城市水资源课件水资源概论(2)

降水时间分布的不均匀性
precipitation annual precipitation(mm)
时间分布不均降低了雨水的存储利用效率，增加了洪涝危害的风险。
250
200
150
100
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 month
200 180 160 140 120 100
• 计算方法：通常是按当地的降雨量与径流深度折算，客水的 资源量通常不算。
世界各国的人均可利用水资源量
人均水资源量，与径流深度不同，强烈的受到当地人口密度的影响。
人均径流量
我 国人 同均 世径 界流 部量 分的 国比 家较
（m³/人.年） 11294 14509
26990
32343
（1996）中21国67 美国 印度尼西亚 俄罗斯 巴西
绿地, 道路等 公益用户
Green area & Streets, etc.
独立水源 Water
Resources
中水回用 In-situ WW Treatment
供水管网 Networks
雨水水源 Rainwater
雨水管网 Drain
污水管网 Sewer
自来水厂 Waterworks
水源 Water Resources
全球水资源概况—按降水量与蒸发量评价
降雨量与蒸发量之差（径流深度），是决定生态环境 的重要因素。
年降雨量的月度分布
2.1.4 水的存在形态与可利用水资源
河水、湖水与浅层地下水（能得到地表水补给的）称为可利用水资源（accessible water resource)，总量只有5万km3。全球人均8000m3。
蒸发
植物蒸腾
降水
小循环 湖
降水(Precipitation)
蒸发(Evaporation)
降水 蒸发
径流(Runoff)
小循环
渗流(Seepage flow)
海洋
运动的主要过程：蒸发、输送、（凝结）降水、渗流/径流
Global hydrological fluxes (1000 km3/year) and storages (1000 km3) with natural and anthropogenic cycles are synthesized from various sources
大循环、小循环的比例；不同形态水资源的数量关系。
水文循环的形成机制
水存在液态、气态、固态三种形式，相互之间可转化是水循环的条件； 太阳辐射与地心引力，是循环形成的动力。
水循环的作用意义
• 水资源成为能得到不断补充的可再生资源 • 实现地球水圈中各水体的水分交换 • 水体自净能力的主要影响因素 • 影响地球物质能量分布
水资源量的描述单位与计算方法
• 国家/地区的水资源总量（亿m3/a）：综合国力的重要组成 部分
• 人均资源量（m3/p·a)，单位耕地水资源量(m3/hm2)：丰沛或 紧缺的相对程度；
• 年平均径流深度（mm）、降雨量/蒸发量，自然生态状况的 表述,中国年平均径流深度284mm，但是分布不均（世界平 均314mm）
• 各种形式的降水总称，以mm降雨表示； • 在不同的地区，受到水汽输送与凝结条件影响，差
异很大； • 降水量 <250mm干旱地区，>500mm属湿润地区； • 地区的水文气候条件，除受降雨量影响之外，同时
还与蒸发量有关，两者的差值为径流深度（mm）。
我国的降水量分布图
Et： > 150~200
• 太阳能转化为水的位能 • 河川冲刷堆积形成平原，营养物质输送入海洋
水的社会循环（城市部分）
工业用户 Industrial
二次处理 Secondtreatment
雨水利用 In-situ Rain Utilization
家庭用户 Domestic
商业, 公共用户
Commercial & Institutional
余缺程度 丰水
轻度缺水 中度缺水 重度缺水 极度缺水
水资源与综合国力的关系
“美国不会被中国超越的主要理由 ”—美国专家的看法
• 中国人均淡水储量只有美国的1/5左右，而且许多 水源都污染严重，甚至达到了危险程度；而美国 大部分水源已变得更加干净。
• 中国能源需求飙升，但其国内资源不足 • 粮食仍是中国的紧迫问题，美国是主要供应来源 • 人口老龄化和劳动人口减少将导致中国经济减速
统计的161个国家中，中国第119位（2200m3/人·年）。
我国以省统计的人均水资源量
2.1.5 我国的水资源分布情况
我国主要河流的年均水资源量（亿m3/年）
10000 8000 6000 4000 2000
