第十一章水資源及其利用與保護課件

水資源及其利用與保護找水！第十一章水資源及其利用與保護1、水是寶貴的自然資源水是一切生物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是可更新的資源。使用資源要有付出代價。2、水圈與水資源全球總水量13.9億km3，淡水僅為0.36億km3，真正可用淡水資源不足世界貯水量的1%。水資源有限，并非取之不盡用之不竭。各種類型的水有自己的循環(huán)更替周期，大氣水和河流水是較長時間內(nèi)保持動態(tài)平衡的淡水量。一、關(guān)于水資源的一些基本概念3．全球水循環(huán)海洋和陸地間的水分交換是自然界水循環(huán)的主要聯(lián)系，洋面上的水汽隨氣流進入陸地凝結(jié)而成降水至（達地面后，部分蒸發(fā)而返回大氣，部分則形成地面徑流和地下徑流，通過江河網(wǎng)及海岸排回海洋。這種不斷往復的循環(huán)，使海洋中的水量在長時間內(nèi)保持相對平衡。這部分逐年可以得到更替、在較長時間內(nèi)又可以保持動態(tài)平衡的水量，就是目前通稱的“水資源”。夏天，冰川融化；冬季降雪貯存；四季更替，河水長流。月亮引力，地軸傾斜，有四季變化。美國數(shù)學家提出炸掉月亮?。坑纱髿饽档疥懙氐乃渲腥种?jīng)過蒸騰和蒸發(fā)作用又進入大氣，余下三分之一是徑流部分人類對水循環(huán)最重要的影響是對水的消耗性使用，減少了河水流量，人為改變了水循環(huán)。一、關(guān)于水資源的一些基本概念4．水的特殊物理性質(zhì)（1）沸點高

（2）蒸發(fā)熱大

太陽照射到地球上的熱能在全球得以分散，均衡地球上各地氣溫。大量的太陽能以熱的形式貯存在被蒸發(fā)的海水中，然后轉(zhuǎn)移到較冷的陸地上空，凝結(jié)成降水而釋放熱量（3）熱容高

用給定的熱量加熱一定重量的水時，其溫度升高不多。換言之，水的升溫和降溫過程都比其它物質(zhì)慢得多。水的這種性質(zhì)制止了氣溫的大幅度變動，從而保護了生命機體免受氣溫突變的傷害（4）反常膨脹

水溫為4℃時，水的密度最大，低于4℃以后，因體積膨脹，其密度變小，成為冰而浮于水面（5）良好的溶劑

水能溶解各種物質(zhì)，是最好的溶劑一、關(guān)于水資源的一些基本概念5．水對人類和在環(huán)境中的重要作用水是人類生活之必須人體中含水量占體重的2／3；每人每天至少需要2～2.5升水；一般每人每天可得清潔水低于50升時，就有可能發(fā)生與水有關(guān)的疾??；工業(yè)之血液除了空調(diào)和清洗外，水還用于冷卻、加工、沸蒸和傳送水利是農(nóng)業(yè)的命脈農(nóng)業(yè)用水在全球用水中占的比例最大，約占73％；其中主要是灌溉用水水是生命存在之源保護環(huán)境，維持生態(tài)平衡，必須保持江河湖泊一定的流量，以滿足魚類和水生生物的生長，并利于沖刷泥沙、沖洗農(nóng)田鹽分入海，保持水體自凈能力和旅游等的需要一、關(guān)于水資源的一些基本概念人類對水資源的開發(fā)利用分兩大類：一類是從水源取走所需的水量，滿足人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要后，數(shù)量有所消耗，質(zhì)量有所變化，在另外地點回歸水源。另一類是取用水能（水力發(fā)電）、發(fā)展水運、水產(chǎn)和水上游樂，維持生態(tài)平衡等，這種利用不需要從水源引走水量，但是需要河流、湖泊、河口保持一定的水位、流量和水質(zhì)。1．世界水資源的供給與利用世界人口的高速增長及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，水資源的消耗量越來越大。據(jù)聯(lián)合國資料：1940全世界0.82萬億km3，70年2.6萬億km3，75年3萬億km3，2000年6.11萬億km3。1900年至1975年間，每年以3～5％的速率遞增，即每20年左右增長一倍全世界10億人缺乏清潔的飲用水，20億人無合適的衛(wèi)生設(shè)備；每8秒鐘因飲用不潔的水，一名兒童死亡；2000年3月21日在荷蘭海牙召開世界水資源大會，3月21日為“水日”農(nóng)業(yè)用水所占比例下降；而工業(yè)與城市生活的發(fā)展用水量比例增加。二、世界水資源的利用情況2．水資源消耗原因公共用水（包括飲用水和衛(wèi)生用水）、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水量的增加近40年來，全世界工業(yè)用水增加了7倍，而農(nóng)業(yè)用水量僅增加了2倍。在發(fā)達國家工業(yè)用水占40％以上，而在發(fā)展中國家工業(yè)用水則不到10％。在工業(yè)用水中，主要是能源部門的冷卻用水量大農(nóng)業(yè)用水的耗水量主要是灌溉用水，自1950年以來，世界灌溉農(nóng)田增加了近3倍，達到2.7億公頃二、世界水資源的利用情況3．水危機產(chǎn)生的原因（1）自然條件影響

