水资源系统与可持续发展ppt课件

第一章水资源系统与可持续发展 1 本章主要内容 水资源问题可持续发展与水资源水资源系统分析与管理可持续水资源管理的概念可持续水资源管理量化研究关键问题 2 水资源问题 中国水资源水资源开发利用现状水资源的利用和保护 3 中国水资源的特点 人均水资源占有量偏少中国水资源总量居世界第六位 但因人口众多 根据1997年人口统计 我国人均水资源量为2200m3 仅为世界人均水资源量平均值的四分之一 而亩均水资源量也为世界平均数的三分之二左右 一些国家的人均和亩均流水量如表1 1所示 中国水资源 水资源问题 4 部分国家人均和亩均水资源量比较 水资源问题 5 中国水资源 中国水资源的特点 水资源在地区分布上很不均匀 水土资源组合不平衡我国水资源的地区 空间 分布很不均匀 与耕地 人口的地区分布也不相适应 我国南方四区水资源总量占全国总量的81 人口数占全国的54 7 耕地面积只占全国35 9 而北方四区水资源总量只占全国总量的14 4 耕地面积却占全国的58 3 水资源问题 6 中国水资源 中国水资源的特点 水量年内及年际变化大 水旱灾害频繁我国位于东亚季风区 受季风气候影响 大部分地区年内连续4个月降水量占全年水量的60 80 我国降水量年际变化大 南方地区最大年降水量一般是最小年降水量的2 4倍 北方地区为3 8倍 并且出现过连续丰水年或连续枯水年 平均约每三年发生一次较严重的水旱灾害 水资源问题 7 中国水资源 中国水资源的特点 水土流失严重 许多河流含沙量大由于自然条件的限制和长期人类活动的结果 中国森林覆盖率只有12 居世界第120位 水土流失严重 全国水土流失面积约150万平方公里 占国土面积1 6左右 结果造成许多河流的含沙量大 如黄河年平均含沙量为37 7公斤 立方米 年输沙总量160000万吨 居世界大河之首 水资源问题 8 中国水资源 中国水资源的特点 水资源开发利用各地很不平衡在南方多水地区 水的利用率较低 如长江只有16 珠江15 浙闽地区河流不到4 西南地区河流不到1 北方潲水地区 地表水开发利用程度较高 如海河流域67 辽河流域68 淮河73 黄河39 内陆河达32 地下水的开发利用也是北方高于南方 目前海河平原浅层地下水利用率已达83 黄河流域为49 水资源问题 9 中国水资源 中国水资源的特点 水污染加剧 江河湖库水质下降在全国约10万km的评价河长中 类以上的污染河长占47 湖泊约有75 以上水域水质受到严重污染 全国118个城市的饮用水调查显示 64 的城市 地下水受到严重污染 33 的城市 地下水受到轻度污染 仅3 的城市水质尚属清洁 水资源问题 10 水资源开发利用现状 水资源利用程度 我国水资源开发利用率1980年为16 1 1993年上升到18 9 1997年和1999年达到19 9 水资源问题 11 水资源开发利用现状 水资源利用程度 北方片的水资源利用率1997年已接近50 其中超过50 的流域片有黄河 67 淮河 59 海河 近90 水资源问题 12 水资源开发利用现状 水资源利用程度 内陆河的水资源开发利用也已超过40 松辽河片已达32 这些地区随着灌溉面积的进一步扩大 也应注意水资源和相关生态环境的保护 南方各流域片的水资源利用率虽不高 但要注意水资源保护 这些水资源丰富地区因污染造成水体质量下降 从而产生了水质型或污染型缺水现象 水资源问题 13 水资源的利用和保护 提高水的利用效率 开辟第二水源降低工业用水量 提高水的重复利用率 改革生产用水工艺 争取少用水 提高循环用水率 减少农业用水 实行科学灌溉 提高灌溉工程送水效率 改进灌溉方式 回收利用城市污水 开辟第二水源 回收和重新使用废水 使其变为可用的资源 水资源问题 14 