水资源利用与保护学习教案.pptx

《水资源利用与保护学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水资源利用与保护学习教案.pptx（360页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学 1水资源利用(lyng)与保护第一页，共360页。课程(kchng)开设目的 通过本课程学习，使学生系统地掌握水资源形成、评价、供需平衡分析的基本概念、理论与方法；掌握取水(q shu)工程基本概念、理论、工程技术与设计方法；熟悉现代节水理论、技术与措施，了解与水资源保护有关的理论、技术方法与工程措施。培养学生初步具备水资源评价与分析、取水(q shu)构筑物与辅助工程计算与设计的能力。第1页/共360页第二页，共360页。课程(kchng)教学要求 了解地球水量的存储、循环方式及水量平衡基本理论；了解和基本掌握资源的构成、评价理论与评价指标体系；掌握水源及取水位置选择的原则与依据，取

2、水构筑物结构类型及构造特点、取水工程设计原理及原则。了解施工与运行管理的基本知识；掌握水资源供需平衡分析的内容，需水量和供水量的计算(j sun)与预测，供需平衡系统分析方法；熟悉节约用水理论、法律法规、节水指标体系、节水技术与措施；了解污水再生回用处理技术、经济分析与对策；了解污染物在水环境中迁移转化的物化与生物学作用、污染水体修复的理论与工程技术措施、流域水资源保护的法律、技术与工程措施。第2页/共360页第三页，共360页。教材(jioci)及参考资料n 教材n李广贺 主编，水资源利用与保护(boh)（第二版），中国建筑工业出版社，2010n 参考资料n 严煦世，范瑾初 主编，给水工程（

3、第4版），中国建筑工程出版社n 杨开 主编，水资源开发利用与保护(boh)，湖南大学出版社n 王晓昌 主编，水资源利用与保护(boh)，高等教育出版社第3页/共360页第四页，共360页。第一章 绪论(xln)第4页/共360页第五页，共360页。水资源的基本含义1水资源的特性2水资源研究现状与发展趋势3水资源利用与保护的任务和内容4内容提要(ni rn t yo)第5页/共360页第六页，共360页。n 本章教学目标的基本要求：n 掌握水资源的基本含义和特性，了解水资源研究现状与发展趋势，了解水资源利用与保护的任务(rn wu)和内容。第6页/共360页第七页，共360页。水资源的基本(jb

4、n)含义一、水的重要性 水是人类及一切生物赖以生存的必不可少的重要物质(wzh)，同时也是工农业生产、经济发展和环境改善不可替代的极为宝贵的自然资源。第7页/共360页第八页，共360页。水资源的基本(jbn)含义二、自然资源(z rn z yun)的定义 自然资源：参与人类生态系统能量流、物质流和信息流，从而保证系统的代谢功能得以实现，促进系统稳定有序不断进化升级的各种(zhn)物质。自然资源并非泛指所有的物质，而是特指那些有益、有助于人类生态系统保持稳定和发展的某些自然界物质。第8页/共360页第九页，共360页。水资源的基本(jbn)含义三、水资源定义(dngy)的发展历史n 国外n 在

5、国外，较早采用“水资源”这一概念的是美国地质调查局（USGS）。1894年，该局设立了水资源处n 大不列颠大百科全书水中资源解释：“全部自然界任何形态的水，包括气态水、液态水和固态水的总量”；n 1963年英国水资源法把水资源定义为：“地球上有足够的水”强调(qing dio)了水的可用性；n 联合国教科文组织（UNESCO）和世界气象组织（WMO）共同制定的水资源评价活动国家评价手册定义：“可以利用或有可能被利用的水源，具有足够数量和可用的质量，并能在某一地点为满足某种用途而可被利用”数量与质量。第9页/共360页第十页，共360页。水资源的基本(jbn)含义n 国内n 公元前250年左右，

6、秦代李冰(l bn)在四川省灌县修建了解决成都平原水旱灾害的举世闻名的都江堰水利工程。n 1988年中华人民共和国水法将水资源认定为：“地表水与地下水”。n 1994环境科学词典定义：“特定时空下可利用的水，是可再利用资源，不论其质与量，水的可用性是有限制条件的”。第10页/共360页第十一页，共360页。水资源的基本(jbn)含义 引起对水资源的概念及其内涵具有不尽一致的认识(rn shi)与理解，主要原因在于：水资源是个既简单又复杂的概念。复杂表现为：水的类型繁多，具有运动性；用途广泛；量与质在一定条件下可以改变；开发利用受经济技术条件、社会条件和环境条件的制约。综上所述，水资源可以理解为

