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文档简介

地球上的水资源专题参照普通高等教育“十二五”规划教材《水资源计算与管理》,制作本课件。本教材可用于资源环境与城乡规划管理专业的专业基础课,也可供地理科学类、水利类、土木类、环境与安全类、地质学类等相关专业的教师、本科生和研究生及科技人员参考。2011年1月出版地球上的水资源专题参照普通高等教育“十二五”规划教水是自然环境中最活跃的因子,是一切生命活动的物质基础,是人类赖以生存和发展最宝贵的自然资源。随着人口的剧增、经济的发展以及人类物质文化生活水平的提高,全世界对水资源的需求量迅猛增长,再加上人类活动所引起的水污染日益严重,使得世界上许多国家和地区出现了严重的水资源危机。水资源紧缺已成为世界许多国家和地区经济发展的限制因素,引起人们的普遍关注,21世纪被誉为“水的世纪”。为了合理开发利用水资源,以实现社会经济的持续发展,迫切需要加强水资源研究。水资源学是以研究水资源形成、转化、运动规律以及水资源开发、利用、规划、管理、保护等为主要内容的一门新兴学科。水是自然环境中最活跃的因子,是一切生命活动的物质基础,是人类第一节水资源的含义与特征一、水资源的涵义由于研究的领域不同或思考的角度不同,专家学者们对“水资源”(waterresources)一词的理解差异很大,对它的“定义”有四五十种之多,被公认的主要有:(1)《大不列颠大百科全书》将水资源解释为:“全部自然界任何形态的水,包括气态水、液态水和固态水的总量”。这一解释为“水资源”赋予十分广泛的含义。实际上,资源的本质特性就是体现在其“可利用性”。毫无疑问,不能被人类所利用的不能称为资源。基于此,1963年英国的《水资源法》把水资源定义为:“(地球上)具有足够数量的可用水源”。在水环境污染并不突出的特定条件下,这一概念比《大不列颠大百科全书》的定义赋予水资源更为明确的含义,强调了其在量上的可利用性。第一节水资源的含义与特征一、水资源的涵义

(2)联合国教科文组织(UNESCO)和世界气象组织(WMO)在1988年共同制订的《水资源评价活动——国家评价手册》中,定义水资源为:“可以利用或有可能被利用的水源,具有足够数量和可用的质量,并能在某一地点为满足某种用途而可被利用。”这一定义的核心主要包括两个方面,其一是应有足够的数量,其二是强调了水资源的质量。有“量”无“质”,或有“质”无“量”均不能称之为水资源。这一定义比英国《水资源法》中水资源的定义具有更为明确的含义,不仅考虑水的数量,同时其必须具备质量的可利用性。

(3)前苏联水文学家O.A.斯宾格列尔在《水与人类》著作中指出:“所谓水资源,通常理解为某一区域的地表水(河流、湖泊、沼泽、冰川)和地下淡水储量。水资源分为更新非常缓慢的永久储量和年内可恢复的储量两类,在利用永久储量时,水的消耗不应大于它的恢复能力”。(2)联合国教科文组织(UNESCO)和世界气象组织(W

(4)1988年8月1日颁布实施的《中华人民共和国水法》将水资源认定为“地表水和地下水。”(5)1994年《环境科学词典》定义水资源为“特定时空下可利用的水,是可再利用资源,不论其质与量,水的可利用性是有限制条件的”。(6)《中国大百科全书》在不同的卷册中对水资源也给予了不同的解释。如在大气科学、海洋科学、水文科学卷中,水资源被定义为“地球表层可供人类利用的水,包括水量(水质)、水域和水能资源,一般指每年可更新的水量资源”;在水利卷中,水资源被定义为“自然界各种形态(气态、固态或液态)的天然水,并将可供人类利用的水资源作为供评价的水资源”。(4)1988年8月1日颁布实施的《中华人民共和国水法》对水资源的概念及其内涵具有不尽一致的认识与理解,其主要原因在于水资源是一个既简单又非常复杂的概念。它的复杂内涵表现在:水的类型繁多,具有运动性,各种类型的水体具有相互转化的特性。水的用途广泛,不同的用途对水量和水质具有不同的要求;水资源所包含的“量”和“质”在一定条件下是可以改变的;更为重要的是,水资源的开发利用还受到经济技术条件、社会条件和环境条件的制约。正因为如此,人们从不同的侧面认识水资源,造成对水资源一词理解的不一致性及认识的差异性。综上所述,水资源可以理解为人类长期生存、生活和生产活动中所需要的各种水,既包括数量和质量含义,又包括其使用价值和经济价值。一般认为,水资源概念具有广义和狭义之分。广义上的水资源指地球上水圈内的所有水体(世界上一切水体),包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、土壤水、地下水及大气中的水分,都是人类宝贵的财富。按照这样理解,自然界的水体既是地理环境要素,又是水资源。但是限于当前的经济技术条件,对含盐量较高的海水和分布在南北两极的冰川,目前大规模开发利用还有许多困难。对水资源的概念及其内涵具有不尽一致的认识与理解,其主要原因在狭义上的水资源不同于自然界的水体,它仅仅指在一定时期内,能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态淡水水体。这种开发利用,不仅目前在技术上可能,而且经济上合理,且对生态环境可能造成的影响也是可接受的。作为水资源的水体一般应满足下列条件①通过工程措施可以直接取用,或通过生物措施可以间接利用;②水质要符合用水的要求;③补给条件好,水量可以逐年更新。