第二章水資源的概念和特點及水循環(huán)轉(zhuǎn)化規(guī)律

第二章

1、水資源的概念和特點2、水循環(huán)及轉(zhuǎn)化規(guī)律水資源概念定義較多，原因如下：（1）不同部門、行業(yè)對水資源的理解有差異；（2）水的表現(xiàn)形式多樣：？？（3）水的物理、化學性質(zhì)具有較強的地域性；（4）水資源開發(fā)利用受自然因素、社會因素、經(jīng)濟因素、環(huán)境因素等多種因素的影響和限制，且各因素是不斷變化的；（5）水資源系統(tǒng)是一個復雜的巨系統(tǒng)，涉及眾多學科。《英國大百科全書》中定義水資源為“全部自然界任何形態(tài)的水，包括氣態(tài)水、液態(tài)水和固態(tài)水”。《中華人民共和國水法》第二條，本法所稱水資源，是指地表水和地下水。水資源的概念《中國大百科全書》（大氣、海洋、水文卷）定義：“地球表層可供人類利用的水，包括水量（水質(zhì)）、水域和水能資源，一般指每年可更新的水量資源”。（水利卷）定義：“自然界各種形態(tài)（氣態(tài)、固態(tài)或液態(tài)）的天然水，并將可供人類利用的水資源作為供評價的水資源”。水資源的概念水資源的概念1988年聯(lián)合國將水資源定義為：作為資源的水應當是可供利用或有可能被利用，具有足夠數(shù)量和可用質(zhì)量，并可適合對某地用水的需求而能長期供應的水源。水資源包括：水質(zhì)和水量質(zhì)和量是不可分隔的兩個方面，人們利用水資源，既要求有一定的量，又要求水質(zhì)符合標準，兩者缺一不可，否則將會失去其經(jīng)濟價值。我們所指的質(zhì)：礦化度<1g/L淡水礦化度1g/L~3g/L微咸水礦化度>3g/L咸水水資源的概念水資源：是一種可以再生的（恢復的或更新的），參與自然界水分循環(huán)的，能夠提供人類持續(xù)利用的，動態(tài)的淡水資源。水資源的概念掌握對水資源概念的理解：（1）可恢復的動態(tài)資源；（2）參與自然界水分循環(huán)；（3）可以利用并且具有資源價值的水；（4）對人具有使用價值，而且在當今科技水平和社會經(jīng)濟條件下，能夠開發(fā)利用的水。水資源的概念過去多年或歷史時期儲存下來的冰川、深層地下水，因恢復周期很長，一旦被大量取用就難以恢復，所以一般不宜作為水資源。海水盡管已經(jīng)有海水淡化技術，但成本高，技術復雜，現(xiàn)今還不宜作為水資源。水資源的概念大氣水和土壤水的資源歸屬問題，目前爭議較大（1）應納入水資源：因為這些水都具有使用價值。自古以來它們就被利用于農(nóng)、林、牧業(yè)的生產(chǎn)活動中。（2）不應納入水資源：因為水資源的開發(fā)、利用是指通過人類勞動的投入和改造，主動開發(fā)的行為。大氣水和土壤水的利用，目前僅限于人類對自然條件的順應和被動服從，這些水既不能取出，又不能按照人的意愿實施調(diào)度和調(diào)控。所以不能算作水資源，最多只能視為潛在的水資源。

水資源的概念需注意的：水資源與人類開發(fā)利用的關系（1）產(chǎn)水功能是有條件的（2）水資源的“質(zhì)”與“量”是有閾值的水資源的概念（3）水資源是環(huán)境資源，建設和諧社會需要關注人與人的和諧，更需要關注人與自然的和諧，防止水與人類的相互侵害。（1）可再生性也稱可恢復性、可更新性。是指在一定限度內(nèi)取用的水量可以得到再生補給。自然界的水資源參與水文循環(huán)，為其可再生創(chuàng)造了條件。李白《將進酒》：君不見黃河之水天上來，奔流到海不復回?！?可再生不可再生？水資源的特點（1）可再生性水的類型更新周期水的類型更新周期極地冰川10000年湖泊水17年永凍層地下冰9700年沼澤水5年世界大洋水2500年土壤水1年高山冰川1600年河流水16天地下水1400年大氣水8天全球各種水體更新的平均周期水資源的特點（1）可再生性從水資源持續(xù)利用的角度看，水體的儲水量并非全部都能利用，只有其中積極參與水分循環(huán)的那部分水量，由于利用后能得到恢復，才能算作可資利用的水資源量。而這部分水量的多少，主要取決于水體的更新周期，周期愈短，可利用的水量就愈大。如我國冰川儲量有5×1013m3，而實際參與水循環(huán)的水量僅是總儲量的1/100。水資源的特點（2）有限性

