利用评价开发利用评价4.需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡5.节约用水节约用水节约用水节约用水6.水资源规划水资源规划水资源规划水资源规划7.水文预报水文预报水文预报水文预报8.防洪防洪防洪防洪15二、水资源评价n n水量评价：n n地表水资源量地表水资源量地表水资源量地表水资源量n n地下水资源量地下水资源量地下水资源量地下水资源量n n水质评价：n n水资源评价资料的要求：“三性三性”：可靠性、一致性、代表性：可靠性、一致性、代表性 1617什么是水资源评价什么是水资源评价水资源评价的概念：联合国教科文组织（UNESCO）和世界气象组织（WMO）推荐：水资源评价是指对水的来源、数量范围及其可依赖程度、水的质量等方面的确定，它不限于对已列入水文整编目录中的可供水资源量，还根据对社会经济和环境的考虑对水的各方面进行评价。17统计分析的几个概念统计分析的几个概念n n均值均值：n n均方差均方差：相对于分布中心的：相对于分布中心的离散程度。离散程度。n n离差系数离差系数：均方差与均值之：均方差与均值之比值，不同随机变量之间各比值，不同随机变量之间各自离散程度的比较。自离散程度的比较。n n偏态系数偏态系数：反映分布对重心：反映分布对重心（期望值）是否对称。（期望值）是否对称。n n经验频率经验频率：182.1地表水资源量：n n地表水资源的收支项：n n降水、蒸发、径流降水、蒸发、径流降水、蒸发、径流降水、蒸发、径流n n地表水资源的分类地表水资源的分类:n n河流：最主要部分，通常可代表地表水资源量河流：最主要部分，通常可代表地表水资源量河流：最主要部分，通常可代表地表水资源量河流：最主要部分，通常可代表地表水资源量n n湖泊湖泊湖泊湖泊n n冰川冰川冰川冰川1920地表水资源量地表水资源量水文站水文站（实测）（实测）水文站水文站（天然）（天然）还原还原修正修正多年径流深多年径流深等值线图等值线图出入境水量出入境水量主要控制站主要控制站月年径流量月年径流量代表站天然代表站天然径流月分配径流月分配计算分区计算分区天然年径流天然年径流流域三级区流域三级区地级行政区地级行政区参数特征值参数特征值20地表水资源量的评价：n n单站径流资料统计分析单站径流资料统计分析n n主要河流年径流量计算主要河流年径流量计算n n分区地表水资源量计算分区地表水资源量计算n n地表水资源时空分布特性分析地表水资源时空分布特性分析n n地表水资源可利用量估计地表水资源可利用量估计n n人类活动对河流径流的影响分析人类活动对河流径流的影响分析21n n河流径流计算方法：n n成因分析法：通过对观测资料或试验资料分析，成因分析法：通过对观测资料或试验资料分析，成因分析法：通过对观测资料或试验资料分析，成因分析法：通过对观测资料或试验资料分析，建立某一水文特征值与其影响因素之间的函数建立某一水文特征值与其影响因素之间的函数建立某一水文特征值与其影响因素之间的函数建立某一水文特征值与其影响因素之间的函数关系，从而预测未来的水文情势。关系，从而预测未来的水文情势。关系，从而预测未来的水文情势。关系，从而预测未来的水文情势。n n地理综合法：利用已有固定观测站点的长期观地理综合法：利用已有固定观测站点的长期观地理综合法：利用已有固定观测站点的长期观地理综合法：利用已有固定观测站点的长期观测资料确定河流水文特征值在区域内的时空分测资料确定河流水文特征值在区域内的时空分测资料确定河流水文特征值在区域内的时空分测资料确定河流水文特征值在区域内的时空分布规律，预估无资料流域未来水文情势的方法。