这种水资源主要指河流、湖泊、地下水和土壤水等淡水,个别地方还包括微咸水。这几种淡水资源合起来只占全球总水量的0.77%左右,约为1065万km3。淡水资源与海水相比,所占比例很小,但却是目前研究的重点。这里需要说明的是,土壤水虽然不能直接用于工业、城镇供水,但它是植物生长必不可少的条件,可以直接被植物吸收,所以土壤水应属于水资源范畴。至于大气降水,它不仅是径流形成的最重要因素,而且是淡水资源的最主要,甚至唯一的补给来源。狭义上的水资源不同于自然界的水体,它仅仅指在一定时期内,能被二、水资源的特征水是自然环境的基本要素,在自然地理环境形成和发展过程中起着重要作用。水是生命的物质基础,没有水便不会有生命和人类。水是人类生存和发展所必需的物质,是社会生产最宝贵的资源,是农业的命脉,工业发展的重要条件,城镇布局的重要因素,是人类最宝贵的财富之一。水资源不仅具有一般资源的属性,而且具有许多独特的性质。二、水资源的特征水是自然环境的基本要素,在自然地理环境形成(一)储量的有限性地球上的总水量是一定的,约13.86亿km3即138.6亿亿m3,但其中96.5%是含盐量较高的海水,目前不能为人类大量地直接取用。而地球上含盐量不超过1‰的淡水仅占全球总储水量的2.53%,约0.35亿km3(3.5亿亿m3)。再加上这一微量比例的淡水中,大部分是固体冰川,被固定在地球两极和高山地带,在目前的技术水平上还难以利用;液态淡水中,又绝大部分是深层地下水,开采利用得也很少。所以目前人类容易利用的淡水有河水、淡水湖泊水、浅层地下水和土壤水等,储量为1065万km3,只占全球淡水总量的30.4%,全球总储水量的0.77%。总之,水资源的静态储量是极其有限的,是十分宝贵的资源。因此,我们在开发利用时,要注意节约用水和保护水资源,在日常生活中更要注意节约用水。(一)储量的有限性地球上的总水量是一定的,约13.86亿k(二)循环再生性以上所讲的水资源储量是静态储量。事实上,地球上的水并非静止不动,而是在不断地进行相态变化和空间位置的转移过程,存在着巨大的水分循环过程。通过周而复始的水分循环过程,地球上各种水体相互联系转换,使得各种水资源得以恢复、更新和再生,即水资源是一种可再生的动态资源,这是水资源区别于矿产资源的重要特性。由于水循环过程是无限和连续的,所以地表水和地下水在被被合理利用后,总能得到大气降水的补给。从这个意义上讲,水是一种世界性的不断更新和再生的资源,具有“取之不竭,用之不尽”的特点。除自然再生外,还可人工再生水资源,或通过海水淡化和废水、污水净化处理来获得水资源,或通过植树造林和人工降雨促进水循环来对水资源进行人工再生。从水资源的可再生性特点表明,只要利用合理、保护得当,水资源是能够循环再现和不断更新的。尽管水循环过程是无限的,然而在一定的时间和空间范围内,大气降水对水资源的补给却是有限的,并且各种水体循环更替周期不同,其水资源恢复量也不相同。可见,水资源是循环再生过程的无限性和具体时空再生补给水量的有限性的对立统一体。所以在开采利用时,要注意节约利用,十分珍惜和保护水资源,其开采利用量应小于循环更新量,一般不动用难以恢复的储存在地表和地下的静态储量。(二)循环再生性以上所讲的水资源储量是静态储量。事实上,地球(三)流动性水资源与其他固体资源的本质区别在于其所具有的流动性,它是在循环中形成的一种动态资源,具有循环性。水循环系统是一个庞大的天然水资源系统,处在不断地开采、补给和消耗、恢复的循环之中,可以不断地供给人类利用和满足生态平衡的需要。正是由于水资源是动态资源,在川流不息地流动,若不及时加以利用,就会白白地流走。这就要求我们必须充分合理地利用水资源,使其发挥最大的效益。(三)流动性水资源与其他固体资源的本质区别在于其所具有的流动(四)时空分布不均匀(变化的复杂性)水资源在自然界中具有一定的时间和空间分布。时空分布的不均匀性是水资源的又一特性。全球水资源的分布表现为极不均匀性。1.空间分布不均匀由于太阳辐射、大气环流、海陆分布、地形条件和人类活动等的影响,地球上的降水、地表和地下径流分布都很不均匀。世界各大洲陆地年径流总量为4.68万km3(包括南极洲)(表1-1),折合径流深314mm。按大洲而论,亚洲最多(14410km3),南美洲其次(11760km3),再依次为北美洲(8200km3)、非洲(4570km3)和欧洲(3210km3),大洋洲(2090km3)最少。主要原因是各大洲承受降水的面积相差很大。(四)时空分布不均匀(变化的复杂性)水资源在自然界中具有一定表1-1世界各大洲降水量与径流量分布大陆(连同岛屿)面积(104km2)降水量径流量占总径流量的%(mm)(km3)(mm)(km3)亚洲4347.5741322003321441031非洲3012.074022300151457010北美洲2420.075618300339820017南美洲1780.01596284006611176025南极洲1398.0165231016523105欧洲1050.0790829030632107澳大利亚761.54563470393000.6大洋洲(各岛)133.527043610156620904.4全球陆地14902.579811888031446850100注资料来源:《中国大百科全书·水利》卷,1992年表1-1世界各大洲降水量与径流量分布大陆面积降水量径流量按国家论,年径流量超过1万亿m3的国家依次为巴西(51912亿m3)、加拿大(31220亿m3

