第一章 水资源计算与管理 概论

第一章水资源计算与管理概论第1页，共68页，2023年，2月20日，星期三学时、教材、参考文献理论教学：48学时；实践教学：半周教材：何俊仕，栗晓玲.水资源规划及管理（全国高等农业院校教材）.中国农业出版社，2006.8参考文献：左其亭等，水资源利用与管理

（全国高等院校水利水电类精品规划教材）.黄河水利出版社，2009，5董增川.水资源规划与管理（普通高等教育“十一五”精品规划教材）.水利水电出版社，2008，第2页，共68页，2023年，2月20日，星期三主要内容共分8章，包括：概论、水资源评价、水资源开发利用形式、水资源规划的原理与方法、宏观水资源规划、流域水资源综合利用规划、水资源专项规划、水资源管理等内容，第3页，共68页，2023年，2月20日，星期三第一章概论第一节水资源概述水，生命之源第4页，共68页，2023年，2月20日，星期三一、水资源的定义

水资源的含义比较丰富，对水资源概念的界定也是多种多样，定义有四五十种之多，被公认的主要有：国际：陆面地表水和地下水（美国地质调查局，1894）（地球上）具有足够数量的可用水源（英国《水资源法》，1963）自然界任何形态的水（气、液、固）（《大不列颠百科全书》，1999）可供利用或有可能被利用，具有足够数量和可用质量，并能满足某一地点、某种用途而可被利用的水（联合国教科文；世界气象组织，1988）第5页，共68页，2023年，2月20日，星期三中国降水量中可以被利用的那一部分（张家诚，气象科学家，1991）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。

（《环境科学词典》，1994）与人类社会用水密切相关而又能不断更新的淡水（《21世纪中国水供求》，1999）……本法所称水资源，包括地表水和地下水（2002年《中国水法》）

第6页，共68页，2023年，2月20日，星期三《中国大百科全书》大气科学、海洋科学、水文科学卷：

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水利卷：自然界各种形态（

气、液、固）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。地理卷：地球上目前和近期人类可以直接或间接利用的水，是自然资源的一个组成部分。第7页，共68页，2023年，2月20日，星期三1991年《水科学进展》杂志社邀请一部分知名专家学者进行了一次笔谈，它们的主要观点是：（1）降水是大陆上一切水分的来源，但它只是一种潜在的水资源，只有降水中可被利用的那一部分水量，才是真正的水资源。在降水中可以转变为水资源部分是“四水”，即：ａ水文部门所计算河川径流是与地下水补给量之和扣除重复计算量；ｂ土壤水含量；ｃ蒸发量；ｄ区域间径流交换量（张家诚）。（2）不能笼统地称“四水”为水资源，只有那些具有稳定径流量、可供利用的相应数量的水定义为水资源（施德鸿）。

第8页，共68页，2023年，2月20日，星期三（3）从自然资源概念出发，水资源可定义为人类生产与生活资料的天然水源，广义水资源应为一切可被人类利用的天然水，狭义的水资源是指被人们对水资源开发利用的那部分水（刘昌明）。（4）水资源一般是指生活用水、工业用水和农业用水，此称为狭义水资源；广义水资源还包括航运用水、能源用水、渔业用水以及工矿水资源与热水资源等。概言之，一切具有利用价值，包括各种不同来源或不同形式的水，均属于水资源范畴（陈梦熊）。第9页，共68页，2023年，2月20日，星期三（5）水资源是指可供国民经济利用的淡水水源，它来源于大气降水，其数量为扣除降水期蒸发的总降水量（曲耀光）。（6）“水”和“水资源”在涵义上是有区别的，水资源主要指与人类社会用水密切相关而又能不断更新的淡水，包括地表水、地下水和土壤水，其补给来源为大气降水（贺伟程）。（7）水资源是维持人类社会存在并发展的重要自然资源之一，它应当具有如下特性：ａ可以按着社会的需要提供或有可能提供的水量；ｂ这个水量有可靠的来源，其来源可通过水循环不断得到更新或补充；ｃ这个水量可以由人工加以控制；ｄ这个水量及其水质能够适应用水要求（陈家琦）。第10页，共68页，2023年，2月20日，星期三上述各种水资源的定义，基本上都是围绕着水的形态、利用、水量等展开论述，很少涉及水资源的质即水质，然而，水质对于水资源而言，是十分重要的。70年代以来，排放的大量污水，一方面污染了水源，导致水资源功能下降，使本来就具有的水资源供需矛盾更加尖锐，严重地制约着经济社会的可持续发展；另一方面，为了缓解水资源的供需矛盾和日益严重的水环境恶化的世界性难题，污水处理回用已迫在眉睫。

