水资源开发利用状况
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• 日本60-70年代每年增耗44%，70年代中期稳定， 同期工业产值保持高速增长，80年代初出现零 增长。
• 生活用水量比较少，只占8%，但是对水质要 求比较高。
• 对用水总量影响不大。
• 地下水占有重要位置：水质好、数量稳定。
P15
世界部分城市居民用水水平
2.2.2 面临的问题
• 人类可利用的淡水资源仅为0.1*108m3。 • 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。
年降雨量 径流深
1600
800-1600 400-800 200-400 <200
>900
200-900 50-200 10-50 <10
时间分布
• 年际，南方最大最小降雨量差2-4倍，北京达 到3-6倍。 • 年内，南方雨季降水量占全年降水量的5060%。北方则是70-80%。
• 北京与伦敦、巴黎等地的对比，p20，下图。
(一）-全球水量平衡PL EL
Land
R
EL PL R SL
式中：
EL——陆地蒸发量； PL——陆地降水量； R——入海径流量；
Δ SL—陆地在研究时段内蓄水量变化
Δ SL短时间内可正可负，但多年平均近于零。 则多年来平均的水量平衡为：
EL PL R
式中：
E L ——陆地多年平均蒸发量； P L ——陆地多年平均降水量； R ——多年平均入海径流量；
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
2.2.1 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 主发是发展中国家。
2.4
中国水资源开发利用状况
• 农业用水 • 农业是用水大户，占总用水量的70%左右，主要 包括灌溉、养殖、农村工副业和人畜生活等。 • 农业用水中地下水占十分重要的地位，北方农业 用水占24.2%，北京市占85.5%，河北占66.6%。 • 由于节水水平的提高，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%。
• （1）水量短缺严重，供需矛盾尖锐 全球20%的人面临饮水安全。预计2025年， 将有2/3的人口面临严重缺水，亚洲占60%，非 洲占85%（下图），存在潜在的冲突危机，最 明显的：尼罗河流域、亚洲西南部。 全球地下水年开采量达到550km3。美国、 日本、中国、欧共体、独联体、伊朗、墨西哥 占了85%。
研究对象为海洋：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ocean
Eh P h R
式中：
E h ——海洋多年平均蒸发量；
P h ——海洋多年平均降水量；
R
——多年平均入海径流量；
全球水量平衡：
EL Eh PL Ph
或
E P
流域与地表分水岭
（二）流域水量平衡
E1 E2 Rb S1 Rd
P Rb’
S2
Rd’
• （1）-非闭合流域水量平衡方程-：
我国径流带分布
径流带
丰水带
多水带 过渡带 少水带 缺水带
单位：mm
地区
闽、粤、台大部，苏、湘山地，桂、滇 南部，西藏东南部。
广西大部，四川、贵州、云南大部，长 江中下游地区。 黄淮海平原大部，山西陕西大部，四川 西北部、西藏东部。 东北西部、内蒙、宁夏、甘肃、新疆大 部， 内蒙西部、甘肃北部沙漠、新疆准葛尔、 塔里木、柴达木盆地。
• 1、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%，节水潜力最大（P16-17图表）。
• 2、更加重视工业及水。
• 2、水资源的开发将更加重视经济、环境与生态
的良性发展，实现水资源可持续利用。
2.3、中国水资源概况
2.3.1 在世界水资源中的地位
二、城市供水集中，供需矛盾尖锐
• 666座城市中，缺水的城市就达333座，其中严 重缺水108座，主要集中在北方。
• 造成的原因： • （1）水资源分布与人口土地分布的极不平衡 • （2）工农业发展迅速，人口成倍增长。
• （3）水资源的污染。
• （4）开发利用不合理，浪费现象十分严重。
三、城市地下水过量开采，环境地质问题突出 • 1） 区域地下水位持续下降、降落漏斗面积不
0.76%
永冻土底冰
湖泊淡水 土壤水
2.53%
0.03%
海洋水 湖泊咸水和地下咸水 淡水 冰川 地下淡水 其他淡水
大气水
沼泽水 河水
生物水
2.1.2 地球上水的循环
• 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。 • 小循环：陆地或者是海洋本身的水单独进行循 环的过程。
• 人为循环：由于人类生产与生活活动的作用与
回归水 降水 蒸发 海洋 径流 工农业生产、生活用水 水资源开发 人为循环 水文循环 不可复原水 处理工程
• 水资源更替同期：
Q (t ) T q (t )
或中：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：
全国十个流域划分为三个明显不同类型区：
南方片，包括长江、珠江、华东华南沿海、西南 诸河四个流域，属于人多、地少，经济发达，水资 源相对丰富地区； 北方片，包括长江以北的松、辽、黄、淮、海 五个流域，属于人多、 地多，经济相当发达，而水 资源严重短缺地区； 西北片，除额尔齐斯河外都属于内陆河流域。 属于地广人稀，气候干旱，生态环境脆弱地区。该 地区人均水资源不算少，但水资源的开发利用受到 生态环境的严重制约。
1.29 365d 8d 57.7
表2-3 淡水更新周期
水体 永久积雪 海水 地下水 湖泊水 更新周期(年) 水体 9700 2500 1400 17 沼泽水 土壤水 河流 大气水 更新周期(年) 5 1 16天 8天
2.1.3 水量的平衡
• 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.
