水资源利用与保护2水资源开发利用状况

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1、第二章 水资源开发利用状况,缺水的草原,缺水的草原,近二十年来都江堰水资源利用比较,世纪年代，都江堰灌区被水利部评为“二级老损工程”，输水损失严重，田间灌水方式落后，水资源利用率低，灌区处于“低效高耗”状态。加之都江堰渠首无调蓄水库和配水的控制性枢纽，致使枯水年和每年的枯水期严重缺水，严重影响着工程效益的进一步发挥和水资源的有效利用。,第一节 地球水储量与循环,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,一、地球水储量分布,地球表面积：5.1亿km2，水体总量：13.86亿km3；海洋面积：3.61亿km2，海洋水量：13.38亿km3，占地球总水量的96.5%；陆地面积

2、：1.49亿km2，水量仅0.48亿km3，占地球总水量的3.5%。陆地上淡水量仅占73%。便于人类利用的仅为0.1065亿km3，占淡水量的30.4%。表明可供人类利用的水资源十分有限。,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,地球上的水是不会静止的,它是不断在运动变化和相互交换的。在太阳热力和重力的作用下，地壳浅表面的水不断循环，海洋和陆地表面的水蒸发成为水汽进入大气圈；水汽随气流漂移，在适宜的条件下，重新凝结成液态或固态降落 ( 即雨、雪等不同形式的降水)。,二、地球上水的循环,1水的循环 大循环：水在大气圈、水圈、岩石圈之间的循环过程。,小循环：陆

3、地或者是海洋本身的水单独进行循环的过程。,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。人为循环：由于人类生产与生活活动的作用与影响不同程度地发生水的循环。,水文循环的产生原因 1）内因：水的“三态”变化。 水循环的基础 2) 外因：太阳辐射和地心引力。 水循环的源动力 3）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、过程：水文循环示意图 三个阶段：蒸发、降水、径流 五个环节：水分蒸发、水汽输送、凝结降水、水分下渗和径流。,蒸发 505，000,水

4、汽输送 10%,地表径流,地表蒸发 72，000,降水 119，000,地下径流,33,000以洪水的形式入海无法利用,14,000形成稳定径流被人类利用,降水 90%,水循环是地球上最主要的物质循环之一。 表现为： 1) 通过形态的变化，水在地球上起到输送热量和调节气候的作用； 气温、湿度 2) 对地貌的形成和变化产生影响； 循环与更新为人类和生物的生存提供物质基础。循环时排除污染、自身更新为淡水 4) 回归水的质量直接或间接对水循环水质产生影响,3更替同期：,其中：T水的更替同期；q(t)单位时间内水体参与循环的水量；Q(t)某一时刻水体储存的水量。,例如：大气水的储量为1.29万km3，

5、全球从水面和地面平均每年有57.7万km3的水蒸发到大气中，由此大气水的平均更替同期为：,表2-3 淡水更新周期,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。哪些形态的水体比较活跃？ 在开发利用水资源过程中，应当充分考虑各种水体的循环周期和活跃程度，合理开发以防止由于更替周期长或补给不及时，造成水资源的枯竭。,2人类参与的水文循环,人为水循环可以严重地改变天然水循环，处理不好，会产生一系列水问题与生态环境问题。, 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

6、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,三、水量平衡,定义：地球上任一区域在一定时段内，进入的水量与输出水量之差等于该区内的蓄水变化量,(一）地球水量平衡,（1）研究对象为陆地：,或中：EL陆地蒸发量；PL陆地降水量；R入海径流量；SL陆地在研究时段内蓄水量的变量。,EL,PL,R,SL有短时间内可正可负，但多年来平均近于零。则多年来平均的水量平衡方程为：,式中:,陆地多年平均蒸发量；,陆地多年平均降水量；,多年平均入海径流量；,（2）

7、研究对象为海洋：,式中：,海洋多年平均蒸发量；,海洋多年平均降水量；,多年平均入海径流量；,Herry Pool,(3)研究对象为全球：,或,（二）流域水量平衡,（1）非闭合流域水量平衡方程：式中： P降水量时段内区域的降水量； E1，E2时段内的水蒸气凝结量和蒸发量； Rb，Rd时段内地面径流和地下径流流入量； Rb，Rd时段内地面径流和地下径流流出量； S1，S2时段初和时段末的蓄水量 令E=E2-E1代表净蒸发量，则上式成为：,（2）闭合流域水量平衡方程：上式中Rb=0、Rd=0，并令R=Rb+Rd，S=S2-S1，则方程变为：对多年平均来说：S=0；则有：式中： 流域多年平均年降水量、

8、年径流量和年蒸发量。,第二节 全球水资源,人类对水资源的开发利用的认识经历了一个漫长的历史时期。 1.古代适应水环境的变化； 2.近代兴利除害； 3. 现代密切协调社会与自然关系，注重社会、经济效益和生态平衡,拥有量前10位的国家如图：,一、开发利用状况,过去的300年中，人类用水量增加了35倍多，近十年每年递增4%8%。工业化国家的用水状况趋于稳定，增幅最大的主要是发展中国家。,1 农业用水农业用水一直占全部用的2/3以上。漫灌、畦灌（7500m3/hm2）喷灌、滴灌(3000 m3/hm2) 2 工业用水工业用水取水量约为全球总取水量的1/4左右。 3 生活用水生活用水占全球用水量的很少一

