地表水可利用量（精选7篇）
地表水可利用量 篇1
摘要：本文根据牡丹江干流大山嘴子控制站年径流资料, 对牡丹江上游河流地表水资源可利用量进行估算, 为牡丹江区域的敦化市水资源的合理开发、有效保护和科学管理提供科学依据。
关键词：敦化市,地表水,可利用量
1 概述
牡丹江上游是吉林省敦化市所在地, 敦化市作为对外开放的窗口, 从促进经济社会的发展和保障作用考量, 区域水资源可利用量的多少, 是当地经济可持续发展的先决条件。而合理开发、科学利用水资源, 统筹协调生活、生产和生态等各项用水又是为了保持人与自然的和谐相处, 保护生态环境, 维持生态环境最基本要求。因此, 本文根据牡丹江大山嘴子水文站年径流资料, 对牡丹江上游河流地表水资源可利用量进行估算, 为牡丹江区域的敦化市水资源的合理开发、有效保护和科学管理提供科学依据。
水资源可利用量是从资源的角度分析可能被消耗利用的水资源量。本次计算中地表水资源可利用量是指在可预见的时期内, 在统筹考虑河道内生态环境和其它用水的基础上, 通过经济合理、技术可行的措施, 在流域地表水资源量中, 可供河道外生活、生产、生态用水的一次性最大水量。
2 可利用量的估算
2.1 概况。
牡丹江是松花江下游右岸一大支流, 发源于敦化市江源镇马家店屯西南寒葱岭北, 流向东北, 于雁鸣湖镇小山咀子屯东入镜泊湖, 出湖后于黑龙江省依兰附近注入松花江。在吉林省敦化市境内属于牡丹江上游段, 干流河长231.5km, 流域面积8603km2, 河道平均坡降0.9‰。牡丹江上游主要支流有黄泥河、沙河、珠尔多河。
本流域暴雨类型主有台风雨和地形雨, 年降水量的变化趋势是由东南向西北逐步变大, 多年平均降水量为688.5mm, 主要集中在6~9月份, 占全年的70.0%左右。牡丹江属于山溪性河流, 洪水多发生在7~9月份, 由于形成本流域的天气系统多为台风, 降雨量集中、强度大, 易形成陡涨陡落的洪水过程。
2.2 可利用量估算。
2.2.1 河道内生态环境需水量估算。
牡丹江河道内生态环境需水主要为维持河道基本功能的生态环境需水。采用下列方法估算:
(1) 多年平均年径流量百分数。以多年平均径流量的百分数作为河流最小生态环境需水量。根据牡丹江干流的情况, 多年平均河流最小生态需水量取年径流量的10%~15%。计算公式为:
式中, Wr为河流最小生态环境需水量;Wi表示第i年的地表水资源量;K为选取的百分数;n为统计年数。
(2) 根据大山嘴子站1956~2000年天然月径流系列按畅流期和封冻期计算的90%保证率最小月平均流量, 计算多年平均最小生态需水量。计算公式为:
式中, W生为河流最小生态环境需水量;Min (Wij) , Min (Wij) P=90%表示90%保证率最小月径流量。
(3) 典型年最小月径流量。在大山咀子站1956~2000年天然月径流系列中, 选择典型年径流量与多年平均年径流量比较接近1969年为典型年, 将典型年中最小月径流量, 作为多年平均河道最小生态的年需水量。封冻期2月径流量最小为0.0405亿立方米, 畅流期11月径流量最小为0.7312亿立方米
W生4=0.7312*8+0.0405*4=6.0116亿立方米
2.2.2 汛期难于控制利用的洪水量计算。
牡丹江水系水资源开发利用程度相对较高, 采用近10年中汛期最大的一次性用水消耗量, 作为控制牡丹江汛期洪水下泄的水量Wm。汛期一般出现在6~9月, 但绝大部分年份的6月尚未出现大雨, 该月的供水大部分为前一年汛未水库的蓄水, 因而分析计算汛期难于控制利用的洪水量应将6月排除在外, 按7~9月统计分析汛期洪水量。
(1) 计算各年汛期的用水消耗量。根据2001~2000年7~9月天然径流和实测径流量及灌区引水量, 计算各年汛期的用水消耗量。
(2) 确定汛期控制利用的最大水量。大山嘴子站以上有沙河、黎明等多个灌区均有引水量, 1991年最大, 经分析实际供用水正常合理, 将该年汛期用水消耗量作为汛期控制利用洪水的最大水量Wm。
(3) 计算多年平均汛期难于控制利用的洪水量。根据牡丹江汛期控制利用洪水的最大水量Wm, 采用各站1956~2000年45年汛期 (7~9月) 洪水量 (天然) 系列, 逐年计算汛期下泄洪水量。汛期洪水量中大于Wm的部分作为难于控制利用的洪水量, 汛期洪水量小于或等于Wm, 则下泄洪水量为0。
式中:W泄为多年平均汛期难于控制利用的洪水量, Wi天为各站i年汛期 (7~9月) 天然径流量, Wm为汛期控制利用洪水的最大水量, n为系列年数 (45年) 。
经计算牡丹江多年平均汛期难于控制利用的洪水量为15.1369亿立方米。
(4) 可利用量计算成果。地表水资源可利用量计算, 用多年平均地表水资源量减去河道内生态环境需水量和多年平均汛期难于控制利用的洪水量, 得出多年平均情况下的地表水资源可利用量。
根据以上计算结果, 结合流域的具体情况分析, 最小生态环境需水量采用年径流量百分数法的计算成果, 设立两个方案, 需水低方案取W生1, 需水高方案取W生2。则地表水资源可利用量为:需水低方案为13.7016亿立方米;需水高方案为12.0995亿立方米。计算成果见表1。
结语
(1) 可利用量概念在流域或水系上有相对独立性;在数量上是最大可利用水资源量的相对极限性;在时间上不表示某一具体水平年只是中远期的模糊性;随着经济发展变化的过程中有它的动态性, 但在可预见期内又具有相对稳定性。 (2) 通过计算牡丹江上游干流敦化市地表水资源量为32.0428亿立方米;地表水资源可利用量在需水低方案时为13.7016亿立方米;在需水高方案时为12.0995亿立方米;地表水的可利用率分别为37.8%和42.8%。
参考文献
[1]水利部.松辽流域水资源综合规划技术细则[Z].2002.
