水与人类生存课件整理

水与人类生存
一、水的起源与水的物理性质
3月22日为世界水日，3月22~3月28日中国水周
2012年“世界水日”的主题是“水与粮食安全”(Water and Food Security)
2013年“世界水日”的宣传主题是“水合作”(Water Cooperation)
2014年“世界水日”的宣传主题是“水与能源（Water and Energy）”2014年3月22日是第二十二届“世界水日”，3月22—28 日是第二十七届“中国水周”。

我国纪念2013年“世界水日”和“中国水周”活动的宣传主题为“节约保护水资源，大力建设生态文明”。

我国纪念2014年“世界水日”和“中国水周”活动的宣传主题为“加强河湖管理，建设水生态文明”。

第一节水的起源和形成过程
全部假说可大致分为两类:一类是自生的，一类是外来的。

主张地球上的水是自生的人认为:水是在玄武岩先熔化后冷却形成原始地壳的时候产生的。

主张地球上的水是外来的人认为:地球形成的时候，就从宇宙俘获了大量的水，以后逐渐释放并留存下来。

第二节水的结构
天然存在的水绝大部分都是1H216O。

第三节水的物理性质
大多数物质由液态凝固而变成固态时，其密度会随之增高。

但水却相反，其结冰（冻结）时，反而密度减小。

无杂质的纯水，在0℃时密度为0.99987kg／L，在4 ℃时密度最大，为1kg ／L。

在正常大气压下，水结冰时，体积会突然增大11%左右水的比热在所有液体和固体物质中是最大的为4.186J/(g. ℃) ，而冰和水汽的比热约减为液态水的一半。

所以水被大量地用作工业冷却介质或加热介质。

二、水循环与水量平衡
一、地球上水的储量
现代的科学，已经可以测算出地球上的总水量约为13．9亿km3。

这些水量可以使半径约为6400km的偌大地球表面的积水深度达2600多m。

其中海洋水占96.53%,陆地咸水占0.94%，淡水（冰川，地下淡水，其他淡水）占2.53%。

与人类生活最密切相关的淡水资源(湖泊、河流和浅层地下淡水)，只占地球上淡水总储量的极少部分——0.34％。

地下水体，贮存了地球上将近1／3的淡水。

此外，在自然界中的生物体内和包围地球的大气之中，也含有少量的淡水。

二、自然界中的水循环
地球表面的广大水体在太阳的辐射作用下，大量的水分被蒸发上升至空中，随气流运动向各地输送。

水汽在上升和输送过程中在一定条件下凝结而以降水的形式降落到陆面或洋面上，降在陆面上的雨水形成地表、地下径流，通过江河汇入海洋，再由海洋面上蒸发。

水分这种往复循环过程称为自然界的水文循环。

（水循环）水文循环有全球水文循环、流域或区域水文循环和水-土-植物系统水文循环等三种不同尺度。

水循环运动是在自然界四大圈层——呈气态的大气圈、呈固态的岩石圈、三态(气态、液态、固态)并存的水圈和生机勃勃的生物圈层的各个环节之中，连续地、永不休止地进行着。

发生的领域海洋《----双向----》陆地。

这样形成了海洋与陆地蒸发、降水、（地表、地下）径流的水循环（大循环）。

陆地上的水，通过陆面、水面蒸发和植物蒸腾，形成水汽，被气流带到上空，冷却凝结，形成降水，仍然降落回陆面，形成内陆水循环。

海洋面上的水蒸发，变成水汽，被气流带到上空，在海洋上空凝结，形成降水，仍然降落回海洋，形成海上内循环。

这两种循环又称为小循环。

水循环产生的内外因：
产生循环的外因：太阳辐射和地心引力
产生循环的内因：水常温下的三态转化,并不发生化学变化。

水循环的主要环节：蒸发、（固态、液态）降水（凝结、降落）、水汽输送、径流、下渗
在海洋与陆地之间的水文大循环过程中，海洋蒸发量总是大于降水量，而陆地蒸发量总是小于降水量，从而才产生了海、陆之间的水分交换。