7、人类长期生存、生活和生产活动中所需要的各种水，既包括数量和质量的含义，又包括其使用价值和经济价值。第11页/共360页第十二页，共360页。水资源的基本(jbn)含义 狭义上：水资源是指人类在一定的经济技术条件下能够直接使用的淡水(dnshu)。广义的：水资源是指能够直接或间接使用的各种水和水中的物质，在社会生活中具有使用价值和经济价值的水都可称为水资源。第12页/共360页第十三页，共360页。水资源的特性(txng)水是自然界的重要物质，是环境中最为活跃的要素。水资源的循环 水资源与其它(qt)固体资源的本质区别在于其所具有的流动性，它是循环中形成的一种动态资源，具有循环性。储量的有限性

8、水资源处于不断的消耗和补充过程中，在某种意义上水资源具有“取之不尽”的特点，恢复性强。第13页/共360页第十四页，共360页。水资源的特性(txng)分布的不均匀性 我国水资源分布在区域(qy)上分布极不均匀。总体上是东南多，西北少；沿海多，内陆少，山区多，平原少；时间上夏多冬少。利用的多样性 水资源被人类广泛应用于工业、农业和生活，还应用于发电、水运、水产、旅游和环境改造等。第14页/共360页第十五页，共360页。水资源的特性(txng)利、害的两重性 正因为水资源的两重性，在水资源开发过程(guchng)中尤其强调合理利用、有序开发，以达到兴利除害的目的。第15页/共360页第十六页，

9、共360页。水资源研究(ynji)现状与发展趋势 在水资源利用与管理的理论和方法方面取得了明显进展，主要表现以下几个方面：水资源模拟与模型(mxng)化 水资源系统分析 水资源信息管理系统 水环境研究第16页/共360页第十七页，共360页。水资源利用与保护的任务(rn wu)和内容一、主要(zhyo)任务 使大家全面深入了解全球水资源状况、形成与分布特征、开发与利用的现状基础上，系统地学习和掌握水资源循环与平衡，水资源评价与研究的基本概念、理论和方法；全面学习和掌握与供水有关的水资源利用工程的类型、布置(bzh)原则、布置(bzh)方式、适用范围和适用条件，以及水资源利用工程运行的有关技术参

10、数；学习和掌握水资源合理规划、种类水体的联合调度和科学管理、水污染防治的概、理论和方法。第17页/共360页第十八页，共360页。水资源利用(lyng)与保护的任务和内容二、主要(zhyo)内容 阐述水资源的循环、赋存、分布特征；地表水资源的形成、分布及动力状态；地下水资源的埋藏、分布及其运动规律；水资源评价、水量计算的理论和方法；水资源利用工程的类型、设计和适用范围，各种取水工程的运行参数；水资源保护(boh)与管理的内容、方法和措施。第18页/共360页第十九页，共360页。第二章 水循环与水资源开发利用状况(zhungkung)第19页/共360页第二十页，共360页。大运河长江三峡 长

11、江三峡(chn jin(chn jin sn xi)sn xi)第20页/共360页第二十一页，共360页。江水电站 江水电站东 东黄河 黄河(hun h)(hun h)小浪底 小浪底五强溪 五强溪白山 白山(bi shn)(bi shn)水电 水电站 站第21页/共360页第二十二页，共360页。n 本章教学目标的基本要求：n 理解(lji)地球水量储存与分布、地球上水循环方式和全球水量平衡，理解(lji)全球水资源开发利用状况、面临问题和开发利用趋势，掌握中国水资源量概况、时空分布特性、开发利用状况和面临的主要问题。第22页/共360页第二十三页，共360页。内容提要(ni rn t yo

12、)全球水资源 2中国水资源3地球水量储存与循环 1第23页/共360页第二十四页，共360页。第24页/共360页第二十五页，共360页。第25页/共360页第二十六页，共360页。第26页/共360页第二十七页，共360页。People are carrying water back home,Northern China第27页/共360页第二十八页，共360页。Women are carrying water back home,Northern China第28页/共360页第二十九页，共360页。地球水量(shu lin)储存与循环一、地球(dqi)水储量分布 地球(dqi)表面积：

13、亿km2，水体总量：亿km3；海洋面积：亿km2，海洋水量：亿km3，占地球(dqi)总水量的96.5%；陆地面积：亿km2，水量仅亿km3，占地球(dqi)总水量的3.5%。便于人类利用的仅为亿km3，占淡水量的30.4%。表明可供人类利用的水资源十分有限。第29页/共360页第三十页，共360页。第30页/共360页第三十一页，共360页。地球水量(shu lin)储存与循环96.53%海洋水湖泊咸水和地下咸水淡水 1.74%0.03%0.76%冰川地下淡水其他淡水0.94%2.53%永冻土底冰湖泊淡水土壤水大气水沼泽(zhoz)水河水生物水各种水体(shu t)所占比例第31页/共360

