水资源概论
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第一章
水资源概论
1.1 地球上的水资源
1.水资源定义
《大不列颠百科全书》：全部自然界任何形态的水，包括气态 水、液态水和固态水的总量 UNESCE/WMO:可利用或有可能被利用的水源，具有足够数量和 可用质量，并可适合对某地为水的需求而能长期供应的水源 《中国大百科全书》：地球表层可供人类利用的水，包括水量、 水质和水能资源 《中国农业百科全书》：可恢复和和更新的淡水量。 《水法》：地表水与地下水 《环境科学词典》：特定时空下可利用的水，是可再生资源， 不论其质与量，水的可利用性是是有限制的
443 732 1868 787 2053 612
41 125 244 134 21 18
402 607 1624 653 2032 594
中国水资源开发程度：5189/28124＝18.3％
部分国家水资源总量与人均占有量
国家 水资源总量（亿立方米） 人均水资源量 （立方米） 31424 29115 94373 2100 15338 8983 1896 19456 4344 18596 3065 2785 6918 巴西 51900 俄罗斯 43127 加拿大 28495 中国 28124 印度尼西亚 25300 美国 24591 印度 18500 阿根廷 6940 日本 5470 澳大利亚 3430 法国 1800 意大利 1590 世界总计 410220
表 1-1 地球上水的储存形式及储量 地球上水的储存形式及水量
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
类型
海洋 地下水 其中：淡水 土壤水 冰川与雪山 永冻土底冰 湖泊 其中：淡水 沼泽 河流 生物水 大气水 总储量 其中：淡水
分布面积 (106km2) 3613 1343
820 162.3 210 20.7 12.4 26.8 1488 5100 5100 5100 1488
水安全及其内涵 20世纪70年代以来，全球普遍关注水问题。 1972年的联合国人类环境会议上，提出“为不断增长的人口 和膨胀的工业适当提供清洁水，已是许多国家的一个技术、 经济和政治上的复杂问题，而且是日益深化的问题。” 1992年联合国环境与发展大会通过的《21世纪议程》中提出： “必须采取措施，运用创新的技术，充分利用有限的水资源 并防止污染”，“必须对水资源进行统筹规划和管理。这种 统筹规划必须覆盖所有多类水体，同时需要考虑水的数量和 质量”。 2000年，第10届国际水问题研讨会提出了“21世纪水安全” 的会议主题。引发了全球对水安全问题的广泛关注。
年降水 mm 741 740 756 1596 165 790 456 2704 798 103km3 32.2 22.3 18.3 28.4 2.31 8.29 3.47 3.61 118.88
年径流 mm 332 151 339 661 165 306 39 1566 314 103km3 14.41 4.57 8.20 11.76 2.31 3.21 0.30 2.09 46.85
水资源具有二重性：自然属性和社会属性 。
自然 特性
系统性 流动性 可恢复性 调节性 有限性与无限性 时空分布不均匀性
社会 特性
经济性—商品性 不可替代性 伦理性 环境特性—利害两重性
1.2 世界水资源状况
地区 亚洲 非洲 水资源量 人口 耕地面积 人均水量 地均水量 （km3） （万人） (万公顷) (m3/人) (m3/公顷) 14410 286449.1 42704.0 5031 33980 4570 57189.5 16635.9 7991 48035
恢复周 水资源量 期 (1012m) 2500 年 1400 年 7.52 1年 16.5 9700 年 2.48 10000 年 0.03 17 年 5.35 5年 2.3 16 天 48.4 几小时 8天 288.56
4. 水资源的特性
水资源在循环中产生，在运动中利用。
动态的循环性：具有一定的更新能力 资源的有限性：受更新能力的限制 分布的不均匀性：时空分布差异 利用的多样性：利用目标的要求（水量、水质） 利害的两重性：不可或缺、不可泛滥、 不宜超负荷利用、不宜污染
恢复周 水资源量 期 (1012m) 2500 年 1400 年 7.52 1年 16.5 9700 年 2.48 10000 年 0.03 17 年 5.35 5年 2.3 16 天 48.4 几小时 8天 288.56
3. 水的循环与平衡
水的自然循环与社会循环 水文循环：蒸发→降水→径流
大循环：水在大气圈水圈、岩石圈之间的循环
世界若干富水国和贫水国的水资源（1985年）