水循环的意义：水循环在自然界的四大圈层内的运行过程中，起到了联系四大圈层的纽带作用，并在它们之间进行着能量转换：同时因水在运动中携带溶解物质和不溶的泥沙等，从而使物质迁移。

尤为重要的是，由于水循环运动，使大气降水、地表水、地下水等之间不停地相互转化，因而使水资源形成不断更新的统一系统，并且始终保证了地球上淡水与咸水之间在数量方面相对稳定的。

大气中的水，平均每年可以与降水转化更换约44次。

一年365天，除以44次，可知大气中的水大约8天就可以更换一次。

海洋水要更换一次，最少约需2600年
地球上更换时间最长的水体是极地冰川和常年雪盖，约需10000年才能更换一次。

降水量通常是用在不透水的平面上所形成的水层来计量的，单位为毫米。

常用雨量器、自计雨量计，近年来也用遥测法来进行测量。

中国日降水量时制采用北京标准时，并以8时为日分界。

我国降水最多的是台湾的中部山区，年平均雨量可达4000mm ，最少的是新疆塔克拉玛干大沙漠，年平均不足10mm 。

径流的表示方法和度量单位：（1）、流量 Q ：单位时间内通过某一断面的水量。

s m /3
（2）径流量W ：某时段（一年、一月、一日或一次洪水历时）内通过河流某一断面的总水量。

⎰==2
1)(t t T Q dt t Q W
（3）径流深 R ：径流总量平铺在整个流域面积上所得的水深。

mm. )(101033mm F T
Q F W
R ==
（4）径流模数M= 2323./10*)./(km s L F Q km s m F
Q = （5）径流系数P
R =α 一个假设，是把地球作为一个封闭的大系统来看待，也就是假设地球上的总水量无增无减，是恒定的。

一个客观事实，是基于地球上天然水的统一性，地球上水的大小循环使地球上所有的水都纳入到一个连续的、永无休止的循环之中。

地球上水量增加的方面: 1.氢原子分解为高能带电的基本粒子——质子，抛向宇宙空间，有些能够到达地球，并且在地球大气圈的上层俘获负电荷而变成氢原子，这些氢原子可能与
氧结合生成水分子。

2.火山喷发时每年从地球深部带出约1km 3的呈蒸气和热液状态的原生
水。

3.星际物质(陨石陨冰陨铁)都含有一定量的水，一年大约使地球增加0.5km 3的水。

地球还有失去水量的方面：1.
在地球大气圈上层，由于太阳光紫外线的作用，水蒸气分子在太阳光离解作用下，分解为氢原子和氧原子，因为此处远离地球表面，空气极为稀薄，地球引力又相对减小，各种微粒运动速度极大，当氢原子的运动速度超过宇宙速度，便飞离地球大气圈进入宇宙空间，这就使地球失去水。

全球多年平均降水量与多年平均蒸发量相等E P E E P P C C =+=+，或00
（在闭合流域内）
1=+P
E P R 时段的长短对水量平衡计算没有影响，对吗？
不对。

时段越长，水量平衡方程中的蓄水变量相对其他各项将愈小，当时段很长时，
甚至可以忽略不计，如多年平均水量平衡那样
问答题：
1、 为什么我国的年降水量从东南沿海向西北内陆递减？
因为降水是水文循环过程中输送的水汽在适当的条件下形成的，而这些水汽主要来自海洋的蒸发，在向内陆的输送中，距离海洋愈近，水汽愈丰沛，形成降水的条件愈有利，所以降水丰沛；水汽输送途中，随着不断的降水，气流中的水汽不断减少，形成降水的条件愈来愈不利，使西北内陆的降水量也就逐渐减少。

2、 使水资源具有可再生性的原因是什么？ 水循环
8979.41KM^3 R/P=0.139 E/P=0.861
4、全球河流的储水量为2120km 3，而每年入海的径流总量为47000km 3，则一年中
河川水量需更新再生多少次？更新期为多少年？约22.17次 0.045年
三、 漫谈几种水体
海洋（主要部分叫洋，附属部分叫海）
水的聚集地方简称为水体。

