水资源学汇总.docx

1、水资源学汇总第一章 水资源学概论1.水资源(狭义):是指与生态系统保护和人类生存与发展密切相关的、可以利用的、而又逐年能够得到恢复和更新的淡水，其补给来源为大气降水。 2.水资源的特点: 流动性 可再生性 多用途性 公共性 利与害的两重性 有限性3.水资源学:是在认识水资源特性、研究和解决日益突出的水资源问题的基础上，逐步形成的一门研究水资源形成、转化、运动规律及水资源合理开发利用基础理论并指导水资源业务（如水资源开发、利用、保护、规划、管理）的知识体系。第二章 水资源概况1.我国水资源特点：数量上： 总量不少，人均不多空间分布上：南方多、北方少，东部多、西部少时间分配上：夏秋两季多，冬春两季

2、少，各年之间变率大2. 水问题及影响（述）当前世界面临的三大问题1）水少（干旱缺水）2）水多（洪水灾害）3）水脏解决三大水问题的途径：加强水资源学理论体系的研究全人类共同参与，加大水资源管理与保护的投资加强水资源规划与管理的工作力度，全面考虑经济社会发展与生态系统相协调我国面临的水问题1）防洪标准低，洪涝灾害频繁2）干旱缺水日趋严重干旱缺水严重制约了我国经济社会尤其是农业的稳定发展，影响到人类的生活质量和城市化发展。 3）水环境恶化严重（松花江污染事件）水问题带来的社会影响1）水资源紧缺给国民经济带来了重大损失目前，我国水资源出现了“需大于供”的状况，地下水的开采用远远大于水资源的可利用量，由

3、此可见，水资源短缺已经成为制约我国经济增长的重要因素。由于水资源短缺问题，使得农业生产总值及工业生产总值增长较慢，影响了国家正个经济的发展，也带来了很大的损失。2）水资源问题威胁到社会安全稳定水资源问题（如水灾，旱灾，水污染等）已经严重影响到人们的生活，甚至在重大水事件发生后，对人民的生活已经造成了严重的威胁，甚至威胁到人们的生命。 此外，有些国家甚至为争取水源而引发战争，如中东战争，引起战争的原因不仅仅是石油问题，最关键的问题还是水源问题。由此可以看出，水资源问题变得极为严重，它将威胁到整个社会的安全稳定，甚至人民的生命。3）水资源问题会导致生态系统恶化目前，水资源问题日趋严重，尤其是水环境

4、问题，部分水资源已经受到严重的污染，部分水源已经不能作为饮用水的水源，同时，由于水资源的污染，水资源的可利用量更为短缺，为了社会的发展及人民的生活，水资源利用水量挤兑生态用水量，使维持生态系统正常运行的水量日益减少，引起了生态系统的不断恶化，最终也将影响到人们的生活。第三章 水资源的形成及转化关系1水循环：地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。2.水循环：内因（水的物理特性）、外因（太阳辐射和地心引力）3.水循环包括自然水循环和社会水循环。自然水循环：指自然界中通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下

5、渗以及径流等环节形成的水循环。社会水循环：有人类活动影响或参与的部分水循环过程。4.水资源形成：（可以看成是地表水和地下水的形成过程）降雨降落到地面后，一部分由于蒸发作用返回到大气中，一部分通过土壤下渗，一部分可能积蓄在低洼处，当降雨量满足填洼量后开始形成地面径流；下渗到土壤中的水分首先被土壤吸收，当达到田间持水量后，下渗趋于稳定。继续下渗的雨水，一部分从侧面土壤流出，注入河槽形成壤中流，继续下渗的雨水到达地下水面后，形成地下径流。5.水循环的机理及特点水循环是永无止境的，但是全球水资源量是不变的，服从质量守恒定律。太阳辐射能和重力作用是水循环的基本动力。全球水循环是闭合系统，但局部水循环是开