故（姜文来等，1995a）水资源包含水量与水质两个方面，是人类生产生活及生命生存不可替代的自然资源和环境资源，是在一定的经济技术条件下能够为社会直接利用或待利用，参与自然界水分循环，影响国民经济的淡水。第11页，共68页，2023年，2月20日，星期三二、水资源的基本特性自然属性和经济属性循环性可再生性和有限性：水资源循环可再生性是区别于其他资源的自然属性；水利资源由于自然界水文循环的周期特性，作为“生产和生活原料”来看，它是年年取用，岁岁复生．

例如水电站的动力原料是河川径流，它年年供应不竭，故称再生性原料．但是水体补给量是有限的。循环过程的无限性和补给量的有限性，决定了水资源在一定的限度内才是取之不尽用之不竭的。第12页，共68页，2023年，2月20日，星期三

水资源特性

循环（水资源的再生性）第13页，共68页，2023年，2月20日，星期三时空分布的不均匀性：地区差异、年际年内变化——贫富不均现象——水资源再分配应用上的不可替代性和广泛性：水是生命之源；工业、农业及生活等用水，用水量不断增加，水资源短缺已经成为当今世界重大难题。经济上的利害两重性：自然灾害和人为灾害，经济正效益和负效益——综合开发，合理利用——兴利除害。第14页，共68页，2023年，2月20日，星期三三、中国水资源的特点中国自然条件和水资源

中国地势西高东低，自西向东可分为三级阶梯：第一阶梯为青藏高原，地面高程多在4000m以上，降水稀少；第二阶梯为青藏高原以北和川东地区，地面高程在1000-2000m，年降水量明显比第一阶梯增多；第三阶梯为自大兴安岭、太行山、巫山和云贵高原以东的广大丘陵地区直到海边，夏季季风活动频繁、降水丰沛。中低纬度、海陆位置及季风气候的降水特点。第15页，共68页，2023年，2月20日，星期三第16页，共68页，2023年，2月20日，星期三地形地势第二阶梯，海拔1000~2000m，山地、盆地相间分布，局部人口集中第一阶梯，平均海拔大于4000m，以高原为主，湖泊多，人口少，河源地区第三阶梯，海拔500m以下，平原为主，季风强烈，河湖众多，人口密集中国地势西高东低，呈三级阶梯状分布第17页，共68页，2023年，2月20日，星期三全国水资源分区一级区二级区三级区松花江818辽河612海河415黄河829淮河515长江1245东南诸河711珠江1022西南诸河614西北诸河1433合计80214计算分区1061个第18页，共68页，2023年，2月20日，星期三季风气候显著，气候类型多样，地区差异明显气