布规律，预估无资料流域未来水文情势的方法。布规律，预估无资料流域未来水文情势的方法。布规律，预估无资料流域未来水文情势的方法。22n n河流径流计算方法：n n数理统计法：根据水文现象的随机性特征，运数理统计法：根据水文现象的随机性特征，运数理统计法：根据水文现象的随机性特征，运数理统计法：根据水文现象的随机性特征，运用概率论和数理统计的方法，分析河流水文特用概率论和数理统计的方法，分析河流水文特用概率论和数理统计的方法，分析河流水文特用概率论和数理统计的方法，分析河流水文特征值系列的统计规律，并进行概率预估，从而征值系列的统计规律，并进行概率预估，从而征值系列的统计规律，并进行概率预估，从而征值系列的统计规律，并进行概率预估，从而得出水资源开发利用工程所需的设计水文特征得出水资源开发利用工程所需的设计水文特征得出水资源开发利用工程所需的设计水文特征得出水资源开发利用工程所需的设计水文特征值。值。值。值。n n数学模型法：概念型模型和机理性模型数学模型法：概念型模型和机理性模型数学模型法：概念型模型和机理性模型数学模型法：概念型模型和机理性模型 23n n年径流量分析：n n年径流量：年径流量：一个年度内通过河流某断面的水量，一个年度内通过河流某断面的水量，一个年度内通过河流某断面的水量，一个年度内通过河流某断面的水量，称为该断面以上流域的年径流量，单位是称为该断面以上流域的年径流量，单位是称为该断面以上流域的年径流量，单位是称为该断面以上流域的年径流量，单位是mm3 3。n n年径流深：年径流深：年径流量折算成水深，年径流量折算成水深，年径流量折算成水深，年径流量折算成水深，mmmmn n多年平均年径流量多年平均年径流量：利用数理统计方法求出实：利用数理统计方法求出实：利用数理统计方法求出实：利用数理统计方法求出实测各年径流量的均值，即为多年平均年径流量。测各年径流量的均值，即为多年平均年径流量。测各年径流量的均值，即为多年平均年径流量。测各年径流量的均值，即为多年平均年径流量。24n n年径流量分析：n n年径流量的时空变异：年径流量的时空变异：年径流量的时空变异：年径流量的时空变异：n n区域性变化：五带（见后页表）区域性变化：五带（见后页表）区域性变化：五带（见后页表）区域性变化：五带（见后页表）n n年内变化：降水为主的，降雨为主兼有积雪融水的，年内变化：降水为主的，降雨为主兼有积雪融水的，年内变化：降水为主的，降雨为主兼有积雪融水的，年内变化：降水为主的，降雨为主兼有积雪融水的，融雪为主兼有降雨的融雪为主兼有降雨的融雪为主兼有降雨的融雪为主兼有降雨的n n影响年径流量的因素：影响年径流量的因素：影响年径流量的因素：影响年径流量的因素：n n气候：降雨、降雪、蒸发等气候：降雨、降雪、蒸发等气候：降雨、降雪、蒸发等气候：降雨、降雪、蒸发等n n下垫面条件：地形、植被、土壤和地质、湖泊和沼泽、下垫面条件：地形、植被、土壤和地质、湖泊和沼泽、下垫面条件：地形、植被、土壤和地质、湖泊和沼泽、下垫面条件：地形、植被、土壤和地质、湖泊和沼泽、流域大小、水利工程等流域大小、水利工程等流域大小、水利工程等流域大小、水利工程等25名称年径流深mm对应的降雨带丰水带 800十分湿润带多水带200800湿润带过渡带50200半湿润带少水带1050半干旱带干涸带3-63-6升，价格高出两三百元，升，价格高出两三百元，n n20052005年年1 1月月1 1日，国家标化委员会将日，国家标化委员会将6 6升水便器配套系升水便器配套系统统列为国家强制性标准，从法律上使节水洁具在市列为国家强制性标准，从法律上使节水洁具在市场上占据不可取代的地位，而传统的耗水型卫生洁具场上占据不可取代的地位，而传统的耗水型卫生洁具将退出市场。