6、放系统。永无止境的水循环赋予水体再生性。其循环强度一般有水体的更新周期来度量。水循环是一个非常复杂的系统，它受到人类活动及气候变化的影响，从而引起水循环的形成及特征的变化。6.自然水循环形成的水资源转化关系转化过程主要表现在大气水、地表水、地下水之间的相互转化，称为“三水”转化。如果考虑土壤水，则称为“四水”转化关系。社会水循环形成的水资源转化关系 人类活动的影响作用主要表现在：兴建蓄水、调水工程，改变水资源自然的流动特性和转化过程；兴建引水、提水工程，大量开采地表、地下水，增加水资源的使用量和消耗量；生活污水、工业废水、灌溉退水的排放，改变了天然水体的水质状况。总的来说，一般可归结为以下转化

7、关系：地表水包括城市和灌区引用的水库蓄水、河川径流和外流域调水。引用的径流在渠道输水、用水过程中，通过蒸发、渗漏转化为大气水、土壤水和地下水。地下水来源于地表水与降水的入渗补给、区外（山前）侧渗补给，其消耗是：通过潜水蒸发补给非饱和带土壤水、通过侧渗以地下水的形式排入河道、通过抽水作为引用水水源、通过越层入渗补给深层地下水。土壤水是四水转化的中心环节，来源于地表水的入渗和地下水的潜水蒸发补给。土壤水除少量补给地下水外，主要转化为大气水、消耗于蒸发。大气水指降水与蒸散发的水量。城市和灌区的降水除少量入渗补给地下水和排水外，多数直接被蒸发而消耗掉。蒸发总量是当地最终的水资源消耗量。7.人类活动对水

8、资源的影响兴建水库、大坝等水利工程，改变水资源形成和转化关系。人工引用水，增加水循环的复杂性，加剧水资源消耗和供需矛盾。城市建设，形成以“社会水循环”为主导的“自然社会”水循环模式。从蒸发过程看，自然路面蒸发人工路面蒸发从降雨过程看，接受降雨覆盖条件发生了变化覆盖植被的陆面路面、房屋屋顶从下渗过程看，透水的地面不透水的地面从径流过程看，降到地面的水，由原来的蒸发、下渗，形成地表和地下径流变为雨水流入排水管道，形成地表径流的时间缩短，地下径流的过程滞后。第四章 水资源利用1水资源利用:是指通过水资源开发为各类用户提供符合质量要求的地表水和地下水可用水源以及各个用户使用水的过程。地表水：（河流、湖

9、泊、水库地下水：泉水、潜水、承压水）2.按利用方式河道内用水：水力发电、航运、渔业、水上娱乐、生态用水河道外用水：农业用水、工业用水、城市生活用水、植被生态用水按用水消耗状况：消耗性用水（是指水的状态或水质方面发生的变化，水不能再被人们所使用）非消耗性用水(是指其水性质的变化通常不致妨碍它以后被重新利用)按用途：农业、工业、生活、水力发电、航运、生态3.生活用水:是人类日常生活及其相关活动用水的总称。生活用水分为城镇生活用水和农村生活用水生活用水的特征：一是优先性；二是对水质的要求较高。水源类型包括地表水（水库、河流、湖泊）、地下水、泉水等。生活用水量的计算:直接计算法、定额估算法直接计算法:

10、直接根据生活用水量统计计算得到，特别是城市生活用水一般是通过管道供应，可以直接统计用水量大小。定额估算法:根据当地统计资料，获得人均日生活用水量经验数据，再计算实际生活用水量。4.生活节水的主要途径：一、是减少用水过程之外的浪费二、是减少用水过程之中的浪费三、是改善用水方式，提高用水效率5.农业用水：是农、林、牧、副、渔业等各部门和乡镇、农场企事业单位以及农村居民生产用水的总称。在农业用水中，灌溉用水占主要地位。计算:直接计算法、定额估算法供水水源：蓄水工程供水 最常用的供水方式从较丰富的湖泊、河流中引水 最直接、古老的供水方式抽取地下水 干旱区常用的灌溉水源农业节水主要途径：开发高效低投入灌

