第二章-水循环与水资源开发利用状况

LOGO第二章水循环与水资源开发利用状况LOGO2.1地球水量储存与循环2.1.1地球水储存量与分布《水资源利用与保护》课件—2章水循环与水资源开发利用状况地球上水的储存形式及储量地球上水的组成全球总水量可利用淡水,占0.0075%淡水,占2.5%发展中国家吃水难－印度干旱季节取水按水资源总量大小排队，前几名依次是：巴西、俄罗斯、加拿大、美国、印度尼西亚、中国。中国人均水资源占有量仅为世界人均占有量的¼多一点,世界排名第110位之后。思考：上述资料反映了什么问题？由于人口众多，我国水资源总量较多，但人均占有量少。LOGO2.1地球水量储存与循环2.1.2地球上水循环2.1.2地球上水循环地球上的水储量只是在某一瞬间储存在地球上不同空同位置上水的体积，以此来衡量不同类型水体之间量的多少。在自然界中，水体并非静止不动，而是处在不断的运动过程中，不断地循环交替与更新。一、自然循环蒸发降水径流的过程周而复始，不停地进行。（1）可分为小循环和大循环：小循环——是指由海洋表面蒸发的水汽,又以降水形式落入海洋；或者由大陆表面(包括陆地水体表面、土面及植物叶面等)蒸发的水气,仍以降水形式落回陆地表面。这种发生在局部范围内的水循环过程称为小循环大循环——则是由海洋表面蒸发的水汽,随气流带到大陆上空,形成降水落回地面,再通过径流(地表的及地下的)返回海洋的过程这种发生在海陆之间的循环过程称为大循环2.1.2地球上水循环2.1.2地球上水循环2.1.2地球上水循环（2）自然界水循环的意义：鉴于自然界水的循环规律,可以说水是一种可更新的资源；人类和万物处于水循环(主要是陆地水循环)的环境中,人类活动直接影响着水的循环过程；由于水的循环作用，水具有自身净化作用；由于水循环的特点决定，水存在的形式具有多样性，分布的广泛性，时空变化的随机性，水资源的分配的巨大差异性；水的循环在地球上起到输送热量和调节气候的作用，对地球环境的形成、演化和人类生存都有重大的作用与影响。2.1.2地球上水循环（3）更替周期所谓更替周期是指在补给停止的条件下，各类水从水体中排干所需要的时间，一般可按下式进行估算：水量。某一时刻水体中储存的环的水量；单位时间内水体参与循水的更替周期；式中tQtqTtqtQT2.1.2地球上水循环例：大气水的储量为1.29X104km3，全球从水面和地面平均每年有57.7X104km3的水蒸发到大气中，由此大气水的平均更替周期为：dtqtQT83657.5729.12.1.2地球上水循环2.1.2地球上水循环二、人为循环（侧支循环）自然界的水文循环除受到太阳辐射能作用，从大循环或小循环方式不停运动之外，由于人类生产与生活活动的作用与影响不同程度地发生“人为水循环”。2.1.2地球上水循环图2-1自然-人为复合水温循环概念简图LOGO2.1地球水量储存与循环2.1.3水量平衡全球上任一区域在一定时间内，进入的水量与输出水量之差等于该区域内的蓄水变化量，这一关系称为水量平衡。1、全球水量平衡（1）若以地球陆地作为研究范围，其水量平衡方程为：2.1.3水量平衡2.1.3水量平衡式中EL——陆地蒸发量；PL——陆地降水量；R——入海径流量；SL——陆地研究时段内蓄水量的变量。在短时期内，时段蓄水量的变量SL可正可负。在多年情况下，当观测年数趋近无穷大时，正负值可以相互抵消、蓄水量总的变化接近于零。LLLΔSRPE（2-2）2.1.3水量平衡因此，多年平均水量平衡方程式为：式中——陆地的多年平均年蒸发量；——陆地多年平均年降水量；——多年平均年入海径流量。RPELLLELPR（2-3）RPEhh2.1.3水量平衡（2）海洋对海洋而言，多年平均年蒸发量等于多年平均年降水量与多年平均年入海径流量之和，即：hEhPR（2-4）将（2-3），（2-4）式合并，即得全球水量平衡方程：hLhLPPEE（2-5）或：PE（2-6）即全球多年平均年蒸发量等于全球多年平均年降水量。