《水文学概论》PPT课件.ppt

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1、水文学概论楊楊 大大 文文水文水资源研究所水文水资源研究所20072007级认识实习级认识实习让我们先看几个近期的焦点问题。让我们先看几个近期的焦点问题。密云位于潮、白两河，兴建于1958年，历时三年。库容量为43.75亿立方米，为华北地区最大的水库。密云水库是北京市饮用水的主要来源。自90年代后期，密云水库的蓄水量不足10亿立方米，扣除死库容，可利用量不足京城1年供水。同时，地下水下降非常厉害，每年的水位下降1米左右。北京的水危机 1960年代中期、1970年代和1980年代初期，北京经历过三次供水危机。第一次开挖京密引水渠，引用密云水库的水度过；第二次通过大量开采地下水化解；第三次是靠政府

2、决策，规定密云水库只向北京供水。目前，北京市的第四次水危机靠什么度过？密云水库的水哪里去了？密云水库的水哪里去了？官厅水库位于永定河，是新中国成立后建设的第一座大型水库，1951年动工，1954年竣工。设计总库容416亿立方米，具有防洪、灌溉、发电等用途，也是北京主要供水水源地之一。20世纪80年代后期，库区水受到严重污染，90年代水质继续恶化，1997年水库被迫退出城市生活饮用水体系。进入新世纪，面对首都水资源严重短缺，恢复官厅水库饮用水源功能已成为当务之急。官厅水库近年来的蓄水位都在死水位附近。官厅水库官厅水库 潘家口水库是滦河干流上游第一座大型水库。水库大坝高107.5米，顶长1040米

3、，总库容29.3亿立方米。潘家口水库是我国第一个跨流域供水工程引滦枢纽工程的源头,是天津市重要的水源地。引滦枢纽工程自1982年正式通水以来,解决了天津市、唐山市和滦河下游灌区的工农业及人民生活用水,产生了巨大的经济效益和社会效益。自90年代后期,潘家口水库上游降雨量降低,主要入库河流的入库径流减少,潘家口水库的可供水量明显减少,2000年被迫以“死库容”向天津市供水,而天津市为了满足城市生活用水的需要第三次调黄河水入津。潘家口水库潘家口水库四川和重庆为什么近年来洪水和干旱接连不断？四川和重庆为什么近年来洪水和干旱接连不断？l2004年9月25日：暴雨中心位于嘉陵江，四川595.3万人受灾、重

4、庆563万余人受灾。l2005年7月8日：暴雨中心位于嘉陵江的渠江支流，四川东部达州再次发生洪水。l2006年5月8月：四川东部、重庆发生大旱，致1800万人饮水困难 经济损失150亿。l2007年7月：67日嘉陵江支流渠江发生洪水，达州市受灾严重；17日重庆发生近115年来最大暴雨，造成洪灾。1 1、密云水库、官厅水库、潘家口水库为什、密云水库、官厅水库、潘家口水库为什么蓄不满？么蓄不满？2 2、我国的洪水和干旱灾害有增加的趋势。、我国的洪水和干旱灾害有增加的趋势。思考思考在当初设计时，这些水库的水文计算错在当初设计时，这些水库的水文计算错了！？了！？水文学能为防洪和抗旱做些什么？水文学能为

5、防洪和抗旱做些什么？水文学研究什么？解决什么问题？中国大百科全书中国大百科全书中对水文学的定义中对水文学的定义水水文文学学是是关关于于地地球球上上水水的的起起源源、存存在在、分分布布、循循环环、运运动动等等变变化化规规律律和和运运用用这这些些规规律为人类服务的知识体系。律为人类服务的知识体系。水文学是一门自然科学、同时也是水文学是一门自然科学、同时也是一门应用科学。一门应用科学。Hydrology is the science which deal with waters of the earth,their occurrence,circulation,distribution on the

6、 planet,their physical and chemical properties and their interactions with the physical and biological environment,including their responses to human activity.联合国教科文组织（联合国教科文组织（联合国教科文组织（联合国教科文组织（UNESCOUNESCO）对水文学的定义）对水文学的定义）对水文学的定义）对水文学的定义 地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下蒸发变成水汽，上升到空中，被气流带动输送到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，以降水的形

