第二章 水循环与水资源开发利用状况

1、第第2章章 水循环与水资源开水循环与水资源开发利用状况发利用状况2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环 2.1.1 地球水储量与分布地球水储量与分布2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环（1）地球水储量）地球水储量2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环（2）世界各大洲淡水资源分布）世界各大洲淡水资源分布世界年降水量世界年降水量2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环 径流模数：径流模数： runoff modulus 流域内单位面流域内单位面积单位时间产生的积单位时间产生的径流量。径流量。2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环 年径流量：亚洲、南美洲、北美洲、非洲、

2、年径流量：亚洲、南美洲、北美洲、非洲、 欧洲、大洋洲欧洲、大洋洲 人均流量：大洋洲、南美洲、北美洲、人均流量：大洋洲、南美洲、北美洲、 非洲、欧洲、亚洲非洲、欧洲、亚洲 (人均约合人均约合1.0104m3)世界上水资源最丰富的是南美洲世界上水资源最丰富的是南美洲水资源较为缺乏的地区是中亚南部、阿富水资源较为缺乏的地区是中亚南部、阿富汗、阿拉伯和撒哈拉汗、阿拉伯和撒哈拉2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环2.1.2 地球上水循环地球上水循环（1）自然界的水文循环）自然界的水文循环2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环大循环：水在大气圈、水圈、岩石圈之间大循环：水在大气圈、水圈、岩石

3、圈之间 的循环过程的循环过程小循环：陆地或海洋本身的水单独进行循小循环：陆地或海洋本身的水单独进行循 环的过程环的过程 参与全球水循环的水量中，地球海洋参与全球水循环的水量中，地球海洋部分的比例大于地球陆地部分，且海洋部部分的比例大于地球陆地部分，且海洋部分的蒸发量大于降雨量。分的蒸发量大于降雨量。2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环（2）更替周期）更替周期 是指在补给停止的条件下，各类水从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。水体中排干所需要的时间。的水量某一时刻水体中储存与循环的水量单位时间内水体中参水的更替周期)()()()(tQtqTtqtQT 2.1 地球水

4、量储存与循环地球水量储存与循环 地球上各类水体由于其储存条件的差地球上各类水体由于其储存条件的差异，更替具有很大的差异。异，更替具有很大的差异。水体水体更替周期更替周期水体水体更替周期更替周期永久积雪永久积雪9700a沼泽水沼泽水5a海水海水2500a土壤水土壤水1a地下水地下水1400a河流河流16d湖泊水湖泊水17a大气水大气水8d2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环 在各种水体中，以大气水、河川水和在各种水体中，以大气水、河川水和土壤水最为活跃。土壤水最为活跃。 在开发利用水资源的过程中，应该充在开发利用水资源的过程中，应该充分考虑不同水体的更替周期和活跃程度，分考虑不同水体的更

5、替周期和活跃程度，合理开发，以防止由于更替周期长或补给合理开发，以防止由于更替周期长或补给不及时，造成水资源的枯竭。不及时，造成水资源的枯竭。2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环（3）水循环形成和影响因素）水循环形成和影响因素形成原因形成原因a.内因内因 水在通常环境条件下气态、液态、固态水在通常环境条件下气态、液态、固态易于转化的特性，因水随着温度的不同，以易于转化的特性，因水随着温度的不同，以三种形态出现，因而使水分在循环过程中的三种形态出现，因而使水分在循环过程中的转移、交换才成为可能。地球上的水分布广转移、交换才成为可能。地球上的水分布广泛，贮量巨大，是水循环的物质基础泛，贮量

6、巨大，是水循环的物质基础 2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环b.外因是太阳辐射和地心引力的重力作用外因是太阳辐射和地心引力的重力作用 太阳辐射是地表热能的主要源泉，它太阳辐射是地表热能的主要源泉，它促使冰雪融化、水分蒸发、空气流动等促使冰雪融化、水分蒸发、空气流动等 ； 地心引力使大气降水、地表水下渗、地心引力使大气降水、地表水下渗、径流等得以进行。外因为水循环提供了水径流等得以进行。外因为水循环提供了水的物理状态变化和运动的能量。的物理状态变化和运动的能量。 2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环影响因素影响因素 a.自然因素：自然因素： 气象条件：大气环流、风向、风速、温度