根据水积聚处所以不同划分为几种水体。

海洋是最大的水体是毋容置疑的，地球上绝大部分的水都集中在海洋之中。

在地球表面5.1亿 km 2的总面积中，海洋的面积就占去3.6亿km 2，约为地球总表面积的71％。

地球上的总水量约为13.9亿km 3，海洋水就占13.4亿km 3，约为地球总水量的96．5％。

我国的海域：我国东部和南部濒临世界上最大的洋——太平洋。

自北向南将临近我国大陆和岛屿的海洋部分划分为渤海、黄海、东海和南海。

我国最大的台湾岛和第二大岛海南岛就分别在东海和南海海域。

这两个大岛与其周围的岛屿分别组成我国的台湾省和海南省。

海洋与陆地互相伸展，又形成诸多的海湾、内海和半岛。

如墨西哥湾、孟加拉湾和波罗的海等，都是世界上著名的海湾或内海。

内海是指深入陆地内部，非直通外海或仅有狭窄的水道与洋或边缘相通的海域。

地中海不是海湾，也不叫内海，因为它是位于两个大陆(欧、非大陆)
之间的海，所以称径流量占降水量的成数
P ，叫做径流系数。

蒸发量占降水量的成数 E ，叫做蒸发系数。

它是陆间海。

它的面积有250.5万km2，是世界上最大的陆间海。

伸入海中(或湖中)的陆地，三面临水，一面与陆地相连，称之为半岛。

世界上最大的半岛在亚洲西南部的阿拉伯半岛，其面积有300万km2。

北美洲的格陵兰岛是世界上最大的岛。

大陆架是大陆向海洋的自然延伸，通常被认为是陆地的一部分。

又叫“陆棚”或“大陆浅滩”。

它是指环绕大陆的浅海地带。

海洋资源，地球空调器
江河湖泊
江河湖泊水是地球陆地上分布广、更换周期短、与人类关系最密切、最便于开发利用的水体。

一个国家江河湖泊水量的多少，常常可以直接标识其水资源的丰富或贫乏程度。

江河：
黄河是中华民族的摇篮，有了黄河，才有炎黄子孙的繁衍，才有中华民族的悠久文明；有了幼发拉底河和底格里斯河才有文明古国巴比伦；恒河孕育了印度的古代文明；尼罗河使埃及的古代文明大放异彩。

世界主要河流：如果以长度来衡量江河的大小，世界上长度超过1000km的江河就有60多条。

面积最大的亚洲，长度超过1000km的江河有20条，面积最小的大洋洲只有5条，非洲有16条，北、南美洲各有12条，欧洲有10条。

南美洲的亚马逊河除长度略逊于非洲的尼罗河而屈居世界第二外，在流域面积和河口年平均流量方面均独占鳌头。

中国主要江河：外流河：长江、黄河和松花江、珠江、辽河、海河及淮河，构
成中国外流区的七大水系。

内流河（内陆河）：我国内流河主要分布在西北地区的新疆、青海和内蒙古。

我国最大的内流河——新疆塔里木河。

世界上最大的内流河要数伏尔加河，其长度约3690 km，流域面积达138万km2。

它既是世界上最大的内流河，也是欧洲第一大河，被俄罗斯人誉为“母亲伏尔加”。

流域内人口稠密，城市多，工农业相当发达。

伏尔加河注入里海(里海不是海，是世界上最大的咸水湖)。

运河：我国的京杭运河始凿于春秋末期，距今已有2000多年，后由隋、元等朝扩建而成。

京杭运河北起北京市的通州、南抵浙江省的杭州，沟通了海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大水系，全长约1801 km。

