水資源計算-第一章

第一章地球上水的性質(zhì)與分布第一節(jié)地球上水的物理性質(zhì)一、水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化每個水分子都是由一個氧原子和兩個氫原子組成，形成一個等腰三角形。由于氧原子對電子的吸引力比氫原子大得多，所以在水分子內(nèi)部，電子就比較靠近氧原子。電子在氧原子周圍相對集中，掩蓋了原子核的正電荷，所以在氧原子一段顯示出較強的負電荷作用，形成負極；在氫原子周圍，電子云相對稀薄，于是顯示出原子和的正電荷作用，形成正極，使水分子具有極性結(jié)構(gòu)。水分子具有極性結(jié)構(gòu)

由于水分子具有極性結(jié)構(gòu)，在自然界，水不完全是單水分子，而更多情況時水分子聚合體。水分子聚合體包括：單水分子（H2O）、雙水分子（H2O)2和三水分子（H2O)3（二）、水的三態(tài)及其轉(zhuǎn)化

不同水溫水分子聚合體的分布（%）分子形式冰水0℃0℃4℃38℃98℃單水分子019202936雙水分子4158595051三水分子59232121131）隨著水溫的升高，水分子聚合體不斷地減少，而單水分子不斷地增多。當溫度高于100℃呈氣態(tài)時，水主要由單水分子組成。2）隨著溫度的降低，水分子聚合體不斷增多，單水分子不斷減少。水溫達到0℃結(jié)冰時，單水分子為零，而強力締合結(jié)構(gòu)的三水分子增多，因三水分子結(jié)構(gòu)特性，使液態(tài)水變成固態(tài)冰時，體積膨脹10％，若冰變成液態(tài)水時，體積減小10％。3）水溫在3.98℃時，結(jié)合緊密的二水分子最多，所以此時水的密度最大，比重為1。2.固態(tài)水（冰）的結(jié)構(gòu)氣體水分子能凝聚成液態(tài)水和固態(tài)水（冰），主要是氫鍵起著強烈的締合作用。在冰晶中，氧原子和氫原子的排列是很有規(guī)則的，其結(jié)構(gòu)是每個氧原子通過氫鍵，按四面體取向，與另外四個氧原子連結(jié)，呈現(xiàn)六方晶系的冰。正是由于冰晶內(nèi)每個氧原子通過氫鍵以等鍵距與另外四個氧原子相連結(jié)，在冰晶中的水分子則具有比較完整的正四面體結(jié)構(gòu)形態(tài)。從水蒸氣到凝聚態(tài)的冰，氫鍵為凝聚力的主要方面，為了盡可能生成較強和較多的氫鍵，原來水分子中的O——H鍵必須拉伸。由此帶來的結(jié)果是，水分子必須按空間利用率頗低的四面體形態(tài)堆積，故冰的晶體是一個十分敞開的結(jié)構(gòu)，其密度較低。3.液態(tài)水結(jié)構(gòu)的主要理論模型從冰轉(zhuǎn)化為液態(tài)水，體現(xiàn)了物質(zhì)內(nèi)在矛盾相互依存的形式隨著條件的改變而變化，即同一性的轉(zhuǎn)化。當溫度升高至0℃以上時，條件改變了，原來與吸引因素共居于冰晶統(tǒng)一體中的微不足道的排斥因素，即氫原子振動和水分子的熱運動，便從劣勢轉(zhuǎn)為優(yōu)勢，運動的結(jié)果使氫鍵部分斷裂。于是，冰晶的有規(guī)則的固體結(jié)構(gòu)崩潰，并熔化為液態(tài)水。水分子的半徑在冰熔解時，也有微小的變化。二、水的熱學性質(zhì)水是所有固體和液體中熱容量最大的物質(zhì)之一，能吸收相當多的熱量而不損害其穩(wěn)定性。水變成水汽或冰融成水都要吸收熱量。相反，水汽凝結(jié)和水結(jié)成冰都要放出熱量，而且吸收或放出的熱量是相等的。這種吸收或放出的熱量稱為水的潛熱。水的熱容量與潛熱特性，對整個地球上的熱量變化具有重要的調(diào)節(jié)作用，使冬季不致過冷，夏季不致過熱。顯熱:sensibleheat亦稱顯熱，物體在加熱或冷卻過程中，溫度升高或降低而不改變其原有相態(tài)所需吸收或放出的熱量，稱為“顯熱”。它能使人們有明顯的冷熱變化感覺，通?？捎脺囟扔嫓y量出來。（如將水從20℃的升高到80℃所吸收到的熱量，就叫顯熱。）三、水溫水的溫度是一個很重要的物理特性，它影響到水中生物，水體自凈和人類對水的利用。天然水的溫度因所得到的熱量來源不同而異。太陽輻射是地球上各種水體的主要熱源之一。（一）海水溫度熱量的收入以太陽短波輻射和大氣長波輻射最為重要。洋流帶來的熱量只對局部海區(qū)有較大影響，其它方式所提供熱量較少；熱量的支出以海面輻射和蒸發(fā)更為重要，在局部海區(qū)由洋流帶走的熱量對水溫變化也有較大影響，由于海水的垂直紊動混合，可把熱量傳到深處。2.海水溫度的分布1）海水溫度的水平分布2）水溫的垂直分布3.海水溫度的時間變化1）水溫的日變影響水溫日變的因素有：太陽輻射、季節(jié)變化、天氣狀況（風、云）、潮汐和地理位置等。2）水溫的年變影響水溫年變的因素有：太陽輻射、洋流性質(zhì)、季風和海陸位置。4.海冰淡水結(jié)冰時的水溫是0℃，最大密度溫度是3.98℃；而含有鹽分的海水，其冰點和最大密度溫度都隨鹽度的增加而降低，但降低的數(shù)值不同.當海水的鹽度大于24.695×10-3時，冰點溫度低于最大密度溫度；而鹽度小于24.695×10-3時，冰點溫度高于最大密度溫度；只有鹽度在24.695×10-3時，海水的冰點溫度與最大密度溫度相同，為-1.332℃。（二）河水溫度河水的熱狀況是河流的水文物理特征之一，它對農(nóng)田灌溉、水生生物的養(yǎng)殖以及某些水工建筑物等，都有重要意義。河水熱狀況的綜合標志是河水溫度。影響因素：當水溫達到零下的過冷卻狀態(tài)時，河流中有可能出現(xiàn)冰晶。這時，如氣溫繼續(xù)保持在零下，河流就會出現(xiàn)冰情。河流水溫還受補給來源的影響：高山冰雪融水補給的河流水溫低；雨水補給的河流水溫較高；地下水補給的河流水溫變幅小。

