水资源利用与保护

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use and Protection of Water resources,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,Use 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论,1.1,水资源的基本概念,掌握：水资源的概念,水资源的用途是什么？,如何认识水资源的价值？,1.2,水资源开发利用与社会经济发展,掌握：水是社会发展的支撑条件,社会发展带来的水问题,可持续水资源开发与利用,1.3,水资源保护与管理的重要性,掌握：水资源“开发与利用”和“保护与管理”的关系,水资源保护与管理的目的和意义,水资源保护与管理的内容,3,1.1,水资源的基本概念,1.1.1,水资源概念,1977,年，联合国教科文组织（,UNESCO,）和世界气象组织（,WMO,）共同制定的,水资源评价活动,国家评价手册,中定义,:,可资利用或有可能被利用的水源，这个水源应该具有,足够数量和可利用的质量，并能在某一地点为满足某,种用途可以被利用。,4,1.1.2,水资源的用途,用途广泛,对水量水质的要求多样,环境、生态、气候利用等,5,1.1.3,水资源的价值,（,1,）水具有生命维持价值,没有水,就没有生命；,缺少水,基本生活难以保障；,缺少安全供水,生活质量、健康水平很难提高。,联合国人权及资源机构提出：安全供水问题就是人权问题。,（,2,）水具有社会价值,人类发展、社会发展离不开水，工业化国家一般水资源得天独厚或采用,高科技解决了水问题，才使得社会经济迅猛发展，缺水国家发展就慢。,（,3,）水具有环境和生态价值,良好的生态化系统及环境依赖于水，我国西北缺水,生态环境脆弱。,近,20,年来，关于水资源与生态环境的相关性研究备受关注。,环境水流：对于河流、湖泊、湿地、海湾等水域，赖以维持生态系统并,抵御各种用水竞争的基本流量。,生态需水量：天然生态系统维系自身良性发展的水流量。,（,4,）水具有经济价值,水资源已经在“人类文明社会的发展和环境保护中占据中心地位”。,经济产值与水量消耗及投入的相关性上已经体现出“水的经济价值”。,6,1.2,水资源开发利用与社会经济发展,1.2.1,水是社会发展的支撑条件,（,1,）水支撑了古代文明发展,水孕育了生命，水资源丰富的地方文明进程就快；,四大文明古国都是沿河流发展起来的；,所有强盛帝都均傍大河、湖泊而建；,中国古代的四大发明都是沿黄流域河诞生。,（,2,）水促进了现代经济发展,美国西部开发；,日本,20,世纪,6070,年代经济腾飞时；,我国解放后，兴修水利工程（水库、干渠），共和国的生存奠,定了基石；,美国发展南部经济，大规模进行北水南调；,我国的南水北调计划；,以色列建国初期就将水资源不足问题列为国家头等大事来抓。,7,（,3,）缺水也会发生战争,中东因水资源分配经常发生争端。以色列用武力控制水资源。,8,1.2,水资源开发利用与社会经济发展,1.2.2,发展过程带来了许多水问题,（,1,）开采过量引起的问题,（,2,）污染严重造成的水质性缺水问题,（,3,）引起的水文、地质、生态恶化、物种减少问题,1.2.3,可持续水资源开发与利用,可持续发展,（,Sustainable development,）：发展过程中既要满足现代人的需求，又不能损害后代人为满足其发展的需求。,研究水资源可持续利用是一个重要的课题。,9,科技部“十一五”重大水专项项目建议书,项目总体目标：,1,）提出适合于西北缺水城市建设发展和生态建设需要的可持续水环境系统模式与规划设计方法。