富水国 总水量 人均量 贫水国 国家 总水量 人均量 (亿m3) (m3) (亿m3) (m3) 1 加拿大 31220 121930 1 马耳他 0.3 70 2 巴拿马 1440 66060 2 利比亚 7.0 100 3 尼加拉瓜 1750 50400 3 巴巴多斯 0.5 200 4 巴西 51900 38280 4 阿曼 6.6 500 5 厄瓜多尔 3140 33980 5 肯尼亚 148 720 6 马来西亚 4560 29320 6 埃及 560 1200 7 瑞典 1830 22110 7 比利时 125 1270 8 喀麦隆 2080 21410 8 南非 500 1540 9 芬兰 1040 21330 9 波兰 588 1570 10 俄罗斯 47140 18900 10 海地 210 1.67 11 印尼 25300 15340 11 秘鲁 400 2030 12 奥地利 900 12020 12 印度 18500 2430 13 美国 24780 10430 13 中国 28120 2520 国家
水 量 占总储量 占淡水 (1012m3) (%) 量(%) 1338000.0 96.5 23400.0 1.7 10530.0 0.76 30.1 16.5 0.001 0.05 24064.1 1.74 68.7 300.0 0.222 0.86 176.4 0.013 91.0 0.007 0.26 11.5 0.0008 0.03 2.1 0.0002 0.006 1.1 0.0001 0.003 12.9 0.001 0.04 1385984.6 100.00 35029.2 2.53 100
水资源的概念与内涵既简单又复杂，种类繁多、应 用广泛、能运动、可转化，其利用又受到技术、经济、 环境条件的约束 广义： 地球上一切水体及水的其他存在形式 （储
存）
狭义： 平均每年可以合理得到补充和使用的淡水量
（循环） 工程： 在上述可恢复的淡水中，在一定技术经济条 件下可为人们开发利用的那部分水量 （运动）
102254 140913 6195 450176 34054
46850 491565.2 137573.6
由于受地理位置和地形地貌的影响，世 界水资源在时间和空间上都存在分布不 均匀的状况。
洲 名 亚 洲 非 洲 北美洲 南美洲 南极洲 欧 洲 澳大利亚 大洋洲 （各岛） 全球内陆
面 积 （万km2） 4347.5 3012 2420 1780 1398 1050 761.5 133.5 14902.5
820 162.3 210 20.7 12.4 26.8 1488 5100 5100 5100 1488
水 量 占总储量 占淡水 (1012m3) (%) 量(%) 1338000.0 96.5 23400.0 1.7 10530.0 0.76 30.1 16.5 0.001 0.05 24064.1 1.74 68.7 300.0 0.222 0.86 176.4 0.013 91.0 0.007 0.26 11.5 0.0008 0.03 2.1 0.0002 0.006 1.1 0.0001 0.003 12.9 0.001 0.04 1385984.6 100.00 35029.2 2.53 100
北美洲
南美洲 欧洲 澳洲 大洋州 全世界
8200
11760 3210 300 2090
40689.7
27337.2 49396.5 1588.8 907.0
26786.8
11500.8 22780.0 4842.7 85.3
20152
43018 6498 18882 2304202 9531
30612
引发严重问题
(2) 水资源开发利用程度的分类指标
淡水利用 紧张程 问题 程度 度 <10% 低度紧 用水不是限制因素 张 10～20 中度 可用水量开始成为限制因素，需要增加供给，减少需求 20～40 中高度 需要加强供需管理，确保水生态系统有充足的水流量，增加水资源 紧张 管理投资。 >40 高度紧 供水日益依赖地下水超采和咸水淡化，急需加紧供需管理。严重缺水 张 已成为经济增长的限制因素，现有的用水格局和用水量不能持续下去。
2. 水的储存与种类
地球上水的储存形式及储量 表 1-1 地球上水的储存形式及水量
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Leabharlann Baidu
类型
海洋 地下水 其中：淡水 土壤水 冰川与雪山 永冻土底冰 湖泊 其中：淡水 沼泽 河流 生物水 大气水 总储量 其中：淡水
分布面积 (106km2) 3613 1343
（河流水、淡水湖泊水、浅层地下水、少量海水等）
水资源利用工程：
研究水资源规律及人类利用方法的的学科
水资源的要点：
降水是大陆上一切水分的来源； 水资源具有足够数量和可用质量； 水资源通常指淡水资源，不包括海水、苦咸水等； 冰川雪山、冻土中的固态水，一般不计入区域水资源的数量； 水资源相互转化，大气水、地表水、（土壤水）、地下水。
