第二章 水循環(huán)與水資源開發(fā)利用狀況

1、第二章 水循環(huán)與水資源開發(fā)利用狀況2.1地球水量儲存與循環(huán)2.1.1 地球水儲存量與分布水資源利用與保護課件2章水循環(huán)與水資源開發(fā)利用狀況地球上水的儲存形式及儲量地球上水的組成全球總水量可利用淡水,占0.0075%淡水,占2.5%發(fā)展中國家吃水難印度干旱季節(jié)取水 按水資源總量大小排隊，前幾名依次是：巴西、俄羅斯、加拿大、美國、印度尼西亞、中國。中國人均水資源占有量僅為世界人均占有量的 多一點,世界排名第110位之后。思考：上述資料反映了什么問題？由于人口眾多，我國水資源總量較多，但人均占有量少。2.1地球水量儲存與循環(huán)2.1.2 地球上水循環(huán)2.1.2 地球上水循環(huán) 地球上的水儲量只是在某一瞬

2、間儲存在地球上不同空同位置上水的體積，以此來衡量不同類型水體之間量的多少。在自然界中，水體并非靜止不動，而是處在不斷的運動過程中，不斷地循環(huán)交替與更新。一、自然循環(huán)蒸發(fā) 降水 徑流的過程周而復(fù)始，不停地進行。（1）可分為小循環(huán)和大循環(huán)：小循環(huán)是指由海洋表面蒸發(fā)的水汽 , 又以降水形式落入海洋 ； 或者由大陸表面 ( 包括陸地水體表面、土面及植物葉面等 ) 蒸發(fā)的水氣 , 仍以降水形式落回陸地表面。 這種發(fā)生在局部范圍內(nèi)的水循環(huán)過程稱為小循環(huán)大循環(huán)則是由海洋表面蒸發(fā)的水汽 , 隨氣流帶到大陸上空 , 形成降水落回地面 , 再通過徑流 ( 地表的及地下的)返回海洋的過程這種發(fā)生在海陸之間的循環(huán)過程

3、稱為大循環(huán)2.1.2 地球上水循環(huán)2.1.2 地球上水循環(huán)2.1.2 地球上水循環(huán)（2）自然界水循環(huán)的意義：鑒于自然界水的循環(huán)規(guī)律 , 可以說水是一種可更新的資源；人類和萬物處于水循環(huán) ( 主要是陸地水循環(huán))的環(huán)境中 , 人類活動直接影響著水的循環(huán)過程；由于水的循環(huán)作用，水具有自身凈化作用；由于水循環(huán)的特點決定，水存在的形式具有多樣性，分布的廣泛性，時空變化的隨機性，水資源的分配的巨大差異性；水的循環(huán)在地球上起到輸送熱量和調(diào)節(jié)氣候的作用，對地球環(huán)境的形成、演化和人類生存都有重大的作用與影響。2.1.2 地球上水循環(huán)（3）更替周期 所謂更替周期是指在補給停止的條件下，各類水從水體中排干所需要的時

4、間，一般可按下式進行估算：2.1.2 地球上水循環(huán)例：大氣水的儲量為1.29X104km3，全球從水面和地面平均每年有57.7X104km3的水蒸發(fā)到大氣中，由此大氣水的平均更替周期為：2.1.2 地球上水循環(huán)2.1.2 地球上水循環(huán)二、人為循環(huán)（側(cè)支循環(huán)） 自然界的水文循環(huán)除受到太陽輻射能作用，從大循環(huán)或小循環(huán)方式不停運動之外，由于人類生產(chǎn)與生活活動的作用與影響不同程度地發(fā)生“人為水循環(huán)”。2.1.2 地球上水循環(huán)圖2-1 自然-人為復(fù)合水溫循環(huán)概念簡圖2.1地球水量儲存與循環(huán)2.1.3 水量平衡全球上任一區(qū)域在一定時間內(nèi)，進入的水量與輸出水量之差等于該區(qū)域內(nèi)的蓄水變化量，這一關(guān)系稱為水量平