14、页第三十二页，共360页。地球(dqi)水量储存与循环二、地球(dqi)上水的循环n 水的循环(xnhun)三个阶段：降水(Precipitation)径流(Runoff)蒸发(Evaporation)第32页/共360页第三十三页，共360页。地球(dqi)水量储存与循环第33页/共360页第三十四页，共360页。地球水量(shu lin)储存与循环u 大循环(xnhun)：水在大气圈、水圈、岩石圈之间的循环(xnhun)过程气流蒸发遇冷降水蒸发从海洋蒸发上升的水汽 海洋上空 陆地上空海洋 江河 地表或地下径流 陆面部分蒸发汇流径流第34页/共360页第三十五页，共360页。地球水量(shu

15、 lin)储存与循环u 小循环：陆地或者是海洋本身的水单独进行(jnxng)循环的过程遇冷降水 蒸发上升的水汽 海洋上空 上升的水汽海洋 陆面陆地上空蒸发 遇冷降水u 人为循环(xnhun)：由于人类生产与生活活动的作用与影响不同程度地发生水的循环(xnhun)第35页/共360页第三十六页，共360页。地球(dqi)水量储存与循环n 人类参与(cny)的水文循环第36页/共360页第三十七页，共360页。地球(dqi)水量储存与循环第37页/共360页第三十八页，共360页。地球(dqi)水量储存与循环水循环是地球上最主要的物质循环之一，表现为：通过形态的变化，水在地球上起到输送热量和调节气

16、候的作用；对地貌的形成和变化产生影响；循环与更新为人类和生物的生存(shngcn)提供物质基础；回归水的质量直接或间接对水循环水质产生影响。第38页/共360页第三十九页，共360页。地球水量储存(chcn)与循环n 更替(gngt)周期式中：T水的更替周期；q(t)单位时间内水体参与(cny)循环的水量；Q(t)某一时刻水体储存的水量。例如：大气水的储量为万km3，全球从水面和地面平均每年有万km3的水蒸发到大气中，由此大气水的平均更替周期为：第39页/共360页第四十页，共360页。地球水量储存(chcn)与循环水体 更新周期（年）水体 更新周期（年）永久积雪 9700 沼泽水 5海水 2

17、500 土壤水 1地下水 1400 河流 16天湖泊水 17 大气水 8天淡水(dnshu)更新周期第40页/共360页第四十一页，共360页。地球水量(shu lin)储存与循环三、水量(shu lin)的平衡 定义：地球(dqi)上任一区域在一定时段内，进入的水量与输出水量之差等于该区内的蓄水变化量。n 地球水量平衡式中：EL陆地蒸发量；PL陆地降水量；R入海径流量；SL陆地在研究时段内蓄水量的变量。LandELPLR第41页/共360页第四十二页，共360页。地球水量(shu lin)储存与循环 SL有短时间内可正可负，但多年来平均近于零。则多年来平均的水量(shu lin)平衡议程为：

18、式中：陆地多年(du nin)平均蒸发量；陆地多年(du nin)平均降水量；多年(du nin)平均入海径流量。第42页/共360页第四十三页，共360页。地球(dqi)水量储存与循环当研究对象(duxing)为海洋时：式中：海洋(hiyng)多年平均蒸发量；海洋(hiyng)多年平均降水量；多年平均入海径流量。Herry PoolRPhEh第43页/共360页第四十四页，共360页。地球(dqi)水量储存与循环当研究(ynji)对象为全球时：或第44页/共360页第四十五页，共360页。地球(dqi)水量储存与循环n 流域水量平衡(pnghng)n 非闭合流域水量平衡(pnghng)方程式

19、中：P降水量时段内区域的降水量；E1，E2时段内的水蒸气凝结(nngji)量和蒸发量；Rb，Rd时段内地面径流和地下径流流入量；Rb，Rd时段内地面径流和地下径流流出量；S1，S2时段初和时段末的蓄水量。令E=E2-E1代表净蒸发量，则上式成为：第45页/共360页第四十六页，共360页。地球水量(shu lin)储存与循环 闭合(b h)流域水量平衡方程 上式中Rb=0、Rd=0，并令R=Rb+Rd，S=S2-S1，则方程(fngchng)变为：对多年平均来说：S=0；则有：式中：流域多年平均年降水量、年径流量和年蒸发量。第46页/共360页第四十七页，共360页。全球(qunqi)水资源人