(3)以水资源总量折合径流深
用以衡量生态系统的自然状况，
径流深>150mm，基本上可以保证适当人类活动，维持原有生 态系统不蜕化，即可维持较好的生态环境状况。
全球水资源问题
2006年3月16日，第四届世界水资源论坛在墨西哥开幕，联 合国提交《世界水资源发展报告》，指出全球水资源问题：
需水量急剧增加。
径流 系数 0.45 0.20 0.45 0.41 1.00 0.39 0.09 0.58 0.39
部分国家用水情况
国家
用水量 人均用水量 人均生活用水量 人均工农业用水量 （亿立方米）（立方米） （立方米） （立方米）
中国 5189 日本 893 美国 4670 俄罗斯 1170 巴基斯坦 1534 印度 3800
水质污染和用水浪费。 城市用水集中。 森林植被减少。 水资源管理分割。
水资源短缺，及由此导致的水资源危机，是一个全球性的问题。
亚洲、非洲是世界上最缺水的地方。 美洲的水资源虽丰富，但分布不均。 欧洲的人均水资源仅为世界平均值的一半，其中东欧、南 欧更是缺水。 20世纪70年代开始，全球开始关注水资源问题。 1977年，联合国第一次水资源会议：“水，不久将成为一次 严重的社会危机，石油危机之后，下一个危机便是水！”
小循环：水在陆地或海洋区域内的循环
水资源量 44800 km3
小循环—局部范围内的水循环过程 大循环—发生在海陆间的循环过程 水的小循环是不平衡的，而这种不平衡正是陆地水资源更新的来 源，即水资源量。因此，地球上水资源的总量为47(E12)立方米。 水的恢复周期（更新周期）：某类水通过循环而全部更新一次所需的 时间（年）。 T=Q/q 式中：T－水的恢复周期（年）； Q－该类水体的储存总量（立方米）； q－该类水每年参与循环的水量（立方米/年）。 根据水资源的定义，q即为该类水的水资源量。
世界水资源状况评价主要指标
(1) 用水紧张指标(Water Stress Index)
人均水量（m3/a） >3000 余缺程度 丰水 主要问题 没有缺水问题
2000～3000
1000～2000（1700）
轻度缺水
中度缺水
局部或暂时性用水问题
周期性用水紧张
500～1000
≤500
重度缺水
极度缺水
持续性缺水
水安全：人人都有获得安全用水的设施和经济条件，所获得 的水满足清洁和健康的要求，满足生活和生产的需要，同时可 使自然环境得到妥善保护。 水安全的新理念：
水资源概论
1.1 地球上的水资源
1.水资源定义
《大不列颠百科全书》：全部自然界任何形态的水，包括气态 水、液态水和固态水的总量 UNESCE/WMO:可利用或有可能被利用的水源，具有足够数量和 可用质量，并可适合对某地为水的需求而能长期供应的水源 《中国大百科全书》：地球表层可供人类利用的水，包括水量、 水质和水能资源 《中国农业百科全书》：可恢复和和更新的淡水量。 《水法》：地表水与地下水 《环境科学词典》：特定时空下可利用的水，是可再生资源， 不论其质与量，水的可利用性是是有限制的
443 732 1868 787 2053 612
41 125 244 134 21 18
402 607 1624 653 2032 594
中国水资源开发程度：5189/28124＝18.3％
部分国家水资源总量与人均占有量
国家 水资源总量（亿立方米） 人均水资源量 （立方米） 31424 29115 94373 2100 15338 8983 1896 19456 4344 18596 3065 2785 6918 巴西 51900 俄罗斯 43127 加拿大 28495 中国 28124 印度尼西亚 25300 美国 24591 印度 18500 阿根廷 6940 日本 5470 澳大利亚 3430 法国 1800 意大利 1590 世界总计 410220
表 1-1 地球上水的储存形式及储量 地球上水的储存形式及水量
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
类型
海洋 地下水 其中：淡水 土壤水 冰川与雪山 永冻土底冰 湖泊 其中：淡水 沼泽 河流 生物水 大气水 总储量 其中：淡水
分布面积 (106km2) 3613 1343
820 162.3 210 20.7 12.4 26.8 1488 5100 5100 5100 1488
水安全及其内涵 20世纪70年代以来，全球普遍关注水问题。 1972年的联合国人类环境会议上，提出“为不断增长的人口 和膨胀的工业适当提供清洁水，已是许多国家的一个技术、 经济和政治上的复杂问题，而且是日益深化的问题。” 1992年联合国环境与发展大会通过的《21世纪议程》中提出： “必须采取措施，运用创新的技术，充分利用有限的水资源 并防止污染”，“必须对水资源进行统筹规划和管理。这种 统筹规划必须覆盖所有多类水体，同时需要考虑水的数量和 质量”。 2000年，第10届国际水问题研讨会提出了“21世纪水安全” 的会议主题。引发了全球对水安全问题的广泛关注。
