城市水循环-1.ppt
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1、城市水循环技术及科技创新城市水循环技术及科技创新 主讲人:马文成主讲人:马文成地地 点:点:BX13BX13课课 时:时:3030学时学时 水是地球上最为普遍存在的物质之一。作为一种自然资源,其价值十分丰富广泛,通常可表现为维持生物生存、社会生产正常运转的功能价值;维持生态平衡、提供良好生息条件的环境价值;以及蕴藏在水流里的能量价值等诸多方面。地球上的水资源地球上的水资源 水资源的定义 广义:世界水资源包括地球上所有的(气态、固态或液态)天然水的总量。狭义:地球表层可供人类利用的水,包括水量、水域和水能资源,一般指每年可更新的水量资源。通常所说的“水资源”是指陆地上可供生产、生活直接利用的江河
2、、湖沼以及部分储存在地下的淡水资源,亦即“可利用的水资源”。这部分水量只占地球总水量的极少一部分地球上的水资源地球上的水资源 (1)流动性与溶解性 在常温下,水主要以液态的形式存在,具有流动性。这种流动性使水得以拦蓄、调节、引调,从而使水资源的各种价值得到充分的开发利用。同时也使水具有一些危害,它会造成洪涝灾害、泥石流、水土的流失与侵蚀等。另外,水在流动并与地表、地层及大气相接触的过程中会夹带和溶解入各种杂质,使水质发生变化。水资源的特征性水资源的特征性潮 汐 发 电 由于引潮力的作用,使海水不断地涨潮、落潮。涨潮时,大量海水汹涌而来,具有很大的动能;同时,水位逐渐升高,动能转化为势能。落潮时
3、,海水奔腾而归,水位陆续下降,势能又转化为动能。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。(2)再生性与有限性 水在太阳的辐射及地球气象因素的作用下,会有气、液、固三种形态不断的转化、迁移,形成水的循环,使地球上的各种水体不断得到更新,使水资源呈现再生性。但是,水资源的可再生性并不表明水是“取之不尽,用之不竭”的,相反,水资源是非常有限的。全球通过各种水循环的水总量是一定的,世界陆地年径流量约为47万亿立方米,可以说这是目前可资人类利用的水资源的极限。而水在时空分布上的不均匀性使得一些区域的可更新水量非常有限。一旦实际利用量超过可更新的水量,就会面临水资源的不足,发生水荒甚至水资源的枯竭,造
4、成严重的生态问题。水资源的特征性水资源的特征性 (3)时空分布上的不均匀性 水资源的时空变化是由气候条件、地理条件等因素综合决定的。各区域所处的地理纬度、大气环流、地形条件的变化决定了该区域的降水量,从而决定了该区域水资源的多少。春暖后,南方开始进入 雨季,随后雨带不断北移。进入夏季,全国大部地区处 在雨季,雨量集中。秋后,随着夏季风的迅速南撤,天气很快变凉,雨季结束。水资源的特征性水资源的特征性 (4)社会性和商品性 水资源有着多种功能,并渗透到人类社会的各个领域。它既为人类提供生活资料,又为人类的生产活动提供生产资料、能源与交通运输条件。水资源的多种用途与综合经济效益是其他自然资源难以相比
5、的,对人类社会的进步与发展起着极为重要的作用。水资源经供水部门提供给用水部门后已成为用来交换的产品,因而具有商品的属性。但是目前我国城市居民用水、工农业用水的价格非常低廉,没有体现水这种商品应有的价值,是造成水资源浪费、没有得到合理利用的主要原因之一。水资源的特征性水资源的特征性水价=水资源价+水厂运行费(成本正常利润)+污水处理费1.地球上的总水量 地球的表面积约为5.1亿km3,其中陆地面积为1.49亿km3,占地表总面积的29.2;海洋面积为3.61亿km。,占地表面积的70.8。严格地讲,地球是一个水球。地球上水的总量为14.6亿km3,其中海洋、咸水湖等咸水为14.21亿km3,占9
6、7.3;淡水0.39亿km3,占2.7。淡水中有77.2储藏在极地和冰川中,约有22.4为地下水和土壤中水;约有0.35在湖泊和沼泽中;大气中为0.01;江河中的淡水不到0.01。地球上的水资源地球上的水资源 地球上的淡水资源分为液态、固态和气态淡水三类。(1)液态淡水 全球液态淡水量为10662.61012m3,占总淡水量的30.41。主要分为湖泊水、河流水、沼泽水、土壤水和地下淡水。湖泊是陆地上重要的储水体,全球淡水湖的总储水量在91.01012124.9l012m3之间。沼泽水是一个特殊的水体,其总水量约为11.471012m3。河流水是最便于人类利用的天然水资源,经估算全球河床静储水量