地表水可利用量 篇2
通过中试试验,研究地表漫流系统中马尼拉、水香蒲、春兰、早熟禾等4种植物对新沂河污水中CODMn、氨氮、色度3个指标的去除效果.试验结果表明:4种植物中,早熟禾对污染物的去除效果最佳,CODMn、氨氮、色度去除率分别达到55%,89.2%,51.2%;在考察的`3个指标中,地表漫流系统对氨氮的去除率最高,4种植物对其去除率分别达到78.8%,79%,67.6%,89.2%.
作 者：张旭东 阮晓红 孙敏 ZHANG Xu-dong RUAN Xiao-hong SUN Min 作者单位：张旭东,ZHANG Xu-dong(河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏,南京,210098;河海大学环境科学与工程学院,江苏,南京,210098)
阮晓红,RUAN Xiao-hong(教育部浅水湖泊综合治理与资源开发重点实验室,江苏,南京,210098;河海大学环境科学与工程学院,江苏,南京,210098)
孙敏,SUN Min(河海大学环境科学与工程学院,江苏,南京,210098)
地表水水质监测现状分析与对策 篇3
【关键词】地表水；水质监测；现状；对策
引言
水质监测是对水环境中的污染物和污染因素进行监测，其监测的目标是分析污染物产生的原因和污染的方式。为防止污染提供技术支持。水环境控制目标的确定和水环境质量的改善均需要依靠水资源监测来完成。通过对地表水水资源进行监测，可以为以后防止水污染提供一定的数据和理论支持。目前，我国主要采用地表水水资源监测，但实际监测的过程中还存在较多的问题，急需要相关人员进行改进[1]。
1.水质监测分析
我国水质监测工作起步比较晚，但是其发展速度加快，逐渐具备了组织结构网络化和监测分析技术体系化的规模。由于近年来，水资源污染比较严重，并且具有加重的趋势，因此，水资源监测工作变得尤为重要。
其一，水环境监测网。我国水利部分已经建立了两百多个水环境监测中心，以两千多个不同类型的水质监测站点为基础，在全国覆盖了各大江河湖库的水质监测网络体系。在我国已经有50来家水环境监测中心的实验室具备国家级别计量认证条件，并通过认证。同时，大多数的环境监测站也从事着水环境监测和其他相关环境监测的工作。为了有效的控制大多数监测网点的数据的科学性和公正性，国家对水质监测实施的实验室进行有效的控制。水利部门在九十年代就已經开始对全国水利部门的水环境监测中心和分中心组织进行计量认证。全国水利部在97年底全部通过了国家级计量认证，使得这些中心具备了向社会提供数据的能力。另外，我国从八十年代末期开始从国外引进水环境监测系统，水环境的实时动态检测系统研发已经成为关注的重点，我国水质自动监测站具有加快的发展，到02年的时候已经在重点流域建立了四十来个水质自动监测站[2]。
其二，项目监测。常规的监测项目主要有选测项目、必测项目和特定项目，需要根据不同的水体，对其制定不同的要求，其中水体分为河流、胡泊水库以及饮用水三种类型。自动检测的项目主要有必测项目和选测项目。我国水污染主要是以有机物为主。在九十年代，我国公布了水污染的主要集中污染物，其中有毒有机污染物58种，其他类10种。对我国水环境污染的现状进行分析，其标志着水质监测逐渐从宏观监测转变为微观监测，从重金属和综合性指标转变为监测有毒有机物的监测路线。
其三，水质监测方法和技术路线分析。其中水环境监测的方法主要有自动监测、应急监测和常规检测。其中自动监测主要是执行国家环保局等认可的仪器分析方法，并根据国家环境保护局批准的水质自动监测技术规范执行。应急监测指的是凡是具有国家认可的标准方法的项目，必须要使用标准方法进行，没有标准方法的可以使用等效方法进行测定。另外常规监测主要是执行地表水环境质量标准中的标准分析方法。在水环境监测的方面，需要针对不同的流域和管理需求，采取不同的监测方法，其主要使用的方式有水质自动监测方法和常规监测方法。水质自动监测方法不仅保留了传统自动仪器监测方式的优点，可以有效的、连续的、实时的对水质进行监测，能够有效的节约大量的时间和人力，监测数据的误差比较小，当水环境受到污染的时候，可以及时的发出警报。然而这种监测方法还在原有的基础上进行创新，对海洋生物自动监测，使用雷达对海域的溢油现象进行实时监测等。但是使用最多的还是常规监测方法，可以有效的克服自动检测的局限性[3]。目前，地表水水质监测技术路线主要是以流域为单元，连续监测分析技术为导向，优化断面为基础，使用移动式现场快速应急监测技术为辅助手段进行自动监测。
2.地表水水质监测现状
2.1指标针对性不够强
在通常情况下，地表水水质监测的内容主要分为两个方面，一种是饮用水水源水质监测，另一种是地表断面水质监测。这两个方面的常规监测指标数量不同，例如，在污染项目方面主要监测的是氨氮、溶解氧和高锰酸盐指数等，其化学指标有温度、pH值、铁、铜、锰等，毒理指标有氟化物、氰化物、汞、铅等。在这些监测的项目中主要是以综合型指标以及重金属指标为主。但是当前我国水质污染的主要表现为有毒有机物的污染，其指标针对性不够强。
2.2水质监测缺乏统一的管理