（1）从分区水资源条件看中国的可供水量前景
• 第一类地区：东北黑龙江、鸭绿江、西南雅鲁 藏布江、怒江、澜沧江、红河以及西北伊犁河、 额尔齐斯河等国际界河或出境河流域，简称为 外流区。 • 该区水资源量约为全国水资源总量的28%，人 均水资源量为全国平均的3.8倍，水资源利用率 最低，为5.5%；
• 第二类地区包括长江、珠江及东南沿海诸河等 流域，简称为南方区。 • 该区水资源量占全国水资源总量的一半以上， 人均水资源量为全国平均的1.1倍；
影响不同程度地发生水的循环。
水汽输送 10%
地表蒸发 72，000 降水 119，000
蒸发 地表径流 505，000
47,000
降水 90%
地下径流
33,000以洪水的形式入海无法利用 47,000
5,000流经无人区 14,000形成稳定径流被利用 9,000可常利用(1.7%)
人类参与的水文循环
b dS P ER 1 RbR dR dS 1S 1 2R R S22 d P b EE b RR
• • • • • • • 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：
• 五、水资源开发缺乏统筹规划和有效管理
发展趋势
• 2003年，第三届世界水论坛（日本），曾肇京 石海峰 ，“中国水资源利用发展趋势合理性 分析 ”。 • 到21世纪中叶，中国将实现第三步战略目标， 达到中等发达国家水平，基本实现现代化，经 济总量进入世界前列，人口将达到16亿人，城 市化率将达到65%。因此，如何保证满足21世 纪中叶中国用水量需求 。
第二章 水资源开发利用状况
2.1 地球水储量与循环
• 2.1.1 地球水储量分布
• 地球水体总量：13.86亿km3； • 海洋水(含盐35g/L)量：13.38亿km3 • 淡水量仅0.48亿km3，便于人类利用的仅为 0.1065亿km3，十分有限。
各种水体所占比例
96.53 %
0.94%
1.74%
1950年—2000年各地区人均占有水资源（立方千米/人）
非洲 30 20
12 亚洲
8
4
10
0 1950 1970 年份 2000
0
1950
1970 年 份
2000
1950年—2000年各地区人均占有水资源（千立方米/人）
拉丁美洲
150 100 50 0
欧洲
6
4 2 0
1950
1970 年份
2000
• 生活和工业用水
• 生活与工业用水增长快，1980年12%1997年 的29%。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为114升。地下水占 城镇生活用水总用水量的59%
2.5
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 • 2005年用水总量为5633亿方，争取在2030年控 制在7000亿方。 • 黄河从20世纪70年代出现断流19次。
人均可更新水资源(m3/年)
问题 局部地区、个别时段出现水问题
>1700
1000~1700
将出现周期性和规律性用水紧张 将经受持续性缺水， 经济发展受到 损失，人的健康受影响 将经受极其严重的缺水
500~1000
<500
2.3.1 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
• 我国多年平均降水量约6190km3，折合降水深 度为648mm。我水资源总量为2788km3。 • 总量居世界第六位，人均占有量只有2500m3， 约为世界人均水量的1/4，在世界排第110位，
已经被联合国列为13个贫水国家之一。
Malin Falkenmark“水紧缺指标”
类别 1、Water –abundant 富水 2、Water—stress 水紧张 3、Chronic water-- scarcity 缺水 4、Absolute scarcity 严重缺水