年降水 mm 741 740 756 1596 165 790 456 2704 798 103km3 32.2 22.3 18.3 28.4 2.31 8.29 3.47 3.61 118.88
年径流 mm 332 151 339 661 165 306 39 1566 314 103km3 14.41 4.57 8.20 11.76 2.31 3.21 0.30 2.09 46.85
水资源具有二重性：自然属性和社会属性 。
自然 特性
系统性 流动性 可恢复性 调节性 有限性与无限性 时空分布不均匀性
社会 特性
经济性—商品性 不可替代性 伦理性 环境特性—利害两重性
1.2 世界水资源状况
地区 亚洲 非洲 水资源量 人口 耕地面积 人均水量 地均水量 （km3） （万人） (万公顷) (m3/人) (m3/公顷) 14410 286449.1 42704.0 5031 33980 4570 57189.5 16635.9 7991 48035
恢复周 水资源量 期 (1012m) 2500 年 1400 年 7.52 1年 16.5 9700 年 2.48 10000 年 0.03 17 年 5.35 5年 2.3 16 天 48.4 几小时 8天 288.56
4. 水资源的特性
水资源在循环中产生，在运动中利用。
动态的循环性：具有一定的更新能力 资源的有限性：受更新能力的限制 分布的不均匀性：时空分布差异 利用的多样性：利用目标的要求（水量、水质） 利害的两重性：不可或缺、不可泛滥、 不宜超负荷利用、不宜污染
恢复周 水资源量 期 (1012m) 2500 年 1400 年 7.52 1年 16.5 9700 年 2.48 10000 年 0.03 17 年 5.35 5年 2.3 16 天 48.4 几小时 8天 288.56
3. 水的循环与平衡
水的自然循环与社会循环 水文循环：蒸发→降水→径流
大循环：水在大气圈水圈、岩石圈之间的循环
世界若干富水国和贫水国的水资源（1985年）
富水国 总水量 人均量 贫水国 国家 总水量 人均量 (亿m3) (m3) (亿m3) (m3) 1 加拿大 31220 121930 1 马耳他 0.3 70 2 巴拿马 1440 66060 2 利比亚 7.0 100 3 尼加拉瓜 1750 50400 3 巴巴多斯 0.5 200 4 巴西 51900 38280 4 阿曼 6.6 500 5 厄瓜多尔 3140 33980 5 肯尼亚 148 720 6 马来西亚 4560 29320 6 埃及 560 1200 7 瑞典 1830 22110 7 比利时 125 1270 8 喀麦隆 2080 21410 8 南非 500 1540 9 芬兰 1040 21330 9 波兰 588 1570 10 俄罗斯 47140 18900 10 海地 210 1.67 11 印尼 25300 15340 11 秘鲁 400 2030 12 奥地利 900 12020 12 印度 18500 2430 13 美国 24780 10430 13 中国 28120 2520 国家
水 量 占总储量 占淡水 (1012m3) (%) 量(%) 1338000.0 96.5 23400.0 1.7 10530.0 0.76 30.1 16.5 0.001 0.05 24064.1 1.74 68.7 300.0 0.222 0.86 176.4 0.013 91.0 0.007 0.26 11.5 0.0008 0.03 2.1 0.0002 0.006 1.1 0.0001 0.003 12.9 0.001 0.04 1385984.6 100.00 35029.2 2.53 100
水资源的概念与内涵既简单又复杂，种类繁多、应 用广泛、能运动、可转化，其利用又受到技术、经济、 环境条件的约束 广义： 地球上一切水体及水的其他存在形式 （储
存）
狭义： 平均每年可以合理得到补充和使用的淡水量
（循环） 工程： 在上述可恢复的淡水中，在一定技术经济条 件下可为人们开发利用的那部分水量 （运动）
102254 140913 6195 450176 34054
46850 491565.2 137573.6
由于受地理位置和地形地貌的影响，世 界水资源在时间和空间上都存在分布不 均匀的状况。
洲 名 亚 洲 非 洲 北美洲 南美洲 南极洲 欧 洲 澳大利亚 大洋洲 （各岛） 全球内陆
面 积 （万km2） 4347.5 3012 2420 1780 1398 1050 761.5 133.5 14902.5
