统计、分析和整理基本数据，进行水资源分区和图表化工作

水资源基础评价是指水资源评价活动中的基础性工作，包括对评价范围内的水文、水文气象、水文地质等基本资料的统计、分析、系统整理、特征、水资源分区、图表化等工作。

水资源基础评价活动只能在具有一定条件的情况下进行。这些条件主要指：对所评价的区域内是否有足够的水文和气象站网，是否都积累有一定长度的观测资料系列，对各类水文资料的整编或分析技术能力及水平是否够用，对区域内地形、地质、地貌、土壤、植被及土地利用的情况是否已调查过并具有可用的水平，有关的已有成果如各类地图、专用图、等值线图和图表、整编资料或资料库等是否已经具备。关于工作条件的情况，包括进行水资源评价活动的组织形式、人员保证、技术水平和设备以及经费保证等。

各国自然和历史情况不同，要求也不可能一致，但基本原则是在进行水资源评价活动前，必须对所评价地区的各类资料整编情况进行了解，以使评价具有扎实的工作基础。

在进行水资源基础评价工作前，应对所评价区域范围的气候特点有一个大致的了解，其中最主要的就是以干旱和湿润为标准进行的气候分区。这是因为对于干早地区或湿润地区来说，水资源的重要性并不相同。对湿润地区说，由于天然水资源丰富，在经济发展中水的因素并不一定占首要位置，而制约经济发展的可能是水以外的其他因素。但对于干旱和半干旱地区来说，情况则大不一样，在干旱和半干早地区经济发展的主要制约因素可能就是水资源。因此，水在评价活动中的重要程度也就有所不同。

由于各地气候条件和地质条件的差异，在进行水资源评价工作前需要首先进行气候分区。这可根据各地的具体自然条件把评价范围进行一级或几级分区。联合国教科文组织和世界气象组织曾建议分区有4类，即湿润多沙区、湿润非多沙区、干旱多沙区和干早非多沙区。而干早与湿润的分类则用年降水深和年蒸发能力的差值来进行判断。最简单的办法是比较年降水深和年蒸发能力的差值，如差值为正值，则属湿润区，如差值为负值，则属干早区。

像我国这样的大国，领土十分辽阔，并跨越不同气候区，简单分为湿润和干旱似嫌太粗略。在我国通常把气候分区分为4或5个区。分4区即为湿润区、半湿润区、半干旱区和干旱区，如1959年中国科学院和中央气象局曾以干燥度为指标，即年蒸发能力与年降水深的比值，其中湿润区干燥度为0.5～0.99，半湿润区为1.0～1.49，半干旱区为1.5～3.99，干旱区干燥度均大于4.0。水利部门在1980年进行水资源评价工作中按5 个区即十分湿润区、湿润区、半湿润区、半干旱区和干早区，其中干燥度分别为：小于0.5，0.5～1.0，1.0～3.0，3.0～7.0 和7.0以上。

进行水资源基础评价需要首先制定评价工作大纲，包括明确评价目的、评价范围、需进行的项目、各类资料的收集标准和评价方法、预期成果等。基础评价大纲中尚应对进行评价的组织措施包括进行的方式、人员技术培训、对评价工作中主要环节的研究及试点，以及为保证评价工作顺利进行的有关人力、物力安排及支援，还有工作进程表等均应有所交待落实。水资源基础评价的各有关方面及其相互关系见图4-1。

评价范围视每次的评价目的而定。一般为进行国家级水平的全国水资源评价的范围就是一个国家的国土范围。联合国水会议号召各国进行的就是国家级水平的水资源评价。在进行全国水资源评价时，各类评价指标均只在国界范围以内定值。对根据某一特定目的水资源评价也可在某一特定区域内进行，即可不限于行政区划或流域界，例如对我国华北地区或西南地区进行评价。通过国际间的协作，也可超越国界的范围在某一跨国区域，包括各大洲以至全球进行水资源评价。按行政区划进行水资源评价的方法，包括按国界或按国以下的行政单位如省、州等，既便于按行政系统组织技术力量进行工作，又可提供一个行政管辖范围内的水资源基本情况，供行政领导机关作宏观决策时的参考和依据，因而工作可得到有力支持。