淡水在地球上的分布極不均勻，而且受到氣候變化的影響，所以許多國家或地區(qū)用水量甚缺-—我國西北部缺水（2）城市與工業(yè)區(qū)集中發(fā)展

世界上城市居民約占世界人口的41．6％，而城市占地面積只占地球上土地總面積的0.3％（3）水體的污染

水體含義有二：一般是指河流、湖泊、沼澤、水庫、地下水、海洋的總稱水體—地表被水覆蓋著的自然綜合體；環(huán)境污染的研究中，區(qū)分“水”與“水體”的概念十分重要研究水體污染主要研究水污染，同時也研究底質(zhì)（底泥）和水生生物體污染；水污染是指排入水體的污染物使該物質(zhì)在水體中的含量超過了水體的本底含量和水體的自凈能力，從而破壞了水體原有的用途；二、世界水資源的利用情況目前，在世界許多地方，水的供應不足已經(jīng)成為一種基本的文化和環(huán)境難題，或者說，已經(jīng)成為一個經(jīng)濟問題、人權(quán)問題。對占世界人口的1/5的人來說，能否有充足的水供飲用，已是一個生死攸關(guān)的問題。我們在電視上常?？梢钥吹?，饑渴的非洲難民貪婪地喝著剛剛分到手中的飲用水。據(jù)專家估計，目前缺水的國家已從80年代的40多個發(fā)展到100多個，其面積占地球陸地面積的60%以上。我國缺水國家中位居第13位，缺水的嚴重程度足見一斑。我國的資源位居世界第六位，但由于人口多，人均水量只及世界人均量的1/4，美國的1/5，印度的1/7，加拿大的1/50。而且由于幅員遼闊，降雨量在時間與空間的分布上差別都很大。常常是冬春大旱，夏秋鬧水災；西部、北部盼下雨，東部、南部盼晴天；西部、北部在抗旱，東部、南部在抗洪；渴死的渴死，淹死的淹死，旱澇不均，浪費嚴重。水利建設(shè)不足，森林覆蓋率低，水資源開發(fā)利用不當，也是造成我國“貧水”的原因。而近十幾年來，嚴重的水污染更使我們本來就缺少的水資源受到嚴重危害。20世紀以來，世界用水量大幅度增加，到2000年，全世界淡水用量可達1975年2-3倍。而由于天氣干旱、污染嚴重等原因，水荒會越來越嚴重。有人估計，未來的人們將會更深刻地認識到，水是最寶貴的資源；未來的戰(zhàn)爭會因爭奪水而發(fā)生。水體的污染源和污染物