河流水溫在空間上、時間上都有變化。一般河流水溫的地區(qū)分布形勢，大體與氣溫一致。河流年平均水溫都略高于當?shù)氐哪昶骄鶜鉁?，但差值不大，一般只?—2℃，但在封凍期很長、冬季氣溫很低的地區(qū)，差值就增大了。我國河流水溫的年變幅一般都較大，這也是我國氣候大陸性較強，各地氣溫年變幅一般很大的反映。水溫的垂直分布：河流中的水流是紊流，一般情況下水溫比較均勻，但特別大而平靜的河流，河水很難徹底混合，垂線上水溫的分布具有成層特性。一般在清晨，表面水溫低，愈向河底水溫愈高，成逆溫現(xiàn)象。在14時左右，表面水溫高，愈向河底水溫愈低，成正溫現(xiàn)象，河水溫度的日變幅較小。

（三）湖泊、水庫水溫1.水溫的分布當湖水溫度隨水深的增加而降低時，即水溫梯度成負值時，將出現(xiàn)上層水溫高，下層水溫低，但不低于4℃，這種水溫的垂直分布，稱為正溫層；當湖溫隨水深的增加而升高時，即水溫垂直梯度成正值時，將出現(xiàn)上層水溫低，下層水溫高，但不高于4℃。這種水溫的垂直分布，稱為逆溫層，當湖溫上下層一致，即水溫垂直梯度等于零時，將出現(xiàn)上下層水溫完全相同，這種水溫的垂直分布，成同溫狀態(tài)。當湖泊出現(xiàn)正溫層時，在湖面以下一定深度常常形成溫躍層，即上下層水溫有急劇變化的一段。出現(xiàn)溫躍層的深度各湖不一，它決定于表層增溫程度、風力大小、湖盆形態(tài)等。2.湖水溫度的變化水溫的日變以表層最明顯，隨溫度的增加日變幅逐漸減小湖面水溫的年變，除結(jié)冰期外，水溫變化與當?shù)貧鉁啬曜兿嗨?，但最高、最低水溫出現(xiàn)的時間要遲半個月到一個月左右。湖溫年較差比氣溫年較差小，大湖較小湖小。我國湖面水溫年變幅最大是太湖，最大值可達38℃。高山、高原區(qū)湖泊水溫年變幅最小。（四）地下水的水溫地下水的埋藏深度不同，溫度變化規(guī)律也不同。近地表的地下水的水溫受氣溫的影響，具有周期性變化在不同地區(qū)，地下水溫度差異很大。如在新火山地區(qū)，地下水溫可達100℃以上；而在寒帶、極地及高山、高原地區(qū)，地下水的溫度很低，有的可低至-5℃。地下水在一定地質(zhì)條件下，因受地球內(nèi)部熱能的影響而形成地下熱水。它通過一定的通道，例如，沿斷裂破碎帶、鉆孔等上涌，致使地熱增溫級大大提高，這種地區(qū)叫地熱異常區(qū)。具有良好的地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件的地熱異常區(qū)，有可能形成大量地下熱水或天然蒸汽的地熱田。四、水的密度（一）純水的密度（二）海水密度海水密度是指單位體積內(nèi)所含海水的質(zhì)量，其單位為g/cm3。但是習慣上使用的密度是指海水的比重，即指在一個大氣壓力條件下，海水的密度與水溫3.98℃時蒸餾水密度之比。因此在數(shù)值上密度和比重是相等的。海水的密度狀況，是決定海流運動的最重要因子之一。在垂直方向上，海水的結(jié)構(gòu)總是穩(wěn)定的，密度向下遞增。