20、类对水资源的开发利用的认识经历了一个漫长的历史时期。古代努力趋利避害、增利减害为目的；近代兴利除害，追求对水资源多目标开发；现代对水资源的利用进入(jnr)了密切协调社会与自然关系 的阶段，更加注意社会、经济效益和生态平衡，以期获得最大的综合效益。第47页/共360页第四十八页，共360页。全球(qunqi)水资源一、开发利用状况(zhungkung)过去的300年中，人类用水量增加了35倍多，近十年每年递增4%8%。工业化国家的用水状况(zhungkung)趋于稳定，增幅最大的主发是发展中国家。第48页/共360页第四十九页，共360页。全球(qunqi)水资源n 农业用水n 农业用水一直占

21、全部用的2/3以上。漫灌、畦灌(qgun)（7500m3/hm2）喷灌、滴灌（3000m3/hm2）。第49页/共360页第五十页，共360页。全球(qunqi)水资源n 工业用水n 工业用水取水量约为全球(qunqi)总取水量的1/4左右。第50页/共360页第五十一页，共360页。全球(qunqi)水资源n 生活用水n 生活用水占全球(qunqi)用水量的很少一部分，约8%左右。第51页/共360页第五十二页，共360页。全球(qunqi)水资源n 地下水资源在全球供水中的位置n 占有重要位置：由于水质优良、清洁卫生、受污染(wrn)程度轻。第52页/共360页第五十三页，共360页。全球

22、(qunqi)水资源二、面临(minlng)的问题u 全球(qunqi)水资源分布的不均匀性加剧了缺水危机 根据地球水量储量与分布，人类可利用的淡水资源仅为0.1108m3，只是地球上很小的一部分。有限的水资源也很难再分配，巴西、俄罗斯、中国、加拿大、印度尼西亚、美国、印度、哥伦比亚和扎伊尔占全世界水资源的60%。未来对水资源的需求不断增加，而自然界所能提供的水资源又有一定的限度，突出的供需矛盾使水资源已成为国民经济发展的重要制约因素。第53页/共360页第五十四页，共360页。全球(qunqi)水资源u 水量(shu lin)短缺严重，供需矛盾尖锐 随着社会需求水量的大幅度增加，水资源供需矛

23、盾日益突出，水资源量短缺现象非常严重。2025年，全世界有2/3的人口(rnku)面临严重缺水的局面。亚洲占60%，非洲占85%。第54页/共360页第五十五页，共360页。全球(qunqi)水资源1950年-2000年各地区人均(rn jn)占有水资源（千立方米/人）第55页/共360页第五十六页，共360页。全球(qunqi)水资源u 水源污染严重(ynzhng)、“水质型缺水”突出 随着经济(jngj)、技术和城市化的发展，排放到环境中的污水量日益增多。第56页/共360页第五十七页，共360页。2.2 全球(qunqi)水资源第57页/共360页第五十八页，共360页。全球(qunqi

24、)水资源三、开发利用趋势(qsh)工农业的迅速发展导致用水量与取水量的大幅增长。1900年1940年40年翻一番，1940年2000年1520年翻一番。农业用水量及其不可复原用水量最高，基数(jsh)大，占总用水量的60%，不可复原用水量占总水量的75%。工业用水量所占比例小，但增长快。生活用水量不超过用水量的10%，增长较快。第58页/共360页第五十九页，共360页。全球(qunqi)水资源第59页/共360页第六十页，共360页。全球(qunqi)水资源综上，可以看出全球水资源开发利用趋势上主要表现在：农业用水中不可复原的水量最高，节水潜力巨大。工业用水由于不可恢复的水量最低，将更加重视

25、提高工业用水技术，降低用水定额，大幅提高重复利用率。水资源的开发将更为重视经济、环境与生态的良性协调发展。由过去只单一强调最大限度获取天然径流忽视带来的环境与生态灾害未来将更为重视水资源的合理分配(fnpi)与调度，“开源与节流”并重，优先发展污水再生回用，实现水资源的合理开发，水续利用。第60页/共360页第六十一页，共360页。中国(zhn u)水资源一、中国(zhn u)水资源量概况 我国淡水资源总量名列世界第六，仅次于巴西、前苏联、加拿大，美国、印度尼西亚。人均占有量仅为世界平均值的1/4，水资源在时间和地区分布上很不均衡。我国有330多个城市缺水，其中110多个城市严重缺水。2010