图4-1　水资源基础评价大纲框图

（资料来源：WMO/ONESCO.Report on Water Resources Assessment，1991）

评价范围确定后，为便于进行水资源评价活动，通常对评价范围内根据自然条件进行水资源分区。由于河川径流量是水资源的最主要组成部分，通常以各大河天然流域作为一级分区，然后参考水系及水力联系、气候和地质等条件再进行次一级的分区。

1.各类资料的收集及初步整理

在水资源基础评价中，评价项目主要针对水文循环的各有关要素，如降水、河川径流、土壤水、地下水、蒸发等；通常以年为单元收集上述要素的逐年资料，然后进行统计以取得水文循环各要素特征的有关数据，如多年平均年（或季、月）值、相应变差系数Cv 值等，并作出各有关特征值等值线图或分区图等。河川径流量是水资源量的主要组成，但由于流域中用水情况的存在，在处理河川径流资料时须对已有的观测资料系列中各年用水情况进行调查，并根据测流断面以上流域内用水量（指河道外用水）进行逐年资料的还原，以恢复不受用水干扰的“天然”径流系列，然后再进行有关统计参数的估计。在用水还原计算方法中，往往缺少历年特别是距今较久年份的实际用水记录，不得不采用各类用水指标来估算用水量，这样做有时和实际情况差别很大，必须充分进行核对。

为求得面上水资源评价的精度一致，在对水文循环各要素的资料系列进行统计时，最好在有条件时各站都采用统一观测期内的同步资料系列。例如在我国20世纪80年代初期进行全国水资源评价中，无论对降水或年径流，均采用1956～1979年共24年资料系列，虽然其中不乏有许多站的资料系列长于24年，对其本站来说使用较长一点资料系列应当可取得更好的精度和代表性，但这样做会使面上参数因各站资料系列长度不同而对面上的一般规律反映不准确。因此为求面上的精度一致，采用各站的统一同步期资料系列，虽然舍弃一些资料，也会舍弃一些资料长度不足的测站，但求得的面分布规律更客观，代表性更好些。

美国在1968年、1978年和1986年发表的美国第一次、第二次和第三次全美河川年径流统计和等值线图时，采用了各起讫年限不同，但都是取用资料系列年限为30年的做法，例如在第一次评价时，在制作等值线图时，各河年径流资料取用的是1931～1960年，但在统计各单站资料时则采用1931～1965年；第二次水评价活动时，为绘制等值线图采用的径流资料系列为1941～1970年，各单站统计时则用1941～1975年；第三次进行全国河川年径流量统计时，绘制等值线图用的是1951～1980年，而各单站统计时用的是1951～1983年。他们这样做的解释是：由于流域内受人为的影响如水工程、城镇建设、交通建设、森林植被变化等而致流域蓄泄条件的变化，是难以定量进行计算和加以改正的，因此，距今时间过去太久的资料，可能与近期资料条件不一致，而影响资料系列的一致性，所以只取近30年的资料为准。对这样统计出来的径流特征值，例如在1978年发表的全美第二次水评价报告中，还冠以“1975”的字样，以表明这个统计特征值是代表自1941年到1975年的流域蓄泄水平的。

在河川径流量的统计中，对于境外来的入境水量，有两种不同的方法。一种是不计由境外流入的水量，即对某一评价范围内的水资源，只计其在这个范围内的产水量，而由境外流入的水量则扣除在外；另一种方法是把由境外流入境内的水量也算入境内的水资源量，因为这些水已经进入了可以使用的范围内。美国在1968年进行第一次水评价时，采用的是前一种方法，因此统计的全美多年平均河川径流量是24800 亿m3，而在第二次（1978年）和第三次（1986年）进行全美国河川年径流量统计时，则把由加拿大流入美阿拉斯加州和美哥伦比亚—北太平洋分区的水量都计入全美国河川年径流量内，因而其结果变成29700 亿m3（1978年）和30530亿m3（1986年）。巴西的水资源量也有两个数字，一个统计是69500 亿m3，即包括亚马孙河上游来自哥伦比亚和秘鲁等国的水量，另一个统计是扣除这些来自境外的水量，则为51900 m3。为便于反映更大区域（例如大洲）水资源量情况，只计算境内水量较好，否则在进行大区统计时就会有重复计算问题。还有一种情况，即有贯穿于本评价范围内的大河，既有入境，也有出境，例如欧洲的莱茵河、多瑙河等；在我国如有的省有黄河或长江的大河贯穿其中，这时就应计算入境水量，也要扣除出境水量。