水循環(huán)是無限的，但水資源量卻是有限的。一個地區(qū)水資源量取決于本地區(qū)降水量，而降水量是有限的，（我國多年平均降水量是6.2萬億方/年）降水量只是一個地區(qū)水資源的最大數(shù)量，而事實上水資源量遠遠小于降水量。水資源不是“取之不盡、用之不竭”的。水資源的特點（3）時、空分布的不均勻性

水資源在年內(nèi)、年際間變化很大。我國屬大陸性季風氣候，受季風和西風環(huán)流的影響，降水在一年之內(nèi)，夏秋多，而冬春少。夏秋季降水量占全年的60%~70%?？菟旰拓S水年經(jīng)常交替出現(xiàn)。水資源的特點（3）時、空分布的不均勻性

水資源在地區(qū)分布上也很不均勻，呈現(xiàn)由東南到西北遞減的特點。在局部地區(qū)呈現(xiàn)由山區(qū)向平原遞減的特點。

長江、珠江和浙閩地區(qū)，人均水資源量3120m3，屬豐裕區(qū)；黃淮海地區(qū)人均水量530m3，其中海河流域僅200m3，屬水資源嚴重不足區(qū)；西北內(nèi)陸河區(qū)屬水資源貧乏地區(qū)。降水量隨緯度的變化動畫水資源的特點（4）利用的廣泛性和不可替代性

沒有水就沒有生命，人類的生息繁衍和社會經(jīng)濟活動，生態(tài)環(huán)境都離不開水。水資源是生活資料又是生產(chǎn)資料，用途廣泛。水資源的不可替代性說明了它是一種比其它礦產(chǎn)資源、生物資源等更重要的資源。水資源的特點（5）利與害的兩重性