,2,）研究开发出适宜生态用水特点的生活污水高效低耗处理、污泥无害化处置与综合利用关键技术，生态绿地雨水直接利用和高效净化回用的集、蓄、灌、排系统及关键技术，水体多元生态水质保障组合技术及水体自净强化与水景景观组合关键技术，湖泊蓄洪、调节技术。,3,）通过技术综合与有机集成，进行工程示范，建成水环境与生态环境相协调的、健康和可持续的适用于缺水城市的生态示范区。,4,）示范工程对象：西安曲江新区丝路风情园,10,1.3,水资源保护与管理的重要性,1.3.1 “,开发和利用”与“保护和管理”的关系,（,1,）含义差别,“水资源开发与利用”是以“人类”作为主体，从需求出发进行的一种活动。,“水资源保护与管理”是以“水资源”作为主体，“保护”使水资源保持一种“健康”状态；“管理” 既意味着对资源保护的措施和行为，又意味着对资源利用行为的控制。,（,2,）是矛盾的统一体,1.3.2,保护与管理的目的意义,（,1,）保持水资源系统的良好生态健康条件,生态健康（,Ecosystem Health,）：是指一个生态系统具有旺盛的活力（,Vigor,）、健全的组织（,Organization,）、很强的恢复力（,Resilience,），从而能提供良好的服务功能。,（,2,）提高水资源利用率,（,3,）保证社会经济的可持续发展,11,1.3.3,保护与管理的内容,（,1,）水资源量的管理：,研究管理方法、评价体系、需水量的计算与预测方法、制定,水资源开发与利用规划。,（,2,）水资源质的管理：,研究保护方法、保护技术，包括水资源的生态保护技术和污,染源控制技术。,（,3,）节水与水资源综合利用：,研究节水技术，包括农业灌溉节水、工业节水、和,生活节水技术，同时研究水资源综合利用技术，提,高使用（利用）效益。,（,4,）水资源的经济管理：,研究经济管理技术，尤其是水价管理技术。,（,5,）水资源管理的信息化：,研究信息技术在水资源管理中的应用，建立水资源管理,信息系统。,1.3.4,保护与管理的必要性,（,1,）是防灾减灾的需要；,（,2,）是人类生存的需要；,（,3,）是社会发展的需要；,（,4,）是生态环境修复的需要。,本章思考题,：,水资源概念,水资源具有哪些价值？,水资源与社会经济发展的关系,水资源保护和科学管理的必要性,为人类进步服务,12,第,2,章 水资源概论,2.1,水循环和水资源,掌握：水循环的概念,大气降水,降水量分布,水的存在形态和全球可利用水资源,我国的水资源分布情况,2.2,地表水资源,掌握：基本概念,地表水资源的形成过程,地表水（河流）水文特点,地表水的补给,地表水的可利用性,2.3,地下水资源,掌握：地下水的类型、补给、径流和排泄,地下水的运动特征,地下水的可利用性,13,2.1,水循环和水资源,2.1.1,水循环的概念,（,1,）水的自然循环过程,在自然界中，水体并非静止不动，其形态也不是一承不变的，而是处在不断地运动、不断地循环、交替与更新过程中。,水循环,(Water circle),：各种水体受太阳能的作用，不断地进行相互转换和,迁移的周期性过程。,图,2.1,地球上的水循环,三个阶段,降水（,Precipitation,）,径流（,Runoff,）,蒸发（,Evaporation,）,14,地球上的水循环,15,气流,蒸发,遇冷降水,蒸发,从海洋蒸发上升的水汽,海洋上空,陆地上空,海洋,江河,地表或地下径流,陆面,部分蒸发,汇流,径流,遇冷降水,蒸发,上升的水汽,海洋上空,上升的水汽,海洋,陆面,陆地上空,蒸发,遇冷降水,自然界水的大循环,自然界水的小循环,大循环和小循环实际上是不能截然分开的，而是互相联系的，小循环往往包含在大循环之中。循环的总趋势是海洋向陆地上空输送水汽，然后产生降水至陆地，陆地又将部分水径流输入大海。,水的自然循环具有方向性,16,（,2,）水自然循环的原因,(,因素,),水具有相变特性，气相和液相水均有流动性。