7、式降落到地面和海洋，降至地面的那部分水，再从河道或渗入地下以地下水形式补给河流流入海洋。水分这种往返循环、不断转移交替的现象称为水文循环或水循环。水循环（水循环（水循环（水循环（water cyclewater cycle）的概念）的概念）的概念）的概念 水文学的研究领域水文学的研究领域水文学的研究领域水文学的研究领域l大气水循环大气水循环l海洋水循环海洋水循环l陆地水循环陆地水循环l海洋海洋-陆地陆地-大气中的水循环大气中的水循环l地球上水圈与生物圈的相互关系地球上水圈与生物圈的相互关系l水圈（水圈（hydrosphere）l大气圈（大气圈（atmosphere）l岩石圈（岩石圈（litho

8、sphere）l土壤圈（土壤圈（pedosphere）l生物圈（生物圈（biosphere）l人类圈（人类圈（anthroposphere）水在循环过程中与地球表面圈层之间发生相互作用水在循环过程中与地球表面圈层之间发生相互作用水在循环过程中与地球表面圈层之间发生相互作用水在循环过程中与地球表面圈层之间发生相互作用水资源、生态与环境、水旱水资源、生态与环境、水旱灾害等都与水循环有关。灾害等都与水循环有关。水文学水文学的分类的分类l l水文气象学（水文气象学（水文气象学（水文气象学（HydrometeorologyHydrometeorology）l l海洋水文学（海洋水文学（海洋水文学（海洋水

9、文学（Marine HydrologyMarine Hydrology）l l陆地水文学（陆地水文学（陆地水文学（陆地水文学（Terrestrial HydrologyTerrestrial Hydrology）流域水文学（流域水文学（流域水文学（流域水文学（Watershed HydrologyWatershed Hydrology）湖泊水文学（湖泊水文学（Limnology）地下水水文学（地下水水文学（Groundwater Hydrology）冰川水文学（冰川水文学（Glaciology）沼泽（湿地）水文学（沼泽（湿地）水文学（Swamp Hydrology）流域水文学流域水文学流域水文

10、学流域水文学(Watershed(Watershed(Watershed(Watershed Hydrology)Hydrology)Hydrology)Hydrology)流流域域水水文文学学是是陆陆地地水水文文学学的的一一个个重重要要分分支支。研研究究流流域域水水文文现现象象、过过程程及及其其基基本本规规律律。流流域域水水文文现现象象和和过过程程主主要要指指：降降降降水水水水、入入入入渗渗渗渗、蒸蒸蒸蒸散散散散发发发发、产流、汇流等。产流、汇流等。产流、汇流等。产流、汇流等。(1)(1)水水系系和和流流域域特特征征：研研究究水水系系和和流流域域特特征征是是认认识河川径流形成和水情的一个重要

11、方面。识河川径流形成和水情的一个重要方面。(2)(2)流流域域水水文文特特性性：指指降降水水、蒸蒸发发、地地表表径径流流、地地下下径径流流、冰冰雪雪径径流流的的季季节节特特征征，以以及及在在流流域域内内的的分分布布特特征征等等。这这些些特特征征决决定定了了流流域域水水量量的的多多寡寡和和年年内内分分配配状状况况，是是了了解解流流域域水水情情、变化规律和水资源评价的重要依据。变化规律和水资源评价的重要依据。流域水文学的研究内容流域水文学的研究内容（3 3）径径流流形形成成和和汇汇流流的的规规律律：降降雨雨（或或冰冰雪雪融融水水）从从达达到到流流域域表表面面经经过过产产流流、流流域域汇汇流流、河河

12、道道汇汇流流到到达达河河口口这这一一过过程程决决定定了了流流域域的的洪洪水水特特性性，研研究究这这一一过过程程的的规规律律是是正正确确进进行洪水预报的基础。行洪水预报的基础。（4 4）流流域域（特特别别是是河河流流）中中水水的的化化学学成成分分、形形成成过过程程及及其其地地理理分分布布规规律律：河河水水是是重重要要的的淡淡水水资资源源，河河流流是是水水生生物物的的生生长长场场所所，河河水水中中天天然然形形成成的的化化学学成成分分及及其其含含量量和和河河水水的的污污染染状状况，是流域水文的基本要素之一。况，是流域水文的基本要素之一。（5 5）人人类类活活动动和和气气候候变变化化对对流流域域水水循