我国环境监测从原来的点源、区域监测转变为流域监测管理，在淮河流域、海河流域以及太湖流域等进行全流域的统一监测，对水质的现状分析、水污染的防治等起着重要的作用。流域水环境监测工作还存在着一定的问题，其主要是省界断面问题，由于流域大多数需要跨越省市，使得省界断面问题比较突出。
2.3水质监测技术还需要提高
我国目前的水质监测技术仍然是以理化监测为主，生物监测和水质自动监测仍然处于初级阶段，与国外的监测水平相比，还具有较大的差距。因此，在水质监测方面还需要有效的提高其技术含量和水平。另外，水质监测报告是水环境的数据依据，但是没有建立相应的水环境监测数据库，对已有的水环境监测数据综合利用效率较低。
3.地表水水质监测优化对策
3.1采取优先的监测制度，对指标监测频率进行调节
首先，需要加强对水环境的优先监测分析，根据水功能区的划分、区域内污染种类以及数量的动态变化进行分析，对监测方案进行实时调节，科学合理的选取水质监测的数据。同时，可对一些有机污染的监测指标可以进行适当的增添处理，对一些在标准指标下或者长时间没有监测出问题的项目，可以减少监测的次数。另外，还需要提升水质中污染物形态的研究，加强水质监测的科学性和合理性。
3.2采用多方位的监测方式
随着科学技术和经济的不断发展，水质常规监测的方法越来越多，监测的设备使用越来越普遍，自动监测技术在市场中发展的速度较快。在进行地表水水质监测的时候，可以使用多种方式进行有机的结合，充分运用各种监测方式的优势。例如可以使用污染源监控、人工监测以及自动监测相结合，以便达到较好的水质监测效果。针对溶解氧、有机碳等综合类项目进行监测的时候，可以采用自动监测方式对其展开实时的监管。
4.总结
目前，我国在地表水水质监测的方面已经取得了较大的发展，但是和国外相比，还具有一定的距离。在今后的地表水水质监测方面，可以将水质监测和水文监测相互结合，在考虑河流水文条件改变的前提下，对流域水质进行正确的评价。同时，还可以建立网络水质监测控制体系，以便加强监测数据的可靠性和代表性。
参考文献
[1]方凯.洞庭湖水环境质量特征和发展趋势[J].内陆水产，2010，14（04）：34-36.
[2]王玉华.水质自动监测技术及其应用分析[J].水文，2009，24（03）：54-56.
地表水可利用量 篇4
1. 1 地表水资源现状
根据晋中市第二次水资源评价成果, 晋中市地表水资源为6. 34 亿m3, 地下水资源7. 48 亿m3, 扣除重复计算量, 水资源总量为10. 9 亿m3。晋中市水资源可利用量为7. 74 亿m3。其中地表水可利用量为4. 0 亿m3 ( 黄河流域1. 77 亿m3, 占44% ; 海河流域2. 23 亿m3, 占66% ) , 地下水可开采量为3. 74 亿m3 ( 平川县市2. 77 亿m3, 占74% , 山区县0. 97 亿m3, 占26% ) 。
1. 2 地表水供水工程
晋中市境内现有中型水库12 座, 总库容4. 31 亿m3, 兴利库容2. 2 亿m3, 其中最大水库为新建的松塔水库, 总库容近1 亿m3。另外还有小型水库50 座。总库容为0. 96 亿m3, 兴利库容为0. 39 亿m3。地表水现有引水工程中, 年平均引水量0. 71 亿m3, 主要有省管工程汾河三坝枢纽工程, 市管工程为潇河大坝枢纽工程, 县管的引水工程中, 规模较大的有介休汾河橡胶坝工程, 介休兴地灌区引水工程, 榆次蔺郊集中供水工程, 和顺县九京引水工程。此外, 晋中市还有各种小型水利工程840 多处, 塘坝170 多处。根据山西省大水网规划和晋中市“十二五”水利发展规划, 现阶段正在实施的大型引水工程有境内的“东山引水工程”和外调水“中部引黄工程”。其中东山引水工程设计引水量1. 13 亿m3, 中部引黄工程设计引水量0. 4 亿m3。
1. 3 地表水开发利用现状
据统计, 晋中市12 座中型水库设计总供水能力1. 21 亿m3, 目前实际供水的水库有5 座, 总供水量0. 38 亿m3 ( 设计总供水能力0. 94 亿m3) 。晋中市现有的引水工程主要为农业灌溉, 其中规模较大的为汾河三坝枢纽工程和潇河大坝枢纽工程。两大引水工程实际年引水量5 000 万m3, 其他引水工程年引水量约为1 000 万m3。综合上述统计, 晋中市地表水现状实际用水量约1. 1 亿m3, 占全市地表水资源总量的17% , 属于低开发利用区。其中海河流域实际地表水用水量约0. 13 亿m3, 占海河流域地表水资源总量的3% , 黄河流域地表水实际用水量约0. 97 亿m3, 占黄河流域地表水资源量的37% 。由此看出, 目前条件下, 海河流域地表水利用严重不足。
2 地表水开发利用中存在的问题及原因
1) 水库工程调蓄能力低或供水能力低。晋中市12 座中型水库中现状供水不到总数的一半。50 座小型水库中用于供水的只有11 座, 其余水库由于各种原因而不供水或供水能力有限。原因有以下几种: a. 水库无蓄水或无水可蓄。b. 水库有蓄水, 但无供水量。c. 蓄水能力低, 供水量有限。d. 小水库正常运行困难。
2) 地表水渠系失修, 灌溉保证率低, 导致灌区萎缩严重。目前榆次潇河灌区设计面积33 万亩, 现已减少到10 万亩左右; 祁县昌源河灌区设计面积18. 4 万亩, 现仅剩3. 6 万亩; 太谷郭堡、庞庄两灌区, 设计面积分别为8. 93 万亩和9. 5 万亩, 现分别不足2 万亩和1 万亩, 近年来两水库年均各弃水约1 000 余万m3。平遥惠柳婴灌区、介休洪山灌区等已名存实亡。与之相对应的是, 各灌区范围内深井数量逐年增加, 地下水取水量剧增。