将退出市场。115116COMPOSTCOMPOSTCOMPOSTLahar AreaESTEROS&CREEKSStationFactoryPedicabboatPASIGRiverProductOrganicFertilizerSuburbCapital RegionRecyclingSystemFarmlandkitchentoiletBIOTOILETChemicalfertilizer116生态厕所生态厕所117雨水利用雨水利用118雨水利用雨水利用119北京市水价北京市水价类别自来水价格污水处理费价格综合价格居民2.800.903.70行政事业3.901.505.40工商业4.101.505.60宾馆、饭店餐饮业4.601.506.10洗浴业60.001.5061.50洗车业40.001.5041.50纯净水40.001.5041.50农业赔水0.6000.60中水1.0001.00120主要内容：主要内容：1.水资源基本概念水资源基本概念水资源基本概念水资源基本概念2.水资源评价水资源评价水资源评价水资源评价3.开发利用评价开发利用评价开发利用评价开发利用评价4.需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡5.节约用水节约用水节约用水节约用水6.水资源规划水资源规划水资源规划水资源规划7.水文预报水文预报水文预报水文预报8.防洪防洪防洪防洪121七、水文预报n n流域产汇流n n水文预报1227.1流域产汇流流域产汇流n n产流方式：n n超蓄产流（蓄满产流）：超蓄产流（蓄满产流）：超蓄产流（蓄满产流）：超蓄产流（蓄满产流）：只有在包气带达到田间持水量后才产生径只有在包气带达到田间持水量后才产生径只有在包气带达到田间持水量后才产生径只有在包气带达到田间持水量后才产生径流的产流方式。是湿润地区的主要产流方式。流的产流方式。是湿润地区的主要产流方式。流的产流方式。是湿润地区的主要产流方式。流的产流方式。是湿润地区的主要产流方式。n n超渗产流：超渗产流：超渗产流：超渗产流：由于降雨强度超过地面下渗容量而产生径由于降雨强度超过地面下渗容量而产生径由于降雨强度超过地面下渗容量而产生径由于降雨强度超过地面下渗容量而产生径流的产流方式。是干旱地区的主要产流方式。流的产流方式。是干旱地区的主要产流方式。流的产流方式。是干旱地区的主要产流方式。流的产流方式。是干旱地区的主要产流方式。123产流特点：产流特点：n n超蓄产流特点：n包气带土壤含水量达到田间持水量（蓄水容量）包气带土壤含水量达到田间持水量（蓄水容量）后才产生径流；后才产生径流；n径流量径流量R R中包括地面径流和地下径流，合称为总中包括地面径流和地下径流，合称为总径流量，即径流量，即 R R=RsRs+RgRg。124产流特点：产流特点：n n超渗产流特点：n包气带土壤含水量总是达不到田间持水量（蓄包气带土壤含水量总是达不到田间持水量（蓄水容量），但也可以产生径流水容量），但也可以产生径流R R，起因于降雨强，起因于降雨强度度i i 入渗能力入渗能力f fp p ；n径流量径流量R R中仅是地面径流，而不产生地下径流，中仅是地面径流，而不产生地下径流，即即 R=R=RsRs。125流域蓄水容量(面积分配)曲线：01C CWmm蓄水容量蓄水容量 f 蓄水容量蓄水容量的流域累计面积；的流域累计面积；F 全流域面积全流域面积最大的蓄最大的蓄水容量水容量1267.2水文预报水文预报n n含义：根据水文要素或其影响因素的过去或现时根据水文要素或其影响因素的过去或现时根据水文要素或其影响因素的过去或现时根据水文要素或其影响因素的过去或现时状态，对其未来状态作出回答。