13、循环环及及河河流流水水文文情情势势的的影影响响。这这是是流流域域水水文文学学的的一一个个新新课课题。题。水文学的应用水文学的应用 工程水文学工程水文学Because of the pervasive role of water in human affairs,the development of hydrology has followed rather than let the applications,e.g.primarily water supply and hazard reduction,under the leadership of civil and agricultural

14、 engineers.由由于于水水对对人人类类活活动动起起着着广广泛泛而而深深刻刻的的作作用用，水水文文学学是是随随应应用用而而发发展展，并并非非由由于于水水文文学学的的发发展展而而导导致致应应用用。这这些些应应用用主主要要是是在在土土木木和和农农业业工工程程师师的的领领导导下下开开展展的的，如如供供水水和和减灾。减灾。Opportunities in the Hydrologic Sciences,by US NRCNational Academy Press,Washington,D.C.1991工程水文学的主要内容工程水文学的主要内容（1 1 1 1）水水水水文文文文计计计计算算算算：主

15、主要要运运用用概概率率论论和和数数理理统统计计的的原原理理和和方方法法，对对未未来来长长期期的的水水文文情情势势作作出出概概率率预预估估，为为各各类类水水利利工工程程的的规规划划和和设设计计提提供供设设计计暴暴雨雨、设设计计洪洪水水、设设计计年年径径流流等等设计参数。设计参数。（2 2 2 2）水文预报，包括：水文预报，包括：水文预报，包括：水文预报，包括：径流预报径流预报 洪水预报洪水预报 河道水位预报河道水位预报 土壤墒情（或者干旱指数）预报土壤墒情（或者干旱指数）预报（3 3 3 3）水水水水资资资资源源源源评评评评价价价价：研研究究流流域域水水资资源源的的形形成成和和消消耗耗、时时空空

16、分分布布和和变变化化、水水量量和和水水质质，以以及及水水资资源源开开发发利利用用和和其其他他人人类类活活动动的的影影响响，为为水水资资源源的的规规划划和和管管理理提提供供科科学学依依据据，为为实现水资源的可持续利用服务。实现水资源的可持续利用服务。工程水文学工程水文学在水利工程的规划设计、在水利工程的规划设计、施工和运营管理等不同阶段的任务不同施工和运营管理等不同阶段的任务不同1 1 1 1）规划设计阶段（）规划设计阶段（）规划设计阶段（）规划设计阶段（Planning StagePlanning StagePlanning StagePlanning Stage）:主要任主要任务是确定合理的

17、工程规模。务是确定合理的工程规模。水库名称水库名称密云水库密云水库三峡水库三峡水库总库容总库容43.75 亿亿m3393亿亿m3防洪库容防洪库容18.97 亿亿m3221.5亿亿m3坝顶高程坝顶高程160 m185 m主要水工主要水工建筑物的建筑物的设计标准设计标准千年一遇洪水设计千年一遇洪水设计:15,200m3/s万年一遇校核万年一遇校核:21,600m3/s千年一遇洪水设计千年一遇洪水设计:98,800m3/s万年一遇校核万年一遇校核:113,000m3/s【实例】【实例】【实例】【实例】2 2 2 2）工程施工阶段工程施工阶段工程施工阶段工程施工阶段(Construction Stag

18、e)(Construction Stage)(Construction Stage)(Construction Stage)：确保确保规规划设计建筑物加以实施。划设计建筑物加以实施。l 整个施工期的来水情势，以确定临时建筑物的规模；l了解近期更确切的水情，以确定施工的进度。3 3 3 3）运营管理阶段（运营管理阶段（运营管理阶段（运营管理阶段（Operation&Management Operation&Management Operation&Management Operation&Management StageStageStageStage）：）：）：）：充分发挥已建成工程的效益，即通

19、充分发挥已建成工程的效益，即通过水文预报，了解未来一定时期内的来水情况，过水文预报，了解未来一定时期内的来水情况，以确定最佳的水调度运营方案，以充分发挥工以确定最佳的水调度运营方案，以充分发挥工程的效益。程的效益。在在水水利利工工程程建建设设的的三三个个不不同同的的阶阶段段，都都离离不不开开水文计算和水文预测、预报。水文计算和水文预测、预报。l水文计算：根据历史水文数据，采用概率统计方法，用以确定水利工程的建设规模和运营方式；l水文预测和预报：根据未来的气象预测和预报，对未来的水情进行预测或预报，用以指导水利工程的实施调度。水文现象的基本规律水文现象的基本规律l l水文现象的确定性水文现象的确