26、年后，我国将进入严重缺水期，据有关估计，2030年前中国的缺水量将达到600亿立方米。因此(ync)，为保证我国经济的可持续发展，淡水资源问题的解决己迫在眉睫。第61页/共360页第六十二页，共360页。中国(zhn u)水资源第62页/共360页第六十三页，共360页。中国(zhn u)水资源468700巴 西俄罗斯加拿大美 国印度尼西亚中 国印 度世 界03000060000120000 90000人均(rn jn)径流量（立方米/人）径流(jngli)总量（亿立方米）第63页/共360页第六十四页，共360页。中国(zhn u)水资源二、中国(zhn u)水资源的时空特征中国水资源特征表

27、现为时空(sh kn)变化极大。空间分布特征 降水、河流分布的不均匀性 地下水资源的分布不均匀性第64页/共360页第六十五页，共360页。中国(zhn u)水资源第65页/共360页第六十六页，共360页。中国(zhn u)水资源第66页/共360页第六十七页，共360页。中国(zhn u)水资源第67页/共360页第六十八页，共360页。中国(zhn u)水资源第68页/共360页第六十九页，共360页。中国(zhn u)水资源第69页/共360页第七十页，共360页。中国(zhn u)水资源第70页/共360页第七十一页，共360页。中国(zhn u)水资源n 时间分布(fnb)特征第7

28、1页/共360页第七十二页，共360页。中国(zhn u)水资源 黄河在19221932年连续11年枯水(k shu)，19431951年连续9年丰水，19721999又连续枯水(k shu)。黄河(hun h)断流天数统计 第72页/共360页第七十三页，共360页。中国(zhn u)水资源三、中国(zhn u)水资源的开发利用状况n 农业用水n 农业是用水大户，占总用水量的70%左右，农业用水主要包括农田、林业、牧业的灌溉(gungi)用水及水产养殖、农村工副业和人畜生活等用水。农田灌溉(gungi)用水是农业的主要用水和耗水对象。n 在农业用水中，地下水的开发利用占据十分重要的地位。n

29、北方农业用水占：24.2%，北京市占85.5%，河北占66.6%。n 由于农业节水技术与节水措施的推广应用，节水水平的提高，农业用水占总用水的比重其趋势上是在不断降低的过程中，从1949年月的97.1%，1980年的80.7%1997年的70%。第73页/共360页第七十四页，共360页。中国(zhn u)水资源n 生活(shnghu)和工业用水n 生活(shnghu)与工业用水增长快，1980年12%1997年的29%。但仍比发达国家低。n 加拿大、英国、法国的工业用水均占总用水比例的50%以上。n 我国人均生活(shnghu)日用水量仅为114升。第74页/共360页第七十五页，共360页

30、。中国(zhn u)水资源n 地下水资源开发利用状况n 地下水是我国城镇(chngzhn)生活用水不可替代的地位。地下水占城镇(chngzhn)生活用水总用水量的59%。第75页/共360页第七十六页，共360页。中国(zhn u)水资源四、中国水资源面临的主要(zhyo)问题n 水资源开发过度(gud)，生态破坏严重n 黄河：728108m3，从20世纪70年代出现断流19次。第76页/共360页第七十七页，共360页。中国(zhn u)水资源n 城市供水集中(jzhng)，供需矛盾尖锐 中国666座城市中，缺水(qu shu)的城市就达333座，其中严重缺水(qu shu)108座，主要集

31、中在北方。第77页/共360页第七十八页，共360页。第78页/共360页第七十九页，共360页。中国(zhn u)水资源造成的原因：水资源分布与人口(rnku)、土地分布的极不平衡；工农业发展(fzhn)迅速，人口成倍增长，人类对水资源的需求量超过了可供水量；第79页/共360页第八十页，共360页。中国(zhn u)水资源 天然存在的劣质水体，水资源的污染(wrn)造成污染(wrn)水体所占的比重较高；第80页/共360页第八十一页，共360页。第81页/共360页第八十二页，共360页。中国(zhn u)水资源 水资源开发利用不合理，水资源利用效率低下(dxi)，水浪费现象十分严重。第8

32、2页/共360页第八十三页，共360页。中国(zhn u)水资源n 城市地下水过量(guling)开采，环境地质问题突出 区域地下水位持续下降、降落漏斗面积不断扩大，如：华北平原；泉水流量衰减(shui jin)或断流，例如：济南市的豹突泉；地面沉降；海水入侵，如：大连、厦门。第83页/共360页第八十四页，共360页。中国(zhn u)水资源n 水资源污染严重，水环境(hunjng)日益恶化 全国污废水年排放量370多亿m3，约85%未经处理，直接排入江河(jin h)或渗入地下，污染主要有：城市附近；农业区面源污染日趋严重；乡镇企业生活污水和工业废水的大量排放，构成我国水体的另一个重要污染