①污水的水質(zhì)指標

懸浮物(SS-Suspendedsubstance)，是污水中呈固體狀的不溶解物質(zhì)，它是水體污染基本指標之一廢水中有機物濃度生物化學需氧量，簡稱生化需氧量，用BOD表示（Biochemicaloxygendemand），BOD表示水中的有機污染物經(jīng)微生物分解所需的氧量（單位體積的污水所消耗的氧量，毫克／升），生化需氧量越高，表示水中需氧有機物質(zhì)越多。化學需氧量（COD，即（Chemicaloxygendemand的縮寫）用化學氧化劑氧化水中有機污染物時所需的氧量。目前常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀或高錳酸鉀。以高錳酸鉀作氧化劑時，測得的值稱高錳酸鹽指數(shù)?？傆袡C碳（TOC，即Totalorganiccarbon的縮寫）和總需氧量（TOD，即Totaloxygendemand的縮寫）

pH值-對污水處理及綜合利用，對水中生物的生長繁殖，對排水管道等都有很大影響二、世界水資源的利用情況污水的細菌污染指標1毫升水中細菌（雜菌）的總數(shù)—飲用水<100個1升水中大腸桿菌群的多少。污染指示—飲用水<3個污水中有毒物質(zhì)指標“地面水中有毒物質(zhì)的最高容許濃度”標準，列出40種

②水體污染源

點源—主要指工業(yè)污染源和生活污染源。其變化規(guī)律服從工業(yè)生產(chǎn)廢水和城鎮(zhèn)生活污水的排放規(guī)律，即季節(jié)性和隨機性可受人為控制面源—農(nóng)村污水和灌溉水是水體污染的主要面源；地質(zhì)溶解作用以及降水對大氣淋洗，使污染物進入水體，這也是一種面源③水體中的主要污染物

需氧污染物—生活污水和某些工業(yè)廢水中所含的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和木質(zhì)素等有機化合物可在微生物作用下最終分解為簡單的無機物質(zhì)，這些有機物在分解過程中需要消耗大量的氧氣，故被稱之為需氧污染物。二、世界水資源的利用情況溶解氧(DissolvedOxygen)水中DO含量影響因素有：再充氣過程、光合作用、呼吸和有機廢物的氧化作用一天中水的DO含量隨上述三種作用而變化有機廢物的氧化作用和DO含量的關(guān)系BOD應用時有兩種形式，一是BOD用，表示經(jīng)過時間t所耗用的量；一是BOD余表示該時刻水中所殘余的生化需氧量。如下圖所示，它們都隨時間成指數(shù)函數(shù)而發(fā)生變化，或：BOD余＝BOD總e-ktBOD用＝BOD總(1-e-kt)T(天數(shù))BOD總BOD余051015T(天數(shù))BOD總BOD5BOD余和BOD用隨時間t而變化的情況二、世界水資源的利用情況

氧垂曲線（OxygenSagBurve）所謂氧垂曲線，它說明水體對需氧有機廢物的天然自凈化過程。當有機廢物排入水體中時，由于細菌的氧化分解作用使水中的DO下降，同時廢物量也減少了植物營養(yǎng)物--主要是指氮、磷、鉀、硫及其化合物

第一個途徑，也是主要方面，來自化肥第二個途徑，來自生活污水的糞便（氮的主要來源）和含磷洗滌劑

第三個途徑，由于雨、雪對大氣的淋洗和對磷灰石、硝石、鳥糞層的沖刷，使一定量的植物營養(yǎng)物質(zhì)匯入水體

植物營養(yǎng)物污染的危害——水體富營養(yǎng)化—“湖泊死亡”防止富營養(yǎng)化的關(guān)鍵就在于控制磷，但現(xiàn)今水體中磷的含量約有一半來自人們生活中使用的合成洗滌劑。

廢物加入點下游的距離廢物加入點DO二、世界水資源的利用情況重金屬

重金屬以汞毒性最大，鎘次之，鉛、鉻、砷也有相當毒害，有人稱之為“五毒”