候

特

点寒温带暖温带温带热带亚热带极端干旱半干旱干旱湿润半湿润东南季风西南季风第19页，共68页，2023年，2月20日，星期三东西

青北干藏高原区部季风区区旱半干旱面积比例降水深(mm)500176983三大自然地理分

区第20页，共68页，2023年，2月20日，星期三中国水资源的特点1、我国水资源总量多、人均少、单位面积少淡水资源总量为28124亿m3，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位；但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。单位面积水量约为世界单位面积水量的2/3。第21页，共68页，2023年，2月20日，星期三第22页，共68页，2023年，2月20日，星期三第23页，共68页，2023年，2月20日，星期三2、地区分布不均匀，南涝北旱南方水多（占全国总量的81%）、人多（占全国的54.4%）、地少（占全国的35.9%）；北方水少（占全国总量的14%）、人多（占全国的43.2%）、地多（占全国的58.3%。南方水量有余，北方缺水的局面。第24页，共68页，2023年，2月20日，星期三第25页，共68页，2023年，2月20日，星期三第26页，共68页，2023年，2月20日，星期三中国水资源总量分区变化图第27页，共68页，2023年，2月20日，星期三黄土高原水乡乌镇第28页，共68页，2023年，2月20日，星期三3、年际和季节变化大，水旱灾害频繁季风气候影响明显，降水量与径流量的年际和季节变化大，而且干旱地区的变化更明显。南部地区最大降水量一般是最小年降水量的2-4倍，北方一般为3-6倍。南部地区最大径流量一般是为最小径流量的2-4倍，北部为3-8倍。第29页，共68页，2023年，2月20日，星期三4、地下水分布广泛，是北方地区的供水资源水量、水质相对稳定，对于北方供水具有重要的意义。北方平原区——东北诸河、海河、淮河和山东半岛、内陆诸河等地区地下水开采量，约占总供水量的1/4.其中，海河地下水开采量占全流域供水量的53%。第30页，共68页，2023年，2月20日，星期三5、水土流失、河流泥沙含量大年流失35亿t：入海18.5亿t，占53%；流出国境2.5亿t，占7%；流域淤积14亿t，占40%。黄河泥沙水土流失第31页，共68页，2023年，2月20日，星期三水土流失风蚀面积191万km2水蚀面积165万km226万km220世纪90年代末全国水土流失总面积356万km2单位：万km2第32页，共68页，2023年，2月20日，星期三第二节我国水资源开发利用的现状一、我国水资源利用方面取得重大进展初步形成完善的水资源减灾和保障体系。基建：加固提防、水库、南水北调、三峡工程、治黄工程等建设在保障饮用水安全、防洪减灾、粮食生产、经济发展、生态建设和环境保护等方面发挥了巨大作用。第33页，共68页，2023年，2月20日，星期三二、我国水资源开发利用面临的问题1、区域上具有明显差异南方片——地表水（95%）北方片（不包括内陆河流域片）——地下水，黄淮海流域内陆河片——地表水（90%）第34页，共68页，2023年，2月20日，星期三2、开发利用滞后于经济发展水资源开发利用程度仅为20%。2000年，蓄水工程总库容占天然径流量的19.1%。1980-1997，全国平均供水增长率1.4%，GDP增长为9.8%。第35页，共68页，2023年，2月20日，星期三3、北方地区缺水形势严峻尤其是黄淮海流域缺水形势严峻。