5、衡。1、全球水量平衡 （1）若以地球陸地作為研究范圍，其水量平衡方程為： 2.1.3 水量平衡2.1.3 水量平衡式中 EL陸地蒸發(fā)量； PL陸地降水量； R入海徑流量； SL陸地研究時段內(nèi)蓄水量的變量。 在短時期內(nèi)，時段蓄水量的變量 SL可正可負。在多年情況下，當(dāng)觀測年數(shù)趨近無窮大時，正負值可以相互抵消、蓄水量總的變化接近于零。（2-2）2.1.3 水量平衡因此，多年平均水量平衡方程式為：式中 陸地的多年平均年蒸發(fā)量； 陸地多年平均年降水量； 多年平均年入海徑流量。（2-3）2.1.3 水量平衡（2）海洋 對海洋而言，多年平均年蒸發(fā)量 等于多年平均年降水量 與多年平均年入海徑流量 之和，即：

6、（2-4）將（2-3），（2-4）式合并，即得全球水量平衡方程：（2-5）或：（2-6）即全球多年平均年蒸發(fā)量 等于全球多年平均年降水量 。2.1.3 水量平衡2、流域水量平衡 根據(jù)水量平衡原理，對于非閉合流域，即地下分水線與地面分水線不相重合的流域，可列出如下水量平衡方程式： 2.1.3 水量平衡2.1.3 水量平衡式中 P降水量時段內(nèi)區(qū)域的降水量； E1，E2時段內(nèi)的水蒸氣凝結(jié)量和蒸發(fā)量; Rb，Rd時段內(nèi)地面徑流和地下徑流流入量； Rb，Rd時段內(nèi)地面徑流和地下徑流出量； S1，S2時段初和時段末的蓄水量。（2-8）對閉合流域：（2-9）對閉合流域,多年平均情況：（2-10）2.1.3

7、水量平衡 對于人為水循環(huán)影響下的閉合流域的水量平衡，具有如下概念關(guān)系：（2-11）式中 人為水循環(huán)影響下某時段內(nèi)徑流量的變化量。2.1.3 水量平衡2.2全球水資源2.2.1 全球水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀1980年的統(tǒng)計結(jié)果：（1）全球水資源的利用量69用于農(nóng)業(yè)，23用于工業(yè)，8為居民用水。（2）世界用水量差異極大，在工業(yè)發(fā)達的歐洲，用水量有近54用于工業(yè)，而在亞洲和非洲地區(qū)，農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的80以上，主要用于農(nóng)田灌溉。2.2.1 全球水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀2.2.1 全球水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀1.農(nóng)業(yè)用水 農(nóng)業(yè)用水一直占全部用水量2/3以上。2.工業(yè)用水 是全球水資源利用的一個重要組成部分。工業(yè)用水

8、取水量約為全球總?cè)∷康?/4左右。3.生活用水 居民生活用水是隨著人口的增加和生活水平的提高而增加。全依的生活用水量僅占全球總用水量的8在右。對用水總量零增長趨勢影響不大。2.2全球水資源2.2.2 全球水資源面臨問題1.水量短缺嚴(yán)重，供需矛盾尖銳 聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)表的2000年全球環(huán)境展望報告指出：世界上已有大約20的人缺乏安全的飲用水，50的人生活在沒有衛(wèi)生系統(tǒng)的地區(qū)。預(yù)測到2025年，全世界將有23的人口面臨嚴(yán)重缺水的局面。缺水區(qū)在亞洲占60，在非洲占85。對中東國家來說，缺水危機已經(jīng)成為嚴(yán)酷的現(xiàn)實。另外，世界上許多重要的水域是由多個國家共有的，普遍存在水資源利用矛盾和潛在沖突，最明

