水资源利用与保护2水资源开发利用状况

第二章水资源开发利用状况缺水的草原缺水的草原近二十年来都江堰水资源利用比较２０世纪８０年代，都江堰灌区被水利部评为“二级老损工程”，输水损失严重，田间灌水方式落后，水资源利用率低，灌区处于“低效高耗”状态。加之都江堰渠首无调蓄水库和配水的控制性枢纽，致使枯水年和每年的枯水期严重缺水，严重影响着工程效益的进一步发挥和水资源的有效利用。第一节地球水储量与循环水的存在形态海水湖水河流水土壤水地下水冰川水其他水一、地球水储量分布地球表面积：5.1亿km2，水体总量：13.86亿km3；海洋面积：3.61亿km2，海洋水量：13.38亿km3，占地球总水量的96.5%；陆地面积：1.49亿km2，水量仅0.48亿km3，占地球总水量的3.5%。陆地上淡水量仅占73%。便于人类利用的仅为0.1065亿km3，占淡水量的30.4%。表明可供人类利用的水资源十分有限。96.53%海洋水湖泊咸水和地下咸水淡水1.74%0.03%0.76%冰川地下淡水其他淡水0.94%2.53%永冻土底冰湖泊淡水土壤水大气水沼泽水河水生物水各种水体所占比例

地球上的水是不会静止的,它是不断在运动变化和相互交换的。在太阳热力和重力的作用下，地壳浅表面的水不断循环，海洋和陆地表面的水蒸发成为水汽进入大气圈；水汽随气流漂移，在适宜的条件下，重新凝结成液态或固态降落(即雨、雪等不同形式的降水)。二、地球上水的循环降落在陆地的水分汇集于江河湖泊形成地表水渗入土壤岩石中,成为地下水重新蒸发成为水汽,返回大气圈渗入地下成为地下水流入海洋通过地面蒸发直接返回大气圈被植物吸收，通过叶面蒸腾返回大气圈形成地下径流流入海洋泄露地表转化为地表水，再返回海洋1．水的循环大循环：水在大气圈、水圈、岩石圈之间的循环过程。气流蒸发遇冷降水蒸发从海洋蒸发上升的水汽海洋上空陆地上空海洋江河地表或地下径流陆面部分蒸发汇流径流小循环：陆地或者是海洋本身的水单独进行循环的过程。遇冷降水蒸发上升的水汽海洋上空上升的水汽海洋陆面陆地上空蒸发遇冷降水大循环和小循环实际上是不能截然分开的，而是互相联系的，小循环往往包含在大循环之中。循环的总趋势是海洋向陆地上空输送水汽，然后产生降水至陆地，陆地又将部分水径流输入大海。人为循环：由于人类生产与生活活动的作用与影响不同程度地发生水的循环。水文循环的产生原因1）内因：水的“三态”变化。——水循环的基础2)外因：太阳辐射和地心引力。——水循环的源动力3）水汽流动具有方向性，上升、飘移、降水、下渗、径流。

——往复循环成为可能3、过程：水文循环示意图三个阶段：蒸发、降水、径流五个环节：水分蒸发、水汽输送、凝结降水、水分下渗和径流。蒸发505，000水汽输送10%地表径流地表蒸发72，000降水119，000地下径流47,00047,00033,000以洪水的形式入海无法利用14,000形成稳定径流被人类利用5,000流经无人区9,000可以经常利用(1.7%)降水90%水循环是地球上最主要的物质循环之一。表现为：1) 通过形态的变化，水在地球上起到输送热量和调节气候的作用；——气温、湿度2) 对地貌的形成和变化产生影响；循环与更新为人类和生物的生存提供物质基础。

——循环时排除污染、自身更新为淡水4) 回归水的质量直接或间接对水循环水质产生影响3．更替同期：其中：T——水的更替同期； q(t)——单位时间内水体参与循环的水量； Q(t)——某一时刻水体储存的水量。例如：大气水的储量为1.29万km3，全球从水面和地面平均每年有57.7万km3的水蒸发到大气中，由此大气水的平均更替同期为：表2-3淡水更新周期水体更新周期(年)水体更新周期(天)永久积雪9700沼泽水5天海水2500土壤水1天高山冰川1600河流16天地下水1400大气水8天湖泊水17生物水几小时更替周期长，反映水体参与自然循环比较冷淡；更替周期短，反映水体参与自然循环比较活跃。哪些形态的水体比较活跃？