在南北緯20°之間100米左右水層內(nèi)，密度最小，并且在50米以內(nèi)垂直梯度極小，幾乎沒有變化；50—100米深度上密度垂直梯度最大，出現(xiàn)密度的突變層（躍層），它對聲波有折射作用，潛艇在其下面航行或停留在其上均不易被發(fā)現(xiàn)，故有液體海底之稱。約從1500米開始，密度垂直梯度很小，在深層，密度幾乎不隨深度而變化。五、水色與透明度（一）水色純水是無色的。但自然界水體的水色，是由水體的光學性質(zhì)以及水中懸浮物質(zhì)、浮游生物的顏色所決定的。水色是水體對光的選擇吸收和散射作用的結(jié)果，因為水體對太陽光譜中的紅、橙、黃光容易吸收，而對藍、綠、青光散射最強，所以海水水色多呈蔚藍色、綠色；而水體的顏色與天空狀況、水體底質(zhì)的顏色也有關(guān)。水色常用水色計測定。水色計由21種顏色組成，由深藍到黃綠直到褐色，并以號碼1-21代表水色。號碼越小，水色越高，號碼越大，水色越低。（二）透明度水色和透明度，都反映了水體的光學特性。水面上光線越強，透入越深，透明度就越大；反之則小。水色越高透明度越大，水色越低透明度越小，透明度盤又稱薩氏盤（黑白間隔的盤），直徑20cm，將其下沉到恰恰看不到的深度，通過測定水深來間接表示光透入水面的深淺程度。第二節(jié)

地球上水的化學性質(zhì)一、天然水的化學成分天然水經(jīng)常與大氣、土壤，巖石及生物體接觸，在運動過程中，把大氣、土壤、巖石中的許多物質(zhì)溶解或挾持，使其共同參與了水分循環(huán)，成為一個極其復(fù)雜的體系。目前各種水體里已發(fā)現(xiàn)80多種元素。天然水中各種物質(zhì)按性質(zhì)通常分為三大類。懸浮物質(zhì)膠體物質(zhì)溶解物質(zhì)二、天然水的礦化過程天然水中各種元素的離子、分子與化合物的總量稱為礦化度。各種溶解質(zhì)在天然水中的累積和轉(zhuǎn)化，是天然水的礦化過程。這個過程受到兩方面因素的制約：一是元素和化合物的物理化學性質(zhì)；二是各種環(huán)境因素，如天然水的酸堿性質(zhì)、氧化還原狀況、有機質(zhì)的數(shù)量與組成，以及各種自然環(huán)境條件等。1）溶濾作用2）吸附性陽離子交替作用其特征有：①離子交換是可逆反應(yīng)，處于動態(tài)平衡；②離子交換以當量關(guān)系進行；③離子交換遵守質(zhì)量作用定律。3）氧化作用4）還原作用5）蒸發(fā)濃縮作用6）混合作用。古代對鹽湖資源的開采早在公元前2世紀，今山西省運城地區(qū)解池湖水（鹵水）就被用于曬鹽。它是我國開發(fā)最早的鹽湖。此外，開發(fā)歷史較為久遠的鹽湖還有吉蘭泰池，同湖池昭化池、雅布賴池和茶卡鹽池，其中以吉蘭泰池最為著名。因該湖鹽質(zhì)極佳，獲利大，故唐宣宗大中四年（850年）將其由“度支”收管。除開采石鹽外，內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)的鹽湖是我國著名的天然堿產(chǎn)地。西藏班戈湖中的硼砂，早在公元6世紀時就已開采，比歐洲整整早了1000年。三、天然水的分類1）按水化學成分分類。按照水中各種主要離子成分的相對含量等指標，以公式的形式來表示水的基本化學性質(zhì)。2）按礦化度分類。天然水按礦化度分類表（g/L）

