一種南方城市雨水可利用量計算方法與流程
2023-10-06 18:09:24
本發明涉及一種南方城市雨水可利用量計算方法，屬於水文水資源技術領域。
背景技術：
雨水資源也稱雨洪資源，其利用方式是針對城市開發建設區域內的屋頂、道路、庭院、廣場、綠地等不同下墊面降水所產生的徑流，採取相應的措施，收集、利用，以達到充分利用水資源、改善生態環境、減少外排徑流量、減輕區域防洪壓力等目的，屬於資源利用於災害防範的系統工程。在我國，城市化進程的加快影響了城市產匯流的自然規律，雨水作為一種資源逐漸被人們所重視。雨水資源化研究一直是學者研究的一個難點和熱點，合理利用城市雨水能給城市帶來良好的社會效益和經濟效益，我國城市雨水利用發展迅速，也得到了一定的推廣。目前，國內討論的雨水資源為城市通過相應措施，建設相應設備搜集的可利用的雨水資源量，而設備設計與建設的依據是城市可利用雨水資源量，目前，城市可利用雨水資源量的計算一般採用經驗公式，且公式中參數較多、獲取困難。
技術實現要素：
本發明的目的在於基於水量平衡原理，提供一種南方城市雨水可利用量計算方法，從而通過推求城市雨水可利用量，為城市水資源開發與利用提供借鑑和參考。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
第一步、解析城市基本要素，基本要素包括城市陸面面積、城市多年平均(簡稱年均，以下同)面降水量、城市陸面年均蒸發量、城市境內地表年均水資源可利用量、城市年均土壤含水變化量等。
說明：城市陸面面積，指陸地面積，可通過城市總體面積扣除水域面積而得，也可以採用常規方法測量而得。
面降水量是描述整個區域(流域)內單位面積上的平均降水量的物理量，能較客觀地反映整個區域的降水情況。可採用常規方法計算。
地表水資源可利用量是指在可預見的時期內，統籌考慮生活、生產和生態環境用水，協調河道內與河道外用水的基礎上，通過經濟合理，技術可行的措施可供河道外一次性利用的最大水量(不包括回歸水重複利用量)，可表示為：W地表水可利用量＝W地表水資源量-W河道內最小生態環境需水量-W洪水棄水，地表水資源量、河道內最小生態需水量和洪水棄水可以採用常規方法計算。
陸面蒸發是特定區域天然情況下的實際總蒸散發量，又稱流域蒸發，它等於地表水體蒸發、土壤蒸發和植物散發量之和。可以採用常規方法計算。
土壤含水變化量是指一定時間內土壤含水量的變化值，可正可負，可採用常規方法計算不同時段的土壤含水量推求。
第二步，建立城市陸面水量平衡方程P-E＝Wp+Wr+△W，其中，P為城市年均面降水量(mm)、E為城市陸面年均蒸發量(mm)、Wp為城市年均可利用雨水資源量(mm)、Wr為城市境內地表年均水資源可利用量(mm)、△W為城市年均土壤含水量變化量(mm)。
說明：流域水量平衡是一個流域在任一時段內，其收入的水量等於支出的水量、時段始末蓄水變量和流域內外交換水量的代數和。若流域為閉合流域時，則無流域內外的交換水量。此處將城市看作一個閉合流域(當流域的地面、地下分水線重合，河流下切比較深，流域面積上降水產生的地面、地下徑流能夠全部經過出口斷面排出者，稱為閉合流域)，不考慮流域流域內外的交換水量，則可建立如下水量平衡方程P-E＝Wp+Wr+△W。認為地下水資源量平穩。
第三步，推求城市年均雨水可利用量Wp＝P-E-△W-Wr。
說明：各單位必須統一，為mm。
第四步，轉換城市年均雨水可利用量的量級單位W′p＝Wp·A·10-5，其中，A為陸面面積(km2)。
說明：上述時間尺度為年。
本發明方法為定量分析南方城市雨水可利用量提供了新的技術方案，有助於南方城市雨水資源量的分析，對城市水資源開發與利用具有重要意義，該方法規避了傳統方法參數過多的弊端，且通過水量平衡原理推求避免了雨水資源漏算的弊端。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。
實施例1：
按照如下步驟實施：
一、解析城市基本要素，該實施例城市面積為1895km2、水域面積57.2km2，則陸面面積A＝1837.8km2，面降水量P＝1182.4，陸面蒸發量E＝800mm；城市境內地表年均水資源可利用量5.233億m3；城市大部分為不透水面積，且南方溼潤地區認為年變化為0，故△W＝0。
二、統一單位，將城市境內地表年均水資源可利用量5.233億m3轉換為284.7mm。
三、建立水量平衡方程，並推求城市年均雨水可利用量為Wp＝P-E-△W-Wr＝1182.4mm-800mm-0mm-284.7mm＝97.7mm。
四、轉換量級，W′p＝Wp·A·10-5＝97.7×1837.8*10-5＝1.7955億m3。
需要強調的是，本發明所述的是雨水可利用量，而不是實際資源化量，也就是指該城市最大可利用雨水資源的總量。
此外，本發明所述實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明並不限定於實施方式中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發明的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本發明保護的範圍。