水资源和水环境(水资源)

中国水资源及其开发利用策略水资源的定义

水资源(广义)

地球上所有的气态、液态和固态的天然水。人类可以利用水资源(通常)

主要指某一地区逐年可以恢复与更新的淡水资源。中国水资源及其开发利用策略水资源的综合利用—除害兴利

除害防洪(Floodcontrol)、治涝(Waterloggedcontrol)、防冰凌(Ice-causedfloodcontrol)

兴利发电(Powergeneration)城市居民与工业供水(Watersupply)灌溉(Irrigation)养殖与野生动物保护(Fisheryandwildlife)航运(Navigation)旅游(Recreation)防污染(Pollutionabatement)中国水资源及其开发利用策略水资源作用与意义作用:水资源是生命之源，是基础自然资源，是生态环境的控制性因素之一，又是战略性经济资源，一个国家综合国力的有机组成部分。展望未来，水资源正日益影响全球的环境与发展，甚至可能导致国家间冲突。意义:

探讨21世纪水资源的国家战略及其相关科学问题，是全球共同关注和各国政府的重点议题之一。中国水资源及其开发利用策略中国主要江河流域长江流域黄河流域淮河流域海河流域珠江流域辽河流域松花江流域太湖流域中国水资源及其开发利用策略中国水资源分区图中国水资源及其开发利用策略中国水资源特点水多、水少、水脏Toomuch,toolittleandtoodirty.总量较多，但人均很少空间分布不均时间分布不均工农业用水比例不协调水污染严重水能资源总量第一，但已开发量较少中国水资源及其开发利用策略中国水资源特点—总量多年平均年径流量总量2.8124万亿m3河川径流：2.7115万亿m3（284mm）地下水：0.8288万亿m3

重复量：0.7279万亿m3

总量第6位，人均量第109位总量列于巴西、俄罗斯、美国、加拿大、印度尼西亚之后人均2300m3，仅为世界平均值的1/4，是世界13个人均贫水国家之一中国水资源及其开发利用策略中国水资源特点—空间分布不均

南方水多、北方水少地表水西南36.8％中南26.5％华东18.3％华北2.6％西北8.0％东北5.0％台湾2.8％中国水资源及其开发利用策略中国水资源特点—时间分布不均

年内分布不均汛期夏季降雨占60~80％汛期弃水，但兴利蓄水满足不了年际分布不均丰水年洪涝灾害严重

1994年洪灾直接经济损失1750多亿元

1998年洪灾直接经济损失2550多亿元，其中黑龙江218亿元、湖南422亿元、湖北357亿元、江西408亿元枯水年干旱灾害严重中国水资源及其开发利用策略中国水资源特点—工农业用水不均

农业用水占70~80%农业用水浪费大

城市与工业缺水600座城市有300多缺水100多座严重缺水目前5500~6000亿m3；未来用水高峰7000~8000亿m3中国水资源及其开发利用策略中国水资源特点—5个不协调

水资源与人口分布不相协调黄淮海三流域片占全国34.7%的人口人均水资源量低于1000m3.水资源与生产力布局不相协调东、中、西经济带的GDP比例4:2:1东、中、西经济带的水资源比例1:1:2水资源与耕地资源分布不相协调北方耕地占65%，灌溉面积占59%，水资源量<20%中国水资源及其开发利用策略中国水资源特点—5个不协调水资源与其他矿产资源分布不相协调山西、宁夏煤炭资源丰富，每百元矿产资源潜在价值拥有水资源量仅为全国的1/40水资源时空分布与生态环境需求不相协调中国水资源及其开发利用策略中国水能资源

定义河流、潮汐、波浪所具有的能量资源总称。以位能、压能和动能等形式存在于水体中的能量资源，也称水力资源。可再生性能源不用则白白流掉利于环保易于控制中国水资源及其开发利用策略中国水能资源特点