径流量衰竭、断流（黄河、淮河）地下水开采严重生态环境恶化淮河郑州黄河河床干涸成滑翔机跑道第36页，共68页，2023年，2月20日，星期三河道断流调查1550条河流（30.8万km）2000年共有60条河流发生断流现象发生断流现象的河流总长度22393km断流总长度7996km单位：km全年断流的断流河长“有水无流”断流河长其它断流类型河长河流数（条）总长度（km）断流河长（km）松花江31376254辽河839161531海河3069064106黄河72465327淮河525423934西北诸河751881384第37页，共68页，2023年，2月20日，星期三主要河道断流1980-2000断流年数平均断流天数(d）平均断流长度(km）最长断流发生年份最长断流长度(km）黄河15643531997704海河21277741980～200074辽河43138200060淮河542121980～200063塔里木河213653632000363第38页，共68页，2023年，2月20日，星期三湖泊萎缩全国大于10km2湖泊中：142个萎缩，面积减少9574km2，蓄水量减少516亿m3；94个干涸，面积减少4327km2萎缩和干涸合计减少面积15%主要发生在长江、西北和海河面积减少比例蓄水量减少比例第39页，共68页，2023年，2月20日，星期三湖泊萎缩西北：湖泊萎缩主要受气候波动与开发利用的影响。江淮平原：主要受泥沙淤积和围垦的影响。华北及东北平原：主要受水土资源开发和人类活动影响。云贵高原：主要受气候变化和水资源利用影响。一级区湖泊个数湖泊面积湖泊蓄水量(个)面积减少（km2）占总面积（%）蓄水量减少（亿m3）蓄水量减少（%）松花江区10651.61.71.0海河区5101367.310.260.6黄河区1160223.318.18.9淮河区77031311.112.4珠江区4358.81.90.9长江区79600328.1282.627.3西北诸河区2611532.8190.23.1第40页，共68页，2023年，2月20日，星期三4、城市缺水现象日益突出，挤占生态环境用水和农业用水2000年，全国668座城市中，有400座不同程度缺水，110座严重缺水。为了缓解水资源短缺的窘况，100多个县级以上城市被迫限时限量供水。第41页，共68页，2023年，2月20日，星期三湿地面积减少减幅达21%湿地减少主要原因是围垦与不合理的水土资源开发及气候变化，50年来，由于围垦减少湿地面积973万hm2,占减少面积的93%湿地减少主要在东北三江平原、西北内陆河流域和长江中下游平原第42页，共68页，2023年，2月20日，星期三三江平原沼泽湿地变化沼泽湿地面积变化万hm2第43页，共68页，2023年，2月20日，星期三5、用水浪费和缺水现象并存，节水和挖潜还有较大潜力工业用水浪费严重，重复利用率低。农业灌溉用水效率比较低城市自来水跑、冒、滴、漏的损失率至少20%。节水、污水处理回用问题及雨水利用没有很好的推广第44页，共68页，2023年，2月20日，星期三6、江河湖库水污染严重2002，污水排放总量约631t，2008年，758t。据环境部门监测，全国城镇每天至少有1亿吨污水未经处理直接排入水体。全国七大水系中一半以上河段水质受到污染，全国1/3的水体不适于鱼类生存，1/4的水体不适于灌溉，90%的城市水域污染严重，50%的城镇水源不符合饮用水标准，40%的水源已不能饮用，南方城市总缺水量的60%—70%是由于水源污染造成的。第45页，共68页，2023年，2月20日，星期三7、干旱缺水地区水资源开发利用程度过高，生态环境恶化西北内陆河流域天然绿洲萎缩终端湖泊消亡荒漠化加剧第46页，共68页，2023年，2月20日，星期三土地沙化沙化程度增加全国沙化面积１７４万km2主要原因是滥垦，过牧，滥挖滥采和不合理的水土开发第47页，共68页，2023年，2月20日，星期三草地退化程度干旱区半干旱区亚湿润干旱区合计面积所占%面积所占%面积所占%面积所占%轻度181756289655.894644565953中度95929176034.070633342632重度454145301045221143813合计32311005187100210510010523100面积单位：万hm2第48页，共68页，2023年，2月20日，星期三土壤次生盐渍化(%)盐渍化分布情况干旱与半干旱及半湿润地区土壤次生盐渍化面积17.3万km2第49页，共68页，2023年，2月20日，星期三8、地下水开采过量地下含水层衰竭；地面沉降；海水入侵；地下水污染等山东莱州湾：海水倒灌毁田毁掉60万亩古都西安：