33、源。第84页/共360页第八十五页，共360页。中国(zhn u)水资源n 水资源开发缺乏统筹规划和有效(yuxio)管理u 解决(jiju)措施跨流域调水、修建水库 为水立法；有偿使用或提高水价；节约用水 整治污染；植树造林 退耕还林还草 退耕还湖；控制人口数量。第85页/共360页第八十六页，共360页。中国(zhn u)水资源u 解决措施节约用水 整治污染u 农业节水：推广节水灌溉；推广耐旱农作物；u 工业节水：合理布局；减少污水排放量；提高水的重复利用率；采用先进工艺至无水工艺；u 城市节水：分质供水；推广节水型器具(qj)。u3R原则 Reduce（减污）u Recycle（循环）u

34、 Reuse（再用）第86页/共360页第八十七页，共360页。第三章 水资源量评价(pngji)第87页/共360页第八十八页，共360页。内容提要(ni rn t yo)水资源的形成1地表水资源量评价2地下水资源量评价3第88页/共360页第八十九页，共360页。n 本章教学目标的基本要求：n 理解地表水资源的形成与类型，了解水资源的分区，掌握地表水资源量评价内容，理解径流还原计算，掌握分区地表水资源量评价方法，了解地表水资源时空分布特征，掌握可利用(lyng)地表水资源量估算。n 本章教学重点和难点：n 重点是地表水（河流、湖泊、水库）补给量和储存量的计算、允许开采量的评价模型；难点是水

35、资源量的评价指标与评价方法。第89页/共360页第九十页，共360页。水资源评价是保证水资源持续发展的前提，是水资源开发利用的基础。水资源评价包括：水资源数量(shling)评价 水资源质量评价 水资源利用评价及综合评价第90页/共360页第九十一页，共360页。水资源的形成(xngchng)一、地表水资源(zyun)的形成与类型 地表水的定义：为河流、冰川、湖泊、沼泽(zhoz)等水体的总称。河流冰川沼泽湖泊水库第91页/共360页第九十二页，共360页。水资源的形成(xngchng)水资源量的支项：主要为降水、蒸发和径流决定区域(qy)水资源状态的三要素。降水(jingshu)蒸发 径流第

36、92页/共360页第九十三页，共360页。水资源的形成(xngchng)地表水资源的丰富程度是由降水量的多少来决定的，所能利用的是河流径流量。因此，在讨论地表水资源的形成与分布时，重点讨论构成地表水资源的河流资源的形成与分布问题。降水、径流和蒸发是决定区域水资源状态(zhungti)的三要素。三者之间的数量变化关系制约着区域水资源数量的多寡和可利用量。第93页/共360页第九十四页，共360页。水资源的形成(xngchng)（1）降水 降水作为水资源的收入项，决定着不同区域和时间条件下地表水资源的丰富程度和空间分布(fnb)状态，制约着水资源的可利用程度与数量。表示降水量的年际变化程度：年降水

37、量的极值比Ka；年降水量的变差系数Cv值来表示。第94页/共360页第九十五页，共360页。水资源的形成(xngchng)u 年降水量的极值(j zh)比Kau 年降水量的极值(j zh)比Ka可表示为：式中：x max 最大年降水量；x min 最小年降水量。Ka值越大，降水量年际变化(binhu)越大；Ka值越小，降水量年际变化(binhu)小，降水量年际之间均匀。第95页/共360页第九十六页，共360页。水资源的形成(xngchng)就全国而言，年降水量变化最大的地区是华北和西北地区，丰水年和枯水年降水量相比一般可达3倍5倍，部分干旱地区高达10倍以上。南方(nnfng)湿润地区降水量

38、的年际变化比北方要小，一般丰水年的降水量为枯水年的倍倍。第96页/共360页第九十七页，共360页。水资源的形成(xngchng)u 年降水量变差系数Cvu 数理统计中用均方差与均值之比作为衡量系列数据相对离散程度的参数(cnsh)，称为变差系数Cv，又称离差系数或离势系数。变差系数为一无量纲的数。u 均方差u 均方差的表达式为：式中：均方差(fn ch)；均值，其表达式为：第97页/共360页第九十八页，共360页。水资源的形成(xngchng)变差系数(xsh)Cv 年降水量变差系数Cv值越大，表示年降水量的年际变化越大，反之就越小。西北地区：；华北、黄河中下游：；东北：；南方：以下(yx