)、美国(29702亿m3)、印度尼西亚(28113亿m3)、中国(27115亿m3)和印度(17800亿m3)。全球降水有随纬度增加而减少的趋势,赤道多雨带是全球降水量最多的地带,相应的径流量也最丰富。地球上约1/3的地区为干旱与半干旱带,这些地区降水稀少,地表很少产生径流,甚至为大面积的无流区。中国水资源的地区差异特别明显,年降水量和径流深从东南沿海向西北内陆递减。水资源空间分布的不均衡,使得有些国家和地区水资源丰富,有些国家和地区水资源却又贫乏。为解决区域性缺水问题,不少国家兴建了跨区域性的调水工程。如中国的“南水北调工程”。按国家论,年径流量超过1万亿m3的国家依次为巴西(519122.时间分配的不均匀性

水资源的时间变化具有十分复杂的表现形式:既有在确定性因素影响下的周期性变化,又有在随机性因素影响下的不重复性变化。受气候和地理因素的影响,地球上的降水在时程上的分配是不均匀的,相应的径流量变化也很大,与用水部门的需要不适应。世界上相当多的地区,尤其大陆性和季风性气候区,水资源的年内分配不均、年际变化大。海洋性气候区,水资源的季节和年际变化相对较小。如我国受大陆性季风气候影响,大部分地区冬春少雨,多春旱;夏秋多雨,多洪涝。降水量和径流量的年际变化也很大,而且常常是连续数年的多水期与连续数年的少水期交替出现。出现连续多水年时,可导致大洪涝;出现连续少水年时,可导致严重旱灾。为解决水资源的时间分配不均匀性,需要兴建蓄水工程,丰水季节的年份蓄水供枯水季节和年份用,达到丰蓄枯用的目的。2.时间分配的不均匀性水资源的时间变化具有十分复杂的表现(五)利用上的多样性和广泛性水资源既是生产资料,又是生活资料,在国计民生中用途极其广泛,各行各业都离不开它。按利用方式不同,可分为:(1)直接消耗水量——生活用水、农业灌溉、工业生产用水等,都属于消耗性用水,其中有一部分回归到水体中,但数量已减少,而且水质亦发生了变化(消耗性用水)。(2)利用水能——水力发电。(3)利用水域环境——非消耗性用水。如航运、水产养殖、旅游、生态环境用水。根据水资源利用上的多样性和广泛性,在开发利用时,尽量一水多用,发挥水的综合效益,避免一水单用。综合利用原则是世界各国河流开发的一项重要原则。除水力发电以外,还应同时考虑防洪、灌溉、供水、航运、水产、旅游等效益,以及水资源开发对生态和环境的影响。(五)利用上的多样性和广泛性水资源既是生产资料,又是生活资料(六)经济上的两重性经济上的两重性包括两个方面:(1)一方面是指水资源具有水利和水害的双重性。“水能载舟,亦能覆舟”,水既能给人类带来福利,为国民经济建设服务,又可带来洪水、内涝等灾害,这说明水资源在经济上具有利弊两重性,这是水资源区别于其他自然资源的又一特点。直到现在,洪涝灾害依然是最主要的自然灾害。我国是洪涝灾害最严重的国家之一,占全国1/3的耕地、2/5的人口和3/5的工农业总产值地区,约有100多万km2国土处于洪水威胁之中。1998年仅洪涝灾害损失就达近300亿美元。(2)另一方面,水资源利用时,可以兴利(发电、灌溉、供水等)和除害(除洪等),但也会产生土地淹没、人口迁移、水质污染、地下水位下降等不利影响。同时,水资源的不合理开发将引起人为灾害。如垮坝事故、次生盐渍化、地面下沉、诱发地震等时有发生。因此,在开发利用水资源时,必须严格按照自然规律和经济规律办事,统一规划,综合开发,合理利用,以达到兴利除害的双重目的。(六)经济上的两重性经济上的两重性包括两个方面:(七)开发利用上的整体性一方面,水由上游到下游穿流各地,因此水资源的开发无论是水量、水质或防洪、兴利等都具有上下游、左右岸及各地区、各部门间相互影响的极为复杂的关系。另一方面,水资源又是自然环境的一部分,在长期发生发展过程中,不仅与其他资源(土地、森林等),而且与整个环境之间相互联系、相互制约。因此水资源的开发利用必将对环境和其他资源产生各种影响。世界各国在开发利用水资源的过程中,由于认识和其他方面的原因,缺少整体考虑和统一规划,造成了许多不良后果。因此必须用系统论的观点,从整体考虑,合理开发利用水资源。(七)开发利用上的整体性一方面,水由上游到下游穿流各地,因此第二节全球水资源概况地球上有丰富的水,这是地球区别于其他行星的主要特征之一。地球总面积约5.1亿km2,约3/4的表面被水覆盖,地球上总水量约13.86亿km3(表1-2),有“水的行星”之说。其中海洋面积3.61亿km2,占地球总面积的70.8%,全球海洋总水量约13.38亿km3,占地球总水量的96.5%,折合水深3700m,为咸水,除极少量水体被利用(作冷却水、海水淡化引用等)外,绝大多数不能被人类利用;陆地面积为1.49亿km2,占地球总面积的29.2%,陆地水储量只有0.48亿km3,占地球总水量的3.5%;大气水和生物体内的水仅1.4万km3,只占全球水储量的0.001%。陆地水并非都是淡水(含盐量≤1g/L),全球陆地淡水总量仅0.35亿km3,占陆地水储量的73%,占全球水储量的2.53%。在陆地淡水中,有69.6%即0.24亿km3分布在两极冰川与雪盖、高山冰川和永久冻土层中,现有技术还难以利用。目前人类容易利用的淡水有河水、淡水湖泊水、浅层地下水和土壤水等,储量为0.1065亿km3,只占全球淡水总量的30.4%,全球总储水量的077%。可见,水资源的静态储量是极其有限的,是十分宝贵的资源。第二节全球水资源概况地球上有丰富的水,这是地球区别于其他行表2-2地球上的水储量水的类型分布面积(104km2)水量(104km3)水深(m)占总储水量比例%占淡水储量比例%一、海洋水36130133800370096.5-二、地下水1348023401741.7-其中地下淡水134801053780.7630.1三、土壤水82001.650.20.0010.05四、冰川与永久雪盖1622.752406.4114631.7468.71、南极1398216015461.5661.72、格陵兰180.2423412980.176.683、北极岛屿22.618.353690.0060.244、山脉22.44.061810.0030.12五、永冻土底冰2.10030.0140.2220.86六、湖泊水206.8717.6485.70.013-1、淡水123.649.1073.60.0070.262、咸水82.238.54103.80.006-七、沼泽水268.261.1474.280.00080.03八、河床水14.8800.2120.0140.00020.006九、生物水510000.1120.0020.00010.003十、大气水510001.290.0250.0010.04水体总储量其中淡水储量5100014800138598.4613502.92127182351002.53-100表2-2地球上的水储量水的类型分布面积水量水深占总储水对人类最有实用意义的水资源是河川径流量和浅层地下淡水量。河川径流量包含大气降水和高山冰川融水形成的动态地表水,和由降水补给的浅层动态地下水,基本上反映了动态水资源的数量和特征,所以世界各国通常用河川径流量近似表示动态水资源量。根据水文测验资料以及与径流有关的因素推算,全世界多年平均径流总量为4.68万km3,其中河川径流量为4.45万km3,冰川径流量为0.23万km3。河川径流中有4.35万km3流入海洋,其余0.1万km3排入内陆湖。径流量的地区分布与人口分布并不相适应,有人居住和适合人类活动的地区,约有年径流量1.9万km3,占世界径流总量的40.6%。各大洲的自然条件差别很大,降水、径流的地区分布很不均匀(表1-1世界各大洲年降水及年径流分布)。大洋洲各岛屿的水资源最为丰富,平均年降水量达到2700mm,年径流深超过1500mm。南美洲的水资源也较丰富,平均年降水量为1600mm,年径流深为660mm,降水、径流约相当于全球陆地平均值的两倍。澳大利亚是水资源最贫乏的大陆,平均年降水量约460mm,年径流深只有40mm,有三分之二的面积为无永久性河流的荒漠、半荒漠,年降水量不足300mm。欧洲、亚洲、北美洲的水资源条件中等,年降水量和年径流深均接近全球陆地平均值。非洲有大面积的沙漠,年降水量虽然接近全球陆地平均值,但年径流深仅有150mm,不到全球平均水平的一半。南极洲的降水量很少,年平均只有165mm,没有一条永久性河流,然而却以冰川的形态储存了地球淡水总量的62%。对人类最有实用意义的水资源是河川径流量和浅层地下淡水量。河川从世界各国拥有的水资源量来看,居第一位的是巴西,其次按顺序是苏联、加拿大、美国、印尼和中国。这六个国家的年径流量共计为2.15万km3,占世界年径流总量的46%。亚洲国家中年径流深最大的是印尼和日本,接近1500mm。欧洲国家中年径流深最大的挪威,为1250mm。尽管水资源是可再生资源,但受世界人口增长、人类对自然资源过度开发、基础设施投入不足等因素的影响,水资源的供应量远远不能满足人类生产和生活的需要。人类生存所必须的基本生活用水面临着短缺、卫生不达标或获取困难等问题。据联合国儿童基金会和世界卫生组织2008年7月公布的一份报告,全球有8.84亿人无法获得安全的饮用水,其中亚洲国家约占一半,撒哈拉以南非洲国家约占40%。联合国教科文组织2009年3月12日发布的《世界水资源开发报告》指出,人类对水的需求正以每年640亿m3的速度增长,到2030年,全球将有47%的人口居住在用水高度紧张的地区。一些干旱和半干旱地区的水资源缺乏将对人口流动产生重大影响。从世界各国拥有的水资源量来看,居第一位的是巴西,其次按顺序是第三节中国水资源概况一、我国水资源量我国地域辽阔,国土面积960万km2,约占全球陆地总面积的6.5%;地处亚欧大陆东南部,濒临太平洋,西南地区又有全球最高最大的高原(青藏高原),因而季风气候特别显著;地势西高东低,呈阶梯状分布,地形复杂,则气候类型多样;河湖众多。据统计,流域面积在100km2以上的河流有5万多条,在1000km2以上的河流也有1500多条;有1km2以上的湖泊2300多个,总面积71787km2,约占国土面积的0.8%。