它是世界上开凿最早、流程最长的运河。

湖泊：世界上最大的湖泊是里海，它是一个咸水湖。

面积有37万多km2，将近有我国五个渤海那样大。

淡水湖面积最大的是美国与加拿大的界湖苏必利尔湖，它比我国最大的两个岛——台湾和海南岛的总面积还大得多。

世界上最深的湖是俄罗斯的贝加尔湖，最深处达1620m 。

世界上海拔最高的大湖是中国西藏的纳木错。

世界上最低的湖是死海，湖面低于海平面400 m，是世界陆地最低点。

我国天然湖泊众多，在960万km2的国土上，面积有1km2以上的天然湖泊28000多个。

在这2.8万个湖泊中，属内流区的约占55％，多为咸水湖。

青海省的青海湖是我国最大的咸水湖，面积有4635km2；属外流区的约占45％，绝大多数为淡水湖。

我国最大的淡水湖为鄱阳湖。

我国的湖泊主要分布在长江中下游及青藏高原。

在我国东北有二个比较大的国际
湖——中俄界湖兴凯湖、中蒙界湖贝尔湖及中朝界湖白头山天池。

白头山天池最深处有373m，为我国最深的湖泊，吐鲁番盆地的艾丁湖湖底高程在海平面以下154m，为中国大陆最低点。

湿地
湿地类型：1.滨海湿地：滨海湿地指低潮时不超过6米的水域。

2、河口湿地3、河流湿地4、湖泊湿地5、沼泽湿地6、人工湿地：人工湿地是在已消亡的湿地或异地恢复与重建的湿地生态系统。

湿地特征：1、地表过湿、有积水2、土壤潜育化：潜育化是指多水环境下的一种生物化学还原过程。

微生物只能从其他氧化物（氧化铁、氧化锰）中夺取氧来分解有机质使氧化铁还原为氧化亚铁，氧化亚铁产生强烈淋失，这些作用于土壤母质中的矿物造成呈蓝灰色的潜育层。

因此土壤潜育化是多水环境下形成的，是湿地土壤的主要特征。

3、长有喜湿植物
湿地的作用:1、湿地影响气候:湿地占地球陆地面积的6%，却拥有陆地生物圈碳素
的35%，是全球最大的碳库。

沼泽湿地泥炭的积累是CO2循环的一个重要环节。

沿海湿地和红树林也被认为是碳吸收最重要海洋生态系统。

2、调节流量、控制洪水:湿地是巨大的蓄水库、泄洪区、缓冲带。

3、消除毒物、净化水质4、保护堤岸、防风5、防止盐水入侵6、湿地航运7、保护生物多样性8、湿地资源丰富
四、自来水与饮水科学
活化水：活化水又名电解水。

将普通的自来水先净化，然后通过正负电极，在电场的能量下将水分子团打散、变小、重新排列，使其中一部分水带有正电位，另一部分水带有负电位，最后通过膜分离技术得到正活化水和负活化水。

正活化水，带正电位，偏酸性，含氧量高，有收敛性和漂白作用。

负活化水带有负电位，分子团小，偏碱性，口感甘甜，是十分优良的健康用水，具有抗疲劳、抗氧化、提高SOD 活性、调节血脂的作用。

怎样鉴定水的好坏:观水色、闻水臭、尝水位、测水温、观沉淀、看纸迹
饮料：加了各种固体(如茶叶、咖啡等)、液体(各种水果汁)与气体(二氧化碳)的水就是饮料。

饮料中过多的糖、酸、激素、色素、香精、苯甲酸、苯甲酸钠和固型剂对人体，尤其是儿童是有百害而无一益的。

偶尔少量饮用对人体尚不会有多大的害处，长期而大量饮用就难能保证身体不受害，儿童更要注意。

水的生理功能：对人体而言，水的生理功能是多方面的，而体内发生的一切化学反应都是在介质水中进行，没有水，养料不能被吸收；氧气不能运到所需部位，养料等也不能到达它的作用部位；废物不能排出，新陈代谢将停止，人将死亡。

