水资源与水环境.ppt

第三章水资源与水污染 第一节水循环与水资源 1 水资源概念发展历史 1894年 美国地质调查局开始沿用 全部自然界任何形态的水 包括固 液 气 大不列颠百科全书 地球上具有足够数量的可用水 1963年 英国 水资源法 水资源是可供利用或有可能被利用 具有足够数量和可用质量 并可在某地为满足某种用途而被利用 世界气象组织和联合国教科文组织 1988年定义 地球表面可供人类利用的水 中国大百科全书 水资源的概念及特性 广义 人类在一定的经济技术条件下能够直接或间接利用的地球上的各种水体 狭义 人类在一定的经济技术条件下可直接利用的淡水 地表水 地下水 天然降水 土壤水 1 水资源概念发展历史 1894年 美国地质调查局开始沿用 全部自然界任何形态的水 包括固 液 气 大不列颠百科全书 地球上具有足够数量的可用水 1963年 英国 水资源法 水资源是可供利用或有可能被利用 具有足够数量和可用质量 并可在某地为满足某种用途而被利用 世界气象组织和联合国教科文组织 1988年定义 地球表面可供人类利用的水 中国大百科全书 2 水资源的特性 1 循环再生性 自然界水循环 2 水资源的特性 1 循环再生性 2 量的有限性和质的不可替代性 总量有限 可被利用的有限 没有任何物质可以代替水 2 水资源的特性 1 循环再生性 2 量的有限性和质的不可替代性 总量有限 可被利用的有限 没有任何物质可以代替水 3 时空分布不均匀性 年际 年内变化 不同地区变化 2 水资源的特性 1 循环再生性 2 量的有限性和质的不可替代性 总量有限 可被利用的有限 没有任何物质可以代替水 3 时空分布不均匀性 年际 年内变化 不同地区变化 4 多用性 利用形式多样 灌溉 旅游 养殖 航运 发电等 水循环与水量平衡 1 水循环 2 水量平衡 PL EL RL陆地EO PO RL海洋PL PO EL EOPL陆地降水量 EL陆地蒸发量 RL陆地入海径流量EO海洋蒸发量 PO海洋降水量 对于一个局部区域来讲 水量平衡原理是 P E R G 该地区的储水变量 P E RE P R P 1E P蒸发系数R P径流系数 3 影响水资源丰缺的主要因素 地理位置 纬度 大气环流地形 海拔 阴阳坡土壤和植被 土壤质地和结构 植物生长状况人类活动 水资源的分布及特征 1 世界水资源概况 降水量最大的区域 大洋洲蒸发量最高的区域 澳洲 非洲 2 中国水资源概况 1 年降水量分布特点年降水量61929亿m3 世界平均的81 亚洲平均的88 地区分布 东南沿海多 西北内陆少 大兴安岭 太行山 雪峰山 干旱半干旱西北地区湿润半湿润东南地区 a 西南边境 5000mm以上b 东南沿海 2000mm以上c 长江中下游 1000mm以上d 秦岭 淮河 800 900mme 华北平原 400 800mmf 内蒙古 甘肃 400mmg 塔里木 吐鲁番 柴达木 25mm 多年平均年降水量等值线图 400 88mm 800mm 200mm 50mm 25mm 2000mm 5000mm 1000mm 季节分布 夏季高于冬季 年际变化大 不同降雨量下马铃薯产量差异 马铃薯生育期间降雨量 马铃薯生育期间无效降雨量 2 河川径流年径流量27124亿m3 地区分布 取决于年降水量 年际变化 降水 下垫面 年际间变化大 河川径流的水质决定着水资源的用途及其价值 水体水质标准 泥沙 矿化度 硬度 pH 7条河流 长江 黄河 松花江 辽河 海滦河 淮河 珠江 3 湖泊水资源总储水量7088亿m3 淡水湖 兴凯湖 鄱阳湖 洞庭湖 太湖 洪泽湖咸水湖 青海湖 呼伦湖 纳木湖 奇林湖 4 地下水总储水量8288亿m3 6 2万亿m3 3 4万亿m3 2 8万亿m3 地表水2 7万亿m3 地下水1000亿m3 年降水量61929亿m3 年径流量27124亿m3 地下水补给101亿m3 年蒸发量34699亿m3 径流系数 44 蒸发系数 56 3 