总量第1出力:可开发量/蕴藏量=3.78/6.76亿kW能量:可开发量/蕴藏量=1.92/5.92万亿kWh

地区分布不均西南67.8％中南15.4％中国水资源及其开发利用策略中国水能资源特点已开发量到2003年底，中国水电装机容量达到9489.62万千瓦，占全国总发电装机容量的24.24％；中国水电年发电量达到2813.3亿千瓦时，占全国总发电量的14.77％2004年9月26日，中国电力企业联合会宣布，黄河公伯峡水电站首台机组于当日正式投产发电。至此，中国水电装机突破1亿千瓦，居世界第一位2009年，小湾机组发电，装机容量2亿千瓦已开发占总量的26%（1/3.78）开发潜力还很大中国水资源及其开发利用策略中国水资源开发利用策略中国水资源特点决定其总体开发利用策略总量较多，但人均很少 开源节流空间分布不均 南水北调时间分布不均 防洪抗旱工农业用水比例不协调 节水灌溉水污染、水土流失严重 保护水环境与水生态水能资源总量第一开发潜力仍很大 加速开发水电地区分布不均

西电东送再生性能源

优先发展水电

中国水资源及其开发利用策略中国水资源所面临的问题用水情况5年供用水资料：1980、1993、1997~1999年新中国成立50年来，全国用水总量从1949年的1000多亿m3增加到1997年的5566亿m3，其中农业用水占70.5％，工业20.1％，生活9.4％，人均综合用水量从不足200m3增加到450m3。

当前面临的问题防洪安全仍缺乏保障；水资源的紧缺与用水的浪费并存；水土资源过度开发，造成对生态环境的破坏；水环境恶化和水质污染迅速发展，已到极为严重的程度。中国水资源及其开发利用策略我国水资源的总体战略(1)必须以水资源的可持续利用支持我国社会经济的可持续发展。建议从8个方面实行战略性转变:

防洪减灾农业用水

城市和工业用水防污减灾生态环境建设水资源的供需平衡北方的水资源问题西部地区的水资源问题中国水资源及其开发利用策略我国水资源的总体战略(2)防洪减灾要从无序、无节制地与洪水争地转变为有序、可持续地与洪水协调共处的战略。为此，要从以建设防洪工程体系为主的战略转变为：在防洪工程体系的基础上，建成全面的防洪减灾工作体系。《全国防汛指挥系统工程》中国水资源及其开发利用策略我国水资源的总体战略(3)农业用水 要从传统的粗放型灌溉农业和旱地雨养农业转变为：以建设节水高效的现代灌溉农业和现代旱地农业为目标的农业用水战略。城市和工业用水 要从不重视节水、治污和不注意开发非传统水资源转变为：节流优先、治污为本、多渠道开源的城市水资源可持续利用战略。中国水资源及其开发利用策略我国水资源的总体战略(4)防污减灾 要从末端治理为主转变为源头控制为主的综合治污战略。生态环境建设 要从不重视生态环境用水转变为：保证生态环境用水的水资源配置战略。水资源的供需平衡 要从单纯地以需定供转变为：在加强需水管理基础上的水资源供需平衡战略。中国水资源及其开发利用策略我国水资源的总体战略(5)北方的水资源问题 要从以超采地下水和利用未经处理的污水维持经济增长转变为：在大力节水治污和合理利用当地水资源的基础上，采取南水北调的战略措施，保证北方地区社会经济的可持续增长。西部地区的水资源问题要从缺乏生态环境意识的低水平开发转变为：与生态环境建设相协调的水资源开发利用战略。中国水资源及其开发利用策略我国水资源的总体战略(6)为了实现以上8个战略转变，必须进行3项改革：水资源管理体制的改革;

水资源投资机制的改革;