11、溉新技术（如喷灌、滴灌技术的开发及示范）；开发提高农田水利用效率的新技术（如田间节水灌溉技术、灌溉系统配水技术、主要农作物灌溉制度的研究等）；加强农作物节水新产品的研究；研制开发灌溉节水新设备等。6.农业田间灌溉方式、优缺点：地面灌溉（大水漫灌）：把水引到田间，靠水重力作用和毛细管作用湿润土壤，供植物吸收的灌溉方法。优点：具有操作简单、运行费用低、维护保养方便缺点：由于地面灌溉的用水量大，土壤含水量大，增加了土壤水的蒸发量，使得大量的水消耗于无效的株间蒸发，这样不仅浪费水资源，也提高了浇地成本。喷灌：利用专门的设备，把有压水流喷射到空中，并散成水滴，像天然降雨那样，洒落到地面上，湿润土壤，供植

12、物吸收。（与地面灌溉相比）优点：1）省水、增产2）便于实现机械化、节省劳动力3）适应性强、提高土地利用率缺点：1）投资较大，且需要消耗动力，运行费用高2）灌水质量易受风速和气候的影响3）气候十分干燥时，蒸发损失增大，也会降低灌水效果滴灌：通过安装在低压管道系统上的滴头、孔口、滴灌带等灌水器，将水一滴一滴地、均匀而又缓慢地滴入植物根区附近土壤中，使植物主要根系分步区的土壤含水量经常保持在较优状态，而其他部位的土壤水分仍较少。优点：省水、省工、省地、增产缺点：投资大、滴头易堵塞地下灌溉：利用埋在地下的管道，将灌溉水引至田间作物根系吸水层，主要靠毛细管作用湿润土壤，供植物吸收。优点：土壤湿润均匀、不

13、破坏土壤结构、无板结层、地面蒸发少、省水、灌溉效率较高，可同时进行其他作业缺点：灌溉渗水管网孔口常被堵塞，导致灌水系统失效报废7.工业用水计算：:直接计算法、定额估算法工业节水方法：加强企业对用水的管理；通过工艺改革来节约生产过程中的用水；通过对冷却水的处理来节约用水；大力提倡一水多用或加强水的循环利用；推行节水设备，减少用水在传输过程中的浪费。8.水力发电：水电站出力小于水流出力。水能资源的基本要素：流量Q、落差H9.生态用水：是指特定区域、特定时段、特定条件下生态系统总利用的水资源总量10.用水矛盾的协调：尽可能充分考虑经济社会发展、水资源充分利用、生态系统保护之间的协调；尽可能充分考虑人

14、与自然的和谐发展；尽可能满足各方面的需求，以最小的投入获取最满意的社会效益、经济效益和环境效益。同时要坚持以下原则：坚持依法治水的原则坚持全局统筹、兼顾局部的原则坚持系统分析与综合利用的原则坚持人与人和谐、人与水和谐的原则第五章 水资源学的基本理论1水量平衡：是指任意选择的流域（或区域），在任意的时段内，其收入的水量与支出的水量之差等于其蓄水量的变化量。即在水循环过程中，从总体上来说水量收支平衡。水量平衡的基本方程为： IO=W2W2=WI:计算时段内某计算单元的总输入水量；O:计算时段内某计算单元的总输出水量；W1、W2为计算时段始、末某计算单元的蓄水量；W为时段内蓄水量的变化量，W0表示该

15、计算单元蓄水量增加，W0则表示蓄水量减少。2上游山丘区在山丘区，受地形坡度的影响，地下水的补给形式主要以降水入渗补给为主，地表水入渗补给相对较少。WR（均值）：在一定的条件下，山丘区的河川径流量可以近似认为是总水资源量；地下径流量就能代表地下水资源量。全流域的水资源总量计算公式为：W全 =Ws全 +Wg全 Wg重3水环境容量：是水体在一定功能要求、设计水文条件和水环境目标下，所允许容纳的污染负荷量，也就是指在水环境功能不受破坏的条件下，水体能容纳污染物的最大数量。污染物在水体迁移转化过程中的物理化学作用表现在：迁移与扩散；吸附与解吸；沉淀与再悬浮；降解作用。扩散作用：包括分子扩散作用、紊动扩散