7、、气象条件：大气环流、风向、风速、温度、 湿度等湿度等 地理条件：地形、地质、土壤、植被等地理条件：地形、地质、土壤、植被等 b.人为因素人为因素2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环（4）人类活动的影响或干预）人类活动的影响或干预人类构筑水库，开凿运河、渠道、河网，人类构筑水库，开凿运河、渠道、河网，以及大量开发利用地下水等，改变了水的以及大量开发利用地下水等，改变了水的原来径流路线，引起水的分布和水的运动原来径流路线，引起水的分布和水的运动状况的变化。状况的变化。 农业的发展，森林的破坏，引起蒸发、径农业的发展，森林的破坏，引起蒸发、径流、下渗等过程的变化。流、下渗等过程的变化。 城

8、市和工矿区的和热岛效应改变本地区的城市和工矿区的和热岛效应改变本地区的水循环状况。水循环状况。 2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环 20世纪世纪70年代到年代到20世纪末，黄河下游出现世纪末，黄河下游出现严重的断流现象。严重的断流现象。2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环 目前我国政府对黄河断流问题采取的目前我国政府对黄河断流问题采取的主要措施包括：主要措施包括： 统一协调上、中、下游水资源开发与使用统一协调上、中、下游水资源开发与使用数量，对黄河水资源进行跨地区的合理调数量，对黄河水资源进行跨地区的合理调配；配； 运用大型水利工程（如小浪底水库）对河运用大型水利工程（如小浪

9、底水库）对河流水资源的季节变化进行合理调节；流水资源的季节变化进行合理调节；2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环 在农业生产中大力推行节水灌溉技术和节在农业生产中大力推行节水灌溉技术和节水措施，提高水资源的利用率等等。目前水措施，提高水资源的利用率等等。目前这些措施已经取得了明显的效果。这些措施已经取得了明显的效果。 2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环 济南近几十年来的泉水断流现象济南近几十年来的泉水断流现象2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环 确保泉水长流的措施：确保泉水长流的措施： 一方面可以从改善当地的生态环境入手，一方面可以从改善当地的生态环境入手，如通过增加

10、植被的覆盖率，保持水土等措如通过增加植被的覆盖率，保持水土等措施，增加地下水的渗入量。施，增加地下水的渗入量。 另一方面应采取果断而有效的措施，如关另一方面应采取果断而有效的措施，如关闭自备水井，实行地下水开采许可证制度闭自备水井，实行地下水开采许可证制度等，合理利用地下水资源，防止对地下水等，合理利用地下水资源，防止对地下水的过度开采。的过度开采。2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环（5）水循环的重要性）水循环的重要性地理意义地理意义a.水循环维持地球上各水体之间的动态平衡，水循环维持地球上各水体之间的动态平衡，联系各个圈层，促进物质运动和能量交换；联系各个圈层，促进物质运动和能量交

11、换； b.水循环使淡水资源不断更新；水循环使淡水资源不断更新；c.水循环对气候、生态、地貌等方面都产生水循环对气候、生态、地貌等方面都产生深刻影响。深刻影响。 2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环研究意义研究意义a.当前已经把水循环看作为一个动态有序系当前已经把水循环看作为一个动态有序系统。统。 b.水循环把水圈中的所有水体都联系在一起，水循环把水圈中的所有水体都联系在一起，它直接涉及到自然界中一系列物理的、化它直接涉及到自然界中一系列物理的、化学的和生物的过程。学的和生物的过程。 c.水循环对于人类社会及生产活动有着重要水循环对于人类社会及生产活动有着重要的意义。的意义。 2.1 地

12、球水量储存与循环地球水量储存与循环2.1.3 水量平衡水量平衡定义：地球上任一区域在一定时间内，进入定义：地球上任一区域在一定时间内，进入 的水量与输出的水量之差等于该区域的水量与输出的水量之差等于该区域 内的蓄水变化量，这一关系称为水量内的蓄水变化量，这一关系称为水量 平衡。平衡。 水量平衡是水量平衡是质量守恒定律质量守恒定律在水文循环在水文循环中的特定表现形式。中的特定表现形式。2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环（1）全球水量平衡）全球水量平衡陆地陆地 量的变量陆地研究时段内蓄水入海径流量陆地降水量陆地蒸发量LLLLLLSRPESRPE2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环

13、 多年平均水量平衡方程为：多年平均水量平衡方程为：量多年平均年入海径流量陆地多年平均年降水量陆地多年平均年蒸发RPERPELLLL2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环海洋海洋全球水量平衡全球水量平衡 全球多年平均年蒸发量等于全球多年全球多年平均年蒸发量等于全球多年平均年降水量平均年降水量量多年平均年入海径流多年平均年降水量多年平均年蒸发量RPERPEhhhhPE 2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环（2）流域水量平衡）流域水量平衡分水线：是分水岭最高点的连线。降落在分分水线：是分水岭最高点的连线。降落在分 水线两侧的降水分别注入两个流