在开发利用水资源过程中，应当充分考虑各种水体的循环周期和活跃程度，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。2人类参与的水文循环人为水循环可以严重地改变天然水循环，处理不好，会产生一系列水问题与生态环境问题。①由于排放污水，必然污染水体。②由于过量开采，加大了水体的输出量，减少了某一种特定水体的总量。由于人类取之用之，增加了该水体的输出速度，而输入速度（自然恢复速度）不变的话，水体总量将会减少。所以，要谨慎开采更替周期较长的水体，否则后果不堪设想。③人类的参与改变了水的自然循环，使径流输入和输出加大，在这种情况下的循环称为人为循环，也称侧支循环三、水量平衡定义：地球上任一区域在一定时段内，进入的水量与输出水量之差等于该区内的蓄水变化量(一）地球水量平衡（1）研究对象为陆地：Land或中：EL——陆地蒸发量；PL——陆地降水量；R——入海径流量；

ΔSL——陆地在研究时段内蓄水量的变量。ELPLRΔSL有短时间内可正可负，但多年来平均近于零。则多年来平均的水量平衡方程为：式中:——陆地多年平均蒸发量；——陆地多年平均降水量；

——多年平均入海径流量；（2）研究对象为海洋：式中：——海洋多年平均蒸发量；

——海洋多年平均降水量； ——多年平均入海径流量；HerryPool(3)研究对象为全球：或（二）流域水量平衡（1）非闭合流域水量平衡方程：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；Rb’，Rd’——时段内地面径流和地下径流流出量；S1，S2——时段初和时段末的蓄水量令E=E2-E1代表净蒸发量，则上式成为：E1E2PRbRdRb’Rd’S1S2（2）闭合流域水量平衡方程：上式中Rb=0、Rd=0，并令R=Rb’+Rd’，ΔS=S2-S1，则方程变为：

对多年平均来说：ΔS=0；则有：

式中：——流域多年平均年降水量、年径流量和年蒸发量。E1E2P1Rb=0Rd=0Rb’Rd’S2-S1=ΔS第二节全球水资源人类对水资源的开发利用的认识经历了一个漫长的历史时期。1.古代——适应水环境的变化；2.近代——兴利除害；3. 现代——密切协调社会与自然关系，注重社会、经济效益和生态平衡拥有量前10位的国家如图：一、开发利用状况

过去的300年中，人类用水量增加了35倍多，近十年每年递增4%—8%。工业化国家的用水状况趋于稳定，增幅最大的主要是发展中国家。1农业用水农业用水一直占全部用的2/3以上。漫灌、畦灌（7500m3/hm2）——》喷灌、滴灌(3000m3/hm2)2工业用水工业用水取水量约为全球总取水量的1/4左右。3生活用水生活用水占全球用水量的很少一部分，约8%左右。4地下水资源在全球供水中的位置占有重要位置：由于水质优良、清洁卫生、受污染程度轻日本城市用水中地下水和地表水占的比例二、面临的问题

根据地球水量储量与分布，人类可利用的淡水资源仅为0.1*108m3，只是地球上很小的一部分。有限的水资源也很难再分配，巴西、俄罗斯、中国、加拿大、印度尼西亚、美国、印度、哥伦比亚和扎伊尔占全世界水资源的60%。未来对水资源的需求不断增加，而自然界所能提供的水资源又有一定的限度。表面上看：地球上的水量非常丰富，地球的面积被水覆盖，其中96.5%是海水。实际上：人们可以得到的淡水只有地球上水的很小一部分，有限的水资源也很难再分配。从未来发展趋势来看：社会对水的需求不断增加，水资源又有一定的限度，造成供需矛盾。（1）水量短缺严重，供需矛盾尖锐随着社会需求水量的大幅度增加，水资源供需矛盾日益突出，水资源量短缺现象非常严重。2025年，全世界有2/3的人口面临严重缺水的局面。亚洲占60%，非洲占85%。（2）水源污染严重、“水质型缺水”突出随着经济、技术和城市化的发展，排放到环境中的污水量日益增多。0102030195019702000年份非洲04812195019702000年份亚洲1950年—2000年各地区人均占有水资源（千立方米/人）010015050195019702000年份拉丁美洲0246195019702000欧洲年份1950年—2000年各地区人均占有水资源（千立方米/人）三、开发利用趋势工农业的迅速发展导致用水量与取水量的大幅增长。1、1900年~1940年40年翻一翻，1940年~2000年15~20年翻一翻。2、农业用水量及其不可复原用水量最高，基数大，占总用水量的60%，不可复原用水量占总水量的75%。3、工业用水量所占比例小，但增长快。4、生活用水量不超过用水量的10%，增长较快。第三节中国水资源概况一、中国水资源在世界水资源中的地位我国是一个水资源短缺、水旱灾害频繁的国家，水资源总量居世界第六位，但人口众多，人均占有量只有2173立方米，仅为世界平均水平的28%