对于地下水观测资料，由于埋藏于地表面以下的地下水有两种，一种埋藏较深，和地表面间由不透水层隔开，和大气降水的水力联系较弱，或者甚弱，在年水文循环周期中几乎得不到新的补充，除非在人工开采的情况下，也极少因通过地面蒸发损失的可能。通常对这类地下水称为深层地下水。这类地下水有的可深藏于地下几十米、几百米甚至几千米之下，虽然总储量很不小，但因不能受每年降水的天然更新补充，不参与或很少参与年水文循环，若一旦取用则只有消耗而极少补充，因而在进行水资源评价活动中常不计入这种深层地下水资源。另一种地下水在地面以下埋藏较浅，由地下含水层到地面而无隔水层阻断，地下水既可通过潜水蒸发消失于大气中，大气降水又可直接渗入并补给地下水。这部分地下水直接参与水文循环，一旦取用还可以重新获得更新补充，习惯上称这部分地下水为浅层地下水，是参加全球水平衡计算和作为水资源评价的要素之一。浅层地下水资料的取得主要是通过地下水位观测井测量地下水位的时程和空间变化。这种观测多用于平原地区和山间盆地，而山丘区的浅层地下水则绝大部分均在非降雨期内以河川基流的形式补给河流，因而与河川径流量计算重复。但只凭地下水观测井的观测资料来估算地下水因受观测点的限制，不能得出浅层地下水的全貌，通常还需要通过在大面积范围内对降水入渗和水平衡的分析，为此需要在一些有代表性的点上，进行地下水动态观测和抽水试验等手段，对有关水文地质参数，如给水度、降水入渗补给系数、潜水蒸发、地表水体渗漏补给系数以及有关水力学参数等，进行分析以求得浅层地下水年入渗补给量，并从而估计地下水年资源量。

对于蒸发项，通常直接测量资料多为各蒸发站水面蒸发观测资料。水面蒸发量又称蒸发能力，主要通过蒸发皿直接观测，但所得资料需经折算，才能得到当地的自然蒸发能力。这种由蒸发皿测得的水面蒸发资料，随蒸发皿的口径、水深和安置方式不同而有变化。不同型号和口径的蒸发皿观测到的水面蒸发资料换算成大水体水面蒸发量（可代表自然蒸发能力）的折算系数并不一致。

在全球水平衡中需要的蒸发项并不仅仅是蒸发能力，而对于广大陆面上需要知道通过陆地表面蒸发掉而进入大气的水分，即陆面蒸发，或称陆面蒸散发。所谓陆面蒸发是一项综合性的指标。不仅与地表各种形态的表层物包括岩石、土壤、裸土、各类植被、道路、城市铺砌以及陆面水体等都有关，且和通过这些表层物可能供给的水分多少的状态有关，且多是无法取得直接的观测资料。对一些单项地貌条件可通过各种形式的经验公式求得，这类公式多考虑了风速、温度、湿度等因素，但不同公式的计算成果可以差别很大。在一般分析中常采取水平衡办法，即蒸发为降水深减去同一点上径流深的方式估计。

在进行水平衡分析时，降水、径流和水面蒸发一般尽量采用同步期观测资料系列，或至少降水和径流采用同步期系列进行分析，以使所求得的陆面蒸发时空变化规律较好。

在对各类资料进行分析计算前，应当对这些资料的获取情况进行了解，包括资料的观测方法及精度，在资料观测期内资料数据是否受到自然的或人为的干扰，站点的分布是否合理等。对发现的问题要尽量予以澄清，包括必要的实地调查及进行合理性检查等。对于因受流域内水工程影响而致河川径流天然情势受到干扰的情况，应进行必要的修正后再用于统计。