水价政策的改革。中国水资源及其开发利用策略三峡工程概况长江是中国最大河流，干流全长6300公里，流域集水总面积180万平方公里，年平均入海水量约9600余亿立方米。从干流长度和入海水量论，长江均居世界第三位。三峡水利枢纽坝址位于长江干流上中游的分界处，坝址控制流域面积100万平方公里，多年平均迳流量4510亿立方米。中国水资源及其开发利用策略三峡工程概况三峡工程是中国、也是世界上最大的水利枢纽工程，是治理和开发长江的关键性骨干工程。三峡工程水库正常蓄水位175米，总库容393亿立方米；水库库区全长600余公里，平均宽度1.1公里；水库面积1084平方公里。它具有防洪、发电、航运等综合效益。中国水资源及其开发利用策略举世瞩目的三峡工程中国水资源及其开发利用策略三峡枢纽平面布置图中国水资源及其开发利用策略三峡枢纽布置立体图中国水资源及其开发利用策略2003年三峡工程建设卫星图片中国水资源及其开发利用策略三峡大坝中国水资源及其开发利用策略三峡工程的防洪效益兴建三峡工程的首要目标是防洪。三峡水利枢纽是长江中下游防洪体系中的关键性骨干工程。其地理位置优越，可有效地控制长江上游洪水。三峡水库总库容393亿m3并不是世界上库容最大的水库(第25位）。但三峡水库运行时预留的防洪库容为221.5亿m3