820 162.3 210 20.7 12.4 26.8 1488 5100 5100 5100 1488
水 量 占总储量 占淡水 (1012m3) (%) 量(%) 1338000.0 96.5 23400.0 1.7 10530.0 0.76 30.1 16.5 0.001 0.05 24064.1 1.74 68.7 300.0 0.222 0.86 176.4 0.013 91.0 0.007 0.26 11.5 0.0008 0.03 2.1 0.0002 0.006 1.1 0.0001 0.003 12.9 0.001 0.04 1385984.6 100.00 35029.2 2.53 100
北美洲
南美洲 欧洲 澳洲 大洋州 全世界
8200
11760 3210 300 2090
40689.7
27337.2 49396.5 1588.8 907.0
26786.8
11500.8 22780.0 4842.7 85.3
20152
43018 6498 18882 2304202 9531
30612
引发严重问题
(2) 水资源开发利用程度的分类指标
淡水利用 紧张程 问题 程度 度 <10% 低度紧 用水不是限制因素 张 10～20 中度 可用水量开始成为限制因素，需要增加供给，减少需求 20～40 中高度 需要加强供需管理，确保水生态系统有充足的水流量，增加水资源 紧张 管理投资。 >40 高度紧 供水日益依赖地下水超采和咸水淡化，急需加紧供需管理。严重缺水 张 已成为经济增长的限制因素，现有的用水格局和用水量不能持续下去。
2. 水的储存与种类
地球上水的储存形式及储量 表 1-1 地球上水的储存形式及水量
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Leabharlann Baidu
类型
海洋 地下水 其中：淡水 土壤水 冰川与雪山 永冻土底冰 湖泊 其中：淡水 沼泽 河流 生物水 大气水 总储量 其中：淡水
分布面积 (106km2) 3613 1343
（河流水、淡水湖泊水、浅层地下水、少量海水等）
水资源利用工程：
研究水资源规律及人类利用方法的的学科
水资源的要点：
降水是大陆上一切水分的来源； 水资源具有足够数量和可用质量； 水资源通常指淡水资源，不包括海水、苦咸水等； 冰川雪山、冻土中的固态水，一般不计入区域水资源的数量； 水资源相互转化，大气水、地表水、（土壤水）、地下水。
(3)以水资源总量折合径流深
用以衡量生态系统的自然状况，
径流深>150mm，基本上可以保证适当人类活动，维持原有生 态系统不蜕化，即可维持较好的生态环境状况。
全球水资源问题
2006年3月16日，第四届世界水资源论坛在墨西哥开幕，联 合国提交《世界水资源发展报告》，指出全球水资源问题：
需水量急剧增加。
径流 系数 0.45 0.20 0.45 0.41 1.00 0.39 0.09 0.58 0.39
部分国家用水情况
国家
用水量 人均用水量 人均生活用水量 人均工农业用水量 （亿立方米）（立方米） （立方米） （立方米）
中国 5189 日本 893 美国 4670 俄罗斯 1170 巴基斯坦 1534 印度 3800
水质污染和用水浪费。 城市用水集中。 森林植被减少。 水资源管理分割。
水资源短缺，及由此导致的水资源危机，是一个全球性的问题。
亚洲、非洲是世界上最缺水的地方。 美洲的水资源虽丰富，但分布不均。 欧洲的人均水资源仅为世界平均值的一半，其中东欧、南 欧更是缺水。 20世纪70年代开始，全球开始关注水资源问题。 1977年，联合国第一次水资源会议：“水，不久将成为一次 严重的社会危机，石油危机之后，下一个危机便是水！”
小循环：水在陆地或海洋区域内的循环
水资源量 44800 km3
小循环—局部范围内的水循环过程 大循环—发生在海陆间的循环过程 水的小循环是不平衡的，而这种不平衡正是陆地水资源更新的来 源，即水资源量。因此，地球上水资源的总量为47(E12)立方米。 水的恢复周期（更新周期）：某类水通过循环而全部更新一次所需的 时间（年）。 T=Q/q 式中：T－水的恢复周期（年）； Q－该类水体的储存总量（立方米）； q－该类水每年参与循环的水量（立方米/年）。 根据水资源的定义，q即为该类水的水资源量。
世界水资源状况评价主要指标
(1) 用水紧张指标(Water Stress Index)
人均水量（m3/a） >3000 余缺程度 丰水 主要问题 没有缺水问题
2000～3000
1000～2000（1700）
轻度缺水
中度缺水
局部或暂时性用水问题
周期性用水紧张
500～1000
≤500
重度缺水
极度缺水
持续性缺水
水安全：人人都有获得安全用水的设施和经济条件，所获得 的水满足清洁和健康的要求，满足生活和生产的需要，同时可 使自然环境得到妥善保护。 水安全的新理念：