造成地表水灌区萎缩的主要原因是: a. 地表水供水保障率低, 无法满足适时用水需求。由于水库或地表水工程供水保证率低, 经常出现用水户需水时却供不上水, 灌溉时却无水可灌, 致使平川县许多地表水灌区用水户逐渐开始使用井水灌溉, 对地表水需求量逐年下降, 久而久之基本不再使用地表水。b. 渠系不配套, 灌溉利用系数低。灌区渠系建筑物老化失修, 损毁严重, 部分灌区渠系综合利用系数仅为0. 3, 进一步削弱了地表水的供水能力, 灌区输水量及供水范围严重受限, 输水、控水、调水能力较差, 造成用水户用不上水或用水不满意, 不再使用地表水。
3) 土地承包、种植结构、小水改制和渠系污染的负面影响。a. 由于现有灌区灌溉模式无法适应现代农业和种植结构的变化, 所以农民转为使用供水方式更加灵活的井灌。b. 灌区渠系污染比较严重。现有灌区渠系大部分是明渠, 因管理不善经常有废污水和各种垃圾随意倾入灌渠, 导致作物发生死亡或病害的现象, 也迫使相当部分地表水可供范围内的农田转为使用地下水, 对地表水灌区发展影响很大。c. 晋中市农村平川县大多数水井是由个人承包或买断, 为其经济利益, 迫使用水户使用地下水, 不利于地表水供水的恢复利用。
4) 水管企业单位经济效益普遍偏低。目前, 晋中市地表水工程供水对象正从过去的单一面向农业, 逐步转为向农业、城市和工业的多元化供水, 但三大因素制约了地表水工程的可持续发展。a. 地表水水价低。特别是农田灌溉水费普遍偏低, 供水企业长期处于负债经营, 严重影响了水管工程单位的正常运行和管理。b. 水费收缴困难。受旧的传统习惯影响, 农村普遍缺乏供水的商品意识, 用水不交费、少交费和拖欠水费等现象比较严重。c. 经营管理方式落后。由于长期“重工程、轻管理”, 水利企业普遍缺少良好的运行和管理机制, 水利工程经常出现失修失管现象, 工程损坏率高, 跑水、漏水现象普遍, 水资源浪费严重。
5) 地表水资源缺乏有效保护措施。a. 受采煤采矿、矿山排水及人类活动的影响, 晋中市多数地表径流减少明显, 水质受到不同程度的污染, 地表水资源破坏严重。b. 城市污废水排放不达标, 城市下游河流水污染较为严重, 其下游河段一般为Ⅴ类水和劣Ⅴ类水, 尤其是流经晋中市的汾河段全部都是劣Ⅴ类水, 不能满足河流水功能区的水质要求。
3 对策和措施
1) 充分发挥地表水骨干性控制工程的作用。目前晋中市地表水骨干性控制工程体系已基本建成, 东山引水、松塔引水、中部引黄等工程正逐步落实, 这些工程的建成使用无疑将极大地提高晋中市地表水的利用程度。为了发挥好这些骨干工程的作用, 一是针对目前尚未完全发挥其供水能力或效益的现有地表水工程, 采取相应措施, 尽快恢复其供水能力, 发挥其应有的效益。暂无供水中型水库通过东山引水工程向平川区供水。二是做好大水网这篇大文章。东山县给水区应做好拦蓄调度和水资源保护, 平川县受水区须在小水网配套建设上多下工夫, 搞好水资源优化配置, 并创新供水企业运行管理机制。
2) 加强现有灌区的配套更新建设。a. 争取投资, 对地表水灌区老化失修的干、支渠进行恢复改造, 恢复提高灌区自身的供水保障能力。同时须加强灌区渠道沿线管理, 清理整治污染及污染源, 努力扩大地表水灌溉面积。b. 结合实际, 将现在的渠灌改为管灌。从而提高地表水灌溉的优势。c. 加大投入, 对现有灌区末级渠道进行改造, 提高田间供水的灵活性, 满足不同用水户的需水要求, 促进灌溉使用地表水。
3) 适当加大地表水向城市和工业的供水比例, 提高地表水供水的经济效益。晋中市大多数水库功能一般定位于农业灌溉和防洪等, 供水效益较低。从当前水库供水现状来看, 凡是有城市和工业供水功能的水库, 经济效益和运行管理都相对较好, 而没有这种功能的水库单位则相对较差。因此在水库供水目标定位上, 建议提高地表水对城市和工业的供水比例, 使水利工程充分发挥其经济效益。
4) 进一步深化水管企业自身的体制改革。首先水管单位要优化水管队伍的结构, 挖掘优秀的管理人才, 建立能够适应水利现代化要求的高技术水平、高管理水平的科技管水队伍。其次要创新水利工程的运行机制, 建立能适应市场经济体制的高效运作的水务管理体系, 使水利工程运行达到良性循环。
5) 开发小泉小水, 积极发展小型供水工程建设。根据各县市实际情况, 在保证效益的前提下, 在适合地区可利用小泉小水、矿坑排水等, 积极发展一些小型地表水供水工程, 解决当地乡村生活供水和工业用水。
6) 合理测算水利工程供水成本和水价。通过供水成本核算体系, 适时提高水价, 使水价至少能够反映供水成本, 提高地表水供水效益, 使地表水供水能够良性循环, 达到以水养水的效果。
摘要：结合晋中市地表水开发利用的现状, 分析了地表水开发利用中存在的问题及产生的原因, 从加强灌区配套更新建设、深化水管企业体制改革、建设小型供水工程等方面, 提出了相应的解决措施, 使地表水资源得到充分利用。
关键词：地表水,供水工程,开发利用
参考文献
[1]吴季松.现代水资源管理概论[M].北京:中国水利水电出版社, 2002.