類型低礦化度水（淡水)弱礦化（微咸水)中度礦化（咸水)強礦化（鹽水)高礦化（鹵水)礦化度＜11-2424-3535-50＞503）按主要離子成分比例分類

礦泉水——是極其珍貴的礦產(chǎn)資源，之所以珍貴是因為它是在一個特定的水文地質(zhì)構(gòu)造條件下，經(jīng)百余年地下深層水的徑流和循環(huán)而生成，同時它賦存于地下深層，無任何污染，水質(zhì)四季穩(wěn)定，富含多種有益于人體健康的礦物質(zhì)及其微量元素，而且離子比例適中，易于人體吸收，是最安全、衛(wèi)生、營養(yǎng)的高品位、高質(zhì)量飲品。

飲用天然礦泉水是目前各種水種中唯一純天然的高級飲品，一開采就可直接飲用，飲用礦泉水的開發(fā)需要巨大的投資和復(fù)雜的評價審批流程，從水質(zhì)等業(yè)務(wù)評估、專家鑒定及各項審批到取得采礦許可資格，一般歷時二年以上，每口深井需投資逾百萬元以上，所以只有規(guī)模較大的品牌企業(yè)才有能力獲得其開發(fā)權(quán)。生產(chǎn)礦泉水產(chǎn)品技術(shù)含量高，小型企業(yè)難以控制產(chǎn)品質(zhì)量，所以很少廠家生產(chǎn)礦泉水。

純凈水——幾乎百分之百生產(chǎn)純凈水的企業(yè)，均采用自來水作為水源，經(jīng)過RO膜過濾工藝獲得。這種工藝可以去除掉自來水中的任何物質(zhì)，包括有害物質(zhì)和有益物質(zhì)。所以純凈水優(yōu)點為純凈、缺點為無任何營養(yǎng)。長期飲用純凈水會導(dǎo)致身體營養(yǎng)失衡。

蒸餾水——同純凈水一樣，蒸餾水是采用自來水作為水源，經(jīng)低壓蒸餾后所得。該工藝能除掉比水沸點高的任何離子，包括有害重金屬離子，但最大的缺點是它無法去除比水沸點低的物質(zhì)（如有機物、化工產(chǎn)品、人工合成物、氯化物、藻類等有害物質(zhì)）。所以一般用蒸餾法得到的水，酸度相對純凈水要偏高，并且無營養(yǎng),國際上有些國家不允許蒸餾水作為飲用水銷售。

天然水——一般為地表水，或未能達到礦泉水標準（國家對礦泉水有嚴格的標準）的地下水。地表水分為山泉水、水庫水、江河水等。天然水水種受環(huán)境和氣候的影響較大、污染嚴重，如工業(yè)污染，樹葉、動物有機物腐爛，酸雨等，當今世界各國一般不用該水種作為瓶裝飲用水。

礦物質(zhì)水——礦化水，是自來水經(jīng)反滲透處理后，再人工加入一定比例的礦物質(zhì)而制成的，是一種人工成份較大的飲用水，目前礦物質(zhì)水暫無國家標準。天然礦泉水VS礦物質(zhì)水

天然礦泉水，是指從地下深處自然涌出的或經(jīng)人工發(fā)掘的、未受污染的地下礦水，它含有一定量的礦物質(zhì)、微量元素。在通常狀況下，其化學成分、流量、水溫等動態(tài)在天然波動范圍內(nèi)相對穩(wěn)定，水質(zhì)的界限指標符合國家標準。長期飲用礦泉水，對人體確有較明顯的營養(yǎng)保健作用。天然礦泉水好喝，水質(zhì)晶瑩、剔透、爽口、清涼，用它煮飯熬粥香甜可口，用它泡茶清涼味醇，現(xiàn)已受到廣大消費者的青睞。礦物質(zhì)水是在純凈水的基礎(chǔ)上，加人人工合成礦化液而成，成品水有的具有一些少量沉淀物、顏色，濁度一般大于天然礦泉水，也有人稱它為仿礦泉水。

勿將礦物質(zhì)水當?shù)V泉水飲用1、由于沒有國家標準，不同企業(yè)生產(chǎn)的礦物質(zhì)水的礦物質(zhì)種類和含量都不同。有的甚至直接在水中加化學試劑，也有的使用來路不明的礦物質(zhì)濃縮液，這些添加物質(zhì)的安全性和有效性都沒有進行過論證，含量的多少無科學依據(jù)。2、天然礦泉水的礦物質(zhì)、微量元素等成分的含量穩(wěn)定，一般以離子狀態(tài)存在，容易被人體所吸收，而人工合成的礦物質(zhì)水中的微量元素含量卻不穩(wěn)定，受人為因素的影響較大。3、一些微量元素有害與有益濃度之間的界限指標靠人為加入是十分難把握的。例如：硒含量為0．01—0．05毫克／升可防癌、抗癌，增強人體免疫功能，但含量大于0．05毫克／升時則會造成硒中毒。碘化物含量為0．2～0．5毫克／升對人體有益，但含量大0．5毫克／升時則會引發(fā)碘中毒，不利于人體健康。四、水體的化學性質(zhì)（一）大氣水的化學組成及特性特性：1.溶解氣體的含量近于飽和。水汽蒸發(fā)上升及雨滴在凝結(jié)降落過程中與空氣充分接觸，在一定溫度、壓力條件下，O2、N2、CO2