7、为2.121012m3。土壤水是指储存于地球表面最上部2m以内土层中的水,一般这一深度内土层平均湿度为10,据此计算,全球土壤水的储量为16.51012m3。淡水资源淡水资源全球液态淡水储量 淡水资源淡水资源 类类 别别 水量水量(1012m3)占液态水占液态水 湖泊水湖泊水 102.5 0.96 河流水河流水 2.12 0.02 沼泽水沼泽水 11.47 0.108 土壤水土壤水 16.5 0.155 地下淡水地下淡水 10530.0 98.25 总计总计 10662.59 l00 (2)(2)固态淡水固态淡水 全球固态淡水是指分布于两极地区、格陵兰岛冰盖冰雪及高山上全球固态淡水是指分布于两
8、极地区、格陵兰岛冰盖冰雪及高山上的冰川和积雪储水,此外还有地下永冻带中的储水。全球冰雪覆盖面积的冰川和积雪储水,此外还有地下永冻带中的储水。全球冰雪覆盖面积为为1.511.5110107 71.631.6310107 7kmkm3 3,占陆地面积的,占陆地面积的1111,冰雪平均厚度达,冰雪平均厚度达1463m1463m,总储水量为,总储水量为243642436410101212m m3 3,占全球淡水资源量的,占全球淡水资源量的68.7%68.7%,是全,是全球河床储水量的球河床储水量的1200012000倍,湖沼储水量的倍,湖沼储水量的136136倍。此外,地下永冻带中的倍。此外,地下永冻
9、带中的储水水量达储水水量达30030010101212m m3 3,是全球湖泊总储水量的,是全球湖泊总储水量的1.71.7倍。倍。淡水资源淡水资源 (3)气态淡水 气态淡水是指大气圈中的水,它来自海洋表面、陆地表面的水分蒸发和动植物体内水分的蒸发,以水汽、水滴和冰晶、固体颗粒的形式存在,其总水量约为12.91012m3。它是人类可资利用的重要淡水资源之一。淡水资源淡水资源 世界上70的淡水资源是以冰雪的形式分布于远离人口稠密的地区,至今难以大规模利用,其余30的淡水储存于地下及地表的江河、湖泊之中。因此称世界水资源量时常常是指全球河流人海径流量。全球陆地平均年降水量约为800mm,蒸发量485
10、mm,年径流315mm,全年人海总径流量为471012m3,占全球淡水总储量的0.13,地表淡水储量的0.19。在世界 上所有河流中,南美洲亚马逊 河年径流量最大,为6.931012m3,占世界人海径流量的14.7;其 次为非洲的扎伊尔河,年径流量 1.4141012m3,占世界年径流量 的3,我国长江年径流量 0.981012m3位居第三,占世界 年径流量的2.1。径流资源径流资源 海洋是地球上最大的水体,海洋水占地球上总水量的97。海水是水循环的主要来源,每年它向大陆输送的水总量达122000km3,其中,形成降水量98000km3。海水资源包括:淡水资源、化学资源、动力资源和水生生物资源
11、。海水资源海水资源 中国的水资源概况 我国大陆上空大气中所含的水汽平均为0.14451012m3,约为全球大气层中水汽总含量的189,如果把这些水平铺在我国陆地国土上,单位陆面上折合水深为15.1mm。但实际上,不同地区上空水汽量并不相同,单位陆面折合水深相差很大,其中东南沿海地区大于40mm,而西北地区不足5mm。降水是我国地表径流的主要来源,亦是制约我国水资源时空分布的主要因素。我国年降水总量为6.18891012m3,相当于大陆上空全年输入水汽量的34,为全国河川径流总量的2.28倍。中国的水资源中国的水资源 1.总量、人均、亩均特点 我国河川径流量27115108m3,居世界第六。从总
12、量上看,我国水资源并不少,但是我国人均占有水量按人口计算仅2200m3人,居世界第121位。被列为世界上40多个缺水国之一,我国愈来愈多的地区出现水资源供需紧张的状况。我国水资源的特点我国水资源的特点 2.地区分布特点 由于降水量受大气环流、海陆位置及地形、地势等因素的影响,我国水资源量在地区上存在“南多、北少;东南多,西北少”的格局,长江流域及其以南的珠江流域在500mm以上。北方淮河流域最大为225mm,约为全国平均值的80,黄河、海河、辽河、黑龙江均在150mm以下,内陆河流域为32mm,约为全国的11。我国水资源的特点我国水资源的特点 3.年内时间上的分配特点 我国水资源在时间上的分配