16、作用和离散作用三个方面。水质迁移转化基本方程零维水质基本方程零维可看作是河流水质完全混合，水质浓度均一的水体单元。求解方法主要有两种：解析法和数值法（常用的数值法有有限差分法、有限单元法等）水环境容量计算方法：污染物进入水体后，主要受到稀释、迁移和转化作用，故水环境容量可以由水体对污染物的稀释容量、迁移容量和净化容量组成。4水资源价值的理论基础：劳动价值论、效用价值论水资源价值的内涵：稀缺性、资源产权、劳动价值5水资源价值流：是指单位水资源量在不同的时空条件下，因自然环境、社会环境、经济环境等因素的差异而导致的水资源价值的变化过程。水资源价值流的特点：水资源价值的增值、转移和交换在水资源形成、

17、转化和使用的过程中形成水资源价值流的空间变化特性水资源价值流的连续传递性水资源价值流的逆向传递特性水资源价值流受国家宏观政策影响比较大水资源价值流的流向：由水资源的多用途性和有限性两个基本属性来决定的。V2V1V4V3V1:天然水资源 V2:生态用水、生活用水、工业用水、农业用水V3：生活污水、工业废水、农业退水 V4：中水6水资源耦合价值：是指单位体积的水资源，在经过使用并又重新回到自然界的循环过程中，水资源价值的相互影响、相互作用而形成的新价值。第六章 水资源评价1水资源评价是对一个国家或地区的水资源数量、质量、时空分布特征和开发利用情况作出的分析和评估。2水资源评价：水资源数量评价、水资

18、源质量评价、水资源开发利用及其影响评价水资源评价工作要客观、科学、系统、实用，遵循的技术原则有：地表水与地下水统一评价水量水质并重水资源可持续利用与经济社会发展和生态系统保护相协调全面评价与重点区域评价相结合。3水资源数量评价主要包括地表水资源量计算、地下水资源量计算以及水资源总量计算。流域平均降雨量的计算方法：算术平均法（计算简单，但当降水量随地形变化较大时，精度较差。）等值线法（数据量大、点多当流域（或区域）内可选择的降水量观测站较多，且降水量空间分布不均匀时，可以绘制年降水等值线图。）泰森多边形法（点不是很多，分布较均匀）4蒸发：水面蒸发、土壤蒸发（取决于土壤蒸发能力；土壤的供水条件）、

19、植物蒸腾、流域总蒸发量5地表水资源量评价：主要以河流、湖泊、水库等水体作为评价对象。对于一个流域来说，通常可用多年平均的河川径流量作为地表水资源量。6.河川径流量计算方法有：代表站法、等值线法、年降水径流函数关系法 P1027.地下水资源量评价，主要从地下水的补给量、储存量、可开采量三方面进行评价地下水资源量计算方法：水量平衡法、相关分析法、数值法8.水资源总量的计算方法：W = R + Q DW为水资源总量；R为地表水资源量；Q为地下水资源量；D为地表水和地下水相互转化的重复水量。注：分析地表水与地下水利用过程中的水量转化关系，用扣除地下水可开采量本身的重复利用量以及地表水可利用量与地下水可

20、开采量之间的重复利用量的办法，估算水资源可利用总量。9.水资源可利用量计算地表水资源可利用量的计算方法：WsuWqWeWfWsu为地表水资源可利用量；Wq为地表水资源量；We为河道内最小生态需水量；Wf为汛期洪水弃水量。地下水资源可开采量的计算方法：实际开采量调查法、开采系数法、平均布井法等。水资源可利用总量的计算方法：WuWsuWguQgrQcWu为水资源可利用总量；Wsu为地表水资源可利用量；Wgu为地下水资源可开采量；Qgr为地下水可开采量本身的重复利用量；Qc为地表水资源可利用量与地下水资源可开采量之间的重复利用量。10.水资源质量评价的内容包括：河流泥沙分析、天然水化学特征分析、水资