状态，对其未来状态作出回答。状态，对其未来状态作出回答。状态，对其未来状态作出回答。n n分类：按预见期分类：按预见期分类：按预见期分类：按预见期分类：n n短期水文预报：预见期小于或等于流域汇流时间短期水文预报：预见期小于或等于流域汇流时间短期水文预报：预见期小于或等于流域汇流时间短期水文预报：预见期小于或等于流域汇流时间n n中长期水文预报：预见期大于流域汇流时间中长期水文预报：预见期大于流域汇流时间中长期水文预报：预见期大于流域汇流时间中长期水文预报：预见期大于流域汇流时间127n n按预报目的分类：按预报目的分类：n n洪水预报：洪水预报：为防汛抗旱而进行的预报为防汛抗旱而进行的预报为防汛抗旱而进行的预报为防汛抗旱而进行的预报n n枯水预报：枯水预报：为农业灌溉、水力发电和水环境保为农业灌溉、水力发电和水环境保为农业灌溉、水力发电和水环境保为农业灌溉、水力发电和水环境保护而进行的预报。护而进行的预报。护而进行的预报。护而进行的预报。n n墒情预报：墒情预报：为农业抗旱服务为农业抗旱服务为农业抗旱服务为农业抗旱服务n n冰情预报：冰情预报：为防治和抗御冰凌洪水服务为防治和抗御冰凌洪水服务为防治和抗御冰凌洪水服务为防治和抗御冰凌洪水服务n n水质预报：水质预报：为防治水源污染、改善水环境服务为防治水源污染、改善水环境服务为防治水源污染、改善水环境服务为防治水源污染、改善水环境服务n n水库水文预报：水库水文预报：为确保大坝安全和水库的兴利、为确保大坝安全和水库的兴利、为确保大坝安全和水库的兴利、为确保大坝安全和水库的兴利、防洪的合理调度或优化调度服务防洪的合理调度或优化调度服务防洪的合理调度或优化调度服务防洪的合理调度或优化调度服务n n施工洪水预报：施工洪水预报：为水利工程安全施工服务为水利工程安全施工服务为水利工程安全施工服务为水利工程安全施工服务128n n短期洪水预报：n n河段洪水预报：河段洪水预报：河段洪水预报：河段洪水预报：根据河段上断面已出现的洪水根据河段上断面已出现的洪水根据河段上断面已出现的洪水根据河段上断面已出现的洪水过程，推算其下断面将要出现的洪水过程过程，推算其下断面将要出现的洪水过程过程，推算其下断面将要出现的洪水过程过程，推算其下断面将要出现的洪水过程n n方法：方法：方法：方法：n相应水位相应水位(流量流量)法；法；n合成流量法；合成流量法；n流量演算法流量演算法n流域降雨径流预报：流域降雨径流预报：根据流域上一场降雨过程根据流域上一场降雨过程推算出流域出口断面未来出现的洪水过程。推算出流域出口断面未来出现的洪水过程。129上上游游站站洪洪峰峰水水位位(m)下游站洪峰水位下游站洪峰水位(m)传播时间传播时间(hr)相相应应水水位位法法：利利用用上上下下游游洪洪峰峰水水位位及及相相应应的的转转播播时时间间的相关图进行预报：的相关图进行预报：21.4m07/16/7:008hr18.4m07/16/15:00130Q33Q1Q212QQQ1+Q2+Q3下游断面洪峰流量下游断面洪峰流量上上游游三三站站合合成成洪洪峰峰流流量量Q1、Q2、Q3：均为上游各站：均为上游各站的实测流量；的实测流量；Q：下游站预报的流量；：下游站预报的流量；合成流量法：合成流量法：合成流量法：合成流量法：有支流汇入的河道有支流汇入的河道131联解得：联解得：流量演算法：马斯京根法式中，式中，C0，C1，C2分别为分别为K,x,t 的函数，它们的的函数，它们的数学表达式分别为：数学表达式分别为：132x：流量比重因子：流量比重因子;K:槽蓄系数槽蓄系数133n n枯水预报：n枯水期河中的流量主要由汛末滞留在流域中的枯水期河中的流量主要由汛末滞留在流域中的蓄水量的消退形成。