39、i)；东南沿南海：以上（台风）。第98页/共360页第九十九页，共360页。水资源的形成(xngchng)（2）径流 河流(hli)径流的补给 河流(hli)径流的水情和年内分配主要取决于补给来源。雨水补给 雨水补给是指降水以雨水形式降落。地下水补给 地下水补给河道的水量约占年径流总量的25%30%。冰川、融雪水补给 平均年径流量约50km3，约占全国年径流量的1.9%。第99页/共360页第一百页，共360页。水资源的形成(xngchng)u 径流的时空分布u 径流的区域分布u 径流量的动态变化u 降水补给的河流冰川、融雪、降水混合补给的河流地下水补给的河流Cv值。u 秦岭以南年Cv值：以上

40、；淮河流域大部分：之间；华北平原地区：Cv，东北地区山地：以下；松辽平原和三江平原：以上；黄河流域：以下；内陆河流域，山区的Cv：之间，盆地：；高原(goyun)西部：，最大可达 以上。u 年径流量的季节变化u 关键取决于河川径流的补给来源和变化规律。第100页/共360页第一百零一页，共360页。水资源的形成(xngchng)u 河流径流的表示方法u 河流径流：流域上的降水，除去损失以后，经由地面和地下途径汇入河网，形成流域出口(ch ku)断面的水流，称为河流径流，简称径流。u 径流过程：径流随时间的变化过程，称为径流过程。u 分类：第101页/共360页第一百零二页，共360页。水资源的

41、形成(xngchng)表示径流的特征值主要有；流量Qt、径流总量Wt、径流模数M、径流深度Rt、径流系数。流量Q：为单位(dnwi)时间内通过河流某一断面的水量，单位(dnwi)以m3/s表示。径流总量Wt：指在一定的时段内通过河流过水断面的总水量，单位(dnwi)为m3。t时段内的平均流量为Qt，则t时段的径流总量为：第102页/共360页第一百零三页，共360页。水资源的形成(xngchng)l 径流深Rt：是设想将径流总量平铺(pn p)在整个流域面积所得的水深，单位为mm。l 其计算公式为：式中：t时间，s；Wt径流总量，m3；Qt平均流量(liling)，m3/s；F流域面积，km2

42、；Rt某时段t的径流深度，mm第103页/共360页第一百零四页，共360页。水资源的形成(xngchng)l 径流模数M：为单位(dnwi)流域面积上产生的流量，单位(dnwi)为m3/(skm2)，可表示为：径流(jngli)系数：为某时段内的径流(jngli)深度与同一时段内降水量之比，以小数或百分比计，其计算公式为：式中：R t 某时段内的径流深度，mm；P同一时段内的降水量，mm。由于径流深度是由降水量形成的，对于闭合流域径流深度将小于降水量，即l。第104页/共360页第一百零五页，共360页。水资源的形成(xngchng)（3）蒸发 蒸发主要包括水面蒸发和陆面蒸发。主要影响的因素

43、是气温、湿度、日照、辐射、风速等。干旱指数：是衡量一个地区(dq)降水量多寡、进行水资源分析的一个重要参数。其定义为某一地区(dq)年水面蒸发量E0与年降水量P的比值。第105页/共360页第一百零六页，共360页。水资源的形成(xngchng)干旱指数表示某一特定地区的湿润和干旱的程度，值大于，表明蒸发大于降水量，该地区的气候偏于干旱，值越大，干旱程度就越严重；反之气候就越湿润。我国干旱指数在地区上的变化范围(fnwi)很大。最低值小于，如长江以南、东自沿海等地；最大值可大于100，如吐鲁番盆地的托克逊站，干旱指数高达。第106页/共360页第一百零七页，共360页。水资源的形成(xngch

44、ng)二、地下水资源的形成与运动(yndng)规律n 形成n 地下水定义：埋藏在地表以下空隙（孔隙、裂隙、溶隙）中的水称之为地下水。n 岩石(ynsh)的空隙性 n 十分致密坚硬的花岗岩，其裂隙率也达。n 空隙的多少、大小、形状、连通情况与分布规律，对地下水的分布与运动具有重要影响。第107页/共360页第一百零八页，共360页。水资源的形成(xngchng)分类：松散岩石中的孔隙、坚硬(jinyng)岩石中的裂隙和可溶岩中的溶隙三大类。定量描述孔隙、裂隙和溶隙大小的是孔隙度、裂隙度和溶隙度。第108页/共360页第一百零九页，共360页。水资源的形成(xngchng)u 岩石中水的存在(cn