在降水中都近于飽和。2.降水普遍顯酸性?？諝庵蠧O2的含量為0.03％，當雨雪中飽和的CO2達到電離平衡時，其pH值為5.6，故顯酸性。大氣降水的pH值小于5.6即為酸雨。酸雨中含有多種無機酸，絕大部分是硫酸和硝酸，它是人為排放的SO2和NO、NO2轉(zhuǎn)化而成的。大量燃燒礦物燃料、金屬冶煉和化工生產(chǎn)，在無凈化的情況排放廢氣，都可能釀成酸雨危害?？傊?，降水礦化度最低。呈弱酸性，對于各種可溶性鹽類遠未飽和。故降水落到地面便具有能使各種元素進入水中的能力。（二）海水的化學組成及特點海洋是地球水圈的主體，是全球水分循環(huán)的主要起點和歸宿，也是各大陸外流區(qū)的巖石風化產(chǎn)物最終的聚集場所。海水的歷史可追溯到地殼形成的初期，在漫長的歲月里，由于地殼的變動和廣泛的生物活動，改變著海水的某些化學成分1.海水的化學組成主要化學元素是氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、硅、氟等12種，其含量約占全部海水化學元素含量的99.8—99.9％，因此被稱為海水的大量元素。海水化學元素最大特點之一是上述12種主要離子濃度之間的比例幾乎不變，因此稱為海水組成的恒定性。（三）河水化學成分的特點1.河水的礦化度普遍低2.河水中各種離子的含量差異很大3.河水化學組成的空間分布有差異性。

大的江河，流域范圍廣，流程長，流經(jīng)的區(qū)域條件復(fù)雜，并有不同區(qū)域的支流匯入，各河段水化學特征的不均一性就很明顯。離河源越遠，河水的礦化度越大，同時鈉和氯的比重也增大，重碳酸鹽所占比重減小。4.河水化學組成的時間變化明顯。河水補給來源隨季節(jié)變化明顯，因而水化學組成也隨季節(jié)變化。（四）湖水化學成分的特點1.湖水的礦化度有差異。

按照礦化度，通常將湖泊分為淡水湖（＜1克/升）、微咸水湖（1—24.7克/升）、咸水湖（24.7—35克/升）、鹽湖（＞35克/升）幾種類型。不同類型的湖泊，其地理分布具有地帶性規(guī)律。2.湖中生物作用強烈。

營養(yǎng)元素（N、P）在湖水、生物體、底質(zhì)中循環(huán)，各地的淡水湖泊都有不同程度的富營養(yǎng)化的趨勢。3.湖水交替緩慢，深水湖有分層性（五）地下水的化學特征1.礦化條件復(fù)雜2.礦化度變化范圍大，從淡水直到鹽水。

3.地下水的化學成分的時間變化極為緩慢，常需以地質(zhì)年代衡量。4.地下水與大氣接觸有很大的局限性第三節(jié)

地球上水的分布與水資源一、地球上水的分布地球總面積為5.1億平方公里，其中海洋面積為3.613億平方公里（表1-19），約占地球總面積的70.8％。除海洋外，還有湖泊、河流、沼澤、冰川等。地表約四分之三被水所覆蓋。地表之上的大氣中的水汽來自地球表面各種水體水面的蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)及植物散發(fā)，并借助空氣的垂直交換向上輸送。地球上的水，水平分布面積很廣，垂直分布存在于大氣圈、生物圈、巖石圈之中，其水量非常豐富，約為13.86億立方公里，所以地球有“水的行星”之稱。