水资源的利用和保护 调节水源流量 增加可靠供水建造水库 调节流量 将丰水期多余水量储存在库内 补充枯水期的流量不足 跨流域调水 从丰水流域向缺水流域调水 地下蓄水 人工补充地下水 海水淡化 可解决海滨城市的淡水紧缺问题 恢复河 湖水质 采用综合防治水污染的方法 水资源问题 15 水资源的利用和保护 调节水源流量 增加可靠供水合理利用地下水 采取各种保护措施 加强地下水源勘查工作 掌握水文地质资料 以便对资源作出正确评价河合理的使用计划 避免过量开采和滥用水源 全面规划 合理布局 统一考虑地表水和地下水的综合利用 采取人工补给 设立监测网 随时了解地下水动态和水质变化情况 以便及时采取防治措施 水资源问题 16 水资源的利用和保护 加强水资源管理通常需要建立水资源管理机构 制定合理利用水资源河防止污染的法规 另外 还应当包括实行新的用水经济政策 增加下水道建设 发展城市污水处理厂普及城市下水道 大规模兴建城市污水处理厂 普遍采用二级以上的污水处理技术 是水系保护的重要措施 水资源问题 17 可持续发展与水资源 可持续发展的概念可持续发展的内涵水与可持续发展的关系 18 可持续发展的概念 生态学家从生态与环境角度定义 不超过环境系统再生能力的发展 社会学家从人类生存质量与环境角度定义 落脚点在人类社会 经济学家认为可持续发展核心是经济发展 工程技术学家强调可持续发展重点是清洁生产 即使用更清洁 有效的技术 地理学家强调区域可持续发展 认为核心是人地关系 还有些学者认为包括整个经济 社会 环境的可持续性 可持续发展与水资源 19 可持续发展的内涵 核心是发展 强调社会生产 生活的各方面均衡发展 把环境保护作为发展进程的重要组成部分 重点是采取合适措施在环保的同时合理利用资源进行发展 是与地球生物圈承载能力 即生态容量 适应的适度发展 可持续发展与水资源 20 可持续发展的内涵 强调资源与环境在当代人群中合理的分配 承认自然资源具有价值 要求资源定价 并使之成为一种产业 是全球的协调发展 实现全球范围内环境生态和经济的协调发展 可持续发展与水资源 21 水与可持续发展的关系 水是可持续发展的支撑条件 水是人类生存的基础 水是经济发展的物质基础 随着人口增长 经济发展 需水量增长 而水资源有限 因此出现水资源的供需矛盾 可持续水资源管理在人类社会发展中占有越来越重要的地位 可持续发展与水资源 22 水资源系统分析与管理 水资源系统结构 功能与特点水资源系统方法水资源管理概念 准则 工作流程水资源系统分析面临的问题 23 水资源系统结构 定义 系统各单元间相互联系 相互制约 相互作用的组成形式和关系 物质组成单元 水工建筑物群体 概念性单元 系统设计方案 管理策略 人 财 物的组织管理 系统运转效应好坏取决于物质组成单元和概念性单元的协调性 水资源系统分析与管理 24 水资源系统功能 以 自然 社会系统 最佳综合效用指标来表示 以防洪 灌溉 发电 航运 给水等应用各方面的利用率来表示 水资源的综合开发 治理 保护和利用的总体协调 并为社会发展各部门服务 注重水对生态环境和社会经济发展的多种功能效应 水资源系统分析与管理 25 水资源系统特点 水资源系统结构和功能受自然规律影响和制约 水资源系统的正负效应受人类意识和活动的主宰和支配 水资源系统是连接生态系统与社会经济的桥梁 是协调自然与社会系统良性发展的不可替代的必要条件 水资源系统分析与管理 26 水资源系统方法 系统方法就是把对象放在系统中加以考察的一种方法论 它在考虑整体与部分关系的基础上 运用运筹学 概率论 信息论和控制论等方法 研究系统的运动规律 系统分析方法是系统理论应用中最基本的分析方法 也是系统分析的核心 水资源系统方法贯穿水资源系统规划 设计 施工组织 