地表水可利用量 篇5
地表水主要有河流水和湖泊水，地下水有潜水和承压水，而地表水和承压水一般没有直接的补给关系，因此，这类问题主要考察河流水、湖泊水与地下水（潜水）的补给关系，尤以河流水与地下水（潜水）的相互补给为主。
一、河流水与地下水相互补给
例1 庐山小天池有“文雨不溢，文旱不涸”的特点。
（1）甲、乙两图，能表示“文雨不溢”的是 图，能表示“文旱不涸”的是 图。
（2）“文雨不溢”的原因是 补给 ，使湖泊水位不会太高；“文旱不涸”的原因是 不断补给 ，使湖水水位不会太低。
解析 本题考查湖泊水与湖泊周围陆地地下水的相互补给关系。“文雨不溢”，下小雨时，地表水汇入湖泊，湖泊水理应上涨，现在却“不溢”，说明湖泊水有了新的去向。从甲图看，湖水只能补给地下水，使湖水上涨不明显；同样的道理，“文旱不涸”，短期干旱，湖水必定有蒸发和人为的使用，水位理应下降，而现在却“不涸”，表明一定有其它水源的补给，那就只有湖泊周围的地下水了。通过示意图不难发现，降水时，湖水水位高于地下水水位，干旱时，地下水水位高于湖泊水水位，所以形成以上的补给关系。
答案 （1）甲 乙 （2）湖泊水 地下水 地下水 湖泊水
点拨 降水时，地表水迅速汇入河流或湖泊，而地表水下渗比较缓慢，所以湖泊水水位比周围陆地地下水水位高；干旱时，湖泊水更容易在太阳辐射下大量蒸发，而地下水由于有土壤、岩石及植被的阻隔，蒸发较少，而且干旱时还有大量的人为取水（灌溉、饮用等），使湖泊水位降得更快，比地下水水位低。
二、地下水常年补给河流水
例2 下图是我国某河流的综合补给示意图，读图回答下列问题。
（1）图中A、B、C分别是这条河流水源补给形式，该判断：A是 补给，B是 补给；C是 补给，根据是 。
（2）这条河流位于我国的 地区。
（3）从图中看出河流径流量与地下水补给关系是 ，原因是 。
解析 （1）我国东部受夏季风影响， 降水量集中在夏季， 在春分日以后， 随着太阳直射点的北移， 积雪融化出现在春季， 地下水补给是一种比较稳定的补给形式， 且洪水期地下水补给量小于枯水期， 所以A为雨水补给、B为季节性积雪融水补给、C为地下水补给。
（2）由图可知，夏季该河流以雨水补给为主，表明河流在我国东部季风区；春季有积雪融水补给，表明在我国北方纬度较高的地区，结合起来可以确定河流处于我国东北地区。
（3）由图可知，河流径流量较大的3月，7、8、9月时，地下水对河流的补给量就越少，反之，河流径流量较小时，地下水的补给量反而越大，即：河水水位高时地下水补给少，河水水位低时地下水补给多，由此说明地下水的补给量与河水水位直接相关，如下图：A图，丰水期，河水水位高，地下水水位比河水水位高出不多，地下水对河流的补给量较小；B图，枯水期，河水水位低，地下水水位比河水水位高出很多，地下水对河流的补给量大。（注意：这种情况一般出现在山区或峡谷地区，河床地势低，两岸地势较高，地下水水位常年都高于河水水位，地下水常年补给河流水，只是补给量有季节变化。）
答案 （1）雨水；季节性积雪融水；地下水 （2）东北 （3）径流量越大， 地下水补给越少；河流径流量越大，地下水水位与河水水位的高差越小，地下水补给河流水就越少。
三、河流水常年补给地下水
例3 右图为等高线图。
（1）该图表示的是哪一种特殊地貌（ ）
A. 山谷 B. 山脊 C. 地上河 D. 鞍部
（2）该图反映的可能是我国哪个地区的地貌景观（ ）
A. 东北平原 B. 黄河下游
C. 四川盆地 D. 荆江河段
（3）河流水与两岸平原地下水的补给关系怎样？
解析 （1）由图可知，宏观上看，中间的地势比南北两侧的平地高出很多，像是一处大的山脊，微观上看，山脊的正上方沿脊线出现一带河谷，故综合起来应为地上河。（2）我国典型的地上河有黄河下游和长江荆江河段。（3）地上河由于河床地势高，
铁塔][7米][“地上河”示意图]比两岸平原的地势还高出许多（见右图），故河水水位常年比两岸平原地下水水位高，因此，河流水全年补给地下水。
答案 （1）C （2）B、D （3）河流水常年补给地下水
点拨 判断地表水与地下水的补给关系，关键在于确定各种水体水面（河面、湖面、潜水面）的高低，各种水体多遵循水从高处往低处流的原则，从而确定它们的补给关系，难点在于有些水体在不同季节（雨季、干季）水位变化很大，需要通过对当地气候的具体分析来做题。进一步拓展开，河流水与湖泊水的补给也符合以上原则，难点在于分析不同季节哪个的水位涨（雨季）得更快或降得（干季）更快。
1. 该地形区可能位于我国的（ ）
A. 黄河下游地区 B. 长江中游地区
C. 云贵高原 D. 珠江三角洲
2. 该地区陆地水的补给关系是（ ）
A. 河流水补给湖泊水
B. 湖泊水补给河流水
C. 河流水补给地下水，地下水补给湖泊水
D. 湖泊水补给地下水，地下水补给河流水
3. 该地形区应重点防御的自然灾害是（ ）
A. 洪涝 B. 干旱
C. 低温冻害 D. 滑坡、泥石流
4. 读我国两区域的河流图回答下列问题。
（1）甲图中两湖泊与河流的补给关系分别是：① ，② 。该河的主要补给水源主要是 。河流分上、下游两段，航行条件较好的是 段。
（2）乙图中河流主要的补给水源是 。径流季节变化较甲图中河流 ，径流年际变化较甲图中河流 。
1～3 BCA
地表水可利用量 篇6
关键词：吉林市区,地表水水源,可供水量,存在问题,分析
1 概述
吉林市区地表水水系主要由第二松花江及其支流温德河、牤牛河、团山子河和鳌龙河等组成。市区内水利工程化程度较高, 各种水利工程星罗棋布, 供水能力较大。现状年供水量25.78×108m3, 现有水利工程供水能力31.389×108m3, 从工程供水能力看, 水资源开发利用还有很大的潜力。全市区内主要地表水水源的可供水量对于市区的产业规划以及评价用水需求与水资源承载能力是否相适应具有重要的意义。
2 主要地表水水源可供水量分析
2.1 地表水水源