因此，水对人的生命是最重要的物质。

多喝水，保持体内充足的水分，可使皮肤显得滋润光滑。

饮水不足会使人体细胞储水的恢复能力衰减，废弃物排泄不畅。

1、水参与体内新陈代谢过程2、水是细胞与体液的重要组成部分3、水在调节体温方面起着重要作用4、水保持人体一定的血溶量5、水是关节、肌肉和体腔的润滑剂6、水是人体急救法宝之一
按水中的钙离子和镁离子的含量，可将水分为软水和硬水
过量饮用咖啡，可引起心悸和心律不齐，过饮咖啡后使胆固醇升高所致。

中国城乡饮用水卫生问题主要有以下几方面问题：首先是细菌超标。

其次是污染影响。

第三是氟化物超标。

第四是含盐过高。

第五是感官性状不良。

自来水的消毒方法很多，例如，使用漂白粉、次氯酸钠、氯气、臭氧、紫外线等。

符合规定的水质、水压和水量是用户对自来水的三项基本要求，也是供水部门服务于用户
必须保证的三个方面。

五、作为资源的水
1988年联合国将“水资源”定义为：“作为资源的水应当是可供利用或有可能被利用，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”。

这里明确了作为资源的水不仅有数量与质量上的要求，还应当具有可利用性与时间上的长期性。

水资源及其特性：它是人类生活中无可替代的资源。

水资源既很有限，又能够通过自然循环而得到“再生”。

水资源是一种区域性很强的资源。

水资源具有时间性、经济性和社会性。

经济性和社会性
水资源的功能：恢复功能、调节功能与重复利用功能。

恢复功能表现在自然存在的过程中，后面两个功能则在被利用的过程中才显示出来；恢复能力与调节能力的大小取决于当地的气候、地形与地质条件。

世界水资源分布：欧洲、亚洲与北美洲水资源量中等，年降水量接近全球陆地的平均值。

非洲大陆有大面积的沙漠。

南极洲降水量很小，但以冰川的形式储存了全球62％的淡水。

大洋洲各岛屿降水量最大，平均年降水量2700毫米，南美洲次之，平均年降水量为1600毫米。

澳洲的澳大利亚降水量最小，平均年降水量只有约460毫米，它的2／3的地区平均年降水量不到300毫米，这些地方当然是荒漠或半沙漠，根本看不到常年有水的河流。

世界人均水资源：从表中可以看出，亚洲的水资源量最大，但人口也是最多，人均占有的水量就不可能大，排行下来却是末位，甚至在全球平均值之下。

全世界水资源的人均量为9360m3，以加拿大人所占有的水量为最多，其人均水资源量为130080m3，其他国家的人均水量差异很大：巴西为42210m3，印尼为18990m3，美国有13500m3，印度有2630m3，中国为2474m3，日本有4720m3。

中国水资源：中国幅员广大，降水量受地势和地形控制明显，降水量的地区分布极不均衡，总的趋势是由东南向西北递减.不但地区分布不平衡，对某个地区来说，季节分配也不均衡。

汛期一般为4个月，从南到北分别为4月~7月、5月~8月、6月~9月和7月~10月，在这不同的4个月期间，降水量占今年的50％~80％。

据1996年对世界149个国家与地区的调查表明、中国人均水资源占有量仅排在第109位。

因此必须十分注意有效保护和节约水资源源远流长的水利用：历代修建的著名水利工程有：河南固始县的期思云娄灌区；安微金寨、寿县的芍坡蓄水工程；河北磁县、临漳的引水工程——漳水十二渠；四川西部的都江堰灌区；中国水资源利用存在的问题：中国水资源分配与土地资源分布存在明显的不匹配。

在水资源的使用分配上也存在生态耗水欠缺的状况。

六、洪灾与旱灾
洪水类型：按照河流洪水的成因条件，我国的洪水可分为暴雨洪水、融冰融雪洪水和冰凌洪水三种。

我国大范围暴雨主要由两种天气系统形成：一是西风带低值系统，包括锋、气旋、切变线、低涡和槽等，影响全国大部分地区。

二是低纬度热带天气系统，主要是热带风暴、强热带风暴和台风，常见于东南沿海和华南各地。

我国暴雨洪水的一般特点是：洪水涨落较快、起伏较大、具有很大的破坏力，暴雨洪水具有明显的季节性
洪水灾害的时空分布：（1）从云南腾冲经康定、兰州、贺兰山、阴山和向东北延伸至吉林哈
达岭、张广才岭、小兴安岭西侧，可以绘出一条相当于每1000km2最大流量为1000m3／s 的等值
线。