PE2.1.3水量平衡2、流域水量平衡根据水量平衡原理，对于非闭合流域，即地下分水线与地面分水线不相重合的流域，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2db21db1SRRESRREP式中P——降水量时段内区域的降水量；E1，E2——时段内的水蒸气凝结量和蒸发量;Rb，Rd——时段内地面径流和地下径流流入量；R’b，R’d——时段内地面径流和地下径流出量；S1，S2——时段初和时段末的蓄水量。成为：代表净蒸发量，则上式EE令E212db1dbSRRESRRP（2-8）对闭合流域：0dbR0R，则，若令,12SSSdbRRRSEPR（2-9）对闭合流域,多年平均情况：EPR（2-10）2.1.3水量平衡对于人为水循环影响下的闭合流域的水量平衡，具有如下概念关系：SERP（2-11）式中——人为水循环影响下某时段内径流量的变化量。S2.1.3水量平衡LOGO2.2全球水资源2.2.1全球水资源开发利用现状1980年的统计结果：（1）全球水资源的利用量69％用于农业，23％用于工业，8％为居民用水。（2）世界用水量差异极大，在工业发达的欧洲，用水量有近54％用于工业，而在亚洲和非洲地区，农业用水量占总用水量的80％以上，主要用于农田灌溉。2.2.1全球水资源开发利用现状2.2.1全球水资源开发利用现状1.农业用水农业用水一直占全部用水量2/3以上。2.工业用水是全球水资源利用的一个重要组成部分。工业用水取水量约为全球总取水量的1/4左右。3.生活用水居民生活用水是随着人口的增加和生活水平的提高而增加。全依的生活用水量仅占全球总用水量的8％在右。对用水总量零增长趋势影响不大。LOGO2.2全球水资源2.2.2全球水资源面临问题1.水量短缺严重，供需矛盾尖锐联合国环境规划署发表的《2000年全球环境展望》报告指出：世界上已有大约20％的人缺乏安全的饮用水，50％的人生活在没有卫生系统的地区。预测到2025年，全世界将有2／3的人口面临严重缺水的局面。缺水区在亚洲占60％，在非洲占85％。对中东国家来说，缺水危机已经成为严酷的现实。另外，世界上许多重要的水域是由多个国家共有的，普遍存在水资源利用矛盾和潜在冲突，最明显的是在尼罗河流域、亚洲西南部和中东。2.2.2全球水资源面临问题尼罗河流域埃及2%的领土不是沙漠，降雨量为0-200mm，人口为7000万，取河水量680亿立方米，尼罗河流经8个国家，排最后一位。目前埃及缺水30%，水的利用率75%，上游的苏丹与埃塞俄比亚是埃及最重要的敌国，决不能让它们发展起来——这是埃及的国策，否则，进行战争。中东地区在中东，约旦河长360公里，年平均流量18亿立方米，以色列取走10余亿，1967年占领1600平方公里的戈兰高地（约旦河主要补给区），以色列地下水开采的65%来自于被占领土。2.2.2全球水资源面临问题2、水源污染严重，“水质型缺水”突出据统计，目前全世界每年约有420多km3污水排入江河湖海，污染了5500km3的淡水，约占全球径流总量的14％以上。据卫生学家估计，目前世界上有1/4人口患病是由水污染引起的。据不完全统计，发展中国家每年有2500万人死于饮用不洁净的水，占所有发展中国家死亡人数的1/3。2.2.2全球水资源面临问题咸海的教训：为了发展农业，灌溉几百万公顷土地，60年代每年50-70立方公里水流不能入咸海，80年代流入为零。咸海的水量从1075立方公里减少为54立方公里，盐度由10克增加10倍以上。从而导致6万人的捕鱼业已经关闭；温度的调节作用下降，无霜期从200余天减少为170天；外裸的海床28000平方公里，雨量减少一半，该区域环境质量急剧下降。向长江与珠江排放的污水150亿吨/年，1999年广州出现了50年不遇的大水荒。