地質(zhì)科學家發(fā)現(xiàn)，2萬年來，世界海洋的水位漲高了大約100米。于是，地球表面水量不斷增多就成難解之迷。直到最近，美國衣阿華大學研究小組的科學家，從人造衛(wèi)星發(fā)回的數(shù)千張地球大氣紫外輻射圖像中，發(fā)現(xiàn)在圓盤形狀的地球圖像上總有一些小黑斑。每個小黑斑大約存在2—3分鐘，面積約有2000平方公里。經(jīng)過分析，這些斑點是由一些看不見的冰塊組成的小彗星沖入地球大氣層，破裂和融化成水蒸汽造成的?？茖W家估計，每分鐘大約有20顆平均直徑為10米的冰狀小彗星進入地球大氣層，每顆釋放約100噸水。二、水資源涵義與特性水是寶貴的自然資源，也是自然生態(tài)環(huán)境中最積極、最活躍的因素。同時，水又是人類生存和社會經(jīng)濟活動的基本條件，其應(yīng)用價值表現(xiàn)為水量、水質(zhì)及水能三個方面。（一）水資源的涵義1.廣義水資源世界上一切水體，包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、土壤水、地下水及大氣中的水分，都是人類寶貴的財富，即水資源。按照這樣理解，自然界的水體既是地理環(huán)境要素，又是水資源。2.狹義水資源狹義的水資源不同于自然界的水體，它僅僅指在一定時期內(nèi)，能被人類直接或間接開發(fā)利用的那一部分動態(tài)水體。這種開發(fā)利用，不僅目前在技術(shù)上可能，而且經(jīng)濟上合理，且對生態(tài)環(huán)境可能造成的影響也是可接受的。這種水資源主要指河流、湖泊、地下水和土壤水等淡水，個別地方還包括微咸水。（二）水資源的特性1.水資源的循環(huán)再生性與其有限性2.時空分布的不均勻性3.利用的廣泛性和不可代替性4.利與害的兩重性1.水資源的循環(huán)再生性與其有限性水資源與其它資源不同，在水文循環(huán)過程中使水不斷的恢復(fù)和更新，屬可再生資源。水循環(huán)過程具有無限性的特點，但在其循環(huán)過程中，又受太陽輻射、地表下墊面、人類活動等條件的制約，每年更新的水量又是有限的，而且自然界中各種水體的循環(huán)周期不同。2.時空分布的不均勻性作為水資源主要補給來源的大氣降水、地表徑流和地下徑流等都具有隨機性和周期性，其年內(nèi)與年際變化都很大；它們在地區(qū)分布上也很不均衡，有些地方干旱水量很少，但有些地方水量又很多而形成災(zāi)害，這給水資源的合理開發(fā)利用帶來很大的困難。3.利用的廣泛性和不可代替性水資源是生活資料又是生產(chǎn)資料，在國計民生中用途廣泛，各行各業(yè)都離不開它。從水資源利用方式看，可分為耗用水量和借用水體兩種。生活用水、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)用水等，都屬于消耗性用水，其中一部分回歸到水體中，但量已減少，而且水質(zhì)也發(fā)生了變化；另一種使用形式為非消耗性的，例如，養(yǎng)魚、航運、水力發(fā)電等。水資源這種綜合效益是其它任何自然資源無法替代的。此外，水還有很大的非經(jīng)濟性價值，自然界中各種水體是環(huán)境的重要組成部分，有著巨大的生態(tài)環(huán)境效益，水是一切生物的命脈。不考慮這一點，就不能真正認識水資源的重要性。。4.利與害的兩重性由于降水和徑流的地區(qū)分布不平衡和時程分配的不均勻，往往會出現(xiàn)洪澇、旱堿等自然災(zāi)害。開發(fā)利用水資源目的是興利除害，造福人民。如果開發(fā)利用不當，也會引起人為災(zāi)害，例如，垮壩事故、水土流失、次生鹽漬化、水質(zhì)污染、地下水枯竭、地面沉降、誘發(fā)地震等，也是時有發(fā)生的。水的可供開發(fā)利用和可能引起的災(zāi)害，說明水資源具有利與害的兩重性。因此，開發(fā)利用水資源必須重視其兩重性這一特點，嚴格按自然和社會經(jīng)濟規(guī)律辦事，達到興利除害的雙重目的。水資源不只是自然之物，而且有商品屬性。一些國家都建立了有償使用制度，在開發(fā)利用中受經(jīng)濟規(guī)律制約，體現(xiàn)了水資源的社會性與經(jīng)濟性。幾種淡水獲取方式的成本比較單位：元/立方米遠程調(diào)水引灤入津：2.3元/立方米(直接成本)南水北調(diào):5-20元/立方米(到北京平均水價)海水淡化海水：4--7元/立方米(綜合成本)苦咸水：2--4元/立方米(綜合成本)在我國，由于受計劃經(jīng)濟的影響，長期以來一直沒有良性的水價形成機制，自來水的價格與價值嚴重背離，政府負擔著巨額補貼，自來水的價格普遍偏低，目前自來水的價格一般為1.5-2元/立方米，隨著淡化技術(shù)的不斷進步和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模效益的顯現(xiàn)，海水（苦咸水）淡化的成本將會越來越低。隨著淡水資源的日趨缺乏，各個城市節(jié)水措施已經(jīng)出臺，實行自來水限量使用，超標加價。三、世界水資源水資源是指全球水量中可為人類生存、發(fā)展所利用的水量，主要是指逐年可以得到更新的那部分淡水量。最能反映水資源數(shù)量和特征的是年降水量和河流的年徑流量。年徑流量不僅包含降水時產(chǎn)生的地表水，而且還包括地下水的補給。所以，世界各國通常采用多年平均徑流量來表示水資源量。