由于我国处于季风气候区域,受热带、太平洋低纬度上空温暖而潮湿气团的影响以及西南的印度洋和东北的鄂霍茨克海的水蒸气的影响,东南地区、西南地区以及东北地区可获得充足的降水量,使我国成为世界上水资源相对比较丰富的国家之一。第三节中国水资源概况一、我国水资源量根据20世纪80年代初水利部对全国水资源进行的评价,全国多年平均降水总量为61889亿m3,折合降水深648mm。通过水循环形成可更新的地表水和地下水的多年平均水资源总量为28124亿m3,其中全国多年平均地表水资源量(河川径流量)27115亿m3,多年平均地下水资源量8288亿m3,两者之间的重复计算水量7279亿m3。按1997年人口统计,我国人均水资源量为2220m3,预测到2030年我国人口增至16亿时,人均水资源量将降到1760m3。按国际上一般承认的标准,人均水资源量少于1700m3为用水紧张的国家,因此,我国未来水资源的形势是严峻的。表1-3为最近12年中国水资源的变化。从中国大陆水资源总量的趋势看,最近的20多年中,由于环境变化,如受气候变化和人类经济活动导致的土地利用和覆被变化的影响,我国的水资源有不同程度的变化,降水和水资源数量略有减少,特别在中国北方地区(如华北地区等),水资源数量减少的趋势比较明显。北方缺水地区持续枯水年份的出现,以及黄河、淮河、海河与汉江同时遭遇枯水年份等不利因素的影响,加剧了北方水资源供需失衡的矛盾。根据20世纪80年代初水利部对全国水资源进行的评价,全国多年表1-3

1997~2008年中国逐年水资源量表(单位:亿m3)年份降水总量地表水资源量地下水资源量地下与地表水资源不重复量水资源总

量1997581692683569421020278551998676313272694001291340171999597022720483879922819620006009226562850211392770120015812225933893093526868200262610272438697101228255200360416262518299120927460200456876.423126.47436.31003.224129.6200561009.626982.48091.11070.828053.1200657839.624358.07642.9972.125330.1200757763.024242.57617.21012.725255.2200862000.326377.08122.01057.327434.312年平均60185.926486.78172.21059.527546.2表1-31997~2008年中国逐年水资源量表(单位:亿m二、我国水资源特点(一)水资源总量较丰富,人均和地均拥有量少,水资源供需矛盾突出我国多年平均年水资源总量为28124亿m3,其中河川径流量27115亿m3,仅次于巴西、前苏联、加拿大、美国和印度尼西亚,约占全球径流总量的5.8%,居世界第6位。可见,我国水资源具有总量丰富的一面。然而,我国人口众多,耕地面积较大,我国水资源又有人均水量和地均水量贫乏的一面。按2000年12.66亿人口计算,我国人均水资源量为2220m3,约为人均水平的1/4,按联合国可持续发展委员会等7个有关组织在1997年对全世界153个国家和地区所做的统计,我国人均水资源量排在第121位,已被联合国列为13个贫水国家之一(图1-1)。单位国土面积水资源量29.9万m3/km2,单位耕地面积水资源量1440m3/亩,约为世界水平的1/2。可见,无论按人均还是按地均占有水资源量,我国是一个水资源比较贫乏的国家,以占世界7%的耕地和6%的淡水资源养活着世界上22%的人口。

二、我国水资源特点(一)水资源总量较丰富,人均和地均拥有量少目前,我国水资源供需矛盾日益突出。据对全国640个城市调查表明,每年缺水城市达300多个,其中严重缺水的城市114个,日缺水1600万t,每年因缺水造成的直接经济损失达2000亿元,全国每年因缺水少产粮食700~800亿kg。据预测,2030年中国人口将达到16亿,届时人均水资源量仅有1750m3。在充分考虑节水情况下,预计用水总量为7000亿至8000亿m3,要求供水能力比现在增长1300亿至2300亿m3,全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限,水资源开发难度极大。由此可见,我国水资源供需面临非常严峻的形势,如果在水资源开发利用上没有大的突破,在管理上不能适应这种残酷的现实,水资源很难支持国民经济迅速发展的需求,水资源危机将成为所有资源问题中最为严重的问题。目前,我国水资源供需矛盾日益突出。据对全国640个城市调查表图1-1世界部分国家人均水资源量(m3/人)(资料来源:《联合国世界水资源开发报告(Ⅱ)》,2006)图1-1世界部分国家人均水资源量(m3/人)(二)水资源空间分布极不均匀,与人口、土地、生产力布局不匹配中国的年降水量和年径流深受海陆分布、水汽来源、地形地貌等因素的影响,在空间上分布极不均匀。我国的年降水量在东南沿海地区最高,逐渐向西北内陆地区递减。从黑龙江省的呼玛到西藏东南部边界,这条东北-西南走向的斜线,大体与年均降水400mm和年均最大24h降水50mm的暴雨等值线一致,这是东南部湿润、半湿润地区和西北部干旱、半干旱地区的分界线。东南部的湿润和半湿润地区也是暴雨洪水的多发区。水资源的空间分布和我国土地资源的分布不相匹配。黄河、淮河、海河三流域,土地面积占全国的13.4%,耕地占39%,人口占35%,GDP占32%,而水资源量仅占7.7%,人均约500m3,耕地亩均少于400m3,是我国水资源最为紧张的地区。西北内陆河流域,土地面积占全国的35%,耕地占5.6%,人口占2.1%,GDP占1.8%,水资源量占4.8%。该地区虽属干旱区,但因人口稀少,水资源量人均约5200m3,耕地亩均约1600m3,如果在科学指导下,合理开发利用水土资源,并安排相适应的经济结构和控制人口的增长,可以支持发展的需要,但必须十分注意保护包括天然绿洲在内的荒漠生态环境。(二)水资源空间分布极不均匀,与人口、土地、生产力布局不匹配(三)水资源的时间分布极不均衡,年内年际变化大,水旱灾害频繁我国位于世界著名的东亚季风区,降水和径流的年内分配很小均匀,年际变化大,少水年和多水年常常持续出现,这些特点是造成水旱灾害频繁、农业生产不稳定的主要原因。由于季风气候影响,各地降水主要发生在夏季。雨热同期,是农业发展的一个有利条件,使我国在发展灌溉农业的同时,还有条件发展旱地农业。但由于降水季节过分集中,大部分地区每年汛期连续4个月的降水量占全年的60%~80%,不但容易形成春旱夏涝,而且水资源量中大约有2/3左右是洪水径流量,形成江河的汛期洪水和非汛期的枯水。而降水量的年际剧烈变化,更造成江河的特大洪水和严重枯水,甚至发生连续大水年和连续枯水年。旱灾对中国农业生产的威胁极大,全国各地几乎都有可能发生旱灾,但灾情差别大。全国有五个主要旱灾区,自北向南为松辽平原、黄淮海平原、黄土高原、四川盆地东部和北部、云贵高原至广东湛江一带。全国约有70%以上的受早面积是在这些地区,以黄淮海平原受旱最严重,受旱面积占全国受旱面积一半以上。(三)水资源的时间分布极不均衡,年内年际变化大,水旱灾害频繁洪涝灾害主要发生在黄河、海河、淮河、长江、珠江、松花江、辽河等七大江河的中下游平原地区,其中以华北平原和长江中下游平原最为严重,受灾面积占全国水灾面积四分之三以上。这些地区耕地广布,人口众多,城镇密集,是中国工农业生产最发达的地区,地面高程多在江河洪水位以下,虽有大堤防护,但大洪水的威胁仍然很大,防洪任务非常繁重。洪涝灾害主要发生在黄河、海河、淮河、长江、珠江、松花江、辽河(四)水土流失和江河高泥沙含量是我国水资源的一个突出问题由于自然条件的限制和长期以来人类活动的结果,中国森林覆盖率很低,水土流失严重。中国是世界上水土流失最为严重的国家之一。根据2002年公布的全国第二次遥感调查结果,中国水土流失面积356万km2,占国土面积37%,其中水力侵蚀面积165万km2,风力侵蚀面积191万km2