蓄水量的消退形成。n主要方法：主要方法：n退水曲线法：退水曲线法：根据前一时刻的退水流量来预报后一时根据前一时刻的退水流量来预报后一时刻的退水流量。刻的退水流量。n前后期径流相关法：前后期径流相关法：根据流域前期径流量来预报未来根据流域前期径流量来预报未来的后期径流量。的后期径流量。134主要内容：主要内容：1.水资源基本概念水资源基本概念水资源基本概念水资源基本概念2.水资源评价水资源评价水资源评价水资源评价3.开发利用评价开发利用评价开发利用评价开发利用评价4.需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡需水、供水与供需平衡5.节约用水节约用水节约用水节约用水6.水资源规划水资源规划水资源规划水资源规划7.水文预报水文预报水文预报水文预报8.防洪防洪防洪防洪135八、防洪n n洪水三要素n n防洪标准n n设计洪水n n洪水控制与管理n n洪水调度及水库调洪计算n n防洪预案136n n洪水三要素：n n洪峰：洪峰：洪峰流量，一次洪水过程中的最洪峰流量，一次洪水过程中的最大流量，大流量，m3/sn n洪量：洪量：一次洪水的总径流量，一次洪水的总径流量，m3n n洪水过程线：洪水过程线：一次洪水的流量与时间的一次洪水的流量与时间的关系曲线关系曲线137Q(m3/s)Bt1t2TDCtAEQ mW洪水过程示意图Qm：洪峰流量洪峰流量(m3/s)，一次一次洪水过程中的最大流量；洪水过程中的最大流量；W：一次洪水的总径流量一次洪水的总径流量(m3)，即即ABCDE所所包围的面包围的面积；积；A：洪水起涨点；洪水起涨点；B：洪峰点；洪峰点；C：退水结束点；退水结束点；t1：涨水历时；涨水历时；t2：退水历时；退水历时；T：洪水总历时洪水总历时(T=t1+t2)138n n洪水的危害性：n n是我国主要的自然灾害之一，约有是我国主要的自然灾害之一，约有2/32/3的国的国土面积受到洪水灾害的威胁土面积受到洪水灾害的威胁;n n威胁生命安全威胁生命安全n n造成财产损失造成财产损失n n影响社会稳定影响社会稳定139n n防洪标准：防洪标准：GB50201-94GB50201-94n n水利水电枢纽工程的等别和级别水利水电枢纽工程的等别和级别水利水电枢纽工程的等别和级别水利水电枢纽工程的等别和级别工工程程等等别别水库水库防洪防洪治涝治涝灌溉灌溉供水供水水电站水电站工程规模工程规模总库容总库容（108m3）城镇及城镇及工矿企工矿企业的重业的重要性要性保护农保护农田田(万亩万亩)治涝面治涝面积积(万亩万亩)灌溉面灌溉面积积(万亩万亩)城镇及城镇及工矿企工矿企业的重业的重要性要性装机容装机容量量（104KW）大大(1)型型10特别特别重要重要500200150特别特别重要重要120大大(2)型型101.0重要重要5001002006015050重要重要12030中中型型1.00.10中等中等100306015505中等中等305小小(1)型型0.100.01一般一般30515350.5一般一般51小小(2)型型0.010.001530.51001005050202010144城市的等级和防洪标准城市的等级和防洪标准等级等级重要性重要性非农业人口非农业人口（万人）（万人）防洪标准防洪标准重现期（年）重现期（年）特别重要的城市特别重要的城市150200重要的城市重要的城市15050200100中等城市中等城市502010050一般城市一般城市15030010050150503001005030502010030302020302010乡村防护区的等级和防洪标准乡村防护区的等级和防洪标准145n n设计洪水：n定义定义：用以设计水利工程所依据的各种标准的：用以设计水利工程所依据的各种标准的洪水称为设计洪水。