除水文气象资料外，为进行水资源评价活动还需要收集所评价范围内的自然地理，包括地形、地质、地貌及土壤、土地利用和地表被覆资料。收集自然地理资料的目的在于这些资料可用于解释水文循环诸要素时空变化的原因，以及用于对无资料地区的水文循环要素进行内插，对由于用水及流域情况发生变化的情况下水资源特征可出现的变化进行预估，以及用于对水资源开发的代价进行估计等。自然地理资料中除土地利用及土地铺砌资料外，其余也多可视为不随时间而变化的因素。对于地形资料一般应搜集地形图，为水资源评价用通常有1∶250000 或1∶1000000比尺的地形图即可，但若研究范围是流域面积小于1000km2 的河流，也可能需要用到1∶100000或更大比尺的地形图。地形图和地貌的资料则主要用于确定径流系数和入渗系数。这些资料中应包括河网资料及主要河流断面资料，水文地质特征如地下水含水层的孔隙率、渗透与传导能力以及地质化学资料等。土壤特性资料包括土壤类型、覆盖层厚度、化学矿物组成、颗粒级配、入渗和渗透特性、孔隙率、滞水特性、粘滞性和侵蚀特性等。

土地利用和土地覆盖特性多反映在当地水文气象条件中，但土地利用和土地覆盖（铺砌）常随时间而变化，且这种变化有渐变和突变两种形式。渐变是随社会的发展和人口的增加而出现的变化，突变则常因天灾（如森林大火、火山爆发）或因人的因素（如大规模砍伐森林、开荒运动、新城市建设、工矿开发等）所引起，出现这种变化时必须对有关水文情势进行修正。因此，对土地利用和土地覆盖资料应当定期进行复查，以取得最近的第一手资料。

在有条件时，对上述水文、气象、自然地理资料等最好经过初步整理后，通过计算机建立必要的资料库，以备进行本次评价使用，且便于在今后当资料继续增加或资料条件有所改进（如站点密度增加）时，可减少工作量。

2.各类水文循环要素的分析计算及图表化(www.chuimin.cn)

在水资源基础评价工作中，对降水、河川径流、蒸发能力、地下水的观测资料系列，在选定站点并确定使用的同步观测期后，即可进行选样及统计分析。

对降水资料的整理，包括单站降水深的多年平均值及其变差系数Cv 的分析计算，同样采用矩法初估统计参数，然后通过适线法确定，并按照各水文站所控制的流域面积计算各控制面积上的多年平均径流深。

根据需要还可对降水、河川径流按月、季以及每年最大4个月（或最大3、2、1个月）与每年最小3 个月（或最小2、1 个月）的径流量进行选样和统计分析。

在统计分析中常因各站资料条件的差异，会出现相邻雨量站或上下游流量站资料不相适应的情况，如差别过大时要通过具体分析，查明原因。如差别是由于偶然原因所致，可对各站的统计参数适当予以修正。

由于各河最下端的水文控制站距河口多尚有一段距离，需按面积比并参考由最后一级水文站至河口区间面积上的降水和产流情况，估算此区间径流量，以求得全河流域的年径流量。

对于代表性好且具有较长期的观测系列（长于取用的同步观测期）的雨量站和流量站，除进行所采用的同步观测期内的各项统计参数分析外，还应就其全部观测资料系列进行统计分析，以备进行比较。

对于蒸发能力（水面蒸发）的观测资料，在将不同型号蒸发皿的实测资料折算到大面积水体的水面蒸发量后，再进行年、月蒸发能力的统计。根据对比观测试验，不同类型蒸发皿的折算系数在一年内随季节而变化，且随不同地理环境，同一类型的蒸发皿折算系数在各地并不相同，都需通过对比观测确定。

