水资源及其利用与保护

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1、水资源及其利用与保护,找水！,第十一章 水资源及其利用与保护,1、水是宝贵的自然资源 水是一切生物赖以生存的物质基础，是可更新的资源。使用资源要有付出代价。 2、水圈与水资源 全球总水量13.9亿km3，淡水仅为0.36亿km3，真正可用淡水资源不足世界贮水量的1%。 水资源有限，并非取之不尽用之不竭。 各种类型的水有自己的循环更替周期， 大气水和河流水是较长时间内保持动态平衡的淡水量。,一、关于水资源的一些基本概念,3全球水循环 海洋和陆地间的水分交换是自然界水循环的主要联系，洋面上的水汽随气流进入陆地凝结而成降水至（达地面后，部分蒸发而返回大气，部分则形成地面径流和地下径流，通过江河网及海

2、岸排回海洋。这种不断往复的循环，使海洋中的水量在长时间内保持相对平衡。这部分逐年可以得到更替、在较长时间内又可以保持动态平衡的水量，就是目前通称的“水资源”。 夏天，冰川融化；冬季降雪贮存；四季更替，河水长流。月亮引力，地轴倾斜，有四季变化。美国数学家提出炸掉月亮！？ 由大气凝降到陆地的水，其中三分之二经过蒸腾和蒸发作用又进入大气，余下三分之一是径流部分 人类对水循环最重要的影响是对水的消耗性使用 ，减少了河水流量，人为改变了水循环。,一、关于水资源的一些基本概念,4水的特殊物理性质 （1）沸点高 （2）蒸发热大 太阳照射到地球上的热能在全球得以分散，均衡地球上各地气温。大量的太阳能以热的形式

3、贮存在被蒸发的海水中，然后转移到较冷的陆地上空，凝结成降水而释放热量 （3）热容高 用给定的热量加热一定重量的水时，其温度升高不多。换言之，水的升温和降温过程都比其它物质慢得多。水的这种性质制止了气温的大幅度变动，从而保护了生命机体免受气温突变的伤害 （4）反常膨胀 水温为4时，水的密度最大，低于4以后，因体积膨胀，其密度变小，成为冰而浮于水面 （5）良好的溶剂 水能溶解各种物质，是最好的溶剂,一、关于水资源的一些基本概念,5水对人类和在环境中的重要作用 水是人类生活之必须 人体中含水量占体重的23；每人每天至少需要22.5升水；一般每人每天可得清洁水低于50升时，就有可能发生与水有关的疾病

4、； 工业之血液 除了空调和清洗外，水还用于冷却、加工、沸蒸和传送 水利是农业的命脉 农业用水在全球用水中占的比例最大，约占73；其中主要是灌溉用水 水是生命存在之源 保护环境，维持生态平衡，必须保持江河湖泊一定的流量，以满足鱼类和水生生物的生长，并利于冲刷泥沙、冲洗农田盐分入海，保持水体自净能力和旅游等的需要,一、关于水资源的一些基本概念,人类对水资源的开发利用分两大类： 一类是从水源取走所需的水量，满足人民生活和工农业生产的需要后，数量有所消耗，质量有所变化，在另外地点回归水源。 另一类是取用水能（水力发电）、发展水运、水产和水上游乐，维持生态平衡等，这种利用不需要从水源引走水量，但是需要河

5、流、湖泊、河口保持一定的水位、流量和水质 。 1世界水资源的供给与利用 世界人口的高速增长及工农业生产的发展，水资源的消耗量越来越大 。据联合国资料：1940全世界0.82万亿km3，70年2.6万亿km3 ，75年3万亿km3 ，2000年6.11万亿km3。1900年至1975年间，每年以35的速率递增，即每20年左右增长一倍 全世界10亿人缺乏清洁的饮用水，20亿人无合适的卫生设备；每8秒钟因饮用不洁的水，一名儿童死亡； 2000年3月21日在荷兰海牙召开世界水资源大会，3月21日为“水日” 农业用水所占比例下降；而工业与城市生活的发展用水量比例增加。,二、世界水资源的利用情况,2水资源