45、zi)形式u 岩石空隙中的水的主要形式为：结合水（吸着水、薄膜水）、重力水、毛细水、固态水和气态水。u 结合水 松散岩石颗粒表面(biomin)和坚硬岩石空隙壁面，因分子引力及静电引力作用而具表面(biomin)能，而吸附水分子，在颗粒表面(biomin)形成很薄的水膜。第109页/共360页第一百一十页，共360页。水资源的形成(xngchng)重力水 当薄膜水厚度不断增大，固体表面(biomin)引力不断减弱，以至于不能支持水的重量时，液态水就会在重力作用下向下自由运动，在空隙中形成重力水。毛细水 地下水面以上岩石细小空隙中具有毛细管现象，形成一定上升高度的毛细水带，毛细水不受固体表面(b

46、iomin)静电引力的作用，而受表面(biomin)张力和重力的作用，称半自由水。第110页/共360页第一百一十一页，共360页。水资源的形成(xngchng)u 含水层与隔水层u 含水层是指能够(nnggu)透过并给出相当数量水的岩层，隔水层是指不具透水和给水能力的岩层。u形成含水层的基本条件为：u 岩层要具有能容纳重力水的空隙；u 具有储存和聚集地下水的地质条件；u 具有充足的补给来源。第111页/共360页第一百一十二页，共360页。水资源的形成(xngchng)u 地下水的分类u 目前采用较多的一种分类方法是按地下水的埋藏(micng)条件把地下水分为三大类：上层滞水、潜水、承压水。

47、u 上层滞水：这种水的矿化度一般较低，但因接近地表，水质容易被污染。第112页/共360页第一百一十三页，共360页。水资源的形成(xngchng)u 地下水循环(xnhun)u 含水层或含水系统通过补给，从外界获得水量，径流过程中水由补给处输送至排泄处，然后向外界排出。u 排泄：含水层失去水量的过程称为排泄。u 径流：地下水在岩石空隙中的流动过程称为径流。u 地下径流量常用地下径流率M来表示，其意义为lkm2含水层面积上的地下水流量（m3/(skm2)），也称为地下径流模数。第113页/共360页第一百一十四页，共360页。水资源的形成(xngchng)年平均地下(dxi)径流率可按下式计算

48、：式中：M-年均(nin jn)地下水径流模数，m3/(skm2)；A地下水径流面积，km2；Q一年内在面积A上的地下水径流量，m3。第114页/共360页第一百一十五页，共360页。水资源的形成(xngchng)n 地下水运动的特点及其基本规律n 地下水运动特征 n 迟缓的流速n 河道或管网中水的流速一般都以每秒米来表示；地下水由于在曲折的通道中通行，用每天米来表示其流速。n 层流和紊流n 由于地下水是在曲折的通道中缓慢渗流，故地下水流大多数都呈雷诺数很小的层流运动，即水质点有秩序地呈相互平行(pngxng)而不混杂的运动。n 非稳定、缓变流运动n 地下水在自然界的绝大多数情况下呈运动要素（

49、流速、流量、水位）随时间改变的非稳定流运动。第115页/共360页第一百一十六页，共360页。水资源的形成(xngchng)u 地下水运动的基本规律u 地下水运动的基本规律又称渗透(shntu)的基本定律，在水力学中已有论述，这里只引用定律的基本内容。u 线性渗透(shntu)定律u 线性渗透(shntu)定律反映了地下水层流运动时的基本规律，是法国水力学家达西建立的，称为达西定律，即：上式又可表示(biosh)为：式中：v渗透速度，m/d；J水力坡度，单位渗流途径上的水头损失，无量纲。第116页/共360页第一百一十七页，共360页。水资源的形成(xngchng)上式表明渗透速度与水力坡度的

50、一次方成正比，因此称为线性（直线(zhxin)）渗透定律。渗透系数K是反映岩石渗透性能的指标，其物理意义为：当水力坡度为1时的地下水流速。过去许多资料都称达西公式是地下水层流运动的基本定律，其实达西公式并不是对所有的地下水层流都适用，而只有当雷诺数小于110时地下水运动才服从达西公式。第117页/共360页第一百一十八页，共360页。水资源的形成(xngchng)非线性渗透定律 当地下水在岩石的大孔隙、大裂隙、大溶洞(rngdng)中及取水构筑物附近流动时，不仅雷诺数大于10，而且常常呈紊流状态。紊流运动的规律是水流的渗透速度与水力坡度的平方根成正比，这称为哲才公式，表示式为：有时水流运动形式