20、定性水文现象的确定性水文现象的确定性l l水文现象的随机性水文现象的随机性水文现象的随机性水文现象的随机性l水文现象的周期性变化；水文现象的周期性变化；l水文现象的因果关系。水文现象的因果关系。l水文现象在时间和数量上还具有不重复。水文现象在时间和数量上还具有不重复。l l目前，我们对水文现象基本规律的认识还十分有目前，我们对水文现象基本规律的认识还十分有目前，我们对水文现象基本规律的认识还十分有目前，我们对水文现象基本规律的认识还十分有限，远远不能满足生产实践的需求。限，远远不能满足生产实践的需求。限，远远不能满足生产实践的需求。限，远远不能满足生产实践的需求。水文学的发展历史水循环与气候变

21、化全球水循环与水量平衡全球水循环与水量平衡主要水体水量（km3）占全球总水量的%占全球淡水的%海 洋13.3810896.5陆地总水量48.511063.5总淡水量35.031062.5100冰川和积雪24.3610669.6地下水10.5310630.1湖泊91,0000.26江、河2,1200.006大 气12,9000.0010.04地球主要水体的水量分布地球主要水体的水量分布 全球水循环（全球水循环（Global Water Cycle）以陆地上的年降水量为基准，全球水循环中的水量关系以陆地上的年降水量为基准，全球水循环中的水量关系（100119,000 km3/year)，水文手册水

22、文手册by D.R.Maidment,1993全球水循环全球水循环中的水量关系中的水量关系1)1)在垂直方向：大气与地球表面之间通过降水和蒸在垂直方向：大气与地球表面之间通过降水和蒸发进行垂向水分交换，在全球尺度降水等于蒸发。发进行垂向水分交换，在全球尺度降水等于蒸发。2)2)在横向，即海洋和陆地之间的水分交换，包括：在横向，即海洋和陆地之间的水分交换，包括：l 海海洋洋向向陆陆地地输输送送水水汽汽而而陆陆地地也也向向海海洋洋输输送送水水汽汽（是是双双向向交交换换），总总的的结结果果是是水水分分以以水水汽汽形形式式由由海洋向陆地输送；海洋向陆地输送；l 陆地以地面径流和地下径流的形式向海洋输送

23、；陆地以地面径流和地下径流的形式向海洋输送；l上述二者是相等（平衡）的。上述二者是相等（平衡）的。从全球水循环来看，从全球水循环来看，从全球水循环来看，从全球水循环来看，1270 mm/年年800 mm/年年480 mm/年年陆地（地球面积的陆地（地球面积的30）地表和浅层地下淡水：地表和浅层地下淡水：2.5%径流径流320 mm/年（除以陆地面积）年（除以陆地面积）130 mm/年（除以海洋面积）年（除以海洋面积）1400 mm/年年海洋占地球面积的海洋占地球面积的70；海水占地球总水量的；海水占地球总水量的96.5%，为，为3703m深。深。大气圈大气圈（水：（水：0.001%）全球水循环

24、全球水循环中的水量中的水量水文循环的范围、量及速度水文循环的范围、量及速度水文循环的范围、量及速度水文循环的范围、量及速度l范范围围：水水文文循循环环的的范范围围为为从从地地面面以以上上约约11km的的对流层顶到地面以下对流层顶到地面以下1-2km深处的广大空间。深处的广大空间。l 数数量量：据据估估算算，地地球球上上每每年年参参加加水水文文循循环环的的总总水水量量平平均均为为577000km3(折折合合地地球球表表面面的的水水深深为为1130mm)。l速速度度：大大气气水水分分在在降降水水蒸蒸发发过过程程中中，每每年年平平均均更更换换约约45次次，即即更更新新期期约约8天天；河河川川径径流流