6、消耗原因 公共用水（包括饮用水和卫生用水）、工业用水和农业用水 量的增加 近40年来，全世界工业用水增加了7倍，而农业用水量仅增加了2倍。在发达国家工业用水占40以上，而在发展中国家工业用水则不到10。 在工业用水中，主要是能源部门的冷却用水量大 农业用水的耗水量主要是灌溉用水，自1950年以来，世界灌溉农田增加了近3倍，达到2.7亿公顷,二、世界水资源的利用情况,3水危机产生的原因 （1）自然条件影响 淡水在地球上的分布极不均匀，而且受到气候变化的影响，所以许多国家或地区用水量甚缺-我国西北部缺水 （2）城市与工业区集中发展 世界上城市居民约占世界人口的416，而城市占地面积只占地球上土地总

7、面积的0.3 （3）水体的污染 水体含义有二：一般是指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋的总称 水体地表被水覆盖着的自然综合体； 环境污染的研究中，区分“水”与“水体”的概念十分重要 研究水体污染主要研究水污染，同时也研究底质（底泥）和水生生物体污染 ； 水污染是指排入水体的污染物使该物质在水体中的含量超过了水体的本底含量和水体的自净能力，从而破坏了水体原有的用途 ；,二、世界水资源的利用情况,目前，在世界许多地方，水的供应不足已经成为一种基本的文化和环境难题，或者说，已经成为一个经济问题、人权问题。对占世界人口的1/5的人来说，能否有充足的水供饮用，已是一个生死攸关的问题。我们在电视上常常

8、可以看到，饥渴的非洲难民贪婪地喝着刚刚分到手中的饮用水。据专家估计，目前缺水的国家已从80年代的40多个发展到100多个，其面积占地球陆地面积的60%以上。 我国缺水国家中位居第13位，缺水的严重程度足见一斑。我国的资源位居世界第六位，但由于人口多，人均水量只及世界人均量的1/4，美国的1/5，印度的1/7，加拿大的1/50。而且由于幅员辽阔，降雨量在时间与空间的分布上差别都很大。常常是冬春大旱，夏秋闹水灾；西部、北部盼下雨，东部、南部盼晴天；西部、北部在抗旱，东部、南部在抗洪；渴死的渴死，淹死的淹死，旱涝不均，浪费严重。 水利建设不足，森林覆盖率低，水资源开发利用不当，也是造成我国“贫水”的

9、原因。而近十几年来，严重的水污染更使我们本来就缺少的水资源受到严重危害。 20世纪以来，世界用水量大幅度增加，到2000年，全世界淡水用量可达1975年2-3倍。而由于天气干旱、污染严重等原因，水荒会越来越严重。有人估计，未来的人们将会更深刻地认识到，水是最宝贵的资源；未来的战争会因争夺水而发生。,水体的污染源和污染物 污水的水质指标 悬浮物(SS-Suspended substance)，是污水中呈固体状的不溶解物质，它是水体污染基本指标之一 废水中有机物浓度 生物化学需氧量，简称生化需氧量，用BOD表示（Biochemical oxygen demand），BOD表示水中的有机污染物经微生

10、物分解所需的氧量（单位体积的污水所消耗的氧量，毫克升），生化需氧量越高，表示水中需氧有机物质越多。 化学需氧量（COD，即（Chemical oxygen demand的缩写）用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾或高锰酸钾。以高锰酸钾作氧化剂时，测得的值称高锰酸盐指数。 总有机碳（TOC，即Total organic carbon的缩写）和总需氧量（TOD，即Total oxygen demand的缩写） pH值-对污水处理及综合利用，对水中生物的生长繁殖，对排水管道等都有很大影响,二、世界水资源的利用情况,污水的细菌污染指标 1毫升水中细菌（杂菌）的总数

11、 饮用水100个 1升水中大肠杆菌群的多少。污染指示 饮用水3个 污水中有毒物质指标 “地面水中有毒物质的最高容许浓度” 标准，列出40种 水体污染源 点源主要指工业污染源和生活污染源。其变化规律服从工业生产废水和城镇生活污水的排放规律，即季节性和随机性 可受人为控制 面源 农村污水和灌溉水是水体污染的主要面源 ；地质溶解作用以及降水对大气淋洗，使污染物进入水体，这也是一种面源 水体中的主要污染物 需氧污染物 生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等有机化合物可在微生物作用下最终分解为简单的无机物质，这些有机物在分解过程中需要消耗大量的氧气，故被称之为需氧污染物 。,二

