水资源的基本理论

；
为区R域 多R年r 平R均g 蒸E发量； 为区域多年平均调q入入水量； 为
扣除蒸发量后的区qu域多年平均耗水量； 为区域多年平均调
出水q量出 。
Zuo Qiting
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5.1.2 水资源转化模型
根据图3-2，可将水资源转化关系表达成一个由降水、蒸 发、径流形成以及大气水—地表水—土壤水—地下水“四 水”转化的全过程，水资源转化模型则是用来描述各水资 源要素之间相互转化关系的数学工具。它清楚地表明了坡 面、包气带和地下水的补排关系，以及水资源的由来和组 成，并根据各要素间的水量平衡关系，对水资源进行定量 分析。 通常，天然流域是由上游山丘区和下游平原区组成，因此 也将水资源转化模型分为两部分来介绍。
I O W2 W1 W
式中：I为计算时段内某计算单元的总输入水量；O为计算 时段内某计算单元的总输出水量；W1、W2为计算时段始、 末某计算单元的蓄水量；ΔW为时段内蓄水量的变化量，ΔW ＞0表示该计算单元蓄水量增加，ΔW＜0则表示蓄水量减少。
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（2）全球水量平衡方程 对于海洋系统来说，其水量平衡方程式可写成： P洋 R E洋 W洋 式中：P洋为某一年海洋上的降水量；R为某一年大陆流入 海洋的径流量；E洋为某一年海洋上的蒸发量；ΔW洋为某一 年海洋蓄水量的变化量。 对于多年平均情况，ΔW洋接近于0，故方程可简化为：
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区域水量平衡方程式为：
P Rr Rg q入 E Rr Rg qu q出 W
就长期来说，其多年平均情况下的区域水量平衡方程为：
P R q入 E R qu q出
式中： 为P 区域多年平均降水量； 为R流入区域内的多年平均
径流量， R； R为r 流 出Rg区R域的多年平均径流量，
P R E W
就长期来说，ΔW多年平均为0，则多年平均情况下的流域 水量平衡方程为：
P RE
上式表明，对于闭合流域，多年平均降水量 等P 于多年平均 径流量 与多R年平均蒸发量 之和。E
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（4）区域水量平衡方程
对于某一区域，在计算时段内其输入的总水量为：
I P Rr Rg q入
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在多年平均情况下，△W项可忽略不计，上式简化为：
P E R Ug
由于河川径流量R由地表径流量Rs和地下径流量Rg组成，总 蒸发量E由地表蒸发量Es（包括土壤蒸发、植物蒸腾在内） 和潜水蒸发量Eg组成，因此上式可写成：
P Es Eg Rs Rg Ug
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第五章 水资源的基本理论
结合水资源学的主要内容，本章介绍了水 量平衡原理、水环境容量理论、水资源价值 理论、水资源优化配置理论、水资源可持续 利用理论等内容。
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5.1水量平衡原理
5.1.1水量平衡原理
（1）基本方程 水量平衡（water balance），是指任意选择的流域（或区 域），在任意的时段内，其收入的水量与支出的水量之差等 于其蓄水量的变化量。即在水循环过程中，从总体上来说水 量收支平衡。 水量平衡的基本方程为：
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（1）上游山丘区
山丘区为径流形成区，一般情况下人类的取用水活动较少， 且基本以水资源的天然转化为主，因此根据水量平衡原理， 在计算时段内流域上游山丘区的水量平衡方程式为：
P E R U g W
式中：P为计算时段内的降水量；E为计算时段内的总蒸发 量；R为计算时段内的河川径流量；Ug为计算时段内的地下 潜流量；△W为计算时段内蓄水变化量，包括地表水和地下 水的蓄水变化量。
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在山丘区，受地形坡度的影响，地下水的补给形式主要以 降水入渗补给为主，地表水入渗补给相对较少。 泄考量虑应多相年等平，均这情部况分下水，量则就地是下地水下的水降资水源入量渗补；W给而g量地下P水和g 的排 排泄量有河川基流（地下径流） 、R潜g 水蒸发 、E地g下潜 流 。故U地g 下水资源量 可用下W式g 表示：
由海洋和陆地系统的水量平衡方程，可得出全球水量平衡 方程为：
E洋 E陆 P洋 P陆 或
E P
式中： 为E 全球多年平均蒸发量； 为P全球多年平均降水量。
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（3）流域水量平衡方程
对于一个天然流域，计算时段内的水量平衡方程式为：
P q入 R E q出 W
式中：I为计算时段内的区域总输入水量；P为计算时段内 的区域降水量；Rr为计算时段内流入区域内的地表径流量； Rg为计算时段内流入区域内的地下径流量；q入为计算时段 内由区域外调入的水量。
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输出的总水量为：
O E Rr Rg qu q出
式中：O为计算时段内的区域总输出水量；E为计算时段 内的区域蒸发量；Rr′为计算时段内流出区域的地表径流量； Rg′为计算时段内流出区域的地下径流量；qu为计算时段内 扣除蒸发量后的区域总耗水量，主要指工业、生活耗水量； q出为计算时段内由本区域的调出水量。
E洋 P洋 R 式中： E为洋海洋上多年平均蒸发量； 为P洋海洋上多年平均降 水量； 为大R陆多年平均径流量。
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根据以上原理，可得到陆地多年平均情况下的水量平衡方 程式：
E陆 P陆 R
式中： E为陆大陆多年平均蒸发量； 为P大陆 陆多年平均降水量；
为大R陆多年平均径流量。
Wg Pg Eg Rg U g
由此可见，山丘区水量平衡方程为：
P Es Rs Pg
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式中：P、R、E分别为计算时段内流域降水量、径流量和 蒸发量；q入为计算时段内从外流域流入本流域的水量； q出为计算时段内本流域流到外流域的水量；ΔW为流域地面 及地下蓄水量的变化量。
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对于无跨流域调水的闭合流域（地面分水线与地下分水线 一致的流域），q入与q出均为0，则一般常用的流域水量平衡 方程为：