水資源在不同地區(qū)、不同年份和不同季節(jié)的分配是極不均衡的。由于工、農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，人口的急劇增加和生活水平的提高，不合理的利用水和浪費水的現(xiàn)象則較為嚴重。目前世界上60％的地區(qū)面臨淡水不足的困境，40多個國家的水資源嚴重匱缺。有的國家大量排放污水造成的水資源污染，不僅更加加劇了水源不足的矛盾，而且使世界生態(tài)環(huán)境受到破壞，直接威脅著人類自身的健康和生存條件。四、我國水資源（一）水資源總量全國多年平均地表水資源量為27115億立方米，多年平均地下水資源量為8288億立方米，扣除兩者之間的重復(fù)計算水量7279億立方米后，全國多年平均水資源總量為28124億立方米。（二）水資源時空變化1.地區(qū)分布因受海陸位置、水汽來源、地形條件等因素影響，我國水資源的地區(qū)分布很不均勻，總趨勢是由東南沿海向西北內(nèi)陸遞減。全國大致可劃分為水資源條件不同的5個地帶：1）多雨-豐水帶2）濕潤-多水帶3）半濕潤-過渡帶4）半干旱-少水帶5）干旱-干涸帶1）多雨-豐水帶年降水量大于1600毫米，年徑流深超過800毫米，年徑流系數(shù)在0.5以上。包括浙江、福建、臺灣、廣東等省的大部分地區(qū)，廣西東部、云南西南部、西藏東南隅，以及江西、湖南、四川西部的山地。其中臺灣東北部和西藏東南的局部地區(qū)，年徑流深高達5000毫米，是我國水資源最豐富地區(qū)。2）濕潤-多水帶

年降水量800—1600毫米，年徑流深200—800毫米，年徑流系數(shù)為0.25—0.5。主要包括沂沭河下游和淮河兩岸地區(qū)，秦嶺以南漢水流域，長江中下游地區(qū)，云南、貴州、四川、廣西等省區(qū)的大部分及東北的長白山區(qū)。沂河是淮河流域泗沂沭水系中的較大河流。位于山東省南部與江蘇省北部，為古淮河支流泗水的支流。源出山東省沂源縣田莊水庫上源東支牛角山北麓（另傳統(tǒng)稱源出魯山），北流過沂源縣城后折向南，經(jīng)沂水、沂南、臨沂、蒙陰、平邑、郯城等縣、市，至江蘇省邳縣吳樓村入新沂河，抵燕尾港入黃海，全長500余公里，流域面積1.16萬平方公里。在臨沂以上主要為山丘區(qū)，水土流失嚴重。支流多由西側(cè)匯入，呈不對稱樹枝狀，屬山水性河道，水流急，洪峰高，暴漲暴落。臨沂以下，進入平原，河道寬淺，主要靠筑堤排洪。沭河位于中國山東省南部及江蘇省北部。源出山東省沂蒙山區(qū)的沂水縣沂山南麓。同沂水平行南流，過郯城縣入江蘇省。原在今宿遷市匯入泗水再入淮河。1128～1855年黃河南徙奪徐州市以下泗水河道和淮陰市以下淮河干流入海。后因河床淤高，黃河在1855年又北徙，留下廢黃河故道，沭河失去了入淮的水道。3）半濕潤-過渡帶年降水量400—800毫米，年徑流深50—200毫米，年徑流系數(shù)0.1—0.25。包括黃淮海平原，東北三省、山西、陜西的大部分，甘肅和青海的東南部，新疆北部和西部山地，四川西北部和西藏東部。4）半干旱-少水帶

年降水量200—400毫米，年徑流深10—50毫米，年徑流系數(shù)在0.1以下。包括東北地區(qū)西部，內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅的大部分地區(qū)，青海、新疆的西北部和西藏部分地區(qū)。5）干旱-干涸帶

年降水量小于200毫米，年徑流深不足10毫米，有的地區(qū)為無流區(qū)。包括內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅的荒漠和沙漠，青海的柴達木盆地，新疆的塔里木盆地和準噶爾盆地，西藏北部羌塘地區(qū)。5）干旱-干涸帶

年降水量小于200毫米，年徑流深不足10毫米，有的地區(qū)為無流區(qū)。包括內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅的荒漠和沙漠，青海的柴達木盆地，新疆的塔里木盆地和準噶爾盆地，西藏北部羌塘地區(qū)。2.多年變化水資源通常以豐枯變化規(guī)律反映多年變化過程，以極值比表示年際變差幅度。1）豐枯變化規(guī)律根據(jù)全國53個有長系列年降水和年徑流資料的測站的模比系數(shù)差積曲線分析，全國水資源豐枯變化規(guī)律大致可歸納為三種類型：①有比較明顯的60—80年長周期②有比較明顯的30—40年短周期③沒有明顯的周期性變化規(guī)律模比系數(shù)