14、域水线两侧的降水分别注入两个流域非闭合流域：地下分水线与地面分水线不相非闭合流域：地下分水线与地面分水线不相 重合的流域重合的流域2.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环净蒸发量下径流流出量时段内地面径流和地、水量时段初和时段末的蓄、下径流流入量时段内地面径流和地、和地下径流流入量时段内区域地面径流ERRSSRRPSRRESRRPdbdbdbdb,212,12.1 地球水量储存与循环地球水量储存与循环闭合流域：地下分水线与地面分水线重合的闭合流域：地下分水线与地面分水线重合的 流域为闭合流域流域为闭合流域量流域多年平均年蒸发量流域多年平均年径流流域多年平均降水量ERPERP2.1 地球水量

15、储存与循环地球水量储存与循环2.2 全球水资源全球水资源2.2.1 全球水资源开发利用状况全球水资源开发利用状况（1）农业用水）农业用水漫灌漫灌滴灌滴灌2.2 全球水资源全球水资源（2）工业用水）工业用水 工业用水的组成十分复杂，用水量的工业用水的组成十分复杂，用水量的多少取决于各类工业的生产方式、用水管多少取决于各类工业的生产方式、用水管道、设备水平和自然条件等，同时也取决道、设备水平和自然条件等，同时也取决于各国的工业化水平。于各国的工业化水平。 随着工业生产的发展，工业用水增长随着工业生产的发展，工业用水增长率逐渐放缓，工业用水回收利用率持续提率逐渐放缓，工业用水回收利用率持续提高。高。

16、2.2 全球水资源全球水资源（3）生活用水）生活用水2.2 全球水资源全球水资源2.2.2 全球水资源面临问题全球水资源面临问题 从未来发展趋势看，由于社会对水的从未来发展趋势看，由于社会对水的需求不断增加，自然界能提供的可利用的需求不断增加，自然界能提供的可利用的水资源有一定限度，突出的供需矛盾使水水资源有一定限度，突出的供需矛盾使水资源称为国民经济发展的重要制约因素，资源称为国民经济发展的重要制约因素，主要表现在：主要表现在：（1）水量短缺严重，供需矛盾尖锐）水量短缺严重，供需矛盾尖锐（2）水源污染严重，）水源污染严重，“水质型缺水水质型缺水”突出突出2.2 全球水资源全球水资源2.2.3

17、 全球水资源开发利用趋势全球水资源开发利用趋势（1）农业用水量及农业用水中不可复原的水）农业用水量及农业用水中不可复原的水量最高。量最高。（2）重视提高工业用水技术，降低用水量定）重视提高工业用水技术，降低用水量定额，加大节水力度，大幅度提高用水重复额，加大节水力度，大幅度提高用水重复利用率。利用率。（3）水资源的开发更为重视经济、环境与生）水资源的开发更为重视经济、环境与生态的良性协调发展。态的良性协调发展。2.3 中国水资源中国水资源2.3.1 中国水资源量概况中国水资源量概况 中国是一个干旱缺水严重的国家。人中国是一个干旱缺水严重的国家。人均只有均只有2200m3，仅为世界平均水平的，仅

18、为世界平均水平的1/4、美国的美国的1/5，在世界上名列，在世界上名列121位，是全球位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。个人均水资源最贫乏的国家之一。 扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，中国现实可利用远地区的地下水资源后，中国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为的淡水资源量则更少，仅为11000亿亿m3左左2.3 中国水资源中国水资源 右，人均可利用水资源量约右，人均可利用水资源量约900m3，并且，并且其分布极不均衡。到其分布极不均衡。到20世纪末，全国世纪末，全国600多多座城市中，已有座城市中，已有400多个城市存在供水不足多个

19、城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达问题，其中比较严重的缺水城市达110个，个，全国城市缺水总量为全国城市缺水总量为60亿亿m3。 天津、上海、宁夏、北京、河北、河天津、上海、宁夏、北京、河北、河南、山东、山西、江苏、辽宁等十个省市南、山东、山西、江苏、辽宁等十个省市区人的水量低于生存起码标准。区人的水量低于生存起码标准。2.3 中国水资源中国水资源2.3 中国水资源中国水资源2.3.2 中国水资源时空分布特征中国水资源时空分布特征2.3.2.1 空间分布特征空间分布特征（1）降水、河流分布的不均匀性）降水、河流分布的不均匀性（2）地下水资源分布的不均匀性）地下水资源分布的不均匀性