25、的的更更新新期期约约16天天；土土壤壤水水约约1年年；湖湖泊泊和和地地下下水水的的更更新期则更长。新期则更长。水量平衡水量平衡（Water Balance）概念）概念在在水水文文循循环环中中，任任一一地地区区（可可以以是是流流域域、区区域域、湖湖泊泊、海海洋洋、大大陆陆或或全全球球）在在一一定定时时段段内内（可可以以是是日日、月月、年年或或更更长长）的的输输入入和和输输出出水水量量之之差差，必必等等于于该该地地区区蓄蓄水水量量的的变变化化量量（即即该该地地区区在时段始末的蓄水量之差）在时段始末的蓄水量之差）。水量平衡是水文学最基本的原理之一，是应用水量平衡是水文学最基本的原理之一，是应用质量守

26、恒定律对水文循环的特定描述。质量守恒定律对水文循环的特定描述。1)若以地球大陆（若以地球大陆（ContinentContinent）为对象，某时段）为对象，某时段t内的水量平衡方程可写成：内的水量平衡方程可写成：Pc R Ec Sc式中式中,Ec：在时段内陆地的蒸发量；在时段内陆地的蒸发量；Pc：在时段内陆地的降水量；在时段内陆地的降水量；R：时段内由陆地流入海洋的径流量；时段内由陆地流入海洋的径流量；Sc：在时段内陆地蓄水量的变化量。在时段内陆地蓄水量的变化量。全球水量平衡（全球水量平衡（global Water balance）2)若以地球海洋（若以地球海洋（Ocean）为对象，某时段）为

27、对象，某时段t内的水量平衡方程可写成：内的水量平衡方程可写成：Po R Eo So式中式中,Eo：海洋在时段内的蒸发量；海洋在时段内的蒸发量；Po：海洋在时段内的降水量；海洋在时段内的降水量；R：时段内由陆地流入海洋的径流量；时段内由陆地流入海洋的径流量；So：海洋在该时段内蓄水量的变化量。海洋在该时段内蓄水量的变化量。或：或：式中上标式中上标 表示多年平均值，表示多年平均值，。在多年平均的情况下，在多年平均的情况下，Sc 0，So 0，则则3)多年平均多年平均的水量平衡的水量平衡大陆：大陆：海洋：海洋：全球：全球：l水循环的外在动力：水循环的外在动力：太阳辐射能和地球引力；太阳辐射能和地球引

28、力；l水循环的内因：水循环的内因：水物理三态（气、液、固）水物理三态（气、液、固）之间的相互转化；之间的相互转化；l0冰的融解冰的融解（冰冰水水）热：热：3.34105 Jkg-1l20水的水的蒸发（蒸发（水水水汽水汽）热热：2.45106 Jkg-1l水的比热：水的比热：4200Jkg-1K-1全球能量循环与能量平衡全球能量循环与能量平衡地球表面的净辐射为太阳辐射、地面辐射及地球表面的净辐射为太阳辐射、地面辐射及大气辐射之和。大气辐射之和。大气逆辐射大气逆辐射太阳辐射太阳辐射地面辐射地面辐射地面反射地面反射地球表面地球表面地球表面多年能量平衡地球表面多年能量平衡净辐射净辐射潜热（蒸散发）潜热

29、（蒸散发）显热（感热）显热（感热）地球表面地球表面l l太阳辐射（短波辐射）太阳辐射（短波辐射）太阳辐射（短波辐射）太阳辐射（短波辐射）l l地地地地面面面面辐辐辐辐射射射射（长长长长波波波波辐辐辐辐射射射射,波波波波长长长长4444 m m m m ）：温温度度较较低低物物体体，如地面，也能产生辐射，因其波长较长故称长波辐射。如地面，也能产生辐射，因其波长较长故称长波辐射。l l大大大大气气气气辐辐辐辐射射射射：大大气气吸吸收收太太阳阳和和地地面面辐辐射射能能后后，气气温温升升高高，会会向向宇宇宙宙空空间间和和大大地地发发射射辐辐射射能能，合合称称为为大大气气辐辐射射。其中，投向地面的大气辐

30、射称为其中，投向地面的大气辐射称为大气逆辐射。大气逆辐射。来 源 陆 地 海 洋 全 球 Budyko(1974)6533321099811968016Gaumgartner and Reichel(1975)6637291089216967620Korzun et al.(1978)653629121109121058916Ohmura(2005)623626125110151048519全球地表的能量平衡估计（单位：全球地表的能量平衡估计（单位：W m-2）l水分的蒸发伴随着地球上，近于等温条件下巨大的能量的水分的蒸发伴随着地球上，近于等温条件下巨大的能量的转换和再分配转换和再分配.The