,水循环的基础, 地球引力的重力作用，太阳辐射的热力效应。,水循环的源动力, 水汽流动具有方向性，上升、飘移、降水、下渗、径流。,往复循环成为可能,（,3,）水自然循环的作用, 是地球上最主要的物质循环之一。,输送能量、热量、元素, 调节环境与气候。,气温、湿度, 循环时排除污染、自身更新为淡水，供人类生存所用。,生存基础,17,（,4,）水体的更替周期与自然恢复速度,更替周期,：指固定水体的总量全部自然更新一次所需的时间。,T=Q/q,T,水的更替周期；,Q,某一时刻水体中储存的水量，单位,m,3,；,q,单位时间内水体中参与循环的水量，单位,m,3,。,更替周期长，反映水体参与自然循环比较冷淡；更替周期短，反映水体参与自然循环比较活跃。,18,（,5,）人类介入自然循环对水体的影响,由于排放污水，必然污染水体。, 由于过量开采，加大了水体的输出量，减少了某一种特定水体的总量。由于人类取之用之，增加了该水体的输出速度，而输入速度（自然恢复速度）不变的话，水体总量将会减少。所以，要谨慎开采更替周期较长的水体，否则后果不堪设想。, 人类的参与改变了水的自然循环，使径流输入和输出加大，在这种情况下的循环称为人为循环，也称侧支循环，如图。,19,2.1.2,大气降水,降水的必要条件：大气中含有足够的水分,(,水蒸气,),充分条件：水蒸气遇到冷空气,(,气温降低,),地球表面大气中水分平均,25mm,，年平均降水,970mm,，即更替周期,9d,。,由于地面环境不同，大气中水分分布不均匀，降水也极不均匀。,原因：,1),不同地区的地表蒸发量不同,;,2),大气环流所携带的水蒸气量的流入或流出。,气流,气流,降雨,蒸发,20,2.1.3,降水量分布,影响区域降水量的因素：,区域上空大气中的水分量,外部流入气流的水分,+,蒸发量,对于一个区域，由于气流运动的差异,+,蒸发量的差异，从而影响该区域上空大气中的水分量，造成大气中水分（水蒸气）分布不均，降水量也分布不均。,干旱类型的划分,按照国际一般划分方法：,年均降水量 ,250mm 250500mm,500mm,气候类型 干旱气候 半干旱气候 湿润气候,21,国内外一些城市的年均降水量统计：, 位于我国最西北的新疆维吾尔自治区喀什市的年降水量仅为,65 mm,，,自治区首府乌鲁木齐市的年降水量为,236 mm,，均属于干旱地区；,还有银川、延安、呼和浩特等, 兰州、太原则属于半干旱地区；, 北京、西安、长春的降雨量略高于,500 mm,，位于半干旱区的边缘；, 南方的上海、昆明、武汉、南京、广州、香港的降雨量均高于,1000 mm,，,属于湿润区。, 地处中东的埃及首都开罗的年降雨量仅为,30 mm,，沙特阿拉伯首都利雅得,的年降雨量仅为,80 mm,是典型的干旱城市；, 哥伦比亚首都波哥达的年降雨量高达,8690 mm,，印度南部的切拉盆基的年,降雨量竟达,10060 mm,，是典型的多雨城市。,22,以撒哈拉大沙漠为中心的非洲北部地区，中东地区，我国西北地区，北美和南美的西部地区以及澳大利亚中西部地区均为干旱或半干旱区相对集中的地区。,全球干旱区分布图，,23,2.1.4,水的存在形态和全球可利用水资源,（,1,）水的存在形态,海水、湖水、河流水、土壤水、地下水、冰川水、其他水。,（,2,）全球水资源量,地球表面积：,5.1,亿,km,2,，水体总量：,13.86,亿,km,3,；其中：,海洋：面积,3.61,亿,km,2,，水量,13.38,亿,km,3,，占地球总水量的,96.5,%,；,陆地：面积,1.49,亿,km,2,，水量仅,0.48,亿,km,3,，占地球总水量的,3.5,%,；,便于人类利用的仅为,0.1065,亿,km,3,，占淡水量的,30.4%,。