，水库调洪可削减的洪峰流量达33000

m3/s，属世界水利工程之最。中国水资源及其开发利用策略三峡工程的防洪效益三峡工程将极大地改善长江中下游防洪条件，特别是可使荆江河段防洪标准由现状不足10年一遇提高到百年一遇，保护荆江南北1500万人口和2300万亩耕地，防止在遭遇千年一遇或类似1870年特大洪水时发生大量人口伤亡的毁灭性灾害。三峡工程是世界上防洪效益最大的水利枢纽。中国水资源及其开发利用策略三峡工程的发电效益总装机容量1820万千瓦，年平均发电量846.8亿度水电站将安装26台单机容量为70万千瓦的水轮发电机组，将是世界上最大的水电站。全国出力可开发量3.78亿kW，三峡占4.8％；全国电能可开发量1.92万亿kWh，三峡占4.4％；经济效益发电0.4元＊846.8=338.7亿元梯级增发8亿元；峰谷差补偿7亿元总动态投资2039亿元(2039/354=6年）中国水资源及其开发利用策略三峡工程的航运效益三峡水库回水至西南重镇重庆市，它将改善航运里程650公里，使重庆至宜昌航道通行的船队吨位由现状的3000吨级提高到万吨级，年单向通过能力由1000万吨提高到5000万吨。称三峡工程是世界上改善航运条件最显著的第一枢纽工程是当之无愧的。中国水资源及其开发利用策略三峡工程研究与建设回顾1919年，孙中山在《实业计划》中提出设想建国初期研究1958三峡工程第一次筹建1980三峡工程第二次筹建重新论证及最后决策（1992年4月在第七届人大五次会议通过）出席会议的代表2633人:赞成票1767票反对票177票弃权票664票未投票25票中国水资源及其开发利用策略三峡工程分三期、总工期17年第一阶段（1993-1997年）为施工准备及一期工程，施工需5年，以实现大江截流为标志。第二阶段（1998-2003年）为二期工程，施工需6年，以实现水库初期蓄水、第一批机组发电和永久船闸通航为标志。第三阶段（2004-2009年）为三期工程，施工需6年，以实现全部机组发电和枢纽工程全部完建为标志。中国水资源及其开发利用策略三峡工程研究与建设回顾标志性的日期1992年12月14日正式开工1997年11月8日长江三峡第一次成功截流2002年11月6日长江三峡第二次成功截流2003年6月1日，三峡工程如期下闸蓄水2003年7月10日，首台机组并网发电中国水资源及其开发利用策略南水北调工程中国大陆地势形成三个阶梯。西线工程在最高一级的青藏高原上，地形上可以控制整个西北和华北，因长江上游水量有限，只能为黄河上中游的西北地区和华北部分地区补水。中线工程从第三阶梯西侧通过，从长江中游及其支流汉江引水，可自流供水给黄淮海平原大部分地区。东线工程位于第三阶梯东部，因地势低需抽水北送。中国水资源及其开发利用策略中国水资源及其开发利用策略南水北调工程中国水资源及其开发利用策略南水北调—东线工程从长江下游引水，基本沿京杭运河逐级提水北送，向黄淮海平原东部供水，终点天津可为苏、皖、鲁、冀、津五省市净增供水量143.3亿m3，其中生活、工业及航运用水66.56亿m3。农业76.76亿m3。中国水资源及其开发利用策略南水北调—中线工程近期从长江支流汉江上的丹江口水库引水，沿伏牛山和太行山山前平原开渠输水，终点北京。远景考虑从长江三峡水库或以下长江干流引水增加北调水量。中线工程具有水质好，覆盖面大，自流输水等优点，是解决华北水资源危机的一项重大基础设施。中国水资源及其开发利用策略南水北调—中线工程中线工程可缓解京、津、华北地区水资源危机，为京、津及河南、河北沿线城市生活、工业增加供水64亿m3，增供农业30亿m3。大大改善供水区生态环境和投资环境，推动我国中部地区的经济发展。中国水资源及其开发利用策略南水北调—西线工程据对通天河、雅砻江、大渡河三条河引水方案的规划研究，从三条河年最大可调水量约为200亿m3，其中从长江上游通天河调水100亿m3；从长江支流雅砻江调水约50亿m3；从大渡河调水50亿m3。供水范围初步考虑为青海、甘肃、宁夏、陕西、内蒙古和山西六省区。中国水资源及其开发利用策略洪水资源的利用工程水利资源水利生态水利防洪与兴利相结合湿地资源利用水库汛限水位动态控制中国水资源及其开发利用策略中国水资源及其开发利用策略水资源、水能资源定义与特点由特点决定的总体开发策略解决用水安全存在问题的总体对策长江三峡工程南水北调工程洪水资源的利用中国水资源及其开发利用策略水文水资源领域的新理论与新技术模糊数学灰色理论非线性理论人工神经网络遗传算法神经智能信息处理系统信息技术中国水资源及其开发利用策略模糊数学及其应用湖水预报=预报计算+预报结果的综合分析第一阶段：传统的洪水预报专家系统第二阶段：预报员的人工分析水文因素的不确定性=随机性+模糊性，直接由预测因子与预报对象之间建立对应关系十分困难。因果关系=地理，气象——洪水水情+模糊集理论=新的专家系统，模糊综合判断陈守煜：模糊优化动态规划原理=模糊优化+动态规划中国水资源及其开发利用策略灰色系统理论已知信息=白色系统未来信息=黑色系统介于之间信息=灰色系统水文中长期预报的不确定因素多，且各种因素的作用机理又难以严格区别，灰色系统就是将各因素的总和视为灰色特性，通过挖掘系统信息，逐步将其灰色特性淡化、白化、量化、模型化，最后达到认识其变化规律，从中获取预测信息。灰色预测模型——拓扑预测=中长期预报，较为理想和有前景中国水资源及其开发利用策略非线性理论分形理论：不规则现象，分形维数混沌分析方法：确定的随机性，貌似随机的一种不规则运动现象耗散理论：开放系统，外界环境对系统的作用，外界能量的消耗大于系统本身的无序而趋向有序，这类结构是耗散的。中国水资源及其开发利用策略人工神经网络非线性数学结构输入——神经元——输出自组织、自学习、容错性预测预报问题：降雨径流，河道洪水、蓄水量分类和模式识别：水文分类预报、水文代表年、灾变预测、水资源评价、水质评价优化计算：水资源规划与管理专家系统：模拟人类的形象思维，大规模并行处理、信息的分布式存储、高度的容错性和鲁棒性。中国水资源及其开发利用策略遗传算法各类功能工程（引水、供水、灌溉、防洪、综合）的优化运行与管理，水电站群，水-火电站群的联合优化运行=水科学中的优化问题；水资源可持续开发利用=复杂的优化问题高维、多峰、非线性、不连续、非凸性、带噪声基因算法：基于生物进化优胜劣汰、内部染色体信息交换机制中国水资源及其开发利用策略神经智能信息处理系统开放的复杂巨系统的概念神经网络-主体模型神经网络+模糊系统+进化算法=系统建模，寻优，清晰化——新途径中国水资源及其开发利用策略信息技术3S：遥感RS，全球定位GPS，地理信息系统GIS——集成分布式流域水文模型：依据物理学上的质量、动量和能量守定律以及流域产汇流的特性，导出的描述地表径流和地下径流的偏微分方程组。表现径流的时空变化，处理随时空变化的降雨输入。中国水资源及其开发利用策略数字水文，数字流域数字水文：数字流域构建技术，水信息同化挖掘技术，数字成品化技术数字流域：数字地球，计算机仿真与虚拟试验。集数字化、网络化和信息化等多种高新技术为一体的可视化计算机管理和应用系统，是数字地球的一个重要区域层次。中国水资源及其开发利用策略南水北调工程若干关键技术研究与应用