对于浅层地下水观测资料，一般不直接进行统计分析，而是用以计算对地下水的补给量和地下水的排泄量，即通过分析确定水文地质参数如给水度μ和降水入渗补给系数α。给水度μ是单位饱和水分岩体（或土体）在重力作用下排出的水体积与该饱和水分岩（土）体体积的比值。这个值和岩性关系密切，且和地下水埋深有关。在一般情况下，当地下水埋深小于毛细管上升高度时，μ值随地下水埋深的增加而增加；若当地下水埋深等于或大于毛细管上升高度时，μ接近为一常数。降水入渗补给系数α是降水入渗补给地下水量和相应降水量的比值，和下垫面条件有密切关系，且和平均年降水深的大小有关。

潜水蒸发系数C 是指潜水蒸发量与相应水面蒸发量的比值，并随不同地理带（如冻土带、干早带和其他带）及岩性、地下水埋深等有关因素而变化。含水层渗透系数K 的定义是：当水力比降为1时的渗流速度，以米每日（m/d）计。K 主要与岩性有关。

对于灌区，还应分析渠系渗漏补给地下水系数m，即渠系渗漏补给地下水量与渠首引水量的比值。田间灌溉入渗补给系数β则是田间灌溉水量入渗补给地下水量与灌溉水量的比值。通常还可分为渠灌入渗补给系数和井灌回归补给系数两种。这些系数都需要通过当地的现场试验求得。

根据求得的各类参数及当地降水资料、径流资料和灌水记录等，就可求出地下水资源量。在计算时通常也按分区进行。一般水资源分区尽量和分析降水、河川径流的分区保持一致，但一般需再分为山丘区和平原区两大类分别进行计算。所谓地下水资源量是指地下水总补给量中扣除井灌回归量，这是因为井灌的水源是取自地下水的原因，还要扣除山前区由山区向平原区的侧渗补给量，这是因为在两者间计算有重复。

前面曾谈到对陆面蒸发量是通过间接计算，即由多年平均降水深减去多年平均径流深而得。这是指如果地下水位的多年平均值接近一个常数而言。如果地下水位有增加或减少的趋势，则在水平衡计算中还应考虑地下水的变化量。

在水资源基础评价中，降水和蒸发是参考项，并不直接参与水资源量的计算。降水和蒸发在评价中对确定评价范围内的干旱或湿润程度是关键因素，因此通常有必要在进行评价时进行统计分析。

对分析出的各类水文循环要素的统计特征值以等值线图或分区图的形式表达，是反映这些要素与自然地理因素之间关系的一种有用的方法。这些图可便于一目了然地表现各类要素的地区分布趋势，又便于对各要素的统计特征值进行合理性检查，还可以用作内插无实测资料地点所需要的有关要素数据。

绘制等值线图的基础是各站点的统计数据。对于降水、水面蒸发、地下水位等项，数据所反映的就是这个相应站点所处位置的情况，在绘制等值线图时，代表数据就标在该站点所在位置即可。但对于河川年径流量，则水文站所反映的径流量数据是来自该站所控制的流域面积上的情况。因此在绘制年径流深等值线图时，径流深点据就只能绘在该站控制流域面积的重心位置，而不是标在站的所在位置上。正是由于这种原因，在绘制河川年径流深等值线图时，不能使用所有的计算过年径流的测站资料，而只能选用其中流域面积不是过大的资料。一般来说，应当尽可能选用流域面积不超过2000km2 的流域，这样可以避免因代表该径流深位置的流域重心点距测站过远，且因面积过大而流域内情况差别过大，径流深难于反映流域面上的实际情况。

在勾绘等值线时，应当密切注意地形等高线的走向。一般情况下降水和年径流等值线的走势大致与地形一致，并尽量避免机械地按照点据变化而勾绘出过多的小圈及硬弯等。要视地图比例尺的大小合理确定等值线的间距，既不要使图上等值线条过疏以致不能很好反映变化规律，也要避免因等值线条过密而难以辨认。

3.水资源量的计算

在水资源基础评价中一项重要的成果，就是对评价范围内包括各水资源分区内的水资源量给出定量的回答。水资源量应当包括河川径流和浅层地下水两部分，也分称地表水资源量和地下水资源量，以及包括两者在内的水资源总量。