，在世界排第110位（2012年结果），全国城市中有约三分之二缺水，约四分之一严重缺水，已经被联合国列为13个贫水国家之一。二、中国水资源的时空特征中国水资源特征表现为时空变化极大。（1）空间分布特征A、 降水、河流分布的不均匀性B、 地下水资源的分布不均匀性南多北少东多西少长江及其以南地区，面积36.5%，水资源拥有量占全国81%；

淮河及其以北地区，面积63.5%，水资源拥有量占全国19%。最多的地区：四川、云南、广西等省区。＞1800亿m3/年。较少的地区：宁夏、天津、上海、北京、山西、河北、甘肃等省区。＜280亿m3。最少的地区是宁夏，年拥有水资源量仅10亿m3。A、 降水、河流分布的不均匀性B、 地下水资源的分布不均匀性北方地区：面积占60%，地下水天然资源量占全国的30%，开采率49%。中部地区：面积占27%，地下水天然资源量占全国的40%，开采率32%。东南中南：面积占13%，地下水天然资源量占全国的30%，开采率30%。西北地区：面积占33%，地下水天然资源量占全国的8%，开采率13%。

（2） 时间分布特征我国水资源在时间分布上（年际和年内）也不均匀。枯水年和丰水年连续发生。许多河流发生过3~8年连丰或连枯，如黄河在1922~1932年连续11年枯水，1943~1951年连续9年丰水，1972~1999又连续枯水。长江也出现过3年连丰，造成洪水。

黄河断流天数统计

水资源与人口组合不匹配特征

北方地区：人口占全国40%，水资源占全国20%，人均水资源量1127m3/人。南方地区：人口占全国60%，水资源占全国80%，人均水资源量3380m3/人。

华北地区最缺水，人口占全国的26%，水资源总量占全国的6%，人均拥有量556m3，不及全国人均量的¼，是全国最缺少的地区之一。南方区的西南地区人均水资源量最高，人口占全国的20%，水资源总量占全国的46%，人均拥有量5722m3。是华北地区的10倍。

水资源与耕地组合不匹配特征

北方地区耕地占全国耕地的60%，水资源占全国的20%，耕地每公顷拥有水量9465m3。南方地区耕地占全国耕地的40%，水资源占全国的80%，耕地每公顷拥有水量28695m3。在全国每公顷耕地拥有水资源量小于1500m3的15个省区中，北方13个、南方2个。

江河泥沙含量高是我国水资源的又一特征

我国西部地区是长江、黄河、珠江和众多国际河流的发源地，地形高差大，又有大面积的黄土高原和岩溶山地，自然因素加上长期的人为破坏，很多地区水土流失严重，对当地的水土资源和生态环境造成严重危害，也使江河挟带大量泥沙，这是我国江河的重要特征。黄河是典型的高泥沙量河流，其含沙量是世界之最。水资源受气候影响特征

我国近50年来，有20多年呈现北旱南涝局面。降雨量一直呈减少势态。近年来，受全球变暖影响，我国天气异常多变，2012年上半年西南地区遭受百年不遇大旱，北京市“7·21”特大暴雨，南涝北旱”的降水分布情况发生了改变，夏季多雨带位置北移，持续近30年的“南涝北旱”格局初步显现转变趋势。中国水资源的开发利用状况一、 农业用水农业是用水大户，占总用水量的61%左右，农业用水主要包括农、林、牧、副、渔业和人畜生活等用水。农田灌溉用水是农业的主要用水和耗水对象，占90%以上。在农业用水中，地下水的开发利用占据十分重要的地位。由于农业节水技术与节水措施的推广应用，节水水平的提高，农业用水占总用水的比重其趋势上是在不断降低的过程中，从1949年月的97.1%——>1980年的80.7%——>1997年的70%。

二、生活和工业用水

生活与工业用水增长快，1980年12%——》1997年20%——》2007年24%。但仍比发达国家低。加拿大、英国、法国的工业用水均占总用水比例的50%以上。我国人均生活日用水量仅114升，城市之间差距大。三、 地下水资源开发利用状况

地下水是我国城镇生活用水不可替代的地位。地下水占城镇生活用水总用水量的59%。四中国水资源面临的主要问题一、水资源开发过度，生态破坏严重水资源开发程度偏高，局部地区超过水资源的最大允许开发限度。黄河：728*108m3

从20世纪70年代出现断流19年，共57次，686天。二、城市供水集中，供需矛盾尖锐中国600多座城市中，缺水的城市就达近400座，其中严重缺水108座