城市水资源的开发利用与保护1

城市水资源规划与管理UrbanWaterResourcesPlanning,UtilizationandManagement一.绪论(Introduction)1）水资源及其特性(waterresourceandthecharacteristic)水资源的含义、特性与紧缺状况（definition,characteristic,andstress）水文循环与水的社会循环(hydrological&socialrecycle)2）水资源评价与承载力分析(assessmentandbearingcapacity)水资源的数量计算(volumequantification)水资源的质量标准(qualitystandard)水量预测与承载能力(demandforecastandbearingcapacity)1.1课程主要内容(Contents)1.1课程的主要内容3）水资源的开发利用（developmentandutilization）地表水资源及其开发利用（surfacewaterresource)地下水资源及其开发利用(groundwaterresource)非传统水资源利用(unconventionalwaterresource)节水理论与途径（waterconservation)4）水资源管理与保护(managementandprotection)水域功能划分(functionareaplotout)水环境质量标准(waterenvironmentalqualitystandard)水资源保护的体系与措施(protectionsystem&measures)课程主要内容的关系第一章绪论第二章水循环与水资源概况第三章水资源评价第五章地表水开发利用工程第六章地下水开发利用工程第七章水资源的主要用途水资源承载能力水资源保护水资源管理水资源基本情况水资源开发利用水资源保障二.水资源与水循环2.1水资源及其特性水资源定义（definition)：–可以利用或者有可能被利用的水源，具有足够的数量和可用的质量，并能在某处为满足某种用途而可被利用。（广义，UNESCO）–人类在一定的经济技术条件下能够直接使用的淡水。（狭义，工程上一般采用狭义定义）Waterresourceandhydrologiccycle水资源定义的含义可利用和可能被利用的：主要指淡水资源，只占地球上总水量的3.5％其中极地冰盖占据了约70％，难以被利用。难开采的深层地下水不算水资源主要指河川径流与浅层地下水——0.025％。脏了没有使用价值的，不是水资源：劣于地表水V类标准的，就不算资源。2.1水资源及其特性水资源的特性：循环（可再生）性(recyclable)资源量的稀缺性(scarce)分布不均匀性(unevenlydistributed)利害两重性利用的多样性HydrologicalrecycleFloodingdamageandpollutionMultiplefunctionsoftheutilization水资源量的描述单位与计算方法国家/地区的水资源总量（亿m3/a）：综合国力的重要组成部分人均资源量（m3/p·a)，单位耕地水资源量(m3/hm2)：丰沛或紧缺的相对程度；年平均径流深度（mm）、降雨量/蒸发量，自然生态状况的表述,中国年平均径流深度284mm，但是分布不均（世界平均314mm）计算方法：通常是按当地的降雨量与径流深度折算，客水的资源量通常不算。年径流总量（亿米³）中国印度尼西亚美国加拿大俄罗斯巴西271152811329702312204000051912我国同世界部分国家年径流总量的比较（1996）我国水资源的总量大，居世界第六位。人均径流量（m³/人.年）中国美国印度尼西亚俄罗斯巴西加拿大216711294145092699032343105117我国同世界部分国家人均径流量的比较（1996）我国人均水资源量少，被列为全球13个缺水国家之一水资源与综合国力的关系中国人均淡水储量只有美国的1/5左右，而且许多水源都污染严重，甚至达到了危险程度；而美国大部分水源已变得更加干净。中国能源需求飙升，但其国内资源不足粮食仍是中国的紧迫问题，美国是主要供应来源人口老龄化和劳动人口减少将导致中国经济减速老大哥式经济会遭遇更多的难题“美国不会被中国超越五大理由”我国水资源的特点人均水量低(约2100m3/人a），仅有世界平均值的四分之一；空间分布不均匀，北方、西北干旱严重；时间分布不均匀，降水量过分集中于雨季；水土流失严重，水质污染严重。水少，水多，水脏——官方对我国水资源状况的简单归纳。中国的水资源状况黄河在过去的10多年年年断流，其中1997年断流226天，海河、辽河严重缺水。华北大量超采地下水，河北累计超采地下水600亿m3，形成全世界面积最大的地下复合漏斗区，河塘干涸、树木枯死。水利设施落后，洪水灾害对国民经济发展和社会安定构成潜在威胁，2010年前9个月，我国发生内涝的城市就有237个。以三河（淮河、辽河、海河），三湖（太湖、巢湖、滇池）为代表的地表水体水质污染严重。西北地区生态状况恶化，植被退化。世界水资源的概况—按降水量与蒸发量评价由于受地理位置和地形地貌的影响，全球各地水资源在空间上都存在分布不均匀的状况。