,水蚀风蚀交错区面积26万km2,全国每年流失的土壤总量在50亿t左右。水土流失主要分布在长江上游的云南、贵州、四川、重庆、湖北和黄河中游地区的山西、陕西、内蒙古、甘肃和宁夏。水土流失面积分布由东向西递增,东部地区水蚀面积有9万km2,中部地区水蚀面积49万km2,西部地区水蚀面积达到了107万km2。西北地区的新疆、内蒙古、甘肃、青海成为我国风力侵蚀最为严重的地区。(四)水土流失和江河高泥沙含量是我国水资源的一个突出问题由于水土流失造成许多河流含沙量大,泥沙淤积严重,北方河流更为突出。全国平均每年进入河流的悬移质泥沙约有35亿t,其中约20亿t淤积在外流区的水库、中下游河道和灌区内。黄河是中国泥沙最多的河流,也是世界罕见的多沙河流,年平均含沙量和年输沙总量均居世界大河的首位。大量泥沙下泄,淤积江、河、湖、库,降低了我国水利设施调蓄功能和天然河道泄洪能力,加剧了下游的洪涝灾害。黄土高原地区的水土流失导致黄河下游河道1950年至1999年淤积泥沙92亿t,河床普遍抬高2至4m。辽河干流下游部分河段河床已高于地面1至2m,成为“地上悬河”。水土流失导致全国8万多座水库年均淤积泥沙16.24亿m3,洞庭湖年均淤积泥沙0.98亿m3。从历史的观点看,江河泥沙曾创造了并继续发展着东部和中部总面积达185万km2的广大冲积平原和山间盆地。这些地方,地势平坦,土壤肥沃,成为中华民族生存和发展的重要基地,但由于开发利用不当,也带来一系列的水旱灾害和环境问题。水土流失造成许多河流含沙量大,泥沙淤积严重,北方河流更为突出(五)气候变化对我国水资源的影响根据1950~1997年接近50年的降水和气温资料分析,我国近20年来呈现北旱南涝的局面。80年代华北地区持续偏旱,京津地区、海滦河流域、山东半岛10年平均降水量偏少10%~15%。进入90年代,黄河中上游地区、汉江流域、淮河上游、四川盆地的8年平均降水量偏少约5%~10%,黄河花园口的天然来水量初步估计偏少约20%,海滦河和淮河的年径流量也都明显偏少。西北内陆地区,80年代降水量略有减少(2.5%),90年代略有增加(8.9%)。由于高山地区冰川融水的多年调节作用,各河流出山口的多年平均流量基本持平。少数河流如新疆的阿克苏河等径流量略有增加,个别河流如河西走廊的石羊河径流量偏少。从全国范围看,在原评价24(1956~1979)年系列基础上增加最近18年的资料,估计对全国水资源总量的影响不大。但北方缺水地区持续枯水年份的出现,以及黄河、淮河、海河与汉江同时遭遇枯水年份等不利因素的影响,加剧了北方水资源供需失衡的矛盾。据国际方面的有关研究,未来50年由于人类活动产生的温室效应,全球年平均气温可能升高,但预测值相差很大。气温升高将使地表蒸发量提高,水资源量将相应减少。具体到我国的各大流域,影响程度如何,还有待探讨。(五)气候变化对我国水资源的影响根据1950~1997年接近本章主要参考文献[1]左其亭,窦明,马军霞合编.水资源学教程.北京:中国水利水电出版社,2008.[2]王双银,宋孝玉主编.水资源评价.郑州:黄河水利出版社,2008.[3]李广贺,张旭,张思聪,等.水资源利用与保护.北京:中国建筑工业出版社,2002.[4]张立中主编.水资源管理(第二版).北京:中央广播电视大学出版社,2006.[5]何俊仕,粟晓玲

主编.水资源规划及管理.北京:中国农业出版社,2006.[7]左其亭,王树谦,刘廷玺.水资源利用与管理.郑州:

黄河水利出版社,2009.[8]何俊仕

林洪孝

.水资源概论.北京:中国农业大学出版社,2006.[9]高桂霞主编.水资源评价与管理.北京:中国水利水电出版社,2000.[10]管华,李景保,许武成,等.水文学.北京:科学出版社.2010.[11]黄锡荃主编.水文学.北京:高等教育出版社.1993.[12]赵秉栋,管华主编.水资源学概论.开封:河南大学出版社.1996.[13]水利电力部水文局.中国水资源评价.北京:水利电力出版社,1987.[14]水利电力部水电规划设计院.中国水资源利用.北京:水利电力出版社,1989.[15]钱正英,张光斗.中国可持续发展水资源战略研究(综合报告及各专题报告).北京:中国水利水电出版社,2001.本章主要参考文献[1]左其亭,窦明,马军霞合编.水资源学教程地球上的水资源专题参照普通高等教育“十二五”规划教材《水资源计算与管理》,制作本课件。本教材可用于资源环境与城乡规划管理专业的专业基础课,也可供地理科学类、水利类、土木类、环境与安全类、地质学类等相关专业的教师、本科生和研究生及科技人员参考。2011年1月出版地球上的水资源专题参照普通高等教育“十二五”规划教水是自然环境中最活跃的因子,是一切生命活动的物质基础,是人类赖以生存和发展最宝贵的自然资源。随着人口的剧增、经济的发展以及人类物质文化生活水平的提高,全世界对水资源的需求量迅猛增长,再加上人类活动所引起的水污染日益严重,使得世界上许多国家和地区出现了严重的水资源危机。水资源紧缺已成为世界许多国家和地区经济发展的限制因素,引起人们的普遍关注,21世纪被誉为“水的世纪”。为了合理开发利用水资源,以实现社会经济的持续发展,迫切需要加强水资源研究。水资源学是以研究水资源形成、转化、运动规律以及水资源开发、利用、规划、管理、保护等为主要内容的一门新兴学科。水是自然环境中最活跃的因子,是一切生命活动的物质基础,是人类第一节水资源的含义与特征一、水资源的涵义由于研究的领域不同或思考的角度不同,专家学者们对“水资源”(waterresources)一词的理解差异很大,对它的“定义”有四五十种之多,被公认的主要有:(1)《大不列颠大百科全书》将水资源解释为:“全部自然界任何形态的水,包括气态水、液态水和固态水的总量”。这一解释为“水资源”赋予十分广泛的含义。实际上,资源的本质特性就是体现在其“可利用性”。毫无疑问,不能被人类所利用的不能称为资源。基于此,1963年英国的《水资源法》把水资源定义为:“(地球上)具有足够数量的可用水源”。在水环境污染并不突出的特定条件下,这一概念比《大不列颠大百科全书》的定义赋予水资源更为明确的含义,强调了其在量上的可利用性。第一节水资源的含义与特征一、水资源的涵义

(2)联合国教科文组织(UNESCO)和世界气象组织(WMO)在1988年共同制订的《水资源评价活动——国家评价手册》中,定义水资源为:“可以利用或有可能被利用的水源,具有足够数量和可用的质量,并能在某一地点为满足某种用途而可被利用。”这一定义的核心主要包括两个方面,其一是应有足够的数量,其二是强调了水资源的质量。有“量”无“质”,或有“质”无“量”均不能称之为水资源。这一定义比英国《水资源法》中水资源的定义具有更为明确的含义,不仅考虑水的数量,同时其必须具备质量的可利用性。

