水资源学概论ppt教学课件

水资源学概论水资源学概论 水是一切生命之源泉。人类许多伟大文明正是因为有了水才得以蓬勃发展；有的文明，正是由于水资源匮乏走向灭亡或不得不迁徒。从远古到如今，人类常常为了水而发生争端乃至战争。特别是现在，水资源已经成为人类生存与生存环境的最重要的制约因素。第一章 绪论第一节水问题与水资源的重要性v世界银行行长伊斯梅尔：本世纪许多战争都是为了争夺石油而进行的，下个世纪多为水源而战争；v约旦国王侯赛因：约旦的战争，只有为约旦河而战；v前联合国秘书长加力以及埃及总统：埃及再也不会和以色列有战争了，埃及的武装力量是为尼罗河而存在；v南亚次大陆恒河、不拉马普特拉河是印度于孟加拉的命根子，40%来自于境外。70年代支解巴基斯坦，印度对华态度无不与水资源有关。一、水政治与水战争 埃及2%的领土不是沙漠，降雨量为0-200mm，人口为7000万，取河水量680亿立方米，尼罗河流经8个国家，排最后一位。目前埃及缺水30%，水的利用率75%，上游的苏丹与埃塞俄比亚是埃及最重要的敌国，决不能让它们发展起来这是埃及的国策，否则，进行战争。尼罗河流域中东地区 在中东，约旦河长360公里，年平均流量18亿立方米，以色列取走10余亿，1967年占领1600平方公里的戈兰高地（约旦河主要补给区），以色列地下水开采的65%来自于被占领土。二、水生存与水经济人类赖以生存的基本资源：土地与水源 生活用水：城市人均用水量中国为每天为90升，中小城市50-70，深圳市为400，农村人均用水15-40；欧美500升，最高为600升。工业用水：在中国，每万元工业产值需水300-800立方米生产用水，吨钢 18-25，汽车 40-50，吨纸 130-160，吨维生素 36万火电发电60万kw的电厂用水2945-3926立方米/小时农业用水：1kg玉米600-800kg，1kg水稻800-1200kg，1kg皮棉5000kg两个实列：红旗渠的故事；黄河断流；70年代 21天 6次 5-6月 130公里 80年代 36天 7次 5-6月 150公里 90年代 226天 2、3、4、5、6 月 700公里 1997年 330天黄河无滴水入海！咸海的教训：为了发展农业，灌溉几百万公顷土地，60年代每年50-70立方公里水流不能入咸海，80年代流入为零。咸海的水量从1075立方公里减少为54立方公里，盐度由10克增加10倍以上。从而导致6万人的捕鱼业已经关闭；温度的调节作用下降，无霜期从200余天减少为170天；外裸的海床28000平方公里，雨量减少一半，该区域环境质量急剧下降。三、水污染与水环境 没有几条干净的河：向长江与珠江排放的污水150亿吨/年，1999年广州出现了50年不遇的大水荒。松辽流域17808公里的河流，仅有160公里为一类水质，不到1%2984 二 16.8%3967 三 22.3%6624 四 37.2%4074 五 22.9%严重污染，失去利用价值。全国1/4的人口饮用的水质不良，2/3的人口饮用次生污染水。其他的水环境问题：四、水与水资源的重要性v水是生命的创造者；v水是气候环境的调节器；v水是地球表面的“雕塑家”；v水是农业的命脉；v水是工业血液；v水是能源与交通的重要载体；v 概括：水是人类生存的基础，环境的核心，可持续发展的中心，水直接关系到国家的稳定。第二节水资源学的内涵与主要内容一、水资源的基本含义v自然属性自然界天然存在，受自然界因素主要控制，参与自然界循环与平衡的重要因子。-我们不能违背其自然规律。v可利用性水的类型多，水的用途广泛，要求不一，淡水、微咸水、中咸水、咸水、肥水；各种形态，气、固、液；赋存类型，地下水，地表水等。-只有在当今经济技术条件下可以利用的。v数量与质量兼顾性在数量上要足够，在质量上满足需要，在一定条件下是可以改变的。v时变性是否是水资源很大程度上取决于经济技术条件，今天认为或不能作为的水随着经济技术的发展也可以成为水资源。