地表水资源量主要指河川径流的年径流量。这个值可能是已经经过用水还原处理后的天然河川年径流量，或是根据实测流量资料未加还原处理的实测年径流量。地下水资源量就是通过水平衡计算的所有渗入或曾经渗入补给到地下的水量（但不包括在地下水计算中重复的井灌回归量和山区平原间侧渗量）。由于在估计山丘区地下水量时，主要是通过对河川径流的基流统计而得，因此当计算某一范围内的水资源总量（包括地表和地下水资源在内）时，就必须扣除这两者间重复计算过的水量，即只计算地下水资源中未和河川径流量重复的部分，这部分地下水资源量主要产生在平原地区，还有部分产生在山间盆地。这样扣除重复计算量后的水资源总量代表在当前自然条件下可用水资源量的最大潜力，其中有相当一部分是在实际条件下不能充分加以利用的。当然，在这样计算的水资源总量中，也不包括通过专门的人为措施可更多地使降水转化为可用水量的情况。

在各国进行的水资源评价工作中，由于对水资源涵义的理解不一，在统计上也不完全一致。关于水资源总量的概念，在我国是由于对山丘区地下水的估计采用从河川基流中计算的办法，因此才对重复量予以扣除。如果在估算地下水资源时，只估算地下水的垂直补给和垂直排泄量，则就无所谓扣河川径流的重复量。此外，还有许多国家只把河川径流量作为水资源量，不考虑地下水资源。

在水资源评价工作中要不要对暴雨和洪水专门进行分析，在目前存在不同看法。在我国20世纪80年代进行的水资源评价中未将暴雨和洪水列为分析内容。在统计河川年径流量中当然包括了所有洪水流量在内，而实际上这部分洪水水量很难充分利用。特别对于像我国这样的暴雨洪水十分猖獗的国家，在谈到水的资源性时必须对不能或很难作为资源的那部分河川径流如洪、涝水作另外考虑。因此，还有一种观点认为在水资源基础评价中，应当也对暴雨洪水情况进行分析，这一方面是把这部分水作为潜在的资源量，以研究采取措施把其中部分转化为可用水量，而另一方面则是为了考虑在开发利用水资源时同时考虑水资源的治理，为此应在水资源基础评价中对不同地区洪水水量占河川年径流的比重，以及洪水峰、量的变率等进行分析。在联合国教科文组织和世界气象组织建议的水资源评价手册中，也规定了包括洪水特性在内的与水资源工程规划有关的项目。

为全面了解水资源的其他功能如水能、水运和水产的资源特点，在水资源基础评价工作中应对上述各有关方面的潜势进行评价，以作为综合开发水资源时的参考。对水能资源一般应给出分区的水能理论蕴藏量及可能开发的水能资源量，对水运资源可给出天然河道及湖泊的可能通航里程及其分级情况，对水产资源方面可给出地表水体的水面面积和各类主要水生生物的繁殖、洄游地点及河段等。

4.水资源自然特点分析

在对水资源有关的基本资料进行统计分析的基础上，在水资源基础评价阶段还应对地区的水资源自然特点进行分析，这包括：①水资源的形势，如和其他国家或地区的比较，通常以人均占有水资源数量、单位耕地面积占有水资源量等进行比较。这些指标对进行水资源规划等具体技术性工作，虽不一定具有十分实质性的意义，但相对于其他地区或国家则具有一定可比性，且可以比较形象地唤起人们的水资源意识；②水资源条件的特点，如对水资源的主要组成部分河川径流的年内分配和年际变化的分析、河川年径流中各种极值的对比、水旱灾害、水资源在地区分布上的不均匀程度、水土资源的组合、水资源与人口、水资源与社会发展等各方面的阐述、对比和分析等；③水资源的水质、泥沙、污染等方面的特点及在开发利用中可能带来的问题等；④水资源的多种功能及在不同地区反映的特点，作为制定水资源综合利用规划的依据。上述的这些水资源自然特点是作为水资源的基本概念，而全面地综合地针对水资源特点及解决问题对策，则是在水资源评价的后一部分，即对水资源利用评价、水环境评价中进行。