此线以东，多年平均年暴雨日数一般都在1天以上。

最高地区多达16天，雨季集中，暴雨强度大，是我国主要的暴雨洪水区；此线以西，气候干燥，暴雨发生机会少，除天山南北、祁连山麓、内蒙古草原等地区偶有暴雨出现外，大部分地区属高寒山地和戈壁沙漠，不会发生暴雨，因而暴雨洪水基本上不出现。

但在此区内的天山、昆仑山、喀喇昆仑山、祁连山和喜马拉雅山北坡，偶尔会出现冰川洪水，也具有一定的危害性。

（2）气候干旱的北方地区最大洪水量级超过南方湿润地区。

(3)地域分布上差别悬殊
从洪水出现的月份来看，我国大部分地区的洪水在夏季都有出现，有些地区在秋季和春季也有出现。

影响洪水季节变化的因素主要有两个：一个是季风雨带的季节性位移，一个是夏秋频繁的台风活动。

7、8月份为我国洪水出现的全盛时期。

中国洪水还有一个显著特点就是重复性和阶段性。

防洪减灾对策：(1)河道整治和堤防建设。

(2)水库工程建设(3)蓄滞洪区建设(４)城市防洪建设(5)水土流失治理
干旱：美国气象学会在总结各种干旱定义的基础上将干旱分为4种类型:气象干旱(由降水和蒸发不平衡所造成的水分短缺现象)；农业干旱(以土壤含水量和植物生长形态为特征，反映土壤含水量低于植物需水量的程度)；水文干旱(河川径流低于其正常值或含水层水位降落的现象)；社会经济干旱(在自然系统和人类社会经济系统中，由于水分短缺影响生产、消费等社会经济活动的现象)。

我国干旱形成的主要自然因素是：(1)我国人口众多，人均占有水资源量低。

(2)我国水土资源分布不均衡现象极为严重。

(3)我国降水、径流年际变化大，年内分配不均，给水资源开发利用带来困难。

形成干旱灾害的社会经济因素，主要是两个方面：(1)人类社会经济活动带来需水量的增长。

(2)水利工程的建设带来供水量的增长，使总供水量增加，或采取节水措施使总需水量减少。

城市缺水：根据缺水的原因，可大致将缺水城市分为四类：
(1)水资源短缺型。

由于水资源不足，城市和工农业需水量超过当地水资源承受能力所造成的缺水。

(2)工程缺乏型。

当地有一定的水资源条件，由于缺少水资源工程和供水工程而造成的缺水。

(3)水质污染型。

由于水资源受到污染，使水质达不
到城市用水标准而造成的缺水。

(4)混合型。

由前述两种或两种以上因素而造成的城市缺水。

防旱减灾对策：(1)提高水资源调蓄能力，增大可供水量。

(2)加强节水宣传，发展节水产业，建设节水型社会。

(3)对我国水资源进行统一规制、管理和调度。

(4)地表水、地下水等多种水源联合使用。

(5)提高防旱减灾的管理水平。

(6)加强科学研究的力度和深度。

七、人与水、水与人
钓鱼岛：海产品丰富，年可捕量达15万T，海下深埋石油资源（>=800亿桶），丰富矿产锰钴镍战略位置：中东石油经马六甲海峡去向日本的必经之路，对中国而言可将海防线前推500KM以上，是中国远洋海军突破第一岛链，前出太平洋的最佳通道
南海战略地位：南海位于太平洋和印度洋之间，所有通过南海的空中和海上航线基本上都要经过南海南沙群岛，地理位置极其优越。

从传统安全的地缘政治视角看，占领了南沙群岛，等于直接或间接控制了从马六甲海峡到曰本，从新加坡到香港，从广东到马尼拉，甚至从东。