运行和管理的各个阶段 水资源系统分析与管理 27 水资源管理概念 水资源系统管理是指对水资源开发 利用和保护的组织 协调 监督和调度等方面的实施 涉及水资源的有效利用 合理分配 资源保护 优化调度及水利工程的规划 布局和统筹安排 水资源系统管理是指应用系统工程原理与方法 在一定区域内组织 协调 监督和调度水资源 做到合理开发利用水资源 使水资源开发 生态环境保护和经济发展相互协调 水资源系统分析与管理 28 水资源管理准则 经济效益 Economicbenefit 水资源管理的首要目标之一 以水资源的经济效益为目标函数 建立优化模型 得到最优决策方案 技术效率 Technicalefficiency 要求管理方案技术上可行 使用效率较高 实施的可靠性 Performancereliability 实施前要分析对水资源系统存在影响的内 外因素 分析实施的可靠性 以保证具体方案的实施 水资源系统分析与管理 29 水资源管理工作流程 水资源系统分析与管理 社会经济信息 水资源信息 需水预测 管理优化模型 水情预报 实施的可行性 可靠性分析 水资源运行调度 30 水资源系统分析面临的问题 需加强水资源统一管理的研究 需把水资源管理与社会进步 经济发展 生态环境保护相结合进行研究 需考虑长远的效应和影响 传统水资源管理的准则已不能满足可持续发展的要求 现行水资源系统方法 论证实施方案时 除比较方案实施前后状态 还应考虑实施前后对生态系统的影响 即是否满足可持续发展 水资源系统分析与管理 31 可持续水资源管理的概念 可持续水资源管理提出的背景可持续水资源管理的概念及基本特点可持续水资源管理的研究动态可持续水资源管理面临的问题 32 可持续水资源管理提出的背景 从人类水利发展的历史进程来看原始水利阶段 水资源开发目标单一 决策依据只限于局部地区的直接利益 水资源供大于需 传统水利阶段 以建设水利工程为主要手段 水资源开发发展到多目标的综合利用 水资源供需基本平衡 个别地区枯水期出现缺水现象 现代水利阶段 以水资源优化配置为主要手段 水资源开发开始强调水资源与人口 经济 环境协调发展 争取实现水资源总供给与总需求平衡 可持续水资源管理的概念 33 可持续水资源管理提出的背景 从21世纪水资源面临的压力和挑战来看水资源需求量不断增加可利用水源的污染严重水的供给和处理成本越来越昂贵生态与环境脆弱性 可持续水资源管理的概念 34 可持续水资源管理提出的背景 从21世纪水资源面临的压力和挑战来看21世纪水资源管理的重点 实行流域水质与水量的统一管理 通过GIS遥感系统 建立水资源信息系统 确定供水量 从传统水供给管理模式转变为竞争型水需求管理模式 可持续水资源管理的概念 35 可持续水资源管理提出的背景 从21世纪水资源面临的压力和挑战来看21世纪水资源管理的重点 探索正确的水环境评价分析框架 水经济学的研究 建立世界性水资源银行 需要全社会广泛参与 可持续水资源管理的概念 36 可持续水资源管理的概念 概念提出的背景 可利用的水资源有限 世界人口增长 需水量增加 人类活动加剧 导致污水量增加 水质下降 UNESCO定义 支撑从现在到未来社会及其福利而不破坏它们赖以生存的水文循环及生态系统完整性的水的管理与使用 简言之 可概况为 它是 使未来遗憾可能性达到最小的水的管理决策 可持续水资源管理的概念 37 可持续水资源管理的基本特点 面向可持续发展 在水资源开发规划和管理中 必须考虑水资源承载能力及其对自然生态系统的影响 可持续水资源管理的概念 现代生态质量 未来生态质量 参考集生态质量 38 可持续水资源管理的基本特点 考虑环境的变化和影响随着社会的发展 都市化土地利用 生态系统 农业开发 社会经济条件 社会价值系统都在变化 同时影响水资源的管理 