洪水称为设计洪水。n内容内容：n设计洪峰流量设计洪峰流量n设计洪量设计洪量n设计洪水过程设计洪水过程146n n设计洪水的方法：n由流量资料推求设计洪水：由流量资料推求设计洪水：有实测洪水的地区有实测洪水的地区n由暴雨资料推求设计洪水：由暴雨资料推求设计洪水：有实测暴雨的地区有实测暴雨的地区n由水文气象资料推求设计洪水：由水文气象资料推求设计洪水：有水文气象观有水文气象观测资料的地区测资料的地区n利用暴雨等值线图和一些简化公式估算设计洪利用暴雨等值线图和一些简化公式估算设计洪水水：缺乏资料地区，小流域：缺乏资料地区，小流域147n由流量资料推求设计洪水由流量资料推求设计洪水n作洪峰流量作洪峰流量Q Qm m及设计洪量及设计洪量W Wt t的频率计算，分别的频率计算，分别求得设计频率为求得设计频率为P P的相应洪峰流量的相应洪峰流量Q Qm m和设计洪量和设计洪量W Wt tn选择流域中代表大洪水的实测洪水过程为典型，选择流域中代表大洪水的实测洪水过程为典型，以以W Wtptp及及Q Qmpmp为控制放大典型洪水过程为控制放大典型洪水过程n典型洪水过程发大的方法：典型洪水过程发大的方法：n同倍比放大法，分时段同频率放大法同倍比放大法，分时段同频率放大法148n由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水n设计暴雨的计算设计暴雨的计算n设计洪水的计算：设计净雨推求设计洪水（单设计洪水的计算：设计净雨推求设计洪水（单位线法）位线法）n典型洪水过程发大的方法：典型洪水过程发大的方法：n同倍比放大法，分时段同频率放大法同倍比放大法，分时段同频率放大法149n由气象资料推求设计洪水由气象资料推求设计洪水n可能最大暴雨推求可能最大洪水可能最大暴雨推求可能最大洪水n可能最大暴雨可能最大暴雨PMPPMP与气象资料有关与气象资料有关n产汇流计算产汇流计算n小流域设计洪水小流域设计洪水n缺乏资料地区，重点是设计洪峰流量的推求缺乏资料地区，重点是设计洪峰流量的推求150n n洪水控制与管理措施n n工程措施：n n堤防工程堤防工程n n水库调蓄水库调蓄n n水土保持水土保持n n分洪、滞洪与蓄洪垦殖分洪、滞洪与蓄洪垦殖n n河道整治河道整治151n n洪水控制与管理措施n n非工程措施：n n洪水情报、预报和警报洪水情报、预报和警报n n洪水风险分析洪水风险分析n n防洪法规防洪法规n n洪水保险洪水保险n n防洪调度防洪调度152n n洪水调度及水库调洪计算n n洪水调度：依据水库的水位、入库流量、洪水调度：依据水库的水位、入库流量、特定时段的降雨量等条件，确定水库的特定时段的降雨量等条件，确定水库的泄水方式和泄流量。泄水方式和泄流量。n n目的：减小洪灾、发挥效益目的：减小洪灾、发挥效益153n n洪水调度及水库调洪计算n n规则：规则：n n汛期洪水到来之前，水库坝前水位不超过防洪限制汛期洪水到来之前，水库坝前水位不超过防洪限制汛期洪水到来之前，水库坝前水位不超过防洪限制汛期洪水到来之前，水库坝前水位不超过防洪限制水位水位水位水位n n调洪过程中来水不超过防洪标准时，控制泄流量加调洪过程中来水不超过防洪标准时，控制泄流量加调洪过程中来水不超过防洪标准时，控制泄流量加调洪过程中来水不超过防洪标准时，控制泄流量加上区间合成流量不超过下游河道的安全泄流量，坝上区间合成流量不超过下游河道的安全泄流量，坝上区间合成流量不超过下游河道的安全泄流量，坝上区间合成流量不超过下游河道的安全泄流量，坝前水位不超过防洪高水位前水位不超过防洪高水位前水位不超过防洪高水位前水位不超过防洪高水位n