3水资源与水环境

第三章水资源与水污染第一节水循环与水资源......1、水资源概念发展历史：1894年，美国地质调查局开始沿用。全部自然界任何形态的水。包括固、液、气。（大不列颠百科全书）地球上具有足够数量的可用水。1963年，英国，《水资源法》水资源是可供利用或有可能被利用，具有足够数量和可用质量，并可在某地为满足某种用途而被利用。（世界气象组织和联合国教科文组织，1988年定义）地球表面可供人类利用的水。（中国大百科全书）水资源的概念及特性广义：人类在一定的经济技术条件下能够直接或间接利用的地球上的各种水体。狭义：人类在一定的经济技术条件下可直接利用的淡水。地表水、地下水、天然降水、土壤水。1、水资源概念发展历史：1894年，美国地质调查局开始沿用。全部自然界任何形态的水。包括固、液、气。（大不列颠百科全书）地球上具有足够数量的可用水。1963年，英国，《水资源法》水资源是可供利用或有可能被利用，具有足够数量和可用质量，并可在某地为满足某种用途而被利用。（世界气象组织和联合国教科文组织，1988年定义）地球表面可供人类利用的水。（中国大百科全书）2、水资源的特性(1)循环再生性自然界水循环2、水资源的特性(1)循环再生性(2)量的有限性和质的不可替代性（总量有限，可被利用的有限，没有任何物质可以代替水）2、水资源的特性(1)循环再生性(2)量的有限性和质的不可替代性（总量有限，可被利用的有限，没有任何物质可以代替水）(3)时空分布不均匀性（年际、年内变化；不同地区变化）2、水资源的特性(1)循环再生性(2)量的有限性和质的不可替代性（总量有限，可被利用的有限，没有任何物质可以代替水）(3)时空分布不均匀性（年际、年内变化；不同地区变化）(4)多用性（利用形式多样：灌溉、旅游、养殖、航运、发电等）水循环与水量平衡150mm蒸发840mm降水740mm蒸发500mm降水750mm海洋陆地地下水1、水循环2、水量平衡•PL=EL+RL陆地•EO=PO+RL海洋•PL+PO=EL+EO•PL陆地降水量、EL陆地蒸发量、RL陆地入海径流量•EO海洋蒸发量、PO海洋降水量•对于一个局部区域来讲，水量平衡原理是：•P=E+R+△G（该地区的储水变量）•P=E+R•E/P+R/P=1•E/P蒸发系数•R/P径流系数3、影响水资源丰缺的主要因素•地理位置：纬度、大气环流•地形：海拔、阴阳坡•土壤和植被：土壤质地和结构、植物生长状况•人类活动水资源的分布及特征1、世界水资源概况•降水量最大的区域：大洋洲•蒸发量最高的区域：澳洲、非洲2、中国水资源概况（1）年降水量分布特点年降水量61929亿m3。世界平均的81%，亚洲平均的88%。地区分布：东南沿海多、西北内陆少。大兴安岭—太行山—雪峰山：干旱半干旱西北地区湿润半湿润东南地区a、西南边境—5000mm以上b、东南沿海—2000mm以上c、长江中下游—1000mm以上d、秦岭-淮河—800-900mme、华北平原—400-800mmf、内蒙古、甘肃—400mmg、塔里木、吐鲁番、柴达木—25mm多年平均年降水量等值线图400-88mm800mm200mm50mm25mm2000mm5000mm1000mm年份生育期降产量（kg/hm2)雨量（mm）2009181.5116342010189.5117602011215.4219802012228.723900季节分布：夏季高于冬季、年际变化大不同降雨量下马铃薯产量差异0510152025305-106-97-98-89-7日期（月-日）降雨量（mm）马铃薯生育期间降雨量0123455-106-97-98-89-7日期（月-日）降雨量（mm）马铃薯生育期间无效降雨量（2）河川径流年径流量27124亿m3。地区分布：取决于年降水量。年际变化：降水、下垫面。年际间变化大。河川径流的水质决定着水资源的用途及其价值。水体水质标准：泥沙、矿化度、硬度、pH。7条河流：长江、黄河、松花江、辽河、海滦河、淮河、珠江（3）湖泊水资源总储水量7088亿m3。