31、 mean annual global radiation budget&energy balance以从外层空间进入大气层的太阳辐射（设为以从外层空间进入大气层的太阳辐射（设为100单位）为基准。单位）为基准。全球气候变化全球气候变化全球温暖化（全球温暖化（Global warming）l大气中的温室气体（如水蒸气、二氧化碳、及其它气体）阻拦了一部分向外辐射的能量，如同温室的玻璃面板一样，将部分热能储存在大气中。l如果没有自然的“温室效应”，气温会比现在低许多，地球上的生命就不可能存在。然而，由于有了温室气体的存在，地球的平均温度保持在温和的60F。l但是当大气中温室气体含量增加时，可能会出

32、现一些问题。表面长波辐射被对流层中的温室气体的吸收增加，向下的长波逆辐射随之增加，使地球表面温度升高，地球表面温度升高也将促进对流；如此，整个对流层被加热。l温室气体：温室气体：人类活动排放的温室气体主要有6种，即二氧化碳（CO2），甲烷（CH4），氧化亚氮（N2O），氢氟碳化物（HFCS），全氟化碳（PFCS）和六氟化硫（SF6）其中对气候变化影响最大的是二氧化碳。它产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的63%。且在大气中的存留期很长，最长可达到200年，并充分混合，因而最受关注。全球温暖化对水循环的影响全球温暖化对水循环的影响l大气层中的能量循环加剧，将促进水循环加快，从而使全球降水增加

33、；l全球温暖化的影响在不同的地区和季节表现并不一致，从而为水资源管理带来新的问题；l面对全球变暖的对水循环影响，水文学需要新的理论和方法。气溶胶对气候的影响（气溶胶对气候的影响（Aerosol impact）l气溶胶是直径小于1微米，漂浮在空气中的细小微粒 l直接影响：太阳辐射l间接影响：低强度降水减少我国过去50年平均太阳辐射的变化气候变化与水循环的关系：气候变化与水循环的关系：水水循循环环的的季季节节、年年际际和和多多年年的的变变动动性性，带带来来气气候候的的变变动动性性，如如旱旱季季和和雨雨季季、干干旱旱年年和和丰丰水水年年、El Nino、La Nina等；等；全全球球变变暖暖是是气气

34、候候一一个个趋趋势势性性变变化化，影影响响全全球球和和区区域域水水循循环环在在时时间间和和空空间间发发生生变变化化，造造成成更更多多的洪水和干旱。的洪水和干旱。全球气候变化对水循环影响的一些悬而未决的问题全球气候变化对水循环影响的一些悬而未决的问题l蒸发悖反现象(evaporation paradox)全球变暖与潜在蒸发下降、太阳辐射下降全球变暖与潜在蒸发下降、太阳辐射下降(全球全球变暗变暗)同时发生的水文气候现象同时发生的水文气候现象。北半球：美国、前苏联、印度、中国、意大利、北半球：美国、前苏联、印度、中国、意大利、以色列、泰国及日本；以色列、泰国及日本；南半球：澳大利亚、新西兰及委内瑞拉

35、等；南半球：澳大利亚、新西兰及委内瑞拉等；l蒸发悖论蒸发悖论（evaporation paradox issue）蒸发悖反现象引发的各种争论。蒸发悖反现象引发的各种争论。比如：比如：全球气候变暖与变暗的背景下，水循环全球气候变暖与变暗的背景下，水循环将怎么变？将怎么变？1 1、蒸发悖反、蒸发悖反Peterson et al.,1995,Nature;Brutsaert&Palange,1998,Nature;Roderick&Farquhar,2002,ScienceRind et al.,1990;IPCC,2001全球变暖全球变暖预测潜在蒸散发预测潜在蒸散发增大增大实测蒸发皿蒸发减小实测蒸