降水和徑流時、空分布不均勻，常造成洪澇、干旱等自然災害。如果人為開發(fā)利用不當，也會引起人為災害，如荒漠化、次生鹽漬化、水質(zhì)污染等。水既有可利用性的一面也有能引發(fā)災害的一面，這是它的兩重性?！八奢d舟，亦可覆舟”。水資源的特點（6）相互轉(zhuǎn)化性大氣水、地表水與地下水的相互轉(zhuǎn)化是自然界的普遍規(guī)律。水資源的特點（7）流動性和隨機性流動性：人往高處走，水往低處流。隨機性：每年的水資源量是不同的，但多年平均量基本是常數(shù)，因此水資源的可持續(xù)能力不應超過水循環(huán)的多年平均的最大水量。水資源的特點（8）系統(tǒng)性由若干可以相互區(qū)別而又相互聯(lián)系和相互作用的要素組成的有機體，且在一定的環(huán)境中，具有特定功能的整體。水資源的特點水資源的特點回顧可再生性有限性時、空分布的不均勻性利用的廣泛性和不可替代性利與害的兩重性相互轉(zhuǎn)化性流動性和隨機性系統(tǒng)性定義：水的自然部分與人工部分的有機結合。自然系統(tǒng)地表水系統(tǒng)：水體和流域地下水系統(tǒng)：水和巖層人工系統(tǒng)工程系統(tǒng)：工程單元管理系統(tǒng)：組織機構和管理制度水資源系統(tǒng)水資源系統(tǒng)功能：（1）以資源的形式用水興利的功能，如供水、發(fā)電、航運、養(yǎng)殖、旅游等；（2）以調(diào)節(jié)控制為手段的減災除害的功能，如防洪、除澇、改良鹽堿地、改善環(huán)境等；（3）以工程和非工程的手段保護水質(zhì)和水生態(tài)環(huán)境的功能等。現(xiàn)代的大型水資源系統(tǒng)功能已發(fā)展為具有興利除害和保護環(huán)境的綜合功能。水資源系統(tǒng)水資源不僅指具有供水價值和能夠取出、調(diào)度和管理的淡水，而且應充分注意永續(xù)利用的要求，使用后可通過水文循環(huán)予以恢復和更新。在以供水為目的的水資源研究中，應以水資源系統(tǒng)的觀點來看待和利用水資源，并以可持續(xù)發(fā)展的理論指導水資源的開發(fā)利用。水資源系統(tǒng)專業(yè)術語1、地表水：指分布于地球表面的各類水體。如海洋、江河、湖泊、冰川等。2、分水嶺（分水線）：地形高低起伏形成若干低地，低地被較高的山脊和坡脊環(huán)繞，這些山脊和坡脊稱為分水嶺。褶皺、向斜、背斜動畫3、流域：陸地表面被長短不一、高低錯落的不同等級分水線分割成大大小小的匯水區(qū)域，稱為流域。當流域的地面、地下分水線重合時，該流域稱閉合流域。反之，則稱為非閉合流域。非閉合流域的地表集水區(qū)和地下集水區(qū)不一致。專業(yè)術語4、地下水：賦存于地下巖土體空隙中的水。根據(jù)埋藏條件，地下水可劃分為潛水、承壓水；按巖土空隙的形態(tài)分為孔隙水、裂隙水、巖溶水。5、含水層（透水層）、隔水層：含水的巖層稱為含水層，相對不含水的（或透水能力較差）的巖層稱為隔水層。專業(yè)術語自流水盆地動畫潛水：飽水帶中第一個具有自由表面的含水層中的地下水。潛水沒有隔水頂板，或只有局部的隔水頂板。潛水的表面為自由水面，稱作潛水面。潛水面到地面的距離稱為潛水埋藏深度。潛水面上任何一點的高程稱為該點的潛水位。潛水位相等的各點的連線稱為等水位線。承壓水：充滿于兩個隔水層（弱透水層）之間的含水層中的地下水。承壓含水層上部的隔水層（弱透水層）稱作隔水頂板，下部的隔水層（弱透水層）稱作隔水底板。與潛水相比較，承壓水與大氣圈、地表水圈的聯(lián)系較差，水循環(huán)緩慢。6、包氣帶與飽水帶地表以下一定深度上，松散沉積物（或巖石）中的空隙被重力水所充滿，形成地下水面。地下水面以上的地層部分稱為包氣帶；地下水面以下的飽含水的地層部分稱為飽水帶。地表水及地下水的特點水源水質(zhì)水溫雜質(zhì)污染開采利用地下水好穩(wěn)定少，含鹽量較地表水高不易被污染；一旦受到污染，恢復期較長或很難恢復開采受地形和地質(zhì)條件的限制江河水一般上游較好不穩(wěn)定較多易受污染易利用湖泊水庫水受來水影響不穩(wěn)定受天氣影響較少，含鹽量較高，含藻類較高易受污染易利用水資源的分類地表水資源：（1）河川徑流量（水文測站的數(shù)據(jù)）：由于開采、蒸發(fā)、滲漏損失等需還原）豐、平、枯（2）湖泊儲存量（3）冰川積蓄量(冰川利用慎重)也可以劃為：補給資源量和儲存資源量水資源的分類地下水資源：《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》(GBJ27-88)（1）補給量：地下水徑流流入量、大氣降水入滲補給量、地表水入滲補給量、越流補給量、人工補給量，m3/a（2）儲存量：體積儲存量(潛水)、彈性儲存量(承壓水)m3（3）允許開采量：在技術經(jīng)濟條件許可條件下，在整個開采期內(nèi)，以出水量不減少，動水位不超過設計要求，水質(zhì)、水溫變化在允許范圍內(nèi)，在單位時間內(nèi)從水文地質(zhì)單元(或取水地段)中能夠取出的水量。以不影響鄰近已建水源地開采和不發(fā)生危害性工程地質(zhì)現(xiàn)象為前提。水循環(huán)及轉(zhuǎn)化規(guī)律水循環(huán)：地球上的水在大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈四大圈層中進行著連續(xù)不斷地循環(huán)運動，水的這種循環(huán)運動成為水循環(huán)。水循環(huán)水循環(huán)：大循環(huán)、小循環(huán)、側(cè)支循環(huán)水循環(huán)的三個階段：降水、徑流、蒸發(fā)降水徑流蒸發(fā)降雨、降雪、霧、冰雹等地表徑流和地下徑流水面、陸面、植物、土壤等大循環(huán)：海陸之間的水文循環(huán)稱為大循環(huán)。小循環(huán)：海洋小循環(huán)、陸地小循環(huán)。用水的側(cè)支循環(huán)：水經(jīng)過使用后一部分消耗于蒸發(fā)并返回大氣，另一部分則以廢污水形式回歸于地表或地下水體，稱作是用水的側(cè)支循環(huán)。水循環(huán)海洋15％海洋水汽大循環(huán)陸地小循環(huán)海洋小循環(huán)陸地蒸發(fā)蒸發(fā)降雨降雨入海徑流用水側(cè)支循環(huán)占陸地降雨量89％11％降雨量水循環(huán)示意圖水循環(huán)大循環(huán)與小循環(huán)的關系：相互聯(lián)系的，小循環(huán)包含在大循環(huán)內(nèi)部，總趨勢是海洋向陸地輸送水汽，而陸地又將一部分徑流流回大海。在水循環(huán)過程中，地球上大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈通過蒸發(fā)、降水下滲進行水交換。分區(qū)面積(×104km2)水量(×104km3)降水徑流蒸發(fā)海洋3610045.84.750.5陸地其中：外流區(qū)內(nèi)流區(qū)1490011900300011.911.00.94.74.7－7.26.30.9全球5100057.7－57.7全球年水量平衡我國處于西伯利亞干冷氣團和太平洋暖濕氣團交鋒帶，一年內(nèi)降水量和輸送水汽等的變化，主要決定于暖氣團的進退早晚，冷氣團強弱及西太平洋強熱帶風暴情況。