,24,96.53,%,海洋水,湖泊咸水和地下咸水,淡水,1.74%,0.03%,0.76%,冰川,地下淡水,其他淡水,0.94%,2.53%,永冻土底冰,湖泊淡水,土壤水,大气水,沼泽水,河水,生物水,各种水体所占比例,25,（,3,）各国水资源量,书上表,2.1.4,为全球,161,个国家可利用水资源的拥有情况。,拥有量前,10,位的国家如图：,各大洲水资源顺序：南美洲北美洲亚洲欧洲非洲大洋洲。,26,一般来说，人均可利用水资源量小于,500m,3,/,年可认为是严重水资源短缺。,按照这一标准，全球范围内遭受严重水资源短缺的国家有,15,个，依次为：,科威特、马耳他、阿联酋、卡塔尔、利比亚、沙特阿拉伯、新加坡、约旦、也门、以色列、巴哈林、阿曼、突尼斯、阿尔及利亚和吉布提，多数都位于中东地区。,我国的人均可利用水资源量在表中排在,42,位，约为,2200m,3,/,年，不算严重缺水国家。,但是由于国土辽阔，各地情况差异甚大，我国北方部分地区水资源短缺问题非常严重。,27,2.1.5,我国水资源情况,（,1,）拥有量,我国可利用水资源总量为,2800 km,3,/,年，仅次于巴西、俄国、美国、加拿大、印尼，据世界第六位（有些资料列为世界第四位，主要与数据的年代有关）。,但由于人口众多，人均可利用水资源量则约为,2200 m,3,/,年，仅为世界平均值的,1/4,。,1993,年“国际人口行动”提出的“持续水人口和可更新水的供给前景”报告认为：人均水资源量少于,1700 m,3,/,年为用水紧张（,Water stress,）国家；,人均水资源量少于,1000 m,3,/,年为缺水（,Water scarcity,）国家；,人均水资源量少于,500 m,3,/,年为严重缺水（,Absolute scarcity,）国家。,到,21,世纪中叶，随着人口的增加，我国人均水资源量将接近,1700 m,3,/,年，进入用水紧张国家的行列。,另外，我国的降水量受海陆分布、水汽来源、地形地貌等因素的影响，在地区上分布极不均匀，总趋势为从东南沿海向西北内陆递减。同时受季风气候的影响，我国降水量年内分配也极不均匀，我国许多地区用水已经非常紧张，处于缺水或严重缺水的状态。,实际上，我国许多地区已经成为严重缺水地区。,28,（,2,）消耗量,农业用水,农业是我国用水大户，占全国总用水量的,80%,以上。,灌溉技术落后、极度浪费,工业和城市生活用水,目前我国生活和工业用水所占的比例较小，仅占全国总用水量的,12%,左右，达不到世界工业用水总用水量的,1/2,。而加拿大、英国、法国的工业用水一般均占到总用水量的比例在,50%,以上，分别为,81.5%,、,76%,、,57.2%,。,我国城镇生活用水量人均日为,117L/d,人，与国外相比相对较低。国外大城市人均日用水量一般为,200L300L,，最高达到,600L,。,地下水在我国城市生活用水中占据重要的不可替代的地位。地下水用水量占城市生活总用水量的,50%,以上，其中占到,5070%,的有山西省、河南省、内蒙古，其余省市和地区一般占到,2050%,。,地下水资源开发利用状况,我国地下水资源的开发利用程度各个地区及不平衡，差异较大。,总的来说，北方的地下水资源的开发利用程度要高于南方。在北方，总水量中,75.3%,为地表水、,24.7%,为地下水；在南方，,96.5%,为地表下水、,3.5%,为地下水。,29,世界部分城市居民生活用水水平对比,30,（,3,）我国水资源特征,空间分布特征,时间分布特征,水资源与人口组合不匹配特征,水资源与耕地组合不匹配特征,江河高泥沙含量是我国水资源的又一特征,水资源受气候影响特征,31,空间分布特征,南方水资源较丰富，北方水资源贫乏，南北相差悬殊，水土资源组合很不平衡。,1),降水、河流分布的不均匀性,长江及其以南地区，面积,36.5%,，水资源拥有量占全国,80.9%,；,西北、内陆等地区，面积,63.5%,，水资源拥有量占全国,4.6%,。