36、发皿蒸发减小2 2、全球变暖的水文循环响应、全球变暖的水文循环响应蒸发互补理论蒸发互补理论蒸发正比理论蒸发正比理论(1)水量平衡分析水量平衡分析显示全球水文循环加水文循环加剧剧(2)能量平衡分析能量平衡分析显示全球水文循环减缓水文循环减缓全球变暖全球变暖降水增多降水增多实际蒸发增多实际蒸发增多全球变暗全球变暗潜在蒸发减少潜在蒸发减少实际蒸发减少实际蒸发减少潜在蒸发减少潜在蒸发减少5865 5158 大气运动驱大气运动驱动力减弱动力减弱全球能量平衡全球能量平衡全球水量平衡全球水量平衡Budyko,1974;Brutsaert 2005Ramanathan et al.2001;Liepert e

37、t al.2004;Wild et al.2004;Miller et al.2004;Robock&Li,2006Golubev et al.,2001;Szilagyi et al.2001;Walter et al.2004;Milly&Dunne 2001;Qian et al.2007水文学与水资源管理水资源管理水资源管理Water Resources Management(决策，决策，Decision Making)AgricultureEconomicsForestryLawPolitical ScienceEngineering Engineering HydrologyHyd

38、rology(预报、预测，预报、预测，Forecasting)Fluid MechanicsHydraulic EngineeringMeteorologyHydrological ScienceHydrological Science(理解水文学原理理解水文学原理Understanding)Atmospheric ScienceGeochemistryGeologyGeomorphologyPlant physiologySoil Science摘自摘自Opportunities in the Hydrologic Sciencesby US NRC，National Academy Pre

39、ss,Washington,D.C.1991。l水文学是水资源管理的科学基础，现代水资源管理要求我们必须认识水循环的机理，并利用其规律来为水资源管理提供科学依据。从全球看我国的水资源状况从全球看我国的水资源状况l全球淡水仅占总水量的全球淡水仅占总水量的2.5%，而淡水中仅，而淡水中仅1/3可以为人类利用可以为人类利用l2000年全球缺水人口为年全球缺水人口为5亿人亿人，到，到2050年将达年将达到到40亿人亿人l根据根据1998年的世界统计资料，我国每天排放的年的世界统计资料，我国每天排放的有机污染物为有机污染物为世界第一，是印度的世界第一，是印度的4倍倍（中国：（中国：7000t/day；印

40、度：；印度：1700t/day）l我国多年平均水资源量我国多年平均水资源量2200m3/yr，到，到2030年年我国人口达我国人口达15亿时人均为亿时人均为1760m3/yr，接近，接近1700m3/yr的警戒线的警戒线全球人口：60亿 89亿全球缺水人口：5亿 40亿世界主要国家每天排放的有机污染物（百万kg）我国水资源管理中的关键水文科学问题我国水资源管理中的关键水文科学问题我国水资源管理中的关键水文科学问题我国水资源管理中的关键水文科学问题气候变化对洪水或干旱的影响不仅在于其趋势大小，关键是在气候变化对洪水或干旱的影响不仅在于其趋势大小，关键是在这种变化趋势下发生极端水文事件的概率将大大

41、增加这种变化趋势下发生极端水文事件的概率将大大增加冬季春季夏季秋季长江流域19501998年降水序列的趋势分析三峡水库及上游梯级开发，将是本世纪中国水利建设成三峡水库及上游梯级开发，将是本世纪中国水利建设成就的集中反映；但要发挥兴利除害的效益，必须依靠精就的集中反映；但要发挥兴利除害的效益，必须依靠精确的水文预报和科学的实时调度确的水文预报和科学的实时调度三峡、葛洲坝水库三峡、葛洲坝水库20072007年汛期实际调度情况年汛期实际调度情况黄土高原区黄土高原区下游引黄下游引黄灌区灌区黄河源区黄河源区l水土保持的根本在于增加植被从而减少泥沙，水土水土保持的根本在于增加植被从而减少泥沙，水土保持的生态水文效应关系治理成败保持的生态水文效应关系治理成败l黄河下游河流生命健康取决于黄土高原泥沙治理成黄河下游河流生命健康取决于黄土高原泥沙治理成效和下游灌溉节水潜力效和下游灌溉节水潜力l关键问题是黄土高原、引黄灌区的生态水文问题关键问题是黄土高原、引黄灌区的生态水文问题主要产流区主要产流区主要产沙区主要产沙区主要用水区主要用水区水文学研究的方法论