9、顯的是在尼羅河流域、亞洲西南部和中東。2.2.2 全球水資源面臨問題尼羅河流域 埃及2%的領(lǐng)土不是沙漠，降雨量為0-200mm，人口為7000萬，取河水量680億立方米，尼羅河流經(jīng)8個國家，排最后一位。目前埃及缺水30%，水的利用率75%，上游的蘇丹與埃塞俄比亞是埃及最重要的敵國，決不能讓它們發(fā)展起來這是埃及的國策，否則，進行戰(zhàn)爭。中東地區(qū) 在中東，約旦河長360公里，年平均流量18億立方米，以色列取走10余億，1967年占領(lǐng)1600平方公里的戈蘭高地（約旦河主要補給區(qū)），以色列地下水開采的65%來自于被占領(lǐng)土。2.2.2 全球水資源面臨問題2、水源污染嚴(yán)重，“水質(zhì)型缺水”突出 據(jù)統(tǒng)計，目前全

10、世界每年約有420多km3污水排入江河湖海，污染了5500km3的淡水，約占全球徑流總量的14以上。 據(jù)衛(wèi)生學(xué)家估計，目前世界上有1/4人口患病是由水污染引起的。據(jù)不完全統(tǒng)計，發(fā)展中國家每年有2500萬人死于飲用不潔凈的水，占所有發(fā)展中國家死亡人數(shù)的1/3。2.2.2 全球水資源面臨問題咸海的教訓(xùn)：為了發(fā)展農(nóng)業(yè)，灌溉幾百萬公頃土地，60年代每年50-70立方公里水流不能入咸海，80年代流入為零。咸海的水量從1075立方公里減少為54立方公里，鹽度由10克增加10倍以上。從而導(dǎo)致6萬人的捕魚業(yè)已經(jīng)關(guān)閉；溫度的調(diào)節(jié)作用下降，無霜期從200余天減少為170天；外裸的海床28000平方公里，雨量減少一

11、半，該區(qū)域環(huán)境質(zhì)量急劇下降。向長江與珠江排放的污水150億噸/年，1999年廣州出現(xiàn)了50年不遇的大水荒。松遼流域17808公里的河流，僅有160公里為一類水質(zhì)，不到1%。2.2全球水資源2.2.3 全球水資源開發(fā)利用趨勢世界水資源概況部分國家水資源總量與人均占有量部分國家用水情況世界若干富水國和貧水國的水資源（1985年）世界水資源狀況評價主要指標(biāo)總體表現(xiàn)在：1. 農(nóng)業(yè)用水量及農(nóng)業(yè)用水中不可復(fù)原的水量最高。 農(nóng)業(yè)用水量在總用水量中所占的比例在逐年降低，但農(nóng)業(yè)用水量基數(shù)大，仍然是當(dāng)今相當(dāng)長一段時間內(nèi)的水資源開發(fā)利用大戶。尤為重要的是，農(nóng)業(yè)用水的不可恢復(fù)水量占用水量的比例又遠遠大于工業(yè)和生活用水

12、的不可恢復(fù)水量的比例。2.2.3 全球水資源開發(fā)利用趨勢2.工業(yè)用水由于不可恢復(fù)的水量最低，將更加重視提高工業(yè)用水技術(shù)，降低用水定額，加大節(jié)水力度，大幅度提高用水重復(fù)利用率。3.水資源的開發(fā)將更為重視經(jīng)濟、環(huán)境與生態(tài)的良性協(xié)調(diào)發(fā)展。2.2.3 全球水資源開發(fā)利用趨勢2.3中國水資源2.3.1 中國水資源概況閱讀上圖可以看到我國 ( ) 部地區(qū)的淡水資源比較豐富，( )部地區(qū)淡水資源比較貧乏。討論一下為什么？對照該圖，我們西寧 ( ) 帶，淡水資源是否短缺？東南西北 過渡自然概況大陸暖濕性氣候河流眾多，流域面積100km2，有50000多條 1000km2, 有1500多條分為太平洋、印度洋、北