反之 水资源管理也会影响它们的变化 所以 可持续水资源管理中 必须考虑这些外部环境条件的变化和影响 可持续水资源管理的概念 39 可持续水资源管理的研究动态 1992年 爱尔兰的 国际水和环境大会 21世纪的发展与展望 提出水资源系统及可持续性研究问题 1993年10月 德国由UNESCO主持和IAW与IAHS协办召开 变化世界中的水资源规划国际学术大会 探讨了可持续水资源管理的4个专题 1995年 美国举办 流域尺度可持续水资源系统的模拟和管理 学术讨论会 成立了 可持续水库开发和管理准则 CriteriaofSustainableReservoirDevelopmentandManagement 可持续水资源管理的概念 40 可持续水资源管理的研究动态 2001年9月 荷兰 区域水资源管理研讨会 针对区域尺度水资源管理的许多科学问题进行研讨 2003年10月 西班牙Madrid主题为 21世纪水资源管理 的第十四届国际水大会 WORLDWATERCONGRESS 报告和交流了最新国际水资源研究计划和学术前沿报告 2004年9月 法国Paris主题为 水文及水管理的尺度 ScalesinHydrologyandWaterManagement 学术研讨会和UNESCO IHP第16届政府间理事会 可持续水资源管理的概念 41 可持续水资源管理面临的问题 可持续水资源管理的主要障碍水文自然过程物理变化的时空分布不均人口增长使淡水需求增加水资源管理体制不统一水资源管理经济机制不合理管理者即人的素质的建设能力水的供需管理不顺环境保护与经济发展矛盾 可持续水资源管理的概念 42 可持续水资源管理面临的问题 我国可持续水资源管理面临的问题我国亟需加强水文学基础方面的研究 需加强水资源管理体制和经济手段问题的研究 水资源系统的科学管理水平和效率还有待提高 可持续水资源管理的概念 43 可持续水资源管理面临的问题 可持续水资源管理研究面临的挑战可持续水资源管理在水文学 生态学基础方面的研究加强水资源统一规划和管理的研究把水资源管理与社会管理 经济发展 环境保护相结合进行研究现代新技术 新理论在水资源管理中的应用研究 可持续水资源管理的概念 44 可持续水资源管理量化研究关键问题 准则问题指标体系问题 基础模型问题量化方法问题 45 准则问题 传统准则 经济效益 economicbenefit 技术效率 technicalefficiency 实施的可靠性 performancereliability 在现阶段 21世纪议程 要求从社会 经济 资源 环境相协调的条件下 进行水资源统一管理 这要求新的 量化研究可持续水资源管理的准则 可持续水资源管理量化研究关键问题 46 指标体系问题 这是可持续水资源管理量化研究的基础之一 它是度量区域 或流域 社会经济 水资源 生态复合系统发展特征的参数 通过衡量复合系统质量 判断是否符合管理准则 定量评估水资源开发 利用 管理的可持续性及区域的可持续发展态势 可持续水资源管理量化研究关键问题 47 基础模型问题 这是可持续水资源管理量化研究的基础内容之一 在可持续水资源管理的复合系统中 社会经济 水资源 生态相互作用 相互影响 构成了有机的整体 量化研究建立的这个复合系统的耦合模型 就是可持续水资源管理量化研究的基础模型 由于复合系统中子系统之间的密切关系 需将 水量 水质 生态耦合系统模型 与 社会经济耦合模型 耦合起来 可持续水资源管理量化研究关键问题 48 量化方法问题 这就是要找出如何定量评价某区域是否符合或如何使之符合可持续水资源管理准则 这里介绍两种方法 一种是基于 社会净福利函数 的量化方法 一种是基于 发展综合指标测度 DD 的量化方法 可持续水资源管理量化研究关键问题 49