水资源利用与保护

UseandProtectionofWaterresources水资源利用与保护UseandProtectionofWaterresources◇水利用的发展及专业课程关联性简介原始水利用方式自然水源取水使用直接排放大自然自然净化功效早期水利用方式自然水源使用简单处理兼有自然净化功效取水简单处理排放现代水利用方式水质工程II排放+再生水资源利用+保护管网工程(排水)管网工程(供水)水的利用—生活、农业、工业、市政、环境水质工程I取水及输水工程UseandProtectionofWaterresources第1章绪论1.1水资源的基本概念掌握：水资源的概念水资源的用途是什么？如何认识水资源的价值？1.2水资源开发利用与社会经济发展掌握：水是社会发展的支撑条件社会发展带来的水问题可持续水资源开发与利用1.3水资源保护与管理的重要性掌握：水资源“开发与利用”和“保护与管理”的关系水资源保护与管理的目的和意义水资源保护与管理的内容UseandProtectionofWaterresources1.1水资源的基本概念1.1.1水资源概念1977年，联合国教科文组织（UNESCO）和世界气象组织（WMO）共同制定的《水资源评价活动—国家评价手册》中定义:——可资利用或有可能被利用的水源，这个水源应该具有足够数量和可利用的质量，并能在某一地点为满足某种用途可以被利用。UseandProtectionofWaterresources1.1.2水资源的用途用途广泛对水量水质的要求多样水的用途直接利用间接利用水流利用抽水利用傍水利用航运水上观光商贸水力发电生活用水工业用水农业用水观光娱乐休闲环境、生态、气候利用等UseandProtectionofWaterresources1.1.3水资源的价值（1）水具有生命维持价值没有水——就没有生命；缺少水——基本生活难以保障；缺少安全供水——生活质量、健康水平很难提高。联合国人权及资源机构提出：安全供水问题就是人权问题。（2）水具有社会价值人类发展、社会发展离不开水，工业化国家一般水资源得天独厚或采用高科技解决了水问题，才使得社会经济迅猛发展，缺水国家发展就慢。（3）水具有环境和生态价值良好的生态化系统及环境依赖于水，我国西北缺水——生态环境脆弱。近20年来，关于水资源与生态环境的相关性研究备受关注。环境水流：对于河流、湖泊、湿地、海湾等水域，赖以维持生态系统并抵御各种用水竞争的基本流量。生态需水量：天然生态系统维系自身良性发展的水流量。（4）水具有经济价值水资源已经在“人类文明社会的发展和环境保护中占据中心地位”。经济产值与水量消耗及投入的相关性上已经体现出“水的经济价值”。UseandProtectionofWaterresources1.2水资源开发利用与社会经济发展1.2.1水是社会发展的支撑条件（1）水支撑了古代文明发展水孕育了生命，水资源丰富的地方文明进程就快；四大文明古国都是沿河流发展起来的；所有强盛帝都均傍大河、湖泊而建；中国古代的四大发明都是沿黄流域河诞生。（2）水促进了现代经济发展美国西部开发；日本20世纪60~70年代经济腾飞时；我国解放后，兴修水利工程（水库、干渠），共和国的生存奠定了基石；美国发展南部经济，大规模进行北水南调；我国的南水北调计划；以色列建国初期就将水资源不足问题列为国家头等大事来抓。UseandProtectionofWaterresources（3）缺水也会发生战争中东因水资源分配经常发生争端。以色列用武力控制水资源。UseandProtectionofWaterresources1.2水资源开发利用与社会经济发展1.2.2发展过程带来了许多水问题（1）开采过量引起的问题（2）污染严重造成的水质性缺水问题（3）引起的水文、地质、生态恶化、物种减少问题1.2.3可持续水资源开发与利用可持续发展（Sustainabledevelopment）：发展过程中既要满足现代人的需求，又不能损害后代人为满足其发展的需求。研究水资源可持续利用是一个重要的课题。UseandProtectionofWaterresources科技部“十一五”重大水专项项目建议书项目总体目标：1）提出适合于西北缺水城市建设发展和生态建设需要的可持续水环境系统模式与规划设计方法。2）研究开发出适宜生态用水特点的生活污水高效低耗处理、污泥无害化处置与综合利用关键技术，生态绿地雨水直接利用和高效净化回用的集、蓄、灌、排系统及关键技术，水体多元生态水质保障组合技术及水体自净强化与水景景观组合关键技术，湖泊蓄洪、调节技术。3）通过技术综合与有机集成，进行工程示范，建成水环境与生态环境相协调的、健康和可持续的适用于缺水城市的生态示范区。4）示范工程对象：西安曲江新区丝路风情园UseandProtectionofWaterresources1.3水资源保护与管理的重要性1.3.1“开发和利用”与“保护和管理”的关系（1）含义差别“水资源开发与利用”是以“人类”作为主体，从需求出发进行的一种活动。“水资源保护与管理”是以“水资源”作为主体，“保护”使水资源保持一种“健康”状态；“管理”既意味着对资源保护的措施和行为，又意味着对资源利用行为的控制。（2）是矛盾的统一体1.3.2保护与管理的目的意义（1）保持水资源系统的良好生态健康条件生态健康（EcosystemHealth）：是指一个生态系统具有旺盛的活力（Vigor）、健全的组织（Organization）、很强的恢复力（Resilience），从而能提供良好的服务功能。（2）提高水资源利用率（3）保证社会经济的可持续发展UseandProtectionofWaterresources1.3.3保护与管理的内容（1）水资源量的管理：研究管理方法、评价体系、需水量的计算与预测方法、制定水资源开发与利用规划。（2）水资源质的管理：研究保护方法、保护技术，包括水资源的生态保护技术和污染源控制技术。