9、部分，约8%左右。 4 地下水资源在全球供水中的位置 占有重要位置：由于水质优良、清洁卫生、受污染程度轻,日本城市用水中地下水和地表水占的比例,二、面临的问题,根据地球水量储量与分布，人类可利用的淡水资源仅为0.1*108m3，只是地球上很小的一部分。 有限的水资源也很难再分配，巴西、俄罗斯、中国、加拿大、印度尼西亚、美国、印度、哥伦比亚和扎伊尔占全世界水资源的60%。 未来对水资源的需求不断增加，而自然界所能提供的水资源又有一定的限度。,表面上看：地球上的水量非常丰富，地球的面积被水覆盖，其中96.5%是海水。 实际上：人们可以得到的淡水只有地球上水的很小一部分，有限的水资源也很难再分配。

10、从未来发展趋势来看：社会对水的需求不断增加，水资源又有一定的限度，造成供需矛盾。,（1）水量短缺严重，供需矛盾尖锐随着社会需求水量的大幅度增加，水资源供需矛盾日益突出，水资源量短缺现象非常严重。 2025年，全世界有2/3的人口面临严重缺水的局面。亚洲占60%，非洲占85%。 （2）水源污染严重、“水质型缺水”突出 随着经济、技术和城市化的发展，排放到环境中的污水量日益增多。,1950年2000年各地区人均占有水资源（千立方米/人）,1950年2000年各地区人均占有水资源（千立方米/人）,三、开发利用趋势,工农业的迅速发展导致用水量与取水量的大幅增长。 1、1900年1940年40年翻一翻，

11、1940年2000年1520年翻一翻。 2、农业用水量及其不可复原用水量最高，基数大，占总用水量的60%，不可复原用水量占总水量的75%。 3、工业用水量所占比例小，但增长快。 4、生活用水量不超过用水量的10%，增长较快。,第三节 中国水资源概况,一、中国水资源在世界水资源中的地位,我国是一个水资源短缺、水旱灾害频繁的国家，水资源总量居世界第六位，但人口众多，人均占有量只有2173立方米，仅为世界平均水平的28% ，在世界排第110位（2012年结果），全国城市中有约三分之二缺水，约四分之一严重缺水，已经被联合国列为13个贫水国家之一。,二、中国水资源的时空特征,中国水资源特征表现为时空变化

12、极大。 （1）空间分布特征 A、 降水、河流分布的不均匀性 B、 地下水资源的分布不均匀性,南多北少 东多西少,长江及其以南地区，面积36.5%，水资源拥有量占全国81%；淮河及其以北地区，面积63.5%，水资源拥有量占全国19%。最多的地区：四川、云南、广西等省区。1800亿m3/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m3。最少的地区是宁夏，年拥有水资源量仅10亿m3。,A、 降水、河流分布的不均匀性,B、 地下水资源的分布不均匀性,北方地区：面积占60%，地下水天然资源量占全国的30%，开采率49%。中部地区：面积占27%，地下水天然资源量占全国的40%，

13、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30%。西北地区：面积占33%，地下水天然资源量占全国的8%，开采率13%。,（2） 时间分布特征,我国水资源在时间分布上（年际和年内）也不均匀。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，造成洪水。黄河断流天数统计,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1127m3/人。南方地区：人口占全国60%，水资源占全国80%，人均水资源量33

14、80m3/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556m3，不及全国人均量的，是全国最缺少的地区之一。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9465m3。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28695m3。在全国每公顷耕地拥有水资源量小于1500m3的15个省区中，北方13个、南方2个。,江河泥沙含量高是我国水资源的又一特征 我国西部地区

15、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。近年来，受全球变暖影响，我国天气异常多变，2012年上半年西南地区遭受百年不遇大旱，北京市“721”特大暴雨，南涝北旱”的降水分布情况发生了改变，夏季多雨带位置北移，持续近30年的“南涝北旱”格局初步显现转变趋势。,中国水资源的开发利用状况,一

16、、 农业用水,农业是用水大户，占总用水量的61%左右，农业用水主要包括农、林、牧、副、渔业和人畜生活等用水。农田灌溉用水是农业的主要用水和耗水对象，占90%以上。在农业用水中，地下水的开发利用占据十分重要的地位。由于农业节水技术与节水措施的推广应用，节水水平的提高，农业用水占总用水的比重其趋势上是在不断降低的过程中，从1949年月的97.1%1980年的80.7%1997年的70%。,二、生活和工业用水,生活与工业用水增长快，1980年12%1997年20%2007年24%。但仍比发达国家低。加拿大、英国、法国的工业用水均占总用水比例的50%以上。我国人均生活日用水量仅114升，城市之间差距大。,三、 地下水资源开发利用状况,