吉林市区二松干流丰满以下有4个主要支流, 忙牛河、鳌龙河、团山子河。忙牛河发源于蛟河天岗乡老爷岭天桥岗南, 在吉郊江北乡八家子村西北汇入第二松花江。鳌龙河发源于永吉一拉溪乡大顶子山西侧, 在永吉土城子乡口钦村东汇入第二松花江。团山子河发源于蛟河天北乡庆岭南侧, 在吉林市大口钦乡前团结村西汇入第二松花江。
2.2 地表水水源来水量
团山子河口以上来水量由吉林水文站控制断面年来水量、忙牛河来水量、鳌龙河来水量、团山子河来水量及区间来水量组成。吉林水文站流域面积44060km2, 该站控制了丰满出库水量和温德河入流水量, 根据吉林省第二次水资源调查评价成果, 并补充2001~2010年水文资料。吉林水文站多年平均来水量132×108m3;忙牛河流域面积874 km2, 多年平均来水量2.56×108m3;鳌龙河流域面积1389km2, 多年平均来水量1.72×108m3;团山子河流域面积853 km2, 多年平均来水量2.09×108m3;区间面积1528 km2, 多年平均来水量3.06×108m3;论证范围多年平均来水量141.43×10108m3。
2.3 地表水源可供水量计算
为便于分析计算取水口以上的来水量, 确定以吉林水文站数据为依据, 分析计算吉林站控制断面以上第二松花江的来水量;采用吉林省第二次水资源评价成果对牤牛河、鳌龙河、团山子河及区间的来水量进行计算。分析计算多年平均天然来水量, 最终以分析计算的5部分天然来水量之和做为论证断面以上流域的天然来水量。采用吉林省第二次水资源调查评价成果, 并补充2001~2010年水文资料。计算吉林水文站、牤牛河、鳌龙河、团山子河及区间设计不同保证率的年平均流量和来水量。
吉林水文站1956~2010年多年平均流量415m3/s, 多年平均径流量132×108m3, Cv=0.34, 采用P-Ⅲ频率曲线, Cs=2Cv, 以此计算得吉林水文站各频率设计年平均径流成果, 见表1。
牤牛河流域多年平均径流量2.56×108m3, Cv=0.48, 采用P-Ⅲ频率曲线, Cs=2Cv, 以此计算得牤牛河流域各频率设计年平均径流量成果, 见表1。
鳌龙河流域多年平均流量为1.72×108m3, Cv=0.74, 采用P-Ⅲ频率曲线, Cs=2Cv, 以此计算得鳌龙河流域各频率设计年平均流量成果, 见表1。
团山子河流域多年平均径流量2.09×108m3, Cv=0.48, 采用P-Ⅲ频率曲线, Cs=2Cv, 以此计算得团山子河流域各频率设计年平均流量成果, 见表1。
团山子河口以上流域面积48704km2。团山子河口以上流域年来水量由吉林水文站年来水量、牤牛河年来水量、鳌龙河来水量、团山子河来水量及区间面积年来水量组成, 因此, 将以上5部分多年平均来水量、97%保证率年来水量叠加在一起, 即为吉林市区重要地表水水源的多年平均来水量和97%保证率的年来水量, 即多年平均来水量为141.43×108m3, 97%保证率年来水量为63.05×108m3。
3 水资源开发利用存在的问题
3.1 局部缺水, 用水效率低
吉林市水资源相对较丰富, 但是降水时空分布不均。有70%的降水集中在6~9月, 易形成洪涝灾害, 不利于水资源的开发利用。有60%的降水集中在吉林市的中东部, 其它地区仅占40%。个别区域存在农业灌溉缺水和农村饮水困难的问题。局部缺水的同时, 吉林市区工业密度大, 用水量大, 工业用水效率低, 重复利用率为75.6%, 与国内先进用水水平相比, 节水潜力较大。吉林市农业技术水平较低, 农民节水意识不强, 局部地区依然采取大水漫灌的灌溉方式, 浪费水的现象比较普遍, 灌溉效率低, 每667m2均综合用水大于600m3/667m2。水利设施老化、失修, 渠道渗漏严重, 灌溉水有效利用系数仅为0.46。另外, 城区市政供水管网漏失率高达25%, 水资源浪费严重。因此, 在开发利用水资源的同时, 要加强水资源的管理和保护,
3.2 局部地区水污染严重, 生态环境质量下降
随着吉林市工业产业结构的调整, 工矿企业不断增加, 城区不断扩大, 工业废水和生活废水排放量也在增大。随着防治污染力度的逐年加大, 水污染程度得到了一定的遏止, 但还没有彻底好转。
由于工业废水、生活污水和农业大量施用化肥、农药的污染, 加之枯水季节河流水量较小, 河流纳污能力降低, 吉林市城区周边的鳌龙河、土城子河、通溪河、裕民河、天太河等中小河流在枯水季节已成为排污明渠, 影响城市周边的生态环境, 水污染对吉林市经济社会发展构成现实的制约和潜在威胁。因此, 在合理开发利用水资源的同时, 要加强水污染的防治和治理, 大力提倡使用绿色有机肥;工业废水和生活污水经过污水处理达到排放标准后排入河道, 杜绝污水直接排放。
3.3 农业种植结构与水资源的地区分布不匹配
第二松花江丰满以下干流和鳌龙河流域为丘陵河谷平原区, 该区域面积占全市幅员面积的10.8%, 其中, 水田实灌溉面积却占全市水田实灌面积的39.7%。而该区域当地水资源量仅占全市水资源总量的9.1%。地区水资源分布极不均匀, 不利于水资源的开发利用。
鳌龙河流域水田用水量已经超过了该流域的水资源承载能力, 每遇连续干旱, 就会造成水稻减产。因此, 需要调整产业结构、优化水资源的配置, 解决水资源的短缺和水环境污染问题, 实现水资源的可持续利用, 促进人口、资源、环境和经济的协调发展。
4 对策、措施与建议
针对上述存在的问题, 从水资源保护与管理的角度出发, 相关部门应重点做好以下工作:
4.1 建立和落实饮用水水源保护区制度
科学制定饮用水水源保护范围及其水源涵养范围, 明确对水量和水质的目标要求, 划定本经济区饮用水水源保护方案。加强供水水源地保护与建设, 强化监督管理, 保障城乡居民饮用水及农业灌溉用水安全。
4.2 加强水功能区和入河排污口的监督管理
开展水功能区确界立碑工作, 建立入河排污口设置审批制度, 核定水域纳污能力, 提出限制排污总量的意见。对水功能区和入河排污口进行实时监控, 对超过水质标准的污染情况向社会实时公报。加强主要饮用水水源地、水功能区、入河排污口的水量水质监测和信息发布工作。