• 农业用水占全部的69%以上。漫灌、畦灌 （7500m3/hm2）；喷灌、滴灌(3000 m3/hm2) • 发达国家，美国、日本、以色列用水效率高， 技术发达，设备、材料都很好，做到了增产不 增耗。
• 工业用水占总取水量的23%。
• 发达国家，从上世纪50-80年代，工业用水比 例从5%提高到28%左右，随之稳定甚至出现负 增长。
1950
1970
年份
2000
• （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。 目前全球每年约有420多km3的污水排入江 河湖海，污染了5500km3的淡水，约占全球径 流总量的14%以上。世界1/4的患病是由水污染 引起的。
2.2.3 开发利用趋势
（2）闭合流域水量平衡方程：
E1 E2
P1
Rb=0 Rd=0 S2-S1= Δ S
Rb’ Rd’
水量平衡方程
• Rb=0、Rd=0，并令R=Rb’+Rd’，ΔS=S2-S1，
则方程变为：
• •
R P E S
对多年平均来说：ΔS=0；则有：
•
R P E
2.2 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
断扩大
• 2） 泉水流量衰减或断流 • 例如：济南市的趵突泉。 • 3）地面沉降 • 4）海水入侵
•
如：大连、厦门
四、水资源污染严重，水环境日益恶化
• 全国污废水年排放量370多亿m3，约85%未经 处理直接排入江河或渗入地下，污染主要有： • 1、城市附近 • 2、农业区面源污染日趋严重 • 3、乡镇企业生活污水和工业废水大量排放。
• 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
• 我国水资源的分布，与耕地、人口的地 区分布也不相适应。我国南方地区耕地 面积只占全国35.9%，人口数占全国的 54.7%，但水资源总量占全国总量的81%； 人均而北方地区水资源总量只占全国总 量的14.4%，耕地面积却占全国的58.3%。
• 生活用水量比较少，只占8%，但是对水质要 求比较高。
• 对用水总量影响不大。
• 地下水占有重要位置：水质好、数量稳定。
P15
世界部分城市居民用水水平
2.2.2 面临的问题
• 人类可利用的淡水资源仅为0.1*108m3。 • 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。
年降雨量 径流深
1600
800-1600 400-800 200-400 <200
>900
200-900 50-200 10-50 <10
时间分布
• 年际，南方最大最小降雨量差2-4倍，北京达 到3-6倍。 • 年内，南方雨季降水量占全年降水量的5060%。北方则是70-80%。
• 北京与伦敦、巴黎等地的对比，p20，下图。
(一）-全球水量平衡PL EL
Land
R
EL PL R SL
式中：
EL——陆地蒸发量； PL——陆地降水量； R——入海径流量；
Δ SL—陆地在研究时段内蓄水量变化
Δ SL短时间内可正可负，但多年平均近于零。 则多年来平均的水量平衡为：
EL PL R
式中：
E L ——陆地多年平均蒸发量； P L ——陆地多年平均降水量； R ——多年平均入海径流量；
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
2.2.1 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 主发是发展中国家。
2.4
中国水资源开发利用状况
• 农业用水 • 农业是用水大户，占总用水量的70%左右，主要 包括灌溉、养殖、农村工副业和人畜生活等。 • 农业用水中地下水占十分重要的地位，北方农业 用水占24.2%，北京市占85.5%，河北占66.6%。 • 由于节水水平的提高，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%。