(3)前苏联水文学家O.A.斯宾格列尔在《水与人类》著作中指出:“所谓水资源,通常理解为某一区域的地表水(河流、湖泊、沼泽、冰川)和地下淡水储量。水资源分为更新非常缓慢的永久储量和年内可恢复的储量两类,在利用永久储量时,水的消耗不应大于它的恢复能力”。(2)联合国教科文组织(UNESCO)和世界气象组织(W

(4)1988年8月1日颁布实施的《中华人民共和国水法》将水资源认定为“地表水和地下水。”(5)1994年《环境科学词典》定义水资源为“特定时空下可利用的水,是可再利用资源,不论其质与量,水的可利用性是有限制条件的”。(6)《中国大百科全书》在不同的卷册中对水资源也给予了不同的解释。如在大气科学、海洋科学、水文科学卷中,水资源被定义为“地球表层可供人类利用的水,包括水量(水质)、水域和水能资源,一般指每年可更新的水量资源”;在水利卷中,水资源被定义为“自然界各种形态(气态、固态或液态)的天然水,并将可供人类利用的水资源作为供评价的水资源”。(4)1988年8月1日颁布实施的《中华人民共和国水法》对水资源的概念及其内涵具有不尽一致的认识与理解,其主要原因在于水资源是一个既简单又非常复杂的概念。它的复杂内涵表现在:水的类型繁多,具有运动性,各种类型的水体具有相互转化的特性。水的用途广泛,不同的用途对水量和水质具有不同的要求;水资源所包含的“量”和“质”在一定条件下是可以改变的;更为重要的是,水资源的开发利用还受到经济技术条件、社会条件和环境条件的制约。正因为如此,人们从不同的侧面认识水资源,造成对水资源一词理解的不一致性及认识的差异性。综上所述,水资源可以理解为人类长期生存、生活和生产活动中所需要的各种水,既包括数量和质量含义,又包括其使用价值和经济价值。一般认为,水资源概念具有广义和狭义之分。广义上的水资源指地球上水圈内的所有水体(世界上一切水体),包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、土壤水、地下水及大气中的水分,都是人类宝贵的财富。按照这样理解,自然界的水体既是地理环境要素,又是水资源。但是限于当前的经济技术条件,对含盐量较高的海水和分布在南北两极的冰川,目前大规模开发利用还有许多困难。对水资源的概念及其内涵具有不尽一致的认识与理解,其主要原因在狭义上的水资源不同于自然界的水体,它仅仅指在一定时期内,能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态淡水水体。这种开发利用,不仅目前在技术上可能,而且经济上合理,且对生态环境可能造成的影响也是可接受的。作为水资源的水体一般应满足下列条件①通过工程措施可以直接取用,或通过生物措施可以间接利用;②水质要符合用水的要求;③补给条件好,水量可以逐年更新。这种水资源主要指河流、湖泊、地下水和土壤水等淡水,个别地方还包括微咸水。这几种淡水资源合起来只占全球总水量的0.77%左右,约为1065万km3。淡水资源与海水相比,所占比例很小,但却是目前研究的重点。这里需要说明的是,土壤水虽然不能直接用于工业、城镇供水,但它是植物生长必不可少的条件,可以直接被植物吸收,所以土壤水应属于水资源范畴。至于大气降水,它不仅是径流形成的最重要因素,而且是淡水资源的最主要,甚至唯一的补给来源。狭义上的水资源不同于自然界的水体,它仅仅指在一定时期内,能被二、水资源的特征水是自然环境的基本要素,在自然地理环境形成和发展过程中起着重要作用。水是生命的物质基础,没有水便不会有生命和人类。水是人类生存和发展所必需的物质,是社会生产最宝贵的资源,是农业的命脉,工业发展的重要条件,城镇布局的重要因素,是人类最宝贵的财富之一。水资源不仅具有一般资源的属性,而且具有许多独特的性质。二、水资源的特征水是自然环境的基本要素,在自然地理环境形成(一)储量的有限性地球上的总水量是一定的,约13.86亿km3即138.6亿亿m3,但其中96.5%是含盐量较高的海水,目前不能为人类大量地直接取用。而地球上含盐量不超过1‰的淡水仅占全球总储水量的2.53%,约0.35亿km3(3.5亿亿m3)。再加上这一微量比例的淡水中,大部分是固体冰川,被固定在地球两极和高山地带,在目前的技术水平上还难以利用;液态淡水中,又绝大部分是深层地下水,开采利用得也很少。所以目前人类容易利用的淡水有河水、淡水湖泊水、浅层地下水和土壤水等,储量为1065万km3,只占全球淡水总量的30.4%,全球总储水量的0.77%。总之,水资源的静态储量是极其有限的,是十分宝贵的资源。因此,我们在开发利用时,要注意节约用水和保护水资源,在日常生活中更要注意节约用水。(一)储量的有限性地球上的总水量是一定的,约13.86亿k(二)循环再生性以上所讲的水资源储量是静态储量。事实上,地球上的水并非静止不动,而是在不断地进行相态变化和空间位置的转移过程,存在着巨大的水分循环过程。通过周而复始的水分循环过程,地球上各种水体相互联系转换,使得各种水资源得以恢复、更新和再生,即水资源是一种可再生的动态资源,这是水资源区别于矿产资源的重要特性。由于水循环过程是无限和连续的,所以地表水和地下水在被被合理利用后,总能得到大气降水的补给。从这个意义上讲,水是一种世界性的不断更新和再生的资源,具有“取之不竭,用之不尽”的特点。除自然再生外,还可人工再生水资源,或通过海水淡化和废水、污水净化处理来获得水资源,或通过植树造林和人工降雨促进水循环来对水资源进行人工再生。从水资源的可再生性特点表明,只要利用合理、保护得当,水资源是能够循环再现和不断更新的。尽管水循环过程是无限的,然而在一定的时间和空间范围内,大气降水对水资源的补给却是有限的,并且各种水体循环更替周期不同,其水资源恢复量也不相同。可见,水资源是循环再生过程的无限性和具体时空再生补给水量的有限性的对立统一体。所以在开采利用时,要注意节约利用,十分珍惜和保护水资源,其开采利用量应小于循环更新量,一般不动用难以恢复的储存在地表和地下的静态储量。(二)循环再生性以上所讲的水资源储量是静态储量。事实上,地球(三)流动性水资源与其他固体资源的本质区别在于其所具有的流动性,它是在循环中形成的一种动态资源,具有循环性。水循环系统是一个庞大的天然水资源系统,处在不断地开采、补给和消耗、恢复的循环之中,可以不断地供给人类利用和满足生态平衡的需要。正是由于水资源是动态资源,在川流不息地流动,若不及时加以利用,就会白白地流走。这就要求我们必须充分合理地利用水资源,使其发挥最大的效益。(三)流动性水资源与其他固体资源的本质区别在于其所具有的流动(四)时空分布不均匀(变化的复杂性)水资源在自然界中具有一定的时间和空间分布。时空分布的不均匀性是水资源的又一特性。全球水资源的分布表现为极不均匀性。1.空间分布不均匀由于太阳辐射、大气环流、海陆分布、地形条件和人类活动等的影响,地球上的降水、地表和地下径流分布都很不均匀。世界各大洲陆地年径流总量为4.68万km3(包括南极洲)(表1-1),折合径流深314mm。按大洲而论,亚洲最多(14410km3),南美洲其次(11760km3),再依次为北美洲(8200km3)、非洲(4570km3)和欧洲(3210km3),大洋洲(2090km3)最少。主要原因是各大洲承受降水的面积相差很大。(四)时空分布不均匀(变化的复杂性)水资源在自然界中具有一定表1-1世界各大洲降水量与径流量分布大陆(连同岛屿)面积(104km2)降水量径流量占总径流量的%(mm)(km3)(mm)(km3)亚洲4347.5741322003321441031非洲3012.074022300151457010北美洲2420.075618300339820017南美洲1780.01596284006611176025南极洲1398.0165231016523105欧洲1050.0790829030632107澳大利亚761.54563470393000.6大洋洲(各岛)133.527043610156620904.4全球陆地14902.579811888031446850100注资料来源:《中国大百科全书·水利》卷,1992年表1-1世界各大洲降水量与径流量分布大陆面积降水量径流量按国家论,年径流量超过1万亿m3的国家依次为巴西(51912亿m3)、加拿大(31220亿m3