0 松花江 辽河 海河 黄河 淮河 长江 东南诸河 珠江 西南诸河 西北诸河
图4 全国各流域多年平均水资源量(亿m3)
地下水资源量 地表水资源量 水资源总量
各省区人均水资源量统计
客水资源没有计入，上海、江苏其实不太缺水
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000
500 0
人均水资源量 人均用水量
单位：m3
北京 天津 河北 山西 内蒙古 辽宁 黑龙江 上海 江苏 浙江 福建 江西 山东 湖南 广东 四川 云南 陕西 甘肃
• 西北地区生态状况恶化，植被退化。
解决我国水资源问题的近期对策
• 中国水资源总量约2.8万亿m3，可用水资源不到1万亿m3 ，仅约8000 多亿m3 ，目前每年使用量是6000亿m3 ，增长潜力已经十分有限。
• 水资源的开源成本很高，更需提倡节流。目前工业和农业都在提倡 节水，节水潜力很大。特别是农业。
• 目前农业的灌溉用水浪费严重，农业用水占年水资源使用量近70%。 节省农业用水可以用来增加工业和城市用水以及改善生态环境。
• 2010年水利投资2000亿元，2011 年中央 1 号文件表示，要在“十二 五”和“十三五”期间大力发展水利事业，未来10年水利部门投资 需达到4万亿元，每年复合增长率13%。
• 投资重点领域包括防洪薄弱环节建设、农村饮水安全、农田水利与 抗旱、水源工程建设、水土保持与河湖生态修复。
我国水资源的水质状况
• 水质是水资源的基本属性，是淡水形成水资源的 条件之一。
• 我国不仅水资源量紧缺，水质污染问题也十分严 重。已经严重影响了水资源的使用价值与水环境 质量。
• 有关我国水质污染状况的分析评价，将在第4章 中介绍。
105117 加拿大
部分国家的水资源统计结果
160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000
0
人均水资源量(m3) 单位耕地水资源量（m3/hm2)
加拿大 俄罗斯 澳大利亚
美国 蒙古 日本 中国 印度 德国 韩国 英国 以色列 沙特阿拉伯 新加坡
我国水资源的特点
• 人均水量低(约2100m3/人a），仅有世界平均值的四 分之一；
• 空间分布不均匀，北方、西北干旱严重； • 时间分布不均匀，降水量过分集中于雨季，使得利
用率降低； • 水土流失严重，水质污染严重。
水少，水多，水脏——官方对我国水资源 状况的简单归纳。
中国的水资源的总体状况
• 黄河在过去的10多年年年断流，其中1997年断流 226天，海河、辽Leabharlann Baidu严重缺水。
• 华北大量超采地下水，河北累计超采地下水600亿 m3，形成全球面积最大的地下水复合漏斗区，河 塘干涸、树木枯死。
• 水利设施落后，洪涝灾害对国民经济发展和社会 安定构成潜在威胁，2010年前9个月，我国发生内 涝的城市就有237个。
• 以三河（淮河、辽河、海河），三湖（太湖、巢 湖、滇池）为代表的地表水体水质污染严重。
数据来源：2004年中国统计年鉴
我国主要流域的水资源状况
水资源量评估的参考标准
联合国有关组织对世 界水资源紧缺状况进行 评价时，采用用水紧张 指数(Water Stress Index) 描述资源余缺程度：
人均用水量(m3) >3000
2000～3000 1000～2000/1700
500～1000 <500
污水处理厂 WWTP
水的社会循环（social recycle)
• 人类的生产、生活对水资源自然循环的影响之总 和。
• 包括水资源的取用、污水的处理排放、再生利用； • 其他水资源的利用 • 水污染的控制
• 环境工程涉水领域所研究的具体对象 现有技术条件下如何实现水的社会循环过程的经 济高效
2.1.2 大气降水
第2章 水资源概论
2.1 水循环与水资源
2.1.1 水循环 水循环（water cycle)，也称水文循环(hydrological
cycle)，是指各种水体受太阳能与重力的作用，不断地 进行相互转换和周期性的循环过程。是自然界的自发 过程。
由人类活动形成的水循环，称为水的社会循环。
水汽输送 云
云
80 60 40 20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 month
上海市的年降雨量分布
6、7、8三个月的降雨量占年降雨量 （1150mm）的49%
北京市的年降雨量分布
6、7、8三个月的降雨量占年降雨量 （574mm）的74％
考虑径流年内分布状况的水资源分布评价
全球的降水量分布