我国水资源特点 1 总量丰富 人均拥有量少中国水资源总量为2 8万亿m3 居世界第5位 径流总量为2 7m3 居世界第4位 人均占有水资源量仅2400m3 人 径流量2016m3 人 仅为世界平均1 4 在世界上排第110位 被列为全世界13个贫水国家之一 m 人 年 世界及我国人均水资源状况 人均水资源量却只有2100立方米 约为世界人均值的28 2 水资源时空分布不均匀 东南多 西北少 地下水的分布也是南多北少 长江以南耕地面积占全国的1 3左右 水资源量占全国的4 5以上 而长江以北耕地面积占全国的2 3左右 水资源量不足全国的1 5 时间全年降水量大都集中在夏季 长江以南地区60 的降水集中在5 8月 长江以北地区70 80 的降水集中在6 9月 同时 降水量在年际之间变化很大 并有连续旱年和连续雨年交替出现的周期性变化 中国部分地区与伦敦 巴黎多年平均降雨量年内分布比较 月降雨占全年降雨的百分数 月份 3 水资源与人口 耕地 矿产资源组合不匹配 南方水资源多 北方水资源少南方人口占2 5 北方人口占3 5南方耕地占3 5 北方耕地占2 5南方矿产占41 北方矿产占59 水资源的特性 1 循环再生性 2 量的有限性和质的不可替代性 3 时空分布不均匀性 4 多用性 我国水资源特点 1 总量丰富 人均拥有量少 2 水资源时空分布不均匀 3 水资源与人口 耕地 矿产资源组合不匹配 4 我国水资源利用中的问题 取水过多 4 我国水资源利用中的问题 取水过多水资源利用效率不高 4 我国水资源利用中的问题 取水过多水资源利用效率不高水资源污染严重 2003年我国七大水系水质状况调查表 4 我国水资源利用中的问题 取水过多水资源利用效率不高水资源污染严重防洪减灾体系不完善水资源开发利用缺乏统筹规划和有效管理 水污染 1 概念 水污染通常是指排入水体的污染物超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量 即水体对污染物的净化能力 因而引起水质恶化 水体生态系统遭到破坏 造成对水生生物及人类生活和生产用水的不良影响 2 污染源自然因素 自然条件下溶于水体的有害物质 人为因素 工业废水 生活污水 农田排水 废渣 垃圾 废气 3 水体污染类型化学性污染 酸 碱 盐 硫化物 重金属 NP 有机物理性污染 悬浮物 热污染 放射性污染生物性污染 病原微生物 病毒 水污染 水污染 4 污染物在水环境中的转化物理转化 稀释 吸附 沉降化学沉淀 酸碱 氧化还原 沉淀生物吸收 维持生物的繁殖和代谢生物化学转化 微生物 水体富营养化对水生生态系统的影响 1 概念 湖泊 水库 海湾等封闭的水体 以及某些滞留河流由于水体中N P营养物质在水体中富集 导致蓝藻 绿藻异常繁殖 从而消耗了大量的氧 形成了水体厌氧环境 严重影响鱼类 水生生物生存 并引起死亡的现象 天然富营养化 人为富营养化 2 类型 水体富营养化水体污染 1 水生生物种类的改变未富营养化 硅藻 绿藻富营养化后 各种藻类富营养化加剧 蓝藻 3 对生态环境的影响 2 水中溶解氧的变化白天 光合作用夜间 呼吸作用 分解鱼类最适溶解氧浓度 4mg L 3 对生态环境的影响 3 水质碱化HCO3 CO2 OH CO32 H2OCO2 OH 3 对生态环境的影响 3 对生态环境的影响 4 产生有毒物质不定腔球藻 微囊藻分泌藻青蛋白 5 感官恶化 不利观光 4 水体富营养化的防治措施 1 预防性措施降低或消除废水中的氮和磷推广使用无磷洗涤剂 禁止生产销售含磷洗涤剂防治水土流失减少湖边农田化肥的施用量 4 水体富营养化的防治措施 2 调节措施改变水体的水文特征化学方法 铝盐凝蓄剂 硫酸铜生物学方法 高等水生植物 放养食藻鱼类物理法 曝气 疏浚底泥 我国水资源利用中的问题 1 取水过多 2 水资源利用效率不高 3 水资源污染严重 4 防洪减灾体系不完善 5 水资源开发利用缺乏统筹规划和有效管理 水污染 