20、我国地下水资源总的分布特点是南方我国地下水资源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高于北方，地下水资源的丰富程度由东南向西北逐渐减少。向西北逐渐减少。2.3 中国水资源中国水资源2.3.2.2 时间分布特征时间分布特征浙江德清县浙江德清县2005年降水年降水2.3 中国水资源中国水资源 我国范围内降水最显著的特点是我国范围内降水最显著的特点是812月的秋冬季东部地区降水量普遍减少，月的秋冬季东部地区降水量普遍减少，13月江南地区降水有增加趋势；月江南地区降水有增加趋势；5月和月和7月的长江中下游地区，月的长江中下游地区，5月表现为显著的月表现为显著的减少，而到减少，而到7月则

21、为显著的增加趋势，而华月则为显著的增加趋势，而华北地区则正好相反，北地区则正好相反，5月显著增加，月显著增加，7月显月显著减少。著减少。 2.3 中国水资源中国水资源2.3.3 中国水资源开发利用中国水资源开发利用2.3.3.1 农业用水农业用水2.3.3.2 工业和生活用水工业和生活用水2.3.4 中国水资源面临主要问题中国水资源面临主要问题2.3.4.1 水资源开发过度，生态破坏严重水资源开发过度，生态破坏严重2.3 中国水资源中国水资源2.3.4.2 城市供水集中，供需矛盾尖锐城市供水集中，供需矛盾尖锐 造成水资源短缺的直接原因：造成水资源短缺的直接原因：（1）水资源分布与人口、土地分布

22、的极不平衡）水资源分布与人口、土地分布的极不平衡（2）工农业发展迅速，人口成倍增长，人类对）工农业发展迅速，人口成倍增长，人类对 水的需求量超出可供的水资源量水的需求量超出可供的水资源量（3）天然存在的劣质水体，以及水资源污染所）天然存在的劣质水体，以及水资源污染所 造成的污染水体所占水资源的比例较高，造成的污染水体所占水资源的比例较高， 造成严重造成严重“水质型水质型”缺水缺水2.3 中国水资源中国水资源（4）水资源开发利用不合理，水资源利用效）水资源开发利用不合理，水资源利用效率低下，水浪费现象十分普遍。率低下，水浪费现象十分普遍。2.3.4.3 地下水过量开采，环境地质问题突出地下水过量

23、开采，环境地质问题突出（1）区域地下水位持续下降，降落漏斗面积）区域地下水位持续下降，降落漏斗面积 不断扩大。不断扩大。 2010年世界最大的地下水降落漏斗区在华北形成年世界最大的地下水降落漏斗区在华北形成2.3 中国水资源中国水资源 地下水降落漏斗：地下水降落漏斗： 在开采条件下，在开采条件下，地下水形成的向下地下水形成的向下凹陷的、形似漏斗凹陷的、形似漏斗状的自由水面状的自由水面(潜水潜水含水层含水层)或水压面或水压面(承承压含水层压含水层)。 2.3 中国水资源中国水资源（2）泉水流量衰减或断流）泉水流量衰减或断流（3）地面沉降）地面沉降（4）水位大幅下降，地面失衡，在覆盖型岩）水位大幅

24、下降，地面失衡，在覆盖型岩 溶水源地和矿区产生地面塌陷溶水源地和矿区产生地面塌陷（5）海水入侵）海水入侵2.3.4.4 水资源污染严重，水环境日益恶化水资源污染严重，水环境日益恶化2.3.4.5 水资源开发利用缺乏统筹规划和有效水资源开发利用缺乏统筹规划和有效 管理管理2.3 中国水资源中国水资源2.3.5 应对措施应对措施（1）实行用水总量控制，促进水资源可持续）实行用水总量控制，促进水资源可持续 利用利用（2）建设节水型水，提高用水效率和效益）建设节水型水，提高用水效率和效益（3）强化水功能区达标管理，有效保护水资）强化水功能区达标管理，有效保护水资 源源（4）推进河湖水系连通，增强水资源

25、配置能）推进河湖水系连通，增强水资源配置能 力力2.3 中国水资源中国水资源（5）加强工程科学调度，提高水资源保障水）加强工程科学调度，提高水资源保障水 平平（6）抓好水域岸线管理，促进水生系统修复）抓好水域岸线管理，促进水生系统修复（7）加强水资源统一管理，推进水管理体质）加强水资源统一管理，推进水管理体质 改革改革（8）夯实行业管理基础，提高水资源管理水）夯实行业管理基础，提高水资源管理水 平平思考题思考题 1、全球水资源分布的特点是什么？、全球水资源分布的特点是什么？ 2、简述中国水资源分布特点？、简述中国水资源分布特点？2.3 中国水资源中国水资源 汉江干流上筑坝蓄水，致使水量和流速大减，汉江干流上筑坝蓄