地面沉降现裂缝撼动千年大雁塔贵昆铁路：

岩溶塌陷引发列车颠覆事件天山北坡：绿洲植被退化

片状沙漠要“握手”

第50页，共68页，2023年，2月20日，星期三地下水超采北方平原区浅层地下水开采情况2000年超采量100亿m32000年超采区面积185457km2(深浅层超采重叠面积14890km2)第51页，共68页，2023年，2月20日，星期三2000年地下水超采超采区超采量累计超采量（km2）（亿m3）（亿m3）松花江63741.629.3辽河37902.368.1海河10235361.6975.3黄河1014011.3170.4淮河267198.4126.3长江179403.258.1东南诸河15840.31.2珠江21340.310.6西北诸河1442410.692.1全国18545799.61531.3第52页，共68页，2023年，2月20日，星期三地下水超采危害地下水超采其它因素地下水位持续下降，降落漏斗面积不断扩大地面沉降总面积达61783km2地面塌陷2500多处，总面积超过2300km2，最大塌陷深度超过30m咸水入侵面积约1149km2地裂缝近6000条，分布面积超过700km2第53页，共68页，2023年，2月20日，星期三第三节可持续发展与水资源一、可持续发展概述

1、定义：

不同领域，各定义偏重也不一样：

侧重生态方面的定义：改进人类的生活质量，同时不要超过发展的生态系统的负荷能力；侧重经济方面的定义：在保持自然资源的质量和所提供服务的前提下，使经济的净利益增加到最大限度；第54页，共68页，2023年，2月20日，星期三侧重技术方面的定义：可持续发展就是转向更清洁、更有效的技术，尽可能的接近零排放或密闭式工艺方法，尽可能的减少自然资源的消耗；侧重社会方面的定义：人口趋于平稳、经济稳定、政治安定、社会秩序井然的一种社会发展；侧重空间方面的定义：侧重世代伦理方面的定义：在满足当代人需要的同时，不损害后代人满足需要的能力，既符合局部人口利益，有符合全球人口的利益。；侧重人与自然相协调的定义：社会发展与自然环境协调。第55页，共68页，2023年，2月20日，星期三可持续发展内涵可持续发展就是在满足当代人需求的同时，不损害后代人的需要，在满足人类需要的同时，不损害其他物种满足其需要能力的一种发展。第56页，共68页，2023年，2月20日，星期三2、可持续发展理论对水资源发展有重要作用（1）协调发展水资源：

一要与生产力和经济发展要求相协调，过多的开发水资源，高于经济发展的需要，科技力量跟不上，会造成水资源的极大浪费，我国天然降水利用率仅为10%；二要与人口发展相协调。（2）注重水资源可持续开发。第57页，共68页，2023年，2月20日，星期三3、水资源可持续发展评价的指标体系（1）水资源利用可持续度：数值等于可供给的水资源总量与发展用水总量的比值。表示水资源对于发展的支持程度，是水资源对于发展用水量的满足程度。（2）水资源利用可持续指数：数值等于水资源利用的产出与用水量的比值。表示区域发展持续可能性大小。（3）发展对水资源的响应：由于物质刺激而导致的适应和由于信息反馈而引起的主动的事前调整；量变性响应和质变性响应。第58页，共68页，2023年，2月20日，星期三二、可持续水资源管理概述《21世纪议程》中水资源研究的总要内容，也是我国社会经济可持续发展议程中的重要内容。定义1：是指国家和地方水的政策制定、水资源规划开发和管理中，寻求经济发展、环境保护和人类社会福利间的最佳联系和协调。定义2：支撑从现在到未来社会及其福利而不破坏他们赖以生存的水文循环或生态系统完整性的水的管理与实用。第59页，共68页，2023年，2月20日，星期三1、可持续水资源管理的目标可持续水资源管理目标完整性时效性协调性水量与水质统一短期效益和长远效益的统一经济、环保、社会发展统一第60页，共68页，2023年，2月20日，星期三2、可持续水资源管理的主要内容（1）水权管理

水资源的所有权是对水资源占有、使用、收益和处置的权力。我国《水法》明确规定，水资源属于国家所有。农村集体经济组织修建管理的水库中的水，归该农村集体经济使用。为适应不同的使用目的，可以在使用权的基础上，着眼于水资源的使用价值，将其各项权能分开，创设使用权、用水权、开发权等。其中最重要的是水资源的使用权。国家鼓励单位和个人依法开发、利用水资源，并保护其合法性。（2）水资源合理配置

对各用户之间进行科学分配第61页，共68页，2023年，2月20日，星期三（3）水资源政策管理：为实现可持续发展战略下的水资源持续利用任务而制定和实施的方针政策方面的管理。（4）水资源开发利用与水环境保护管理：地表水的开发、治理与利用和地下水开采、补给与利用的全过程管理。（5）水资源信息与技术管理：水文观测、水质监测、水情预报、工程前期的调查、勘察和运行管理中的跟踪调查等。（6）水资源组织与协调管理第62页，共68页，2023年，2月20日，星期三3、可持续水资源管理面临的问题与挑战（1）面临问题在