淡水湖：兴凯湖、鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖咸水湖：青海湖、呼伦湖、纳木湖、奇林湖（4）地下水总储水量8288亿m3。6.2万亿m33.4万亿m32.8万亿m3地表水2.7万亿m3地下水1000亿m3年降水量61929亿m3。年径流量27124亿m3，地下水补给101亿m3.年蒸发量34699亿m3。径流系数：44%蒸发系数：56%3、我国水资源特点（1）总量丰富、人均拥有量少中国水资源总量为2.8万亿m3,居世界第5位；径流总量为2.7m3，居世界第4位。人均占有水资源量仅2400m3/人，径流量2016m3/人，仅为世界平均1/4，在世界上排第110位，被列为全世界13个贫水国家之一。）732821001646636456272224010002000300040005000600070008000WorldChina东北黄河淮河海河北京（m³/人·年）世界及我国人均水资源状况人均水资源量却只有2100立方米，约为世界人均值的28%（2）水资源时空分布不均匀东南多、西北少，地下水的分布也是南多北少。长江以南耕地面积占全国的1/3左右，水资源量占全国的4/5以上；而长江以北耕地面积占全国的2/3左右,水资源量不足全国的1/5。时间全年降水量大都集中在夏季，长江以南地区60%的降水集中在5-8月，长江以北地区70-80%的降水集中在6-9月。同时，降水量在年际之间变化很大，并有连续旱年和连续雨年交替出现的周期性变化。中国部分地区与伦敦、巴黎多年平均降雨量年内分布比较0510152025303540123456789101112北京649mm哈尔滨549mm延安538mm伦敦594mm巴黎585mm月降雨占全年降雨的百分数（％）月份（3）水资源与人口、耕地、矿产资源组合不匹配南方水资源多、北方水资源少南方人口占2/5、北方人口占3/5南方耕地占3/5、北方耕地占2/5南方矿产占41%，北方矿产占59%水资源的特性(1)循环再生性(2)量的有限性和质的不可替代性(3)时空分布不均匀性(4)多用性我国水资源特点（1）总量丰富、人均拥有量少（2）水资源时空分布不均匀（3）水资源与人口、耕地、矿产资源组合不匹配4、我国水资源利用中的问题取水过多4、我国水资源利用中的问题取水过多水资源利用效率不高4、我国水资源利用中的问题取水过多水资源利用效率不高水资源污染严重2003年我国七大水系水质状况调查表水系名称Ⅰ～Ⅲ类Ⅳ～Ⅴ类劣Ⅴ类长江71.817.510.7黄河22.738.638.7珠江78.812.19.1松花江7.373.219.5淮河18.640.740.7海河21.524.653.9辽河29.829.740.5总体37.73230.34、我国水资源利用中的问题取水过多水资源利用效率不高水资源污染严重防洪减灾体系不完善水资源开发利用缺乏统筹规划和有效管理水污染1、概念：水污染通常是指排入水体的污染物超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量（即水体对污染物的净化能力），因而引起水质恶化，水体生态系统遭到破坏，造成对水生生物及人类生活和生产用水的不良影响。2、污染源自然因素：自然条件下溶于水体的有害物质。人为因素：工业废水、生活污水、农田排水、废渣、垃圾、废气。3、水体污染类型化学性污染：酸、碱、盐、硫化物、重金属、NP、有机物理性污染：悬浮物、热污染、放射性污染生物性污染：病原微生物、病毒4、污染物在水环境中的转化物理转化：稀释、吸附、沉降化学沉淀：酸碱、氧化还原、沉淀生物吸收：维持生物的繁殖和代谢生物化学转化：微生物水体富营养化对水生生态系统的影响1、概念：湖泊、水库、海湾等封闭的水体、以及某些滞留河流由于水体中N、P营养物质在水体中富集、导致蓝藻、绿藻异常繁殖，从而消耗了大量的氧，形成了水体厌氧环境，严重影响鱼类、水生生物生存，并引起死亡的现象。