• （1）水量短缺严重，供需矛盾尖锐 全球20%的人面临饮水安全。预计2025年， 将有2/3的人口面临严重缺水，亚洲占60%，非 洲占85%（下图），存在潜在的冲突危机，最 明显的：尼罗河流域、亚洲西南部。 全球地下水年开采量达到550km3。美国、 日本、中国、欧共体、独联体、伊朗、墨西哥 占了85%。
研究对象为海洋：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ocean
Eh P h R
式中：
E h ——海洋多年平均蒸发量；
P h ——海洋多年平均降水量；
R
——多年平均入海径流量；
全球水量平衡：
EL Eh PL Ph
或
E P
流域与地表分水岭
（二）流域水量平衡
E1 E2 Rb S1 Rd
P Rb’
S2
Rd’
• （1）-非闭合流域水量平衡方程-：
我国径流带分布
径流带
丰水带
多水带 过渡带 少水带 缺水带
单位：mm
地区
闽、粤、台大部，苏、湘山地，桂、滇 南部，西藏东南部。
广西大部，四川、贵州、云南大部，长 江中下游地区。 黄淮海平原大部，山西陕西大部，四川 西北部、西藏东部。 东北西部、内蒙、宁夏、甘肃、新疆大 部， 内蒙西部、甘肃北部沙漠、新疆准葛尔、 塔里木、柴达木盆地。
• 1、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%，节水潜力最大（P16-17图表）。
• 2、更加重视工业及水。
• 2、水资源的开发将更加重视经济、环境与生态
的良性发展，实现水资源可持续利用。
2.3、中国水资源概况
2.3.1 在世界水资源中的地位
二、城市供水集中，供需矛盾尖锐
• 666座城市中，缺水的城市就达333座，其中严 重缺水108座，主要集中在北方。
• 造成的原因： • （1）水资源分布与人口土地分布的极不平衡 • （2）工农业发展迅速，人口成倍增长。
• （3）水资源的污染。
• （4）开发利用不合理，浪费现象十分严重。
三、城市地下水过量开采，环境地质问题突出 • 1） 区域地下水位持续下降、降落漏斗面积不
0.76%
永冻土底冰
湖泊淡水 土壤水
2.53%
0.03%
海洋水 湖泊咸水和地下咸水 淡水 冰川 地下淡水 其他淡水
大气水
沼泽水 河水
生物水
2.1.2 地球上水的循环
• 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。 • 小循环：陆地或者是海洋本身的水单独进行循 环的过程。
• 人为循环：由于人类生产与生活活动的作用与
回归水 降水 蒸发 海洋 径流 工农业生产、生活用水 水资源开发 人为循环 水文循环 不可复原水 处理工程
• 水资源更替同期：
Q (t ) T q (t )
或中：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：
全国十个流域划分为三个明显不同类型区：
南方片，包括长江、珠江、华东华南沿海、西南 诸河四个流域，属于人多、地少，经济发达，水资 源相对丰富地区； 北方片，包括长江以北的松、辽、黄、淮、海 五个流域，属于人多、 地多，经济相当发达，而水 资源严重短缺地区； 西北片，除额尔齐斯河外都属于内陆河流域。 属于地广人稀，气候干旱，生态环境脆弱地区。该 地区人均水资源不算少，但水资源的开发利用受到 生态环境的严重制约。
1.29 365d 8d 57.7
表2-3 淡水更新周期
水体 永久积雪 海水 地下水 湖泊水 更新周期(年) 水体 9700 2500 1400 17 沼泽水 土壤水 河流 大气水 更新周期(年) 5 1 16天 8天
2.1.3 水量的平衡
• 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.