重金屬的污染有三個特點：

在天然水體中只要有微量濃度即可產(chǎn)生毒性效應，一般重金屬產(chǎn)生毒性的范圍大致在1～10毫克／升

通過食物鏈的生物放大作用，重金屬可以在較高級生物體內(nèi)成千、成萬倍地富集

水體中的某些重金屬可在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為毒性更強的金屬化合物，如汞的甲基化

農(nóng)藥—高效、低毒，性質(zhì)穩(wěn)定，不易降解和轉(zhuǎn)化石油—1升石油在水面上擴散面積可達到100～2000m2，大量耗氧，1升石油完全氧化消耗40萬升海水中的溶解氧。酚類化合物

酚有毒性，但人體有一定解毒能力。如經(jīng)常攝入的酚量超過解毒能力時，人會慢性中毒，而發(fā)生嘔吐、腹泄、頭疼頭暈、精神不安等癥狀

一般規(guī)定飲用水揮發(fā)酚濃度為0．001毫克／升。二、世界水資源的利用情況氰化物

主要來自化學、電鍍、煤氣、煉焦等工業(yè)排放的含氰廢水氰化物是劇毒物質(zhì)，一般人只要誤服0．1克左右的氰化鉀或氰化鈉便立即死亡。

5噸氰化物掉入珠江上游河中，5千萬人生命受到威脅。生活飲水中氰化物不許超過0．05毫克／升

酸堿及一般無機鹽類

酸性廢水主要來自三個方面：礦山排水，冶金和金屬加工酸洗廢水，雨水淋洗含SO2煙氣后流入水體形成酸雨堿性廢水主要來自堿法造紙、人造纖維、制堿、制革等工業(yè)廢水放射性物質(zhì)

主要來源有三個途徑：核電站；核武器的試驗，主要是大氣中放射性塵埃的降落和地面徑流；放射性同位素在化學、冶金、醫(yī)學、農(nóng)業(yè)等部門的廣泛應用。病原微生物和致癌物

病原微生物有三類：病菌——可以引起疾病的細菌。如大腸桿菌、痢疾桿菌、綠膿桿菌等。病毒——一般沒有細胞結(jié)構(gòu)，但有遺傳、變異、共生、干擾等生命現(xiàn)象的微生物。多數(shù)用電子顯微鏡才能觀察到。如麻疹、流行性感冒、傳染性肝炎病毒等。寄生蟲——動物寄生物的總稱。如瘧原蟲、血吸蟲、蛔蟲等（其中許多不是微生物）。二、世界水資源的利用情況1．自然概況

江河眾多，流域面積在100平方公里以上的河流約有5萬多條，流域面積在1000平方公里以上的約有1500多條。但由于受地形和氣候的影響，河流在地區(qū)上的分布很不平均，絕大多數(shù)河流分布在我國東部氣候濕潤、多雨的季風區(qū)

我國湖泊眾多，面積在1平方公里以上的湖泊有2300多個

我國又是世界上中低緯度地帶冰川資源最多的國家之一，共有冰川四萬三千余條，集中分布在西部地區(qū)?？偯娣e58700平方公里

我國平均年降水總量為61889億立方米，平均降水深648．4毫米年均河川徑流量27115億立方米，折合年徑流深284．1毫米。我國河川徑流量主要由降水補給，由冰川融雪水補給的只有500億立方米左右。我國地下水年平均資源為8287．6億立方米。水資源總量計算：w＝R＋Rg—RrR——河川徑流量，Rg——地下水補給量，Rr一重復水量我國地表水和地下水資源的量分別為27115和8288億立方米，扣除二者之間重復7279億立方米后，則我國多年平均水資源總量為28124億立方米。

三、我國水資源的特點2.我國的水資源特點

（1）降水我國降水量受海陸分布和地形等因素的影響，在地區(qū)上分布很不平衡，年降水量由東南沿海向西北內(nèi)陸遞減。按降水量的多少，全國可分為下列五個降水量帶：