4.3 建立重大水污染事件应急管理制度
制定主要河流水质污染预警预报方案, 预防重大水污染事件的发生, 做好重大水污染事件跟踪调查、动态监测、及时上报工作, 提高应急处理能力和水平。探索建立水污染防治的相关经济政策, 建立分工明确、责任到位、统一协调、管理有序的水资源保护工作机制。
4.4 逐步建立和完善水资源保护的法律体系
地表水可利用量 篇7
关键词：单通道算法,MERSI数据,地表比辐射率,大气水汽含量,地表温度
1 云检测
利用VC++对基于HDF5格式的MERSI数据进行提取、数据预处理、云检测, 判断所选用数据是否可用。在有云的情况下, 热红外波段得到的不是真实的地表温度。为了有效地消除云的干扰, 从遥感图象上获得真实的地表温度信息, 首先要进行云像元识别, 即进行云像元的检测, 以达到去除云像元的目的。云在3波段 (0.65μm) 具有高反射率, 而且0.65μm遥感图象对区分陆地和云的边界较好;云在近红外波段18波段 (0.94μm) 的波谱特征主要与大气中的含水量有关, 它主要反映大气中的水汽特征, 即水汽吸收谷。由于在0.65μm与0.94μm处, 云与各种地物波谱特征形成明显反差, 因此将其归一化处理, 不仅可以突出云的信息, 而且可以部分消除太阳高度角、卫星扫描角及大气程辐射的影响, 归一化云检测指数CDI (Cloud Detection Index) 表示为:
选用FY3A_MERSI_GBAL_L1_20080903_0145_1000M_MS.HDF和FY3A_MERSI_GBAL_L1_20080816_0225_1000M_MS.HDF数据, 以沈阳 (东经123.4°, 北纬41.8°) 为中心截取100×100像元。云的云检测指数为正 (CDI>O) , 土壤的云检测指数接近0 (CDI≈0) , 植被的云检测指数为负 (CDI<0) [1]。经计算得出9月3日世界时间1时45分CDI<0的像元487个, CDI>0的像元是9513个。非云像元占总像元的4.87%。而8月16日世界时间2时25分的CDI<0的像元8 533个, CDI>0的像元是1 467个, 非云像元占总像元的85.33% (图1~2) 。
可以看出, 8月16日云量较少, 遥感数据可用。由于城市地表的复杂性将会对地表反演的准确度产生影响。因此, 选择辽西北地区农田多、土地条件简单的区域进行研究。本文选取FY3A_MERSI_GBAL_L1_20080816_0225_1000M_MS.HDF数据, 以新民 (东经122.83°, 北纬42°) 为中心截取170×170像元作为研究区。
2 MERSI地表温度的计算方法
对于只有一个热红外通道的遥感数据通常选用具有普适性的单通道算法[2]反演地表温度。应用Landsat TM数据计算的地表温度, 选定东经119°14′09″~119′23′25″、北纬26°0127″~26°09′43″作为实验的研究区, 其结果与实际地表温度相比平均高出5.3℃, 具有较高的反演精度[3]。针对MERSI数据特点:共20个通道, 仅有5个通道是热红外通道。该文选用单通道算法, 既考虑了地表比辐射率的影响, 也考虑了大气辐射的影响, 反演过程所需要的大气参数仅为大气水汽含量。
单通道算法 (Single-channel Method) 由Jiménez-Muno和Sobrino[4]提出, 对于TM6, 其计算公式为:
式中, Ts是地表温度 (K) ;Lsensor是卫星高度上遥感传感器测得的辐射 (W·m-2·sr-1·μm-1) , 计算公式[5]如下:
其中, DNTM6为TM6的像元DN值, 0≤DNTM6≤255。此外, ε是地表比辐射率;γ、δ、ψ1、ψ2、ψ3是中间变量, 分别由以下公式计算:
上述公式中, C1=1.191 04×108 (W·μm4·m-2·sr-1) , C2=14 387.7μm·K;Tsensor是像元亮度温度 (K) ;λ是有效作用波长 (对于TM6, λ为11.457μm) ;w是大气剖面总水汽含量 (g/cm2) 。
2.1 亮度温度
亮度温度是衡量物体温度的一个指标, 但不是物体的真实温度。TM卫星温度反演的基础数据是亮温, 最常用到的是大气顶层的亮温, 就是将气象卫星遥感器接收到的辐射率换算为相对应的温度[6]。计算公式:
其中, TB为亮温 (Kelvin) , L是定标后的辐射率, C1、C2是常数, C1=1.191 065 9×10-5, C2=1.438 833, v是探测波段的等效中心波数。
2.2 辐射率的计算
Malaret等提出的二次方程式模型把DN值转变成辐射温度[7]。其表达式为:
再应用Artis等提出的绝对表面温度表达式[8]计算:
其中, λ是波段有效波长, a=hc/K (l.438×10-2m K) , K是波尔兹曼常数 (l.38×10-23JK) , h是普朗克函数 (6.26×10-34Js) , c是光速 (2.998×108m/s) :
方程式中, Lmin是传感器可探测到的最小辐射率, Lmax是传感器可探测到的最大辐射率。DN为像元的观测记录值。传感器亮温由以下公式获得:
式中, 对于Landsat TM6波段而言, k1=607.76 Wm-2·sr-1·μm-1, k2=1 260.56K。
2.3 对表比辐射率 (LSE)
综合前人的地表比辐射率研究成果[9], 针对MERSI数据采取以下方法计算研究区地表比辐射率:首先对研究区进行监督分类, 将遥感影像分为水体、城镇和自然表面3种类型。水体像元的比辐射率赋值为0.995, 自然表面和城镇像元的比辐射率估算则分别根据公式进行计算:
式中, εsurface和εbuilt-up分别代表自然表面像元和城镇像元的比辐射率, Pv为植被覆盖度:
其中, NDVI为归一化植被指数, 取NDVImax=0.70和NDVImin=0.05, 且有当某个像元的NDVI>0.70时, Pv取值为1;当NDVI<0.05时, Pv取值为0。