松辽流域17808公里的河流，仅有160公里为一类水质，不到1%。LOGO2.2全球水资源2.2.3全球水资源开发利用趋势世界水资源概况部分国家水资源总量与人均占有量部分国家用水情况世界若干富水国和贫水国的水资源（1985年）世界水资源状况评价主要指标总体表现在：1.农业用水量及农业用水中不可复原的水量最高。农业用水量在总用水量中所占的比例在逐年降低，但农业用水量基数大，仍然是当今相当长一段时间内的水资源开发利用大户。尤为重要的是，农业用水的不可恢复水量占用水量的比例又远远大于工业和生活用水的不可恢复水量的比例。2.2.3全球水资源开发利用趋势2.工业用水由于不可恢复的水量最低，将更加重视提高工业用水技术，降低用水定额，加大节水力度，大幅度提高用水重复利用率。3.水资源的开发将更为重视经济、环境与生态的良性协调发展。2.2.3全球水资源开发利用趋势LOGO2.3中国水资源2.3.1中国水资源概况阅读上图可以看到我国()部地区的淡水资源比较丰富，()部地区淡水资源比较贫乏。讨论一下为什么？对照该图，我们西宁()带，淡水资源是否短缺？东南西北过渡自然概况大陆暖湿性气候河流众多，流域面积100km2，有50000多条1000km2,有1500多条分为太平洋、印度洋、北冰洋和内陆河四个流区水资源量，外流河占95.4%，内陆河占4.6%七大江河：长江、黄河、珠江、松花江、海河、辽河、淮河按长度：长江、黄河、黑龙江、松花江、珠江、雅鲁藏布江、塔里木河、澜沧江、怒江、辽河按面积：长江、黑龙江、黄河、松花江、珠江、淮河、海河、雅鲁藏布江、辽河、塔里木河2.3.1中国水资源概况多年平均年降水总量61889亿m3(648mm)河川年径流量27115亿m3(284mm)水资源总量（包括地下水）28124亿m3(295mm)按1997年人口统计，人均水资源量2200m3中国水资源状况属于轻度缺水的国家到21世纪中叶，人口达到16亿高峰时，人均水资源量仅有1760亿m3，进入用水紧张国家的行列按平均径流深度，284mm总体上可以维持较好的生态环境开发利用程度18.3%，达到中等紧张程度局部地区：淮河流域、西北部分内陆河流、辽河和黄河流域水资源开发利用率均超过或接近60%，海河流域已经超过100%长期预测：据中国工程院咨询报告，预计到2030年全国缺水量约130亿m3全国水资源的开发利用率将达到24.5%2.3.1中国水资源概况我国径流地带区划LOGO2.3中国水资源2.3.2中国水资源时空分布特征1.空间分布特征（1）降水、河流分布的不均匀性主要表现为：降水和河川径流的地区分布不均匀，水土资源组合很不平衡。一个地区水资源的丰量程度主要取决于降水量的多寡。(2)地下水资源分布的不均匀性我国地下水资源量总的分布特点是南方高于北方，地下水资源的丰富程度由东南向西北逐渐减少。另外，由于我国各地区之间社会经济发达程度不一，各地人口密集程度、耕地发展情况均不相同，使不同地区人均、单位耕地面积所占有的地下水资源量具有较大的差别。2.3.2中国水资源时空分布特征2.时间分布特征我国大部分地区受季风影响明显，降水年内分配不均匀，年际变化大，枯水年和丰水年连续发生。我国最大年降水量与最小年降水量之间相差悬殊。降水量的年内分配也很不均匀。2.3.2中国水资源时空分布特征各区域水土资源匹配状况北方人口2/5，水资源1/5南方人口3/5，水资源4/5北方人均水资源1127立方米，仅为南方的1/3水资源与人口组合特点水资源与耕地组合特点北方耕地3/5，水资源1/5南方耕地2/5，水资源4/5南方每公顷耕地28695立方米，是北方的3倍我国有1333多万公顷可耕后备荒地，集中在东北区与西北区矿产北方占59%，每100亿元水量16立方米，南方94立方米。东北与华北占全国GDP38%，而水资源量不足12%水资源与矿产资源组合特点主要流域地表水水质LOGO2.