天然富营养化、人为富营养化2、类型水体富营养化水体污染（1）水生生物种类的改变未富营养化：硅藻、绿藻富营养化后：各种藻类富营养化加剧：蓝藻3、对生态环境的影响（2）水中溶解氧的变化白天：光合作用夜间：呼吸作用、分解鱼类最适溶解氧浓度：4mg/L。3、对生态环境的影响（3）水质碱化HCO3-CO2+OH-CO32-+H2OCO2+OH-3、对生态环境的影响3、对生态环境的影响（4）产生有毒物质不定腔球藻、微囊藻分泌藻青蛋白（5）感官恶化，不利观光4、水体富营养化的防治措施（1）预防性措施降低或消除废水中的氮和磷推广使用无磷洗涤剂、禁止生产销售含磷洗涤剂防治水土流失减少湖边农田化肥的施用量4、水体富营养化的防治措施（2）调节措施改变水体的水文特征化学方法：铝盐凝蓄剂、硫酸铜生物学方法：高等水生植物、放养食藻鱼类物理法：曝气、疏浚底泥我国水资源利用中的问题（1）取水过多（2）水资源利用效率不高（3）水资源污染严重（4）防洪减灾体系不完善（5）水资源开发利用缺乏统筹规划和有效管理水污染水污染通常是指排入水体的污染物超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量因而引起水质恶化，水体生态系统遭到破坏，造成对水生生物及人类生活和生产用水的不良影响。水体富营养化湖泊、水库、海湾等封闭的水体、以及某些滞留河流由于水体中N、P营养物质在水体中富集、导致蓝藻、绿藻异常繁殖，从而消耗了大量的氧，形成了水体厌氧环境，严重影响鱼类、水生生物生存，并引起死亡的现象。水体富营养化对农业环境的影响（1）水生生物种类的改变（2）水中溶解氧的变化（3）水质碱化（4）产生有毒物质（5）感官恶化，不利观光农业水资源1、概念：农业水资源（agriculturalwaterresources）：可为农业生产使用的水资源，包括地表水(surfacewater)、地下水(groundwater)和土壤水。农业水资源只限于液态水。汽态水和固态水只有转化成液态水时，才能形成农业水资源。2、基本农业水资源2.1、降水在中国,年降水量大于800mm的湿润带，主要是水稻产区，除降水直接提供作物生长需水外，仍需发展灌溉，在时间上补充雨水的不足。在年降水量为400～700mm的半干旱、半湿润带，主要是小麦、棉花等旱作物产区，降水量多集中在7～8月，需调蓄汛期雨水所形成的地表径流，以供旱期灌溉之用。中国西北干旱地带的年降水量为200mm,在这类地区没有灌溉就没有农业，须依赖于蓄水、引水或提水工程，以供给农业用水需要。在年降雨量200～400mm的半干旱地带，而又缺乏人工灌溉条件的地区，只有依靠雨水，发展旱作农业（又称雨育农业）。因此，有效地利用雨水对这类地区的农业生产具有决定的意义。2.2、地表水地表水主要是河川湖泊径流。江河中下游平原是农业用水集中的地区，常须在河道上游修建蓄水工程，以调节水资源在时空上的不均衡,或在河道上筑坝引水,建闸提水，以补雨水之不足或不及时。地下水包括丘陵山区的泉水、基岩裂隙水、冲积平原地区的浅层地下水、南方喀斯特地区的岩溶水，是农业水资源的另一来源。开采地下水,综合调度水资源,应在一个丰枯水文周期内保持地下水采补平衡。农业用水应以开采浅层地下水为主，深层地下水只能作为应急备用水源。2.3、地下水3、水资源与农业•植物正常生长•植物吸收养分•影响土壤形成发育、理化性质•土壤中微生物活性•调节土壤、植物温度等。4、我国农业水资源利用现状4.1、供求矛盾加剧（城市化和工业化规模扩大、用水增加，农业用水份额下降）4.2、农业水资源利用效率低（大水漫灌）4.3、灌溉工程老化，灌溉面积下降4.4、农业水资源生态环境恶化（水污染）5、污水中的有害成分对农业的影响1、油脂：主要是动物油、植物油、石油。油脂进入土壤后也易被土壤微生物降解，但是使土壤的C/N升高。另外在石油化工废水中，苯并芘随着污水进入土壤中埋在土壤中造成累积。2、酚类化合物：酚类物质主要存在于石油化工的废水中，污水灌溉区的含量与废水中酚含量，及灌溉次数、灌水量有关。酚的累积