（1）从分区水资源条件看中国的可供水量前景
• 第一类地区：东北黑龙江、鸭绿江、西南雅鲁 藏布江、怒江、澜沧江、红河以及西北伊犁河、 额尔齐斯河等国际界河或出境河流域，简称为 外流区。 • 该区水资源量约为全国水资源总量的28%，人 均水资源量为全国平均的3.8倍，水资源利用率 最低，为5.5%；
• 第二类地区包括长江、珠江及东南沿海诸河等 流域，简称为南方区。 • 该区水资源量占全国水资源总量的一半以上， 人均水资源量为全国平均的1.1倍；
影响不同程度地发生水的循环。
水汽输送 10%
地表蒸发 72，000 降水 119，000
蒸发 地表径流 505，000
47,000
降水 90%
地下径流
33,000以洪水的形式入海无法利用 47,000
5,000流经无人区 14,000形成稳定径流被利用 9,000可常利用(1.7%)
人类参与的水文循环
b dS P ER 1 RbR dR dS 1S 1 2R R S22 d P b EE b RR
• • • • • • • 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：
• 五、水资源开发缺乏统筹规划和有效管理
发展趋势
• 2003年，第三届世界水论坛（日本），曾肇京 石海峰 ，“中国水资源利用发展趋势合理性 分析 ”。 • 到21世纪中叶，中国将实现第三步战略目标， 达到中等发达国家水平，基本实现现代化，经 济总量进入世界前列，人口将达到16亿人，城 市化率将达到65%。因此，如何保证满足21世 纪中叶中国用水量需求 。
第二章 水资源开发利用状况
2.1 地球水储量与循环
• 2.1.1 地球水储量分布
• 地球水体总量：13.86亿km3； • 海洋水(含盐35g/L)量：13.38亿km3 • 淡水量仅0.48亿km3，便于人类利用的仅为 0.1065亿km3，十分有限。
各种水体所占比例
96.53 %
0.94%
1.74%
1950年—2000年各地区人均占有水资源（立方千米/人）
非洲 30 20
12 亚洲
8
4
10
0 1950 1970 年份 2000
0
1950
1970 年 份
2000
1950年—2000年各地区人均占有水资源（千立方米/人）
拉丁美洲
150 100 50 0
欧洲
6
4 2 0
1950
1970 年份
2000
• 生活和工业用水
• 生活与工业用水增长快，1980年12%1997年 的29%。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为114升。地下水占 城镇生活用水总用水量的59%
2.5
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 • 2005年用水总量为5633亿方，争取在2030年控 制在7000亿方。 • 黄河从20世纪70年代出现断流19次。
人均可更新水资源(m3/年)
问题 局部地区、个别时段出现水问题
>1700
1000~1700
将出现周期性和规律性用水紧张 将经受持续性缺水， 经济发展受到 损失，人的健康受影响 将经受极其严重的缺水
500~1000
<500
2.3.1 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
• 我国多年平均降水量约6190km3，折合降水深 度为648mm。我水资源总量为2788km3。 • 总量居世界第六位，人均占有量只有2500m3， 约为世界人均水量的1/4，在世界排第110位，
已经被联合国列为13个贫水国家之一。
Malin Falkenmark“水紧缺指标”
类别 1、Water –abundant 富水 2、Water—stress 水紧张 3、Chronic water-- scarcity 缺水 4、Absolute scarcity 严重缺水
• 农业用水占全部的69%以上。漫灌、畦灌 （7500m3/hm2）；喷灌、滴灌(3000 m3/hm2) • 发达国家，美国、日本、以色列用水效率高， 技术发达，设备、材料都很好，做到了增产不 增耗。
• 工业用水占总取水量的23%。
• 发达国家，从上世纪50-80年代，工业用水比 例从5%提高到28%左右，随之稳定甚至出现负 增长。
1950
1970
年份
2000
• （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。 目前全球每年约有420多km3的污水排入江 河湖海，污染了5500km3的淡水，约占全球径 流总量的14%以上。世界1/4的患病是由水污染 引起的。
2.2.3 开发利用趋势
（2）闭合流域水量平衡方程：
E1 E2
P1
Rb=0 Rd=0 S2-S1= Δ S
Rb’ Rd’
水量平衡方程
• Rb=0、Rd=0，并令R=Rb’+Rd’，ΔS=S2-S1，
则方程变为：
• •
R P E S
对多年平均来说：ΔS=0；则有：
•
R P E
2.2 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
断扩大
• 2） 泉水流量衰减或断流 • 例如：济南市的趵突泉。 • 3）地面沉降 • 4）海水入侵
•
如：大连、厦门
四、水资源污染严重，水环境日益恶化
• 全国污废水年排放量370多亿m3，约85%未经 处理直接排入江河或渗入地下，污染主要有： • 1、城市附近 • 2、农业区面源污染日趋严重 • 3、乡镇企业生活污水和工业废水大量排放。
• 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
• 我国水资源的分布，与耕地、人口的地 区分布也不相适应。我国南方地区耕地 面积只占全国35.9%，人口数占全国的 54.7%，但水资源总量占全国总量的81%； 人均而北方地区水资源总量只占全国总 量的14.4%，耕地面积却占全国的58.3%。