多雨帶：年降水量超過1600毫米，氣候濕潤，包括廣東、福建、臺灣和浙江大部、江西和湖南山地、廣西南部、云南西南部和西藏東南角。

濕潤帶：年降水量800～1600毫米，氣候濕潤，包括秦嶺至淮河以南的廣大長江中、下游地區(qū)，以及云貴川和廣西大部地區(qū)。

半濕潤帶：年降水量400～800毫米，氣候半濕潤半干旱，包括黃淮海平原、東北大部、山西和陜西大部、甘肅東南部、四川西北和西藏東部。半干旱帶：年降水量小于400毫米，氣候干燥，包括東北西部、內(nèi)蒙、寧夏和甘肅大部、以及新疆西部和北部。干旱帶：年降水量少于200毫米，年徑流深度不足1．0毫米，有的地區(qū)為無流區(qū)，包括內(nèi)蒙、寧夏和甘肅的沙漠，青海的柴達木盆地，新疆的塔里木盆地和準噶爾盆地，及藏北羌壙地區(qū)。

三、我國水資源的特點（2）蒸發(fā)我國干旱和半干旱地區(qū)，由于降水稀少，蒸發(fā)旺盛，蒸發(fā)能力大大超過供水能力。在西部內(nèi)陸沙漠和草原地區(qū)，蒸發(fā)能力達到1600～2000毫米，為我國蒸發(fā)能力最強的地區(qū)。而在東北大小興安嶺、長白山，千山丘陵區(qū)和三江平原，氣溫既低、濕度又大，因此，年蒸發(fā)量，則僅600～1000毫米。（3）徑流我國地表徑流的地區(qū)分布，其不均勻性較為嚴重，徑流的季節(jié)性分配具有夏季豐水、冬季枯水、春秋過渡的特點，而且年際變化北方大于南方。（4）地下水

我國東北平原，黃淮海平原以及長江中下游平原的地下水補給以降雨為主；而在西北內(nèi)陸河盆地則主要以河川徑流補給為主。南方山丘區(qū)地下水補給量大，一般為20～25萬立方米／平方公里·年；而東北西部、內(nèi)蒙和西北內(nèi)陸河山丘區(qū)一般小于5萬立方米／平方公里·年。

三、我國水資源的特點3我國水資源主要問題

（1）我國水資源人均和畝均水量少

水資源居世界第六位。但我國人均水資源量只有2710立方米，約為世界人均水資源量的四分之一，列世界第88位。畝均水資源量也只有1770立方米，相當于世界平均數(shù)的三分之二左右

（2）水資源在地區(qū)分布上很不均勻，水土資源組合不平衡

南方四區(qū)水資源總量占全國總量的81%，人口數(shù)占全國的54.7%，耕地面積只占全國35.9%；而北方四區(qū)水資源總量只占全國總量14.4%，耕地面積卻占全國的58.3%。（3）水量年內(nèi)及年際變化大，水旱災害頻繁

平均約每三年發(fā)生一次較嚴重的水旱災害——歷史上中國所遭受的最嚴重的一次災害發(fā)生在19世紀70年代。在1876年以及以后的兩年中，中國沒有出現(xiàn)雨季----連續(xù)降雨期，它是大部人發(fā)用水的來源。當時中國沒有儲備糧食，饑荒很快便降臨了——死亡總?cè)藬?shù)在900萬~1300萬人（4）水土流失嚴重，許多河流含沙量大

全國水土流失面積約150萬平方公里，占國上面積六分之一左右

（5）我國水資源開發(fā)利用各地很不平衡水資源開發(fā)利用，北方高于南方

三、我國水資源的特點1．提高水的利用效率，開辟第二水源

（1）降低工業(yè)用水量，提高水的重復利用率

提高工業(yè)用水重復利用率，不僅是合理利用水資源的重要措施，而且減少了工業(yè)廢水量，減輕了廢水處理量和對水體的污染

（2）減少農(nóng)業(yè)用水，實行科學灌溉

渠道滲漏是世界各國在發(fā)展灌溉事業(yè)時遇到的共同問題。據(jù)國際灌溉排水委員會的統(tǒng)計，灌溉水滲漏損失量一般為15～30％，高的甚至達到50～60％。我國滲漏損失一般為40～50％，高的甚至達到70～80％。通過對輸水渠道加砌襯層即可提高用水效率。