一系列的數(shù)據(jù)求得均值之后再拿每個數(shù)據(jù)分別除以均值,所得到的各個數(shù)據(jù)都是模比系數(shù)。2）極值比系列中最大值與最小值的倍比值，稱為極值比（Km），可以作為反映降水、徑流年際變幅的指標。3.季節(jié)變化河川年徑流量的季節(jié)變化取決于河流的補給條件。按照河流補給情況，全國大致可分為三區(qū)：①秦嶺以南主要為雨水補給區(qū)②東北地區(qū)、華北部分地區(qū)、黃河上游和西北一些河流，為雨水和冰雪融水補給區(qū)③西北內(nèi)陸地區(qū)的祁連山、天山、阿爾泰山、昆侖山以及青藏高原部分河流，主要由高山冰雪融水補給3.季節(jié)變化河川年徑流量的季節(jié)變化取決于河流的補給條件。按照河流補給情況，全國大致可分為三區(qū)：①秦嶺以南主要為雨水補給區(qū)②東北地區(qū)、華北部分地區(qū)、黃河上游和西北一些河流，為雨水和冰雪融水補給區(qū)③西北內(nèi)陸地區(qū)的祁連山、天山、阿爾泰山、昆侖山以及青藏高原部分河流，主要由高山冰雪融水補給（三）水資源條件和問題1.水資源總量不少，但人均、畝均水量較少，合理利用和保護水資源應(yīng)作為我國長期堅持的國策。2.水資源的地區(qū)分布很不均勻，與人口、耕地的分布不相適應(yīng)，進行水量的地區(qū)調(diào)配是水資源開發(fā)利用的重要課題3.水量的年內(nèi)、年際變化大，水旱災(zāi)害頻繁，抗旱防洪澇始終是一項艱巨任務(wù)4.水土流失和泥沙淤積嚴重，破壞了生態(tài)平衡，增加了江河防洪困難，降低了水利工程效益。5.地下水是我國重要水資源，要合理開發(fā)利用，防止過量開采。6.天然水質(zhì)相當良好，但人為污染日趨嚴重，防止水質(zhì)惡化，保護水源已是當務(wù)之急。1.水資源總量不少，但人均、畝均水量較少，合理利用和保護水資源應(yīng)作為我國長期堅持的國策。我國水資源總量為28124億立方米，其中河川徑流量為27115億立方米，少于巴西、加拿大、俄羅斯、美國和印度尼西亞，居世界第六位。從水資源總量來說不算少，但我國人口眾多，90年人均地表水量只有2338米3，約為世界人均水量的四分之一；耕地面積也不少，畝均水量1759立方米，約為世界畝均水量的四分之三，可見我國水資源并不富裕。水是重要的資源，關(guān)系到國計民生，必須十分珍惜，合理開發(fā)利用，充分發(fā)揮有限資源的作用。2.水資源的地區(qū)分布很不均勻，與人口、耕地的分布不相適應(yīng)，進行水量的地區(qū)調(diào)配是水資源開發(fā)利用的重要課題從全國來說，南方水多、地少、人多，北方水少、地多，造成了南方水量有余，北方水量短缺的局面。南方四區(qū)水資源總量占全國的81％，人口占全國的54.7％，耕地只占全國的35.9％；而北方四區(qū)（不含內(nèi)陸區(qū)）水資源總量只占全國的14.4％，耕地卻占全國的58.3％，人口占全國的43.2％。北方四區(qū)人均水量為938立方米，其中海灤河流域只有430立方米；而南方四區(qū)人均水量為4170立方米，其中西南諸河高達38431立方米。北方四區(qū)畝均水量454立方米，其中海灤河流域只有251立方米；南方四區(qū)畝均水量4134立方米，其中西南諸河高達21783立方米。南方與北方比，人均水量為4.4倍，畝均水量為9.1倍；西南諸河與海灤河相比，人均水量為89倍，畝均水量為87倍。內(nèi)陸諸河人均、畝均水量雖然不少，但有人居住地區(qū)水量有限，水量亦感不足。3.水量的年內(nèi)、年際變化大，水旱災(zāi)害頻繁，抗旱防洪澇始終是一項艱巨任務(wù)全國有5個主要旱災(zāi)區(qū)，自北而南為松遼平原、黃淮海平原、黃土高原、四川盆地東部和北部、云貴高原至廣東湛江一帶。全國約有70％以上的受旱面積在這些地區(qū)，以黃淮海平原受旱最嚴重，受旱面積占全國受旱面積一半以上。洪澇災(zāi)害主要發(fā)生在黃河、海河、長江、珠江、松花江、遼河等7大河的中下游平原地區(qū)，其中以華北平