太平洋暖濕氣團西伯利亞干冷氣團我國水文循環(huán)的路徑我國的水汽主要來自太平洋，由東南季風和熱帶風暴，將大量水汽輸向內(nèi)陸形成降水，雨量自東南沿海向西北遞減，而徑流則自西向東及自北向南注入太平洋。其次是印度洋水汽隨西南季風進入我國西南、中南、華北以至河套地帶，成為夏秋季降水的主要源泉之一，徑流的一部分自西南一些河流注入印度洋，另一部分流入太平洋。我國水文循環(huán)的路徑我國水文循環(huán)的路徑大西洋的少量水汽隨盛行的西風環(huán)流和氣旋東移，也能參加我國內(nèi)陸腹地的水分循環(huán)。北冰洋水汽借強盛的北風經(jīng)西伯利亞和蒙古進入我國西北，風力大而穩(wěn)定時，可越過兩湖盆地直至珠江三角洲，但水汽含量少，引起的降水并不多，小部分徑流由額爾齊斯河注入北冰洋，大部匯歸太平洋。鄂霍次克海和日本海的水汽隨東北季風進入我國，對東北地區(qū)春夏季降水起著相當大的作用，徑流注入太平洋。水循環(huán)的影響因素1、自然因素（1）氣象條件：大氣環(huán)流、風向、風速、溫度、濕度等（2）地理條件：地形、地質(zhì)、土壤、植被等2、人為因素

水庫、運河、渠道、河網(wǎng)、開采地下水、農(nóng)業(yè)發(fā)展、森林破壞、大氣污染（SO2、NOx酸雨）、熱島效應等，改變水原來的徑流路線（蒸發(fā)、徑流、下滲），將引起水的分布和運動狀況的變化。大氣污染——土壤污染——地表水污染——地下水污染——海洋污染人是自然的保護者嗎？三水轉(zhuǎn)化規(guī)律降水地表水地下水地表水西北內(nèi)陸區(qū)地下水與地表水的轉(zhuǎn)化極其頻繁。山區(qū)降水和冰雪融水有35％～45％入滲地下形成地下水；山區(qū)地下水絕大部分在山前溢出形成地表水進入盆地，占水資源總量的3％通過側(cè)向徑流補給盆地地下水；進入盆地的地表水在山前帶有40％～50％通過河流入滲、庫塘和渠道滲漏、田間入滲等方式補給盆地地下水；在沖洪積扇前緣又以泉的形式排泄地表，形成地表水。地表水和地下水經(jīng)過多次轉(zhuǎn)化后均通過徑流排泄尾湖，最終消耗于蒸發(fā)和開采。甘肅省武威市——祁連山北麓石羊河流域三水轉(zhuǎn)化規(guī)律民勤盆地大氣降水泉水溢出蒸發(fā)蒸發(fā)人工開采灌溉入滲出山口徑流量人工開采基巖裂隙水地下水側(cè)向流入灌溉入滲武威盆地大氣降水河流引水入滲引水出山口徑流量灌溉入滲大氣降水河流引水入滲灌溉入滲大氣降水河流引水側(cè)向水庫引水