改進灌溉方式，也可以節(jié)約大量農(nóng)業(yè)用水。目前應用較多的有重力流動系統(tǒng)，中軸噴灌系統(tǒng)和滴灌系統(tǒng)。60年代在以色列發(fā)展起來的滴灌系統(tǒng)，可將水直接送到緊靠植物根部的地方，以使蒸發(fā)和滲漏水量減到最小。以色列研制出自動灌溉技術(shù)，利用計算機控制流量、監(jiān)測滲漏、調(diào)節(jié)不同風速和土壤濕度條件下的用水量，并使肥料用量最佳化。（3）回收利用城市污水、開辟第二水源

四、水資源的利用和保護2．調(diào)節(jié)水源流量，增加可靠供水

（1）建造水庫

（2）跨流域調(diào)水

（3）地下蓄水

（4）海水淡化

（5）拖移冰山

（6）恢復河、湖水質(zhì)

（7）合理利用地下水

3.加強水資源管理

4.增加下水道建設(shè)，發(fā)展城市污水處理廠

四、水資源的利用和保護水污染控制的基本原則及方法1.基本原則（1）

防a：工業(yè)布局合理：不在居民集中區(qū)、缺水區(qū)布置工業(yè)企業(yè)，發(fā)展閉合工藝圈—生態(tài)工藝；b:改革落后工藝：無水印染代替有水印染，無氰電鍍代替有氰電鍍；c:重復利用廢水：一水多用d:嚴格環(huán)評制度：抵制種污染的新建、擴建企業(yè)（2）

管a:認真執(zhí)行環(huán)保法規(guī)和標準b:環(huán)境總體規(guī)劃，統(tǒng)一管理c:排污總量控制技術(shù)d:推行排污許可證制度c:工廠內(nèi)建立環(huán)境考核指標e:鼓勵采用節(jié)水措施（3）

治以排放為目的；以回用、資源化為目的，選擇經(jīng)濟合理、技術(shù)先進的流程對污水進行處理。五、水污染控制途徑和方法2.基本方法大的分為兩類：分離法，轉(zhuǎn)化法傳統(tǒng)的分類：物理法、化學法、物理化學法、生物法等按處理程度劃分：一級、二級、三級（深度處理）廢水處理方法一覽表

水處理流程五、水污染控制途徑和方法水處理流程示意圖表1廢水處理方法一覽表方法名稱主要設(shè)備處理對象分

離

法澄清法沉淀法混凝沉淀法浮選（氣?。┓ǔ恋沓亍⒊辽俺?、隔油池混凝池和沉淀池、澄清池浮選（氣?。┏貞腋∥飸腋∥铩⒛z體物懸浮物、膠體物離心法隔濾法化學沉淀法吸附法離子交換法離心機、旋流分離器濾篩、濾機、濾池反應池和沉淀池反應池和沉淀池、濾池濾池懸浮物懸浮物某些溶解物某些溶解物某些溶解物膜分離法擴散滲析法電滲析法反滲透法超過濾法滲析槽滲析槽滲透器過濾器某些溶解物某些溶解物某些溶解物某些溶解物電解法結(jié)晶法萃取法精餾法電解槽蒸發(fā)器和結(jié)晶器萃取器和分離器精餾塔某些溶解物某些溶解物某些溶解物某些溶解物轉(zhuǎn)

化

法化學法中和池、反應池某些溶解物生物法自然生物處理法活性污泥法生物膜法厭氧生物處理法灌溉農(nóng)田、生物塘曝氣池和沉淀池生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤消化池、厭氧反應器有機物、硫氰等有機物、硫氰等有機物、硫氰等有機物五、水污染控制途徑和方法BO