水污染通常是指排入水体的污染物超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量因而引起水质恶化 水体生态系统遭到破坏 造成对水生生物及人类生活和生产用水的不良影响 水体富营养化 湖泊 水库 海湾等封闭的水体 以及某些滞留河流由于水体中N P营养物质在水体中富集 导致蓝藻 绿藻异常繁殖 从而消耗了大量的氧 形成了水体厌氧环境 严重影响鱼类 水生生物生存 并引起死亡的现象 水体富营养化对农业环境的影响 1 水生生物种类的改变 2 水中溶解氧的变化 3 水质碱化 4 产生有毒物质 5 感官恶化 不利观光 农业水资源 1 概念 农业水资源 agriculturalwaterresources 可为农业生产使用的水资源 包括地表水 surfacewater 地下水 groundwater 和土壤水 农业水资源只限于液态水 汽态水和固态水只有转化成液态水时 才能形成农业水资源 2 基本农业水资源 2 1 降水在中国 年降水量大于800mm的湿润带 主要是水稻产区 除降水直接提供作物生长需水外 仍需发展灌溉 在时间上补充雨水的不足 在年降水量为400 700mm的半干旱 半湿润带 主要是小麦 棉花等旱作物产区 降水量多集中在7 8月 需调蓄汛期雨水所形成的地表径流 以供旱期灌溉之用 中国西北干旱地带的年降水量为200mm 在这类地区没有灌溉就没有农业 须依赖于蓄水 引水或提水工程 以供给农业用水需要 在年降雨量200 400mm的半干旱地带 而又缺乏人工灌溉条件的地区 只有依靠雨水 发展旱作农业 又称雨育农业 因此 有效地利用雨水对这类地区的农业生产具有决定的意义 2 2 地表水 地表水主要是河川湖泊径流 江河中下游平原是农业用水集中的地区 常须在河道上游修建蓄水工程 以调节水资源在时空上的不均衡 或在河道上筑坝引水 建闸提水 以补雨水之不足或不及时 地下水包括丘陵山区的泉水 基岩裂隙水 冲积平原地区的浅层地下水 南方喀斯特地区的岩溶水 是农业水资源的另一来源 开采地下水 综合调度水资源 应在一个丰枯水文周期内保持地下水采补平衡 农业用水应以开采浅层地下水为主 深层地下水只能作为应急备用水源 2 3 地下水 3 水资源与农业 植物正常生长植物吸收养分影响土壤形成发育 理化性质土壤中微生物活性调节土壤 植物温度等 4 我国农业水资源利用现状 4 1 供求矛盾加剧 城市化和工业化规模扩大 用水增加 农业用水份额下降 4 2 农业水资源利用效率低 大水漫灌 4 3 灌溉工程老化 灌溉面积下降4 4 农业水资源生态环境恶化 水污染 5 污水中的有害成分对农业的影响 1 油脂 主要是动物油 植物油 石油 油脂进入土壤后也易被土壤微生物降解 但是使土壤的C N升高 另外在石油化工废水中 苯并芘随着污水进入土壤中埋在土壤中造成累积 2 酚类化合物 酚类物质主要存在于石油化工的废水中 污水灌溉区的含量与废水中酚含量 及灌溉次数 灌水量有关 酚的累积受季节变化影响 春季大于秋季 在砂质土壤上 酚的流动性非常强 3 苯 污水中的苯主要来源于石油 化工 橡胶工业 对人的影响较大 对植物影响较小 4 三氯乙醛 产生于有机氯和有机磷农药制造的废水中 在酸性条件下稳定 在碱性条件下容易降解 温度升高 三氯乙醛消失速率提高 三氯乙酸 水样中寄生虫卵和大肠杆菌数量比较 5 生物污染物质 6 重金属 1 镉 是污水灌区被污染面积最大的一种重金属 85 90 的镉集中在土壤表层 2 汞 在我国被汞污染的面积居第二位 我国灌溉水质规定 总汞量不得超过0 001mg L 3 铅 铅进入土壤后迁动性非常弱 4 铬 铬离子进入土壤后很快被吸附 固定 5 砷 砷是南方污水灌溉区比较常见的重金属元素 7 植物营养物质 污水中含有N P K外还含有一些微量元素 以色列污水二级处理后N 20 40mg L P 6 8mg L K 20 25mg L 8 放射性物质 9 有机物 10 酸