21、源污染状况评价。评价步骤：水环境背景值调查污染源调查评价水质监测确定评价标准按照一定的数学方法进行评价评价结论11.地表水环境质量标准（GB3838-2002）依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：类：主要适用于源头水、国家自然保护区；类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。地下水质量标准（GB/T 1

22、4848-93）依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标，并参照了生活饮用水、工业、农业用水水质最高要求，将地下水质量划分为五类：类：主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。类：主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。类：以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。类：以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。类：不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。12.评价方法：对水环境质量的综合评价方法很多，如评分法、尼梅罗水质指数法、综合指数法、模糊集理论评价方法、灰色系统理论评价方法等

23、评分法具体要求与步骤如下：首先进行各单项指标评价，划分指标所属质量类别；按下表对各类别分别确定单项指标评价分值Fi;按下式计算综合评价分值F:各单项指标评分值Fi的平均值；Fmax为单项指标评分值Fi中的最大值；n为指标项数根据F值，按下表的规定划分水资源质量级别，如 “优良（I类）”较好（III类）”等。例题某河道监测断面的监测结果如下:DO浓度为8.5mg/L；CODMn浓度为6.38mg/L;氨氮浓度为1.13mg/L ；镉浓度为0.005mg/L ；氟化物浓度为1.0mg/L ；石油类浓度为0.02mg/L ；总磷浓度为0.25mg/L。用评分法来评价该河段水质状况。（2）尼梅罗水质指

24、数法表达式如下：PIj为j用途时的水质指数；Ci为水体中i污染物的实测浓度；Lij为水体中i污染物作j用途时的水质标准；average()表示取平均值。建议选取以下水质指标计算参数：pH值、温度、色度、透明度、总溶解固体、溶解氧、总氮、碱度、硬度、氯、铁、锰、硫酸盐、大肠杆菌数等。将水的用途划分成三类：人直接接触使用（PI1）；人间接接触使用（PI2）；人不接触使用（PI3）。在进行评价时，先按照三类用途分别计算PIj值，然后再求几种用途的总指数，如式：PI为三种用途下的水质总指数；PIj为j用途时的水质指数；Wj为j用途的权重。污染指数法以某一污染要素为基础，计算污染指数，以此为判断依据进行

25、评价。计算公式如下：I=Ci/C0I为单要素污染指数；Ci为水中某水质指标的实测浓度；C0为背景值或对照值。 13.水资源开发利用及其影响评价目的是通过对评价区经济社会现状调查、供水与用水现状调查、水资源开发利用对环境影响评价以及区域水资源综合评价，对全区的水资源开发利用状况以及对社会、经济、环境等各方面带来的影响进行全面、系统的评价，为区域水资源规划和管理工作的顺利开展提供技术支持。（一）经济社会发展现状调查分析社会发展现状调查、经济发展现状调查、自然资源开发现状调查三部分内容。社会发展现状调查主要着重分析评价区的人口分布状况、城镇及乡村发展情况等，一些常用指标如人口总数、人口密度、城市人口

26、总数、城市人均住宅面积、农村人均基础设施支出等。经济发展现状调查从工农业和城乡两方面入手，着重分析产业布局及发展状况，分析各行业产值、产量情况，一些常用指标包括人均国内生产总值（用GDP表示）、GDP增长率、人均粮食产量、工业总产值占GDP比重等。自然资源开发现状调查主要包括可用于农牧业的土地、可开发利用的矿产、可利用的草场、林区等自然资源的现状分布、数量、开发利用状况、程度及存在的主要问题等方面的调查分析。（二）供用水现状调查分析供水现状调查分析供水现状调查主要考虑当地地表水、地下水、过境水、外流域调水、微咸水、海水淡化、中水回用等多种水源，并按蓄、引、提、调等四类工程措施来进行统计。在供水