13、冰洋和內(nèi)陸河四個流區(qū)水資源量，外流河占95.4%，內(nèi)陸河占4.6%七大江河：長江、黃河、珠江、松花江、海河、 遼河、淮河按長度：長江、黃河、黑龍江、松花江、珠江、 雅魯藏布江、塔里木河、瀾滄江、怒江、遼河按面積：長江、黑龍江、黃河、松花江、珠江、 淮河、海河、雅魯藏布江、遼河、塔里木河2.3.1 中國水資源概況多年平均年降水總量61889億m3 (648mm)河川年徑流量27115億m3 (284mm)水資源總量（包括地下水）28124億m3(295mm)按1997年人口統(tǒng)計，人均水資源量2200m3中國水資源狀況屬于輕度缺水的國家到21世紀(jì)中葉，人口達到16億高峰時，人均 水資源量僅有176

14、0億m3，進入用水緊張國 家的行列按平均徑流深度，284mm總體上可以維持較 好的生態(tài)環(huán)境開發(fā)利用程度18.3%，達到中等緊張程度局部地區(qū)：淮河流域、西北部分內(nèi)陸河流、遼河和黃河流域水資源開發(fā)利用率均超過或接近60%，海河流域已經(jīng)超過100%長期預(yù)測：據(jù)中國工程院咨詢報告，預(yù)計到2030年全國缺水量約130億m3全國水資源的開發(fā)利用率將達到24.5%2.3.1 中國水資源概況我國徑流地帶區(qū)劃2.3中國水資源2.3.2 中國水資源時空分布特征1.空間分布特征（1）降水、河流分布的不均勻性 主要表現(xiàn)為：降水和河川徑流的地區(qū)分布不均勻，水土資源組合很不平衡。一個地區(qū)水資源的豐量程度主要取決于降水量的

15、多寡。(2) 地下水資源分布的不均勻性 我國地下水資源量總的分布特點是南方高于北方，地下水資源的豐富程度由東南向西北逐漸減少。另外，由于我國各地區(qū)之間社會經(jīng)濟發(fā)達程度不一，各地人口密集程度、耕地發(fā)展情況均不相同，使不同地區(qū)人均、單位耕地面積所占有的地下水資源量具有較大的差別。2.3.2 中國水資源時空分布特征2.時間分布特征 我國大部分地區(qū)受季風(fēng)影響明顯，降水年內(nèi)分配不均勻，年際變化大，枯水年和豐水年連續(xù)發(fā)生。 我國最大年降水量與最小年降水量之間相差懸殊。 降水量的年內(nèi)分配也很不均勻。2.3.2 中國水資源時空分布特征各區(qū)域水土資源匹配狀況北方人口2/5，水資源1/5南方人口3/5，水資源4/

16、5北方人均水資源1127立方米，僅為南方的1/3水資源與人口組合特點水資源與耕地組合特點北方耕地3/5，水資源1/5南方耕地2/5，水資源4/5南方每公頃耕地28695立方米，是北方的3倍我國有1333多萬公頃可耕后備荒地，集中在東北 區(qū)與西北區(qū)礦產(chǎn)北方占59%，每100億元水量16立方米 ，南方94立方米。東北與華北占全國GDP38%，而水資源量不足12%水資源與礦產(chǎn)資源組合特點主要流域地表水水質(zhì)2.3中國水資源2.3.3 中國水資源開發(fā)利用1.農(nóng)業(yè)用水 農(nóng)田灌溉用水是農(nóng)業(yè)的主要用水和耗水對象，占農(nóng)業(yè)總用水的比例始終保持在90以上的水平。 在農(nóng)業(yè)用水中，地下水的開發(fā)利用占據(jù)十分重要的地位。2.工業(yè)和生活用水 近20年來，我國工業(yè)和生活用水量具有顯著的提高，所占總用水量的比例也有大幅度的增加。2.3.3 中國水資源開發(fā)利用2.3中國水資源2.3.4 中國水資源面臨主要問題2.3.4 中國水資源面臨主要問題1、水資源開發(fā)過度，生態(tài)破壞嚴(yán)重2、城市供水集中，供需矛盾尖銳3、地下水過量開采，環(huán)境地質(zhì)問題突出 1）區(qū)域地下