,最多的地区：西藏、四川、云南、广西等省区。,1800,亿,m,3,/,年。,较少的地区：宁夏、天津、上海、北京、山西、河北、甘肃等省区。,280,亿,m,3,。,最少的地区是宁夏，年拥有水资源量仅,10,亿,m,3,。,2),地下水资源分布的不均匀性,北方地区：面积占,60%,，地下水天然资源量占全国的,30%,，开采率,54%,。,中部地区：面积占,27%,，地下水天然资源量占全国的,40%,，开采率,32%,。,东南中南：面积占,13%,，地下水天然资源量占全国的,30%,，开采率,10%,。,西北地区：面积占,33%,，地下水天然资源量占全国的,13%,，开采率,27%,。,华北东北：面积占,27%,，地下水天然资源量占全国的,17%,，开采率,73%,。,32,时间分布特征,我国水资源在时间分布上也不均匀，无论年际和年内分配都是如此。,枯水年和丰水年连续发生。许多河流发生过,38,年连丰或连枯，如黄河在,19221932,年连续,11,年枯水，,19431951,年连续,9,年丰水，,19721999,又连续枯水。,长江也出现过,3,年连丰，造成水洪。,黄河断流天数统计,33,水资源与人口组合不匹配特征,北方地区：人口占全国,40%,，水资源占全国,20%,，人均水资源量,1127m,3,/,人。,南方地区：人口占全国,60%,，水资源占全国,80%,，人均水资源量,3380m,3,/,人。,华北地区最缺水，人口占全国的,26%,，水资源总量占全国的,6%,，人均拥有量,556m,3,。是西北地区的,1/5,、东北地区的,1/3,、不足全国人均值的,1/4,。,南方区的西南地区人均水资源量最高，人口占全国的,20%,，水资源总量占全国的,46%,，人均拥有量,5722m3,。是华北地区的,10,倍。, 水资源与耕地组合不匹配特征,北方地区耕地占全国耕地的,60%,，水资源占全国的,20%,，耕地每公顷拥有水量,9465m,3,。,南方地区耕地占全国耕地的,40%,，水资源占全国的,80%,，耕地每公顷拥有水量,28695m,3,。,在全国每公顷耕地拥有水资源量小于,1500m,3,的,15,个省区中，北方,13,个、南方,2,个。,34,江河高泥沙含量是我国水资源的又一特征,我国西部地区是长江、黄河、珠江、和众多国际河流的发源地，地形高差大，又有大面积的黄土高原和岩溶山地，自然因素加上长期的人为破坏，很多地区水土流失严重，对当地的水土资源和生态环境造成严重危害，也使江河挟带大量泥沙，这是我国江河的重要特征。,黄河是典型的高泥沙量河流，其含沙量是世界之最。, 水资源受气候影响特征,我国近,50,年来，有,20,多年呈现北旱南涝局面。降雨量一直呈减少势态。,由于高山冰川融水调节，各河流在出山口处的水量基本持平，但下游均呈现逐年减少的趋势。温室效应使表面蒸发量提高，地面径流量减少。,35,水资源利用的困难性,与欧洲全年水资源变化相比，以上特点反映我国水资源开发利用的难度。,(1),水资源的年际变化大，容易发生旱涝年份，引起社会动荡，处理不当对社会发展是一种灾难；而且是许多河流发生灾难性水环境问题的主要原因。,(2),年内分布极不均匀，可能导致季节性缺水问题，影响经济发展，诱发环境生态恶化。,(3),空间分布不均，造成农业、工业发展及环境状况极不平衡，潜在不和谐。,(4),由于水资源在地域上和时间上分布不均匀，造成有些地方或某一时间内水资源富余、而另一地方或时间内水资源贫乏，不利于充分利用，所拥有水资源的价值降低。,(5),北方大部分地表水资源含沙量高，处理难度加大，影响使用。,因此，在水资源开发利用、管理与规划中，水资源时空的再分配已经成为解决水资源不足、消除水资源灾害、实现水资源合理利用的关键内容。,36,