膨胀土地段渠道破坏机理及处理技术研究丹江口大坝加高工程关键技术研究复杂地质条件下穿黄隧洞工程关键技术研究中线工程输水能力与冰害防治技术研究大型渠道设计与施工新技术研究大型贯流泵关键技术与泵站联合调度优化超大口径PCCP管道结构安全与质量控制研究大流量预应力渡槽设计和施工技术研究中国水资源及其开发利用策略南水北调工程若干关键技术研究与应用（续）西线超长隧洞TBM施工关键技术问题研究工程建设与调度管理决策支持技术研究东、中线一期工程对区域经济社会可持续发展影响研究南水北调水资源综合配置技术研究南水北调中线水资源调度关键技术研究西线工程对调水区生态环境影响评估及综合调控技术南水北调运行风险管理关键技术问题研究丹江口水源区黄姜加工新工艺关键技术研究

中国水资源及其开发利用策略雅砻江水电开发联合研究基金

高坝（300米级）安全

高拱坝真实工作性态仿真和设计的理论与方法

高拱坝的失效破坏机理与安全评估

高性能大坝混凝土

中国水资源及其开发利用策略高坝（300米级）枢纽水力学和河道水环境

高坝泄洪消能:(1)高拱坝窄河谷新型泄洪消能技术；(2)超高流速条件下泄水建筑物的体型与减蚀技术研究；(3)新型抗冲耐磨材料；(4)空蚀空化监测传感器；(5)高坝泄洪雾化缩尺效应。

输水洞与泄洪洞的水力学关键技术。(1)高水头泄洪洞水力学关键技术；(2)高水头长距离引水系统的水力稳定性等

中国水资源及其开发利用策略高压力大流量岩溶裂隙水状态下深埋长引水遂洞和洞室群安全及其预报

深部岩体的工程特性与分区方法

高压大流量岩溶裂隙水与不良地质情况超前预报和治理

深埋长大引水隧洞和洞室群安全与预测

中国水资源及其开发利用策略岩石高边坡安全及其预报

高边坡形成和发育动力学过程:(1)高边坡发育的动力学过程；(2)深切河谷应力分布规律和卸荷裂隙形成机理研究；(3)高边坡变形、裂缝形成机理和边坡蠕变研究。

高边坡稳定性分析:(1)变形与稳定性分析的理论与方法；(2)开挖过程中边坡变形与稳定性分析；(3)水岩耦合作用下（蓄水和暴雨条件下）边坡变形与稳定性分析；(4)强震条件下边坡动力变形及稳定性评价。

岩石高边坡失稳的大型滑坡预警和防治:(1)高边坡变形与失稳破坏的综合预测模型；(2)高边坡变形与失稳预警准则；(3)高边坡监测技术与预警方法；(4)高边坡失稳防治技术研究。

中国水资源及其开发利用策略流域水能开发和利用管理

高拱坝快速建设与实时控制:(1)建设全过程动态仿真与优化方法研究；(2)拱坝施工温控过程仿真及优化方法研究；(3)建设动态实时控制理论与方法。

水电企业流域化、集团化、科学化管理的理论和方法市场条件下流域梯级水电站联合运行与管理。结合雅砻江流域下游水电站群（锦屏一级及