（3）节水与水资源综合利用：研究节水技术，包括农业灌溉节水、工业节水、和生活节水技术，同时研究水资源综合利用技术，提高使用（利用）效益。（4）水资源的经济管理：研究经济管理技术，尤其是水价管理技术。（5）水资源管理的信息化：研究信息技术在水资源管理中的应用，建立水资源管理信息系统。1.3.4保护与管理的必要性（1）是防灾减灾的需要；（2）是人类生存的需要；（3）是社会发展的需要；（4）是生态环境修复的需要。本章思考题：水资源概念水资源具有哪些价值？水资源与社会经济发展的关系水资源保护和科学管理的必要性为人类进步服务UseandProtectionofWaterresources第2章水资源概论2.1水循环和水资源掌握：水循环的概念大气降水降水量分布水的存在形态和全球可利用水资源我国的水资源分布情况2.2地表水资源掌握：基本概念地表水资源的形成过程地表水（河流）水文特点地表水的补给地表水的可利用性2.3地下水资源掌握：地下水的类型、补给、径流和排泄地下水的运动特征地下水的可利用性UseandProtectionofWaterresources2.1水循环和水资源2.1.1水循环的概念（1）水的自然循环过程在自然界中，水体并非静止不动，其形态也不是一承不变的，而是处在不断地运动、不断地循环、交替与更新过程中。水循环(Watercircle)：各种水体受太阳能的作用，不断地进行相互转换和迁移的周期性过程。图2.1地球上的水循环三个阶段降水（Precipitation）径流（Runoff）蒸发（Evaporation）UseandProtectionofWaterresources地球上的水循环UseandProtectionofWaterresources气流蒸发遇冷降水蒸发从海洋蒸发上升的水汽海洋上空陆地上空海洋江河地表或地下径流陆面部分蒸发汇流径流遇冷降水蒸发上升的水汽海洋上空上升的水汽海洋陆面陆地上空蒸发遇冷降水自然界水的大循环自然界水的小循环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。水的自然循环具有方向性UseandProtectionofWaterresources（2）水自然循环的原因(因素)◇水具有相变特性，气相和液相水均有流动性。——水循环的基础◇地球引力的重力作用，太阳辐射的热力效应。——水循环的源动力◇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）水自然循环的作用◇是地球上最主要的物质循环之一。——输送能量、热量、元素◇调节环境与气候。——气温、湿度◇循环时排除污染、自身更新为淡水，供人类生存所用。——生存基础UseandProtectionofWaterresources（4）水体的更替周期与自然恢复速度更替周期：指固定水体的总量全部自然更新一次所需的时间。T=Q/qT—水的更替周期；Q—某一时刻水体中储存的水量，单位m3；q—单位时间内水体中参与循环的水量，单位m3。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。表2.1.1水在各种水体中的平均停留时间水体平均停留时间大气约9日河流约2周土壤数月湖泊约10年浅层地下水数十至数百年海洋混合层约120年海洋约3000年深层地下水长达10000年南极冰川约10000年UseandProtectionofWaterresources（5）人类介入自然循环对水体的影响①由于排放污水，必然污染水体。②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。③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，如图。UseandProtectionofWaterresources2.1.2大气降水降水的必要条件：大气中含有足够的水分(水蒸气)充分条件：水蒸气遇到冷空气(气温降低)地球表面大气中水分平均25mm，年平均降水970mm，即更替周期9d。由于地面环境不同，大气中水分分布不均匀，降水也极不均匀。原因：1)不同地区的地表蒸发量不同;2)大气环流所携带的水蒸气量的流入或流出。气流气流降雨蒸发UseandProtectionofWaterresources2.1.3降水量分布影响区域降水量的因素：区域上空大气中的水分量外部流入气流的水分+蒸发量对于一个区域，由于气流运动的差异+蒸发量的差异，从而影响该区域上空大气中的水分量，造成大气中水分（水蒸气）分布不均，降水量也分布不均。干旱类型的划分按照国际一般划分方法：年均降水量＜250mm250~500mm＞500mm气候类型干旱气候半干旱气候湿润气候UseandProtectionofWaterresources国内外一些城市的年均降水量统计：◇位于我国最西北的新疆维吾尔自治区喀什市的年降水量仅为65mm，自治区首府乌鲁木齐市的年降水量为236mm，均属于干旱地区；还有银川、延安、呼和浩特等◇兰州、太原则属于半干旱地区；◇北京、西安、长春的降雨量略高于500mm，位于半干旱区的边缘；◇南方的上海、昆明、武汉、南京、广州、香港的降雨量均高于1000mm，属于湿润区。◆地处中东的埃及首都开罗的年降雨量仅为30mm，沙特阿拉伯首都利雅得的年降雨量仅为80mm是典型的干旱城市；◆哥伦比亚首都波哥达的年降雨量高达8690mm，印度南部的切拉盆基的年降雨量竟达10060mm，是典型的多雨城市。UseandProtectionofWaterresources以撒哈拉大沙漠为中心的非洲北部地区，中东地区，我国西北地区，北美和南美的西部地区以及澳大利亚中西部地区均为干旱或半干旱区相对集中的地区。全球干旱区分布图，UseandProtectionofWaterresources2.1.4水