二、能够作为水资源的基本要求v按需要能够稳定（数量上与质量上提供)；v这个水量有可靠的来源，通过自然界水文循环不断得到更新与补充；v这个水量及水质可以通过人工来控制。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自然水，既包括数量和质量的含义，又包括使用价值和经济价值。从狭义上讲，水资源是指人类在一定的经济技术条件下能够直接使用的淡水（以江河、湖泊为代表的地表水和以地下水的淡水为主）；从广义上讲，是指在一定的经济技术条件下能够直接或间接使用的各种水和水中的物质，在社会生活和生产中具有使用价值和经济价值的地球上的各种水体都可以称为水资源（包括天上的雨雪、河湖中的水体、浅层和深层的地下水、土壤水、冰川、海水等等）。三、水资源学的定义 水资源学是对水资源进行勘察、评价、开发、利用、规划、管理与保护的知识体系；是指导水资源业务的理论基础；其目的是探求水资源在自然资源体系中的位置、作用以及和其他自然资源间的相互关系，揭示水资源的形成、演化与运动机理以及在时空上的变化规律；研究在经济和社会发展中水资源供求关系机器解决的科学途径；为水资源的勘察、评价、开发、利用、规划、管理与保护提供理论与技术支持；研究在人类各项活动中，特别是人类开发利用水资源过程中引起的环境变化，以及这种变化对水资源自然规律的影响；探求在变化的环境中如何保持对水资源的可持续开发利用的科学途径等。水文与水资源工程工科水利工程水利水电工程 水文与河道动力学海岸工程第三节水资源学的学科体系 为了使同学们便于今后的学习专业知识，了解本专业的业务范围以及与其他学科的关系，在今后的工作与业务研究中能从整体性与系统性的视觉从事本专业工作以及拓宽专业面，加强与其他学科的联系，介绍水资源学科的学科体系。按国家学科门类划分：学科的特点：大类学科涉及的专业面十分广，专业的方向繁杂，各自特点十分突出，但又关联性强。应用学科以解决具体工程问题为主，其学科的深入发展特别依赖其他基础学科及相关学科的发展 交叉学科由于水资源对自然与社会的广泛影响与作用，该学科的本身就是各种学科交叉的结果，同时，该学科与其他学科的结合又生长出了许多新的学科与学科方向。实践性学科学科的知识结构：自然科学基础类知识，专业基础类知识气象学、地质学、地理学、测绘学、生态学、水文学、水力学、环境学、经济学、法学、管理学等，工程类专业通用技术基础类知识，专业知识。水资源利用与保护 李广贺 中国建筑出版社世界水资源概论叶锦昭 科学出版社水资源学概论陈家琦 中国水利水电出版社策解中国水问题霍有光 陕西人民出版社水资源持续利用与管理导论冯尚有 科学出版社水，迫在眉睫的生存危机马克.德维力耶 上海译文出版社中国水危机马军 中国环境科学出版社中国水资源与可持续发展张岳 广西科学技术出版社中国21世纪水问题方略刘昌明 科学出版社参考文献第二章 水资源的形成与赋存第一节 自然界的水循环一、水循环 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)；降落在陆地的水分,一部分汇集于江河湖泊形成地表水；另一部分渗入土壤岩石中,成为地下水。地表水有的重新蒸发成为水汽,返回大气圈；有的渗入地下成为地下水；其余部分则流入海洋，地下水有的通过地面蒸发直接返回大气圈，有的被植物吸收，通过植物叶面蒸腾而返回大气圈，其余部分则形成地下径流。地下径流或直接流入海洋，或在径流过程中泄露地表转化为地表水，然后再返回海洋。自然界中水的这种运动称为水循环。水循环可分为小循环和大循环v小循环是指由海洋表面蒸发的水汽,又以降水形式落入海洋；或者由大陆表面(包括陆地水体表面、土面及植物叶面等)蒸发的水气,仍以降水形式落回陆地表面。