n来水超过防洪标准时，加大泄流量，确保大坝安全来水超过防洪标准时，加大泄流量，确保大坝安全来水超过防洪标准时，加大泄流量，确保大坝安全来水超过防洪标准时，加大泄流量，确保大坝安全n n洪峰过后尽快将库水位降至防洪限制水位洪峰过后尽快将库水位降至防洪限制水位洪峰过后尽快将库水位降至防洪限制水位洪峰过后尽快将库水位降至防洪限制水位154n n水库调洪n n 由于水库有调节库容，当洪水通过水库时，调由于水库有调节库容，当洪水通过水库时，调由于水库有调节库容，当洪水通过水库时，调由于水库有调节库容，当洪水通过水库时，调节库容可将部分洪水拦蓄和滞留在水库中，从节库容可将部分洪水拦蓄和滞留在水库中，从节库容可将部分洪水拦蓄和滞留在水库中，从节库容可将部分洪水拦蓄和滞留在水库中，从而改变洪水过程线的形状，削减天然河道的洪而改变洪水过程线的形状，削减天然河道的洪而改变洪水过程线的形状，削减天然河道的洪而改变洪水过程线的形状，削减天然河道的洪峰流量，以达到河道防洪和保证建筑物安全的峰流量，以达到河道防洪和保证建筑物安全的峰流量，以达到河道防洪和保证建筑物安全的峰流量，以达到河道防洪和保证建筑物安全的目的，这就是水库的调洪作用。目的，这就是水库的调洪作用。目的，这就是水库的调洪作用。目的，这就是水库的调洪作用。155n n水库调洪的水库调洪的基本原理：基本原理：基本原理：基本原理：其中，其中，Q1，Q2计算时段初、末的入库流量计算时段初、末的入库流量q1,q2计算时段初、末的下泄流量计算时段初、末的下泄流量V1，V2计算时段初、末水库的蓄存水量计算时段初、末水库的蓄存水量Q，q分别为计算时段中的平均入库、下泄流量分别为计算时段中的平均入库、下泄流量已知入库洪水过程线时，已知入库洪水过程线时，Q1，Q2，Q已知，已知，V1，q1为初为初始条件，则可以由上面两个方程推求始条件，则可以由上面两个方程推求V2，q2。156n n水库调洪计算方法：（1）列表试算法（常用方法）列表试算法（常用方法）（1）半图解法）半图解法（2）简化三角形法）简化三角形法（3）无闸门控制时水库调洪计算）无闸门控制时水库调洪计算（4）有闸门控制时水库调洪计算）有闸门控制时水库调洪计算（5）坝顶高程的确定）坝顶高程的确定157n n防洪预案的编制n n原则：原则：n n贯彻行政首长负责制；以防为主，防抢结贯彻行政首长负责制；以防为主，防抢结贯彻行政首长负责制；以防为主，防抢结贯彻行政首长负责制；以防为主，防抢结合；全面部署，保证重点；统一指挥，统一合；全面部署，保证重点；统一指挥，统一合；全面部署，保证重点；统一指挥，统一合；全面部署，保证重点；统一指挥，统一调度；服从大局，团结抗洪；工程措施和非调度；服从大局，团结抗洪；工程措施和非调度；服从大局，团结抗洪；工程措施和非调度；服从大局，团结抗洪；工程措施和非工程措施相结合；尽可能调动全社会积极因工程措施相结合；尽可能调动全社会积极因工程措施相结合；尽可能调动全社会积极因工程措施相结合；尽可能调动全社会积极因素因素。素因素。素因素。素因素。158n n防洪预案的编制主要内容：1.确定重点防护对象确定重点防护对象2.防御设防标准以内洪水方案防御设防标准以内洪水方案3.防御超标准洪水方案防御超标准洪水方案4.防御山地灾害方案防御山地灾害方案5.防御台风暴潮灾害方案防御台风暴潮灾害方案6.防御冰凌洪水方案防御冰凌洪水方案7.防御突发性洪水方案防御突发性洪水方案159