2.4 大气水汽含量
MERSI近红外水汽反演算法主要利用在近红外940nm波长附近存在强水汽吸收特征, CO2等在此波段上是弱吸收带, 与水汽相比, 可以忽略不计。同时, 在865、1 240nm附近窄波段的大气透过率 (不包括连续吸收) 大于0.99, 这些波段可视为大气窗口波段[10]。将用18通道940nm波段与16通道865nm波段上的反射率组合成两波段比值方法来反演大气水汽含量。公式[11]为:
其中:W为大气水汽含量;TW为大气水汽吸收波段地面反射率与大气窗口波段地面反射率的比;α、β是参数, 分别取α=0.02, β=0.651。经过计算大气水汽含量最大值为6.708 6g/cm2, 最小值为0.366 15g/cm2。普遍集中在3~4g/cm2之间。对于8月的我国东北夏季, 数值属于正常范围。
3 LST反演结果与误差分析
3.1 LST反演结果
为了对MERSI数据反演的地表温度作出效果评价, 采用同一时间段的MODIS数据用劈窗算法反演地表温度和气象站观测的日平均地温, 选取辽宁省内8个县市区 (表1) , 比较MERSI LST、MODIS LST以及地面观测站观测的日平均地表温度。
通过表1、图3可以得出以下结论:MERSI数据反演的温度普遍低于MODIS数据反演的地表温;MODIS数据高于地面观测站所测的的日平均值;MERSI LST, MODIS数据反演的LST和观测站日平均温度趋势基本一致;MODIS LST与地面观测站观测的日平均温度平均差5.96K;MODIS LST与MERSI LST平均差值为18.15K;观测站观测的日平均温与MERSI LST平均差值为12.19K;地面观测值最大值为305.11K, MERSI LST最大值为295.17K, MODIS LST最大值为310.72K, 均出现在康平;地面观测值最小值为298.0K, MERSI LST最小值为285.81, MODIS LST最小值为307.52K, 均出现在本溪。
3.2 误差的分析
通过反演得到的辽宁地区陆面温度影像图和表可以知道, 不同算法反演得到的结果有一定的差异。这可能跟各算法涉及的误差来源有关。为了比较各算法的反演精度, 从误差来源定性地分析了各算法的结果误差。
(1) 传感器本身特性所带来的误差 (宽波段到单波段的假设、校准) , 大气水蒸汽含量所带来的误差和地表比辐射率估计方法产生的误差。用相同时间段北京时间上午10时25分的MERSI数据和MODIS数据计算的NDVI、MERSI的NDVImax=0.751 84和NDVImin=0.126 29。而MODIS NDVImax=0.699 43和NDVImin=0.046 954。由于所用的阈值不同, 得到的地表比辐射率也存在一定的差异, 但数值大体一直集中在0.4~0.6之间。大气水汽含量基本一致。MERSI的大气水汽含量Wmax=6.708 6g/cm2, Wmin=0.366 15g/cm2, 水汽含量均值为3.702 6g/cm2;MODIS的大气水汽含量Wmax=3.154 3g/cm2, Wmin=0.678 02g/cm2, 水汽含量均值为2.423 1g/cm2。地表比辐射率εmax=0.983, εmin=0.962, 平均值为0.981。在计算比辐射率时, 将林地、水体等归为农田区, 采用农田区公式进行计算, 带来一定误差。
(2) 地面各观测站所观察的值为日平均温度, 该文选取的是2008年8月16日上午10时25分的数据, 此时太阳光线充足, 地表温度正处于一天中的较高值时期, LST反演结果反映的是冠层温度, 因此高于观测站观测的日平均温度。
(3) 除了传感器本身带来的误差外, 还存在计算误差和研究区地表状况带来的误差。本文计算误差主要存在于参数, 由于单通道算法的普适性已经在Landsat TM6数据和AVHRR中得到验证, 所用参数并未调整。而研究区包含大量农田区域, 下垫面简单, 地表物单一, 但是也同样包含城市部分, 城市由于表面多是反射率较高的材料使得温度变化相对林地和耕地更大, 由于热岛效应及其他因素的影响复杂, 所以存在误差。
4 结语
单通道算法需要大气水汽含量和地表比辐射率这2个重要的参量。普适性单通道算法应用于Landsat TM遥感数据地表温度的反演已得到广泛认可。其中的参量大气水汽含量通常根据近地面气温条件用经验值法进行估算, 但是MERSI遥感数据与MODIS具有相同的水汽吸收波段和大气窗口波段, 参照MODIS大气水汽含量计算方法, 采用大气水汽吸收波段 (Band18) 数据和大气窗口波段 (Band16) 数据计算MERSI的大气水汽含量, MERSI的大气水汽含量Wmax=6.708 6g/cm2, Wmin=0.366 15g/cm2, 水汽含量均值为3.7026g/cm2, 对于8月我国东北夏季这样的数值属于正常范围;在计算地表比辐射率时参照Landsat TM6, 采用NDVI阈值法, MERSI的NDVImax=0.751 84和NDVImin=0.126 29, 数值基本集中在0.4~0.6之间。地表比辐射率εmax=0.983, εmin=0.962, 平均值为0.981。为了定量的分析MERSI LST反演效果, 以MODIS、LST作为参考, 比较MODIS LST、MERSI LST和地面观测站测得的日平均温度, 结果表明, MERSI LST低于MODIS LST 18℃左右, MERSI LST低于观测站数值12K左右, 但各站点温度趋势基本一致。虽然MERSI的反演结果与MODIS LST相差10K以上, 但是各个站点的相差值均衡, 反演趋势基本一致。最高温度均出现在康平, 最低温度则都出现在本溪。
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