)、美国(29702亿m3)、印度尼西亚(28113亿m3)、中国(27115亿m3)和印度(17800亿m3)。全球降水有随纬度增加而减少的趋势,赤道多雨带是全球降水量最多的地带,相应的径流量也最丰富。地球上约1/3的地区为干旱与半干旱带,这些地区降水稀少,地表很少产生径流,甚至为大面积的无流区。中国水资源的地区差异特别明显,年降水量和径流深从东南沿海向西北内陆递减。水资源空间分布的不均衡,使得有些国家和地区水资源丰富,有些国家和地区水资源却又贫乏。为解决区域性缺水问题,不少国家兴建了跨区域性的调水工程。如中国的“南水北调工程”。按国家论,年径流量超过1万亿m3的国家依次为巴西(519122.时间分配的不均匀性

水资源的时间变化具有十分复杂的表现形式:既有在确定性因素影响下的周期性变化,又有在随机性因素影响下的不重复性变化。受气候和地理因素的影响,地球上的降水在时程上的分配是不均匀的,相应的径流量变化也很大,与用水部门的需要不适应。世界上相当多的地区,尤其大陆性和季风性气候区,水资源的年内分配不均、年际变化大。海洋性气候区,水资源的季节和年际变化相对较小。如我国受大陆性季风气候影响,大部分地区冬春少雨,多春旱;夏秋多雨,多洪涝。降水量和径流量的年际变化也很大,而且常常是连续数年的多水期与连续数年的少水期交替出现。出现连续多水年时,可导致大洪涝;出现连续少水年时,可导致严重旱灾。为解决水资源的时间分配不均匀性,需要兴建蓄水工程,丰水季节的年份蓄水供枯水季节和年份用,达到丰蓄枯用的目的。2.时间分配的不均匀性水资源的时间变化具有十分复杂的表现(五)利用上的多样性和广泛性水资源既是生产资料,又是生活资料,在国计民生中用途极其广泛,各行各业都离不开它。按利用方式不同,可分为:(1)直接消耗水量——生活用水、农业灌溉、工业生产用水等,都属于消耗性用水,其中有一部分回归到水体中,但数量已减少,而且水质亦发生了变化(消耗性用水)。(2)利用水能——水力发电。(3)利用水域环境——非消耗性用水。如航运、水产养殖、旅游、生态环境用水。根据水资源利用上的多样性和广泛性,在开发利用时,尽量一水多用,发挥水的综合效益,避免一水单用。综合利用原则是世界各国河流开发的一项重要原则。除水力发电以外,还应同时考虑防洪、灌溉、供水、航运、水产、旅游等效益,以及水资源开发对生态和环境的影响。(五)利用上的多样性和广泛性水资源既是生产资料,又是生活资料(六)经济上的两重性经济上的两重性包括两个方面:(1)一方面是指水资源具有水利和水害的双重性。“水能载舟,亦能覆舟”,水既能给人类带来福利,为国民经济建设服务,又可带来洪水、内涝等灾害,这说明水资源在经济上具有利弊两重性,这是水资源区别于其他自然资源的又一特点。直到现在,洪涝灾害依然是最主要的自然灾害。我国是洪涝灾害最严重的国家之一,占全国1/3的耕地、2/5的人口和3/5的工农业总产值地区,约有100多万km2国土处于洪水威胁之中。1998年仅洪涝灾害损失就达近300亿美元。(2)另一方面,水资源利用时,可以兴利(发电、灌溉、供水等)和除害(除洪等),但也会产生土地淹没、人口迁移、水质污染、地下水位下降等不利影响。同时,水资源的不合理开发将引起人为灾害。如垮坝事故、次生盐渍化、地面下沉、诱发地震等时有发生。因此,在开发利用水资源时,必须严格按照自然规律和经济规律办事,统一规划,综合开发,合理利用,以达到兴利除害的双重目的。(六)经济上的两重性经济上的两重性包括两个方面:(七)开发利用上的整体性一方面,水由上游到下游穿流各地,因此水资源的开发无论是水量、水质或防洪、兴利等都具有上下游、左右岸及各地区、各部门间相互影响的极为复杂的关系。另一方面,水资源又是自然环境的一部分,在长期发生发展过程中,不仅与其他资源(土地、森林等),而且与整个环境之间相互联系、相互制约。因此水资源的开发利用必将对环境和其他资源产生各种影响。世界各国在开发利用水资源的过程中,由于认识和其他方面的原因,缺少整体考虑和统一规划,造成了许多不良后果。因此必须用系统论的观点,从整体考虑,合理开发利用水资源。(七)开发利用上的整体性一方面,水由上游到下游穿流各地,因此第二节全球水资源概况地球上有丰富的水,这是地球区别于其他行星的主要特征之一。地球总面积约5.1亿km2,约3/4的表面被水覆盖,地球上总水量约13.86亿km3(表1-2),有“水的行星”之说。其中海洋面积3.61亿km2,占地球总面积的70.8%,全球海洋总水量约13.38亿km3,占地球总水量的96.5%,折合水深3700m,为咸水,除极少量水体被利用(作冷却水、海水淡化引用等)外,绝大多数不能被人类利用;陆地面积为1.49亿km2,占地球总面积的29.2%,陆地水储量只有0.48亿km3,占地球总水量的3.5%;大气水和生物体内的水仅1.4万km3,只占全球水储量的0.001%。陆地水并非都是淡水(含盐量≤1g/L),全球陆地淡水总量仅0.35亿km3,占陆地水储量的73%,占全球水储量的2.53%。在陆地淡水中,有69.6%即0.24亿km3分布在两极冰川与雪盖、高山冰川和永久冻土层中,现有技术还难以利用。目前人类容易利用的淡水有河水、淡水湖泊水、浅层地下水和土壤水等,储量为0.1065亿km3,只占全球淡水总量的30.4%,全球总储水量的077%。可见,水资源的静态储量是极其有限的,是十分宝贵的资源。第二节全球水资源概况地球上有丰富的水,这是地球区别于其他行表2-2地球上的水储量水的类型分布面积(104km2)水量(104km3)水深(m)占总储水量比例%占淡水储量比例%一、海洋水36130133800370096.5-二、地下水1348023401741.7-其中地下淡水134801053780.7630.1三、土壤水82001.650.20.0010.05四、冰川与永久雪盖1622.752406.4114631.7468.71、南极1398216015461.5661.72、格陵兰180.2423412980.176.683、北极岛屿22.618.353690.0060.244、山脉22.44.061810.0030.12五、永冻土底冰2.10030.0140.2220.86六、湖泊水206.8717.6485.70.013-1、淡水123.649.1073.60.0070.262、咸水82.238.54103.80.006-七、沼泽水268.261.1474.280.00080.03八、河床水14.8800.2120.0140.00020.006九、生物水510000.1120.0020.00010.003十、大气水510001.290.0250.0010.04水体总储量其中淡水储量5100014800138598.4613502.92127182351002.53-100表2-2地球上的水储量水的类型分布面积水量水深占总储水对人类最有实用意义的水资源是河川径流量和浅层地下淡水量。河川径流量包含大气降水和高山冰川融水形成的动态地表水,和由降水补给的浅层动态地下水,基本上反映了动态水资源的数量和特征,所以世界各国通常用河川径流量近似表示动态水资源量。根据水文测验资料以及与径流有关的因素推算,全世界多年平均径流总量为4.68万km3,其中河川径流量为4.45万km3,冰川径流量为0.23万km3。河川径流中有4.35万km3流入海洋,其余0.1万km3排入内陆湖。径流量的地区分布与人口分布并不相适应,有人居住和适合人类活动的地区,约有年径流量1.9万km3,占世界径流总量的40.6%。各大洲的自然条件差别很大,降水、径流的地区分布很不均匀(表1-1世界各大洲年降水及年径流分布)。大洋洲各岛屿的水资源最为丰富,平均年降水量达到2700mm,年径流深超过1500mm。南美洲的水资源也较丰富,平均年降水量为1600mm,年径流深为660mm,降水、径流约相当于全球陆地平均值的两倍。澳大利亚是水资源最贫乏的大陆,平均年降水量约460mm,年径流深只有40mm,有三分之二的面积为无永久性河流的荒漠、半荒漠,年降水量不足300mm。欧洲、亚洲、北美洲的水资源条件中等,年降水量和年径流深均接近全球陆地平均值。非洲有大面积的沙漠,年降水量虽然接近全球陆地平均值,但年径流深仅有150mm,不到全球平均水平的一半。南极洲的降水量很少,年平均只有165mm,没有一条永久性河流,然而却以冰川的形态储存了地球淡水总量的62%。对人类最有实用意义的水资源是河川径流量和浅层地下淡水量。河川从世界各国拥有的水资源量来看,居第一位的是巴西,其次按顺序是苏联、加拿大、美国、印尼和中国。这六个国家的年径流量共计为2.15万km3,占世界年径流总量的46%。亚洲国家中年径流深最大的是印尼和日本,接近1500mm。欧洲国家中年径流深最大的挪威,为1250mm。尽管水资源是可再生资源,但受世界人口增长、人类对自然资源过度开发、基础设施投入不足等因素的影响,水资源的供应量远远不能满足人类生产和生活的需要。人类生存所必须的基本生活用水面临着短缺、卫生不达标或获取困难等问题。据联合国儿童基金会和世界卫生组织2008年7月公布的一份报告,全球有8.84亿人无法获得安全的饮用水,其中亚洲国家约占一半,撒哈拉以南非洲国家约占40%。联合国教科文组织2009年3月12日发布的《世界水资源开发报告》指出,人类对水的需求正以每年640亿m3的速度增长,到2030年,全球将有47%的人口居住在用水高度紧张的地区。一些干旱和半干旱地区的水资源缺乏将对人口流动产生重大影响。从世界各国拥有的水资源量来看,居第一位的是巴西,其次按顺序是第三节中国水资源概况一、我国水资源量我国地域辽阔,国土面积960万km2,约占全球陆地总面积的6.5%;地处亚欧大陆东南部,濒临太平洋,西南地区又有全球最高最大的高原(青藏高原),因而季风气候特别显著;地势西高东低,呈阶梯状分布,地形复杂,则气候类型多样;河湖众多。据统计,流域面积在100km2以上的河流有5万多条,在1000km2以上的河流也有1500多条;有1km2以上的湖泊2300多个,总面积71787km2,约占国土面积的0.8%。