27、现状调查的同时，还应对评价区的水资源开发程度进行调查分析。用水现状调查分析用水现状调查内容和目的用水现状调查可选择资料条件较充分的最近一年作为基准年（并不一定是现状年），调查统计分析该年以及近几年的用水情况。在用水的大分类中，一般分为工业用水、农业用水、生活用水、生态用水等几个方面。用水调查可从两方面入手：一是针对代表性用水单位作典型调查，经分析后推算到群体；二是从供水水源的供水量上进行汇总统计。用水调查的目的主要包括以下两个方面：一是为了还原水文观测系列资料到天然来水情况。这种调查需要按测站与测站的区间，并按与各年观测资料相应的历史年、月去调查各自的用水情况。二是为了了解当前各行业的用水情况

28、，以作为今后发展需水预测的根据。这种调查可根据典型调查推算的面上用水量和相应的供水量相互检验，这样可以取得较为可信的用水数据。现状用水效率分析 其内容包括：应根据典型调查资料或分区水量平衡法，分析各项用水的消耗系数和回归系数，估算耗水量、排污量和灌溉回归量，对水资源有效利用率作出评价；分析近几年万元工业产值用水定额和重复利用率的变化，并通过对比分析，对工业节水潜力作出评价；分析近几年的城镇生活用水定额，并通过对比分析，对生活用水节水潜力作出评价；分析各项农业节水措施的发展情况及其节水量，并通过对比分析，对农业节水潜力作出评价；分析城镇工业废水量、生活污水量和污废水处理、回用状况，对近几年的发展

29、趋势进行评价；有条件的地区，可分析海水和微咸水利用及其替代淡水量，对近几年发展趋势进行评价。现状供用水存在问题分析在供用水现状调查基础上，还要进一步分析评价区的水资源供需平衡状况，具体要求如下：以基准年经济社会指标和现有水利工程条件为依据；根据供水保证率对基准年供水量作必要修正，包括扣除掉地下水超采量和未经处理污水利用量；以基准年实际用水量为基础，对不合理的用水定额作必要的调整，重新估算基准年的合理需水量；按流域自上而下、先支流后干流的方式分区进行供需分析，对各分区和全流域的余缺水量作出评价；对当地地表水、地下水开发利用程度进行分析，并结合现有的供水工程分布和控制状况，对当地水资源的进一步开发

30、潜力作出分析评价。通过供需现状分析，目的是为了了解在当前条件下水资源的盈缺状况以及水资源的供水潜力。在分析水的供需现状时，应注意水的重复利用。此外，还要分析近几年因供水不足造成的影响，并估算其造成的直接和间接经济损失。（三）水资源开发利用对环境的影响评价水资源开发利用所造成的环境问题主要表现在以下几个方面：水体污染；河道退化、断流，湖泊、水库萎缩消亡；次生盐碱化和沼泽化；地面沉降、岩溶塌陷、海水入侵、咸水入侵；沙漠化。针对上述环境问题，应开展如下评价工作：分析环境问题的性质及其成因；调查统计环境问题的形成过程、空间分布特征和已造成的正面和负面影响；分析环境问题的发展趋势；提出防治、改善措施。此外，针对上述环境问题，都需要具体评价，需要考虑以下因素：对于河道退化和湖泊、水库萎缩问题，还要评价河床变化和湖泊、水库蓄水量及水面面积减少等定量指标；对于河道断流问题，还要评价河道断流发生的地段及起讫时间；对于次生盐碱化和沼泽化问题，还要评价发生次生盐碱化和沼泽化地区的面积、地下水埋深、地下水水质、土壤质地和土壤含盐量等定量指标；对于地面沉降问题，还要评价开采含水层及其顶