12、、世界水资源的利用情况,溶解氧(Dissolved Oxygen) 水中DO含量影响因素有：再充气过程、光合作用、呼吸和有机废物的氧化作用 一天中水的DO含量随上述三种作用而变化 有机废物的氧化作用和DO含量的关系 BOD应用时有两种形式，一是BOD用，表示经过时间t所耗用的量；一是BOD余表示该时刻水中所残余的生化需氧量。如下图所示，它们都随时间成指数函数而发生变化， 或：BOD余BOD总e-kt BOD用BOD总(1-e-kt),BOD余和BOD用随时间t而变化的情况,二、世界水资源的利用情况,氧垂曲线（Oxygen Sag Burve） 所谓氧垂曲线，它说明水体对需氧有机废物的天然自净化

13、过程。当有机废物排入水体中时，由于细菌的氧化分解作用使水中的DO下降，同时废物量也减少了 植物营养物-主要是指氮、磷、钾、硫及其化合物 第一个途径，也是主要方面，来自化肥 第二个途径，来自生活污水的粪便（氮的主要来源）和含磷洗涤剂 第三个途径，由于雨、雪对大气的淋洗和对磷灰石、硝石、鸟粪层的冲刷，使一定量的植物营养物质汇入水体 植物营养物污染的危害水体富营养化 “湖泊死亡” 防止富营养化的关键就在于控制磷，但现今水体中磷的含量约有一半来自人们生活中使用的合成洗涤剂。,二、世界水资源的利用情况,重金属 重金属以汞毒性最大，镉次之，铅、铬、砷也有相当毒害，有人称之为“五毒” 重金属的污染有三个特点

14、 ： 在天然水体中只要有微量浓度即可产生毒性效应，一般重金属产生毒性的范围大致在110毫克升 通过食物链的生物放大作用，重金属可以在较高级生物体内成千、成万倍地富集 水体中的某些重金属可在微生物的作用下转化为毒性更强的金属化合物，如汞的甲基化 农药 高效、低毒，性质稳定，不易降解和转化 石油 1升石油在水面上扩散面积可达到1002000m2，大量耗氧，1升石油完全氧化消耗40万升海水中的溶解氧。 酚类化合物 酚有毒性，但人体有一定解毒能力。如经常摄入的酚量超过解毒能力时，人会慢性中毒，而发生呕吐、腹泄、头疼头晕、精神不安等症状 一般规定饮用水挥发酚浓度为0001毫克升。,二、世界水资源的利用情

15、况,氰化物 主要来自化学、电镀、煤气、炼焦等工业排放的含氰废水 氰化物是剧毒物质，一般人只要误服01克左右的氰化钾或氰化钠便立即死亡。 5吨氰化物掉入珠江上游河中，5千万人生命受到威胁。 生活饮水中氰化物不许超过005毫克升 酸碱及一般无机盐类 酸性废水主要来自三个方面 ： 矿山排水 ，冶金和金属加工酸洗废水 ，雨水淋洗含SO2烟气后流入水体形成酸雨 碱性废水主要来自碱法造纸、人造纤维、制碱、制革等工业废水 放射性物质 主要来源有三个途径 ：核电站 ；核武器的试验，主要是大气中放射性尘埃的降落和地面径流 ；放射性同位素在化学、冶金、医学、农业等部门的广泛应用 。 病原微生物和致癌物 病原微生物

16、有三类： 病菌可以引起疾病的细菌。如大肠杆菌、痢疾杆菌、绿脓杆菌等。 病毒一般没有细胞结构，但有遗传、变异、共生、干扰等生命现象的微生物。多数用电子显微镜才能观察到。如麻疹、流行性感冒、传染性肝炎病毒等。 寄生虫动物寄生物的总称。如疟原虫、血吸虫、蛔虫等（其中许多不是微生物）。,二、世界水资源的利用情况,1自然概况 江河众多，流域面积在100平方公里以上的河流约有5万多条，流域面积在1000平方公里以上的约有1500多条。但由于受地形和气候的影响，河流在地区上的分布很不平均，绝大多数河流分布在我国东部气候湿润、多雨的季风区 我国湖泊众多，面积在1平方公里以上的湖泊有2300多个 我国又是世界上中低纬度地带冰川资源最多的国家之一，共有冰川四万三千余条，集中分布在西部地区。总面积58700平方公里 我国平均年降水总量为61889亿立方米，平均降水深6484毫米年均河川径流量27115亿立方米，折合年径流深2841毫米。我国河川径流量主要由降水补给，由冰川融雪水补给的只有500亿立