由于我国处于季风气候区域,受热带、太平洋低纬度上空温暖而潮湿气团的影响以及西南的印度洋和东北的鄂霍茨克海的水蒸气的影响,东南地区、西南地区以及东北地区可获得充足的降水量,使我国成为世界上水资源相对比较丰富的国家之一。第三节中国水资源概况一、我国水资源量根据20世纪80年代初水利部对全国水资源进行的评价,全国多年平均降水总量为61889亿m3,折合降水深648mm。通过水循环形成可更新的地表水和地下水的多年平均水资源总量为28124亿m3,其中全国多年平均地表水资源量(河川径流量)27115亿m3,多年平均地下水资源量8288亿m3,两者之间的重复计算水量7279亿m3。按1997年人口统计,我国人均水资源量为2220m3,预测到2030年我国人口增至16亿时,人均水资源量将降到1760m3。按国际上一般承认的标准,人均水资源量少于1700m3为用水紧张的国家,因此,我国未来水资源的形势是严峻的。表1-3为最近12年中国水资源的变化。从中国大陆水资源总量的趋势看,最近的20多年中,由于环境变化,如受气候变化和人类经济活动导致的土地利用和覆被变化的影响,我国的水资源有不同程度的变化,降水和水资源数量略有减少,特别在中国北方地区(如华北地区等),水资源数量减少的趋势比较明显。北方缺水地区持续枯水年份的出现,以及黄河、淮河、海河与汉江同时遭遇枯水年份等不利因素的影响,加剧了北方水资源供需失衡的矛盾。根据20世纪80年代初水利部对全国水资源进行的评价,全国多年表1-3

1997~2008年中国逐年水资源量表(单位:亿m3)年份降水总量地表水资源量地下水资源量地下与地表水资源不重复量水资源总

量1997581692683569421020278551998676313272694001291340171999597022720483879922819620006009226562850211392770120015812225933893093526868200262610272438697101228255200360416262518299120927460200456876.423126.47436.31003.224129.6200561009.626982.48091.11070.828053.1200657839.624358.07642.9972.125330.1200757763.024242.57617.21012.725255.2200862000.326377.08122.01057.327434.312年平均60185.926486.78172.21059.527546.2表1-31997~2008年中国逐年水资源量表(单位:亿m二、我国水资源特点(一)水资源总量较丰富,人均和地均拥有量少,水资源供需矛盾突出我国多年平均年水资源总量为28124亿m3,其中河川径流量27115亿m3,仅次于巴西、前苏联、加拿大、美国和印度尼西亚,约占全球径流总量的5.8%,居世界第6位。可见,我国水资源具有总量丰富的一面。然而,我国人口众多,耕地面积较大,我国水资源又有人均水量和地均水量贫乏的一面。按2000年12.66亿人口计算,我国人均水资源量为2220m3,约为人均水平的1/4,按联合国可持续发展委员会等7个有关组织在1997年对全世界153个国家和地区所做的统计,我国人均水资源量排在第121位,已被联合国列为13个贫水国家之一(图1-1)。单位国土面积水资源量29.9万m3/km2,单位耕地面积水资源量1440m3/亩,约为世界水平的1/2。可见,无论按人均还是按地均占有水资源量,我国是一个水资源比较贫乏的国家,以占世界7%的耕地和6%的淡水资源养活着世界上22%的人口。

二、我国水资源特点(一)水资源总量较丰富,人均和地均拥有量少目前,我国水资源供需矛盾日益突出。据对全国640个城市调查表明,每年缺水城市达300多个,其中严重缺水的城市114个,日缺水1600万t,每年因缺水造成的直接经济损失达2000亿元,全国每年因

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