这种发生在局部范围内的水循环过程称为小循环v大循环则是由海洋表面蒸发的水汽,随气流带到大陆上空,形成降水落回地面,再通过径流(地表的及地下的)返回海洋的过程这种发生在海陆之间的循环过程称为大循环二、自然界水循环的意义v鉴于自然界水的循环规律,所以说水是一种可更新的资源；v人类和万物处于水循环(主要是陆地水循环)的环境中,人类活动直接影响着水的循环过程。v由于水的循环作用，水具有自身净化作用；v由于水循环的特点决定，水存在的形式多样性，分布的广泛性，时空变化的随机性，水资源的分配的巨大差异性。v水的循环在地球上起到输送热量和调节气候的作用，对地球环境的形成、演化和人类生存都有重大的作用与影响。三、水体更替周期 永冻层下水 10000a 生物水 几小时 极地冰川和雪盖 9700a 大气水 8d 海洋 2500a 沼泽 5 a 高山冰川 1600a 土壤水 1d层地下水 100-1400a 河川水 8d 湖泊 17a 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。四、人为水循环（侧支循环）v人为水循环可以严重地改变天然水循环，处理不好，会v产生一系列水问题与生态环境问题第二节地球上水的赋存与分布一、全球水资源的赋存形式与所占比重地表水与地下水是当前人们所依赖的主要水资源v降水是可利用水资源的最主要的补给来源（基本上是唯一的）；v一个国家、一个地区水资源多少，可利用率大小主要取决于降水的多少和降水的特征；一般通过降水的多少衡量一个国家和一个地区水资源的多少；v亚洲：741mm 非洲：740mm 北美洲：756mm 南美洲：1597mm 欧洲：790mm 澳洲：456mm 中国：629mm 美国：760mmv降水一般是转化成地表水或地下水才得以被利用，但是，人们现在越来越重视直接利用降水。v控制降水的主要因素：v影响大区域降水主要是地理位置与气候条件；v影响小区域降水除了地理位置与气候条件外，还取决地形、地貌、植被、气象以及人为因素等等。v降水分布除了地域变化外，还有年际、季节、形态、质量的变化。二、降水v水面蒸发v水面蒸发量是反映当地蒸发能力的指标,它主要受气压、气温、湿度、风、辐射等气象因素的综合影响。v干旱指数v干旱指数是用来反映干湿程度的指标,以年蒸发能力和年降水量的比来表示。干旱指数大于 1.0,说明年蒸发能力超过年降水量,表明该地区的气候偏于干旱,值越大,干旱程度就越严重；干旱指数小于 1.O,说明年蒸发能力小于年降水量,表明该地区气候偏于湿润,值越小,气候越湿润。三、蒸发 影响径流形成及其分布的主要因素有气候因素(如降水、蒸发、气温等)和下垫面条件(如地形、地质、土壤、植被、湖泊、沼泽、冰川等)。人类活动对径流也有重要的影响。天然年径流和降水一样,存在着年际变化大和季节分配不均的问题。河川径流多年变化情况与补给来源的性质、下垫面条件、集水面积大小诸因素有关。一般以降水补给为主的河流年径流值变化大，冰川补给比重大的河流和以降水融雪混合补给的河流值变化较小，而以地下水补给为主的河流值变化最小 径流的季节分配,主要取决于补给来源的性质及其变化规律。我国除西北地区一些河流属冰川融水补给为主外,全国大部分河流是以雨水补给为主。因此，我国绝大部分河流的季节分配主要取决于降水的季节分配。四、径流莱茵河水系v湖泊v 湖泊水是水资源的重要组成部分,它能自然调节河川径流、提供供水、灌溉、航运及养殖等用水。v冰川v 我国冰川总面积约为 58523平方公里,主要分布在西北、西南地区,其大体范围是:南起云南省的玉龙雪山,北抵新疆的阿尔泰山，西至帕米尔,东到阿尼玛卿山；分属西藏、新疆、青海、甘肃、云南、四川等省区)。v 冰川的分布规模受地形、气候等因素的影响,尤以海拔高度影响较大，我国冰川多分布在西部海拔 3500m 以上的高寒山区。我国冰川按其形成的气候条件及冰川特性,分为大陆型冰川和海洋型冰川两大类。v 我国以大陆型冰川为主。五、湖泊与冰川v地下水的赋存特征v 地壳中存在着各种形式的水，包括结合水、重力水、毛细水、气态水、固态水及矿物中的水。我们所说的地下水