13、也很不均匀。我国地处中低纬度,主要是受季风气候的影响,从海洋上带来大量的水汽,气候温暖,雨量充沛。夏季占全部水资源的7075以上,冬季不足25。我国水资源的特点我国水资源的特点我国水资源紧缺的社会因素我国水资源紧缺的社会因素 我国总的水资源量为27115亿m3,人均占有水量仅为全世界人均水占有量的14,水资源严重短缺,是世界上40多个严重缺水的国家之一。(1)人口的增加和城市化用水标准的提高使水资源供需矛盾越来越突出。据统计,截至2014年底全国657个城市中有400个城市供水不足,严重缺水城市110个,全国城市缺水总量为60亿立方米。随着我国城市化的进程加快,人民的生活水平也在不断提高,人口
14、还在增加,这都需要大量的水资源。因此,在我国水资源短缺的问题是长期而艰巨的。我国水资源紧缺的社会因素我国水资源紧缺的社会因素 (2)我国农用耕地需水量很大,农用水量十分紧缺。我国可耕地约有21750104km2,实际耕地约为12750104km2。耕地中干旱半干旱地区的耕地面积占52.5,那里的年降水量不足400mm,不灌溉,农业就没有收成的土地占我国总土地面积的30.8。我国耕地分摊的水量只占世界的一半,水将是困扰我国农业发展的主要问题。(3)我国工业用水量增长极快,但是用水效益很差。我国工业增长十分迅速,用水量增加很快,从50年代初到现在,几乎增加50多倍,大部分工业废水没有处理,水质污染
15、严重。我国水资源紧缺的社会因素我国水资源紧缺的社会因素 (4)地表水明显减少 由于围湖造田和森林砍伐等人类活动破坏了地表水环境,地表水资源已有明显减缩。单单围湖造田已促使我国湖面缩小了133万km3,损失淡水350108m3,湖泊数量由2800个减至2350个,减少数目16。(5)地下水过量开采,水位降低 一些地区由于过量超采地下水,形成许多地下水的降落漏斗。华北地区地下水位每年平均下降12cm;北京地区地下水位每年则以lm的速度下降;山东地下水位沉降面积每年扩大1000km2,1995年漏斗深至15m,最深处达l00m。此外,沿海地区由于地下水位下降,海水倒灌使地下水水质恶化。我国水资源紧缺
16、的社会因素我国水资源紧缺的社会因素 (6)水污染严重 全国废水总排放量为401亿m3。这些废水中相当一部分未经处理就排入水体,致使水污染状况严重。目前90.9%以上的城市水域受到污染,约50的重点城镇的饮用水水源不符合取水标准,其中水源受污染比较严重的城市有98个。对全国5.5万km河段的调查表明,水质污染严重不能用于灌溉的河段占23.3;鱼虾绝迹的河段2.4万km,占被调查河段的45;不能满足类水质标准的河段占85.9。其生态功能已严重衰退。(7)用水方式落后,水资源浪费惊人,工农业用水一方面很紧张,另一方面浪费也很严重。全国多数城市自来水管网仅跑、冒、滴、漏的损失率至少为20。实施“大学生
17、创新创业训练计划”,旨在使本科生了解和体验科学研究整体过程,激发学生对科学研究的兴趣,同时将所学知识与经济社会发展紧密结合,提高创业的意识和能力。实现个性化培养的目标,发现和培养一批适应创新型国家发展建设需要的具有创新思维和创业潜力的优秀人才,并在此基础上促进我校创业教育的蓬勃发展。大学生创新创业训练计划管理办法大学生创新创业训练计划管理办法实施原则实施原则1大学生创新创业训练计划以项目为载体,由本科生个人或团队,在导师的指导下,自主选题,自主进行实验方法设计,自主进行研究性学习,自主开展研究工作,独立组织实施并进行数据分析处理和撰写总结报告,以培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力,锻炼
18、学生人际交往和团队协作的能力。2实施大学生创新创业训练计划,旨在通过组织本科生参加创新性实验计划,使其了解和体验科学研究整体过程,激发学生对科学研究的兴趣,实现个性化培养的目标。实施原则实施原则3大学生创新创业训练计划遵循“兴趣驱动、自主实验”的原则,按照“自由申报、公平评审、择优资助、规范管理”的程序,重点资助思路新颖、目标明确、具有创新性和探索性、研究方案及技术路线可行、实施条件可靠的项目。4大学生创新创业训练计划实行过程管理模式,以过程为导向,建立并逐步完善从实施过程到实施结果均能得到客观评价的综合评价体系,引导学生重视研究过程,主动实践,不断提高创新能力。实施原则实施原则5大学生创新创
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