部分国家的水资源统计结果020000400006000080000100000120000140000160000加拿大俄罗斯澳大利亚美国蒙古日本中国印度德国韩国英国以色列沙特阿拉伯新加坡人均水资源量(m3)单位耕地水资源量（m3/hm2)统计的153个国家中，加拿大列第8，中国第121位（2200m3/人·年）Et：150~200上海市域范围内本地径流量24亿m3/a，长江过境水资源量9335亿m3/a050100150200250300123456789101112月份降雨量（mm)上海多年平均降雨量1150mm0200040006000800010000松花江辽河海河黄河淮河长江东南诸河珠江西南诸河西北诸河图4全国各流域多年平均水资源量(亿m3)地下水资源量地表水资源量水资源总量05001000150020002500300035004000北京天津河北山西内蒙古辽宁黑龙江上海江苏浙江福建江西山东湖南广东四川云南陕西甘肃单位：m3人均水资源量人均用水量全国各省人均水资源量统计数据来源：2004年中国统计年鉴客水资源没有计入，上海、江苏其实不缺水水资源量评估的参考标准联合国有关组织对世界水资源紧缺状况做评价时，采用用水紧张指数(WaterStressIndex)描述资源余缺程度：人均用水量(m3)余缺程度3000丰水2000～3000轻度缺水1000～2000/1700中度缺水500～1000重度缺水500极度缺水2.2水文循环(hydrologicalcycle)水汽输送降水蒸发植物蒸腾湖海洋蒸发降水云云小循环小循环运动的主要过程：降水、渗流、径流、蒸发、输送降水(Precipitation)蒸发(Evaporation)径流(Runoff)渗流(Seepageflow)水文循环的主要成因水资源成为能得到不断补充的可再生资源实现地球水圈中各水体的水分交换水体自净能力的主要影响因素影响地球物质能量分布–太阳能转化为水的位能–河川冲刷堆积形成平原，营养物质输送入海洋存在液态、气态、固态三种形式，相互之间可转化是水循环的条件；太阳辐射与地心引力，是循环形成的动力。水循环的作用意义水的社会循环（城市部分）独立水源WaterResources二次处理Second-treatment中水回用In-situWWTreatment雨水水源Rainwater雨水管网Drain雨水利用In-situRainUtilization工业用户Industrial绿地,道路等公益用户Greenarea&Streets,etc.自来水厂Waterworks污水处理厂WWTP水源WaterResources供水管网Networks污水管网Sewer家庭用户Domestic商业,公共用户Commercial&Institutional水的社会循环（socialrecycle)人类的生产、生活对水资源自然循环的影响之总和。–包括水资源的取用、污水的处理排放、再生利用；–其他水资源的利用–水污染的控制环境工程涉水领域所研究的具体对象如何实现相关工程的经济高效2.2水资源的质量与使用功能水质满足一定使用要求的水，才能算作水资源；水资源的数量与质量是不能分割的。水质衡量标准：所包含的污染物的数量；按照污染物的来源、特性，将众多水污染物划分为耗氧物质、有害有机物、重金属、病原微生物等主要类别，以便于评价讨论；地表水体的水质，采用《地表水环境质量标准》来衡量划分。《地表水环境质量标准》GB3838-2006基本项目标准值(mg/L)序号项目分类Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类1水温(℃)人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升≤1；周平均最大温降≤22pH值（无量纲）6---93溶解氧≥饱和率90%（或7.5）65324高锰酸盐指数≤24610155化学需氧量(COD)≤15152030406五日生化需氧量BOD5)≤3346107氨氮（NH3-N）≤0.150.51.01.52.08总磷（以P计）≤0.02（0.01）0.1（0.025）0.2（0.05）0.3（0.1）0.4（0.2）9总氮（湖、库、）≤0.20.51.01.52.010铜≤0.011.01.01.01.011锌≤0.051.01.02.02.0续表（GB3838-2002）序号项目分类Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类12氟化物(以Fˉ计)≤1.01.01.01.51.513硒≤0.010.010.010.020.0214砷≤0.050.050.050.10.115汞≤0.000050.000050.00010.0010.00116镉≤0.0010.0050.0050.0050.0117铬（六价）≤0.010.050.050.050.118铅≤0.010.010.050.050.119氰化物≤0.0050.050.20.20.220挥发酚≤0.0020.0020.0050.010.121石油类≤0.050.050.050.51.022阴离子表面活性剂≤0.20.20.20.30.323硫化物≤0.050.10.050.51.024粪大肠菌群（个/L）≤2002000100002000040000地表水环境质量标准中不同类别的用途Ⅰ类，适用于江河源头，自然保护区Ⅱ类，生活饮用水源一级保护区，珍稀鱼类保护区Ⅲ类，生活饮用水源二级保护区，游泳区Ⅳ类，一般工业用水及人体非直接接触娱乐用水；Ⅴ类，农业用水及一般景观用水劣于V类的，从水资源角度看没有使用价值。2000年全国河流水质综合评价河长类别比例图Ⅲ类21.7%Ⅰ类6.9%Ⅱ类37.5%劣Ⅴ类15.3%Ⅴ类6.3%Ⅳ类11.7%等于及优于Ⅲ类66.1%上海市骨干河道的水质评价结论以有机污染为主，主要超标项目为：溶解氧、NH4--N、高锰酸盐指数、BOD和COD。(2004年）11%3%17%16%53%ⅡⅢⅣⅤ劣Ⅴ全国江河水资源质量综合评价表0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%松辽海河黄河淮河长江太湖浙闽珠江劣Ⅴ类％Ⅴ类％Ⅳ类％Ⅲ类％Ⅱ类％Ⅰ类％1997年水利部数据2005年黄河流域河流水质污染现状Ⅲ类19.7%Ⅳ类23.9%Ⅴ类4.9%Ⅰ、Ⅱ类20.3%劣Ⅴ类31.2%Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是可以作为饮用水资源的水量0102030405060708090松花江区辽河区海河区黄河区淮河区太湖流域珠江区Ⅰ类II类Ⅲ类达III类以上Ⅳ类Ⅴ类劣Ⅴ类流域水质状况分析：地表水环境质量标准(GB3838-2002)除了上面表格的基本项目标准限值之外，标准还制定了集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值5个，主要涉及感观指标。对集中