第一章-地球上水的性质和分布.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第一章 地球上水的性质和分布,1,课程内容,1.1,地球上水的物理性质,1.2,地球上水的化学性质,1.3,地球上水的分布与水资源,2,本章重点：水资源涵义、我国水资源分布,本章难点：水体的化学性质,3,第一节 地球上水的物理性质,4,水的形态,及其转化,水的热学性质,水温,水色及透明度,水的密度,物理性质,一、水的形态及其转化,5,（一）水分子的结构,水的组成最先由,Henry Cavendish,在,1781,年左右提出的。,分子式为：,H,2,O,。,每个水分子都是由一个氧原子和两个氢原子组成。,在吸引力作用下，电子向氧原子一端靠近，氧原子一端形成负极，而氢原子一端形成正极。使得水分子具有极性结构。,6,水有很强的溶解能力，是一种极性溶剂。,溶剂可分为极性溶剂、非极性溶剂两种。,极性溶剂能够溶解离子化合物以及能离解的共价化合物，而非极性溶剂则只能够溶解非极性的共价化合物。比如，食盐，是一种离子化合物，它能在水中溶解，却不能在乙醇中溶解。,7,视频资料：水的表面张力,8,水表面的水分子由于上层空间气相分子对它的吸引力小于,内部液相分子对它的吸引力，产生垂直指向液体内部的合,力，结果导致,液体表面具有自动缩小的趋势,，这种收缩力,称为表面张力。,如果液面是平面，表面张力就在这个平面上。如果液面,是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上。,9,10,自然界，水不完全是单水分子,H,2,O,，而更多的情况下是水分子的聚合体。水分子聚合体包括：单水分子,(H,2,O),、双水分子,(H,2,O),2,、三水分子,(H,2,O),3,。,分子结构见,P7,，图,1-2,（二）水的三态及其转化,1.,水的三态与水温,随着水温的变化，三态水分子的聚合体也在不断的变化。,不同水温水分子聚合体的分布（）,P8,表,1-1,三态变化与水温的关系,1,）随着水温升高，水分子聚合体不断减少，单水分子不断,地增多。温度高于,100,呈气态时，水主要由单水分子组成。,2,）随着温度降低，水分子聚合体不断增多，单水分子不断,减少。水温达到,0,结冰时，单水分子为零，而强力缔合结,构的三水分子增多。液态水变成固态冰时，体积膨胀,10,，,若冰变成液态水时，体积减小,10,。,3,）水温在,3.98,时，结合紧密的二水分子最多，此时水的,密度最大，比重为,1,。,2.,固态水（冰）的结构,冰晶中，氧原子和氢原子的排列很有规则，每个氧原子按,四面体,取向通过氢键与另外四个氧原子连结，从而形成六方晶系的冰，而冰晶中水分子则具有比较完整的正四面体结构形态。,3.,液态水结构的主要理论模型,当温度升高至,0,以上时，氢原子振动和水分子的热运动，便从劣势转为优势，运动的结果使氢键部分断裂。于是，冰晶的有规则的固体结构崩溃，并熔化为液态水。,“,闪动簇团,”,模型,P9,图,1-5,液态水既包含水分子的缔合体即簇团，又包含水分子的微粒，是一个极度复杂的凝聚相体系，二者在液态温度,0100,的条件下共居、共存，且处于连续的转化“闪动”之中。,所谓“闪动”，是说簇团本身非常动荡，意即这里的氢键缔合解开了，而另一处缔合又立即完成，簇团与非簇团的水分子之间，也是处在连续地相互渗透、相互转化之中。,二,、,水的热学性质,0,蒸发，潜热为,2500J/g,；,100,时，汽化潜热为,2257J/g,；,冰在,0,时，融解潜热为,1401J/g,；,冰直接升华潜热为,1401+2500=3901J/g,。,水变成水汽或冰融成水都要吸收热量。相反，水汽,凝结和水结成冰都要放出热量，而且吸收或放出的,热量相等。这种吸收或放出的热量称为水的,潜热,。,三,、,水温,（一）海水温度,1.,海水热量的收支,2.,海水温度的分布,1,）海水温度的水平分布,北半球高于南半球；,南北纬,0,30,之间以印度洋水温最高；,南北纬,5060,之间大西洋水温相差悬殊。,世界大洋表面水温分布的总趋势,水温从低纬向高纬递减；,大洋东西两侧，水温分布有明显差异；,寒暖流交汇处水温水平梯度很大；,南北回归线之间的热带海区水温最高；,夏季大洋表面水温普遍高于冬季，梯度则冬大于夏。,2,）水温的垂直分布,大洋水温的垂直分布，从海面向海底呈不均匀递减的趋势。南北纬,40,之间，海水垂直结构可分两层，即表层,暖水对流层,和,深层冷水平流层,。表层暖水对流层的最上一层受气候影响明显，紊动混合强烈，对流旺盛，水温垂直分布均匀，垂直梯度极小，称为表层,扰动层,。此层下部与冷水之间形成一个,温跃层,，水温垂直梯度递减率达最大值。,3.,海水温度的时间变化,1,）水温的日变,季节变化,潮汐,天气状况,地理位置,太阳辐射,水温日变,影响因素,3.,海水温度的时间变化,1,）水温的日变,大洋表面水温日变一般很小，日较差不超过,0.4,。,靠近大陆浅海区日较差可达,34,以上,最高、最低水温出现的时间各地不同，但最高水温出现在,1416,时，最低水温则出现在,46,时。,2,）水温的年变,太阳辐射,海陆位置,季风,洋流性质,水温年变,影响因素,2,）水温的,年变,水温年变的地理分布为：,从赤道和热带海区向中纬海区增大，然后向高纬海区减小；,在同一热量带，大洋西侧较东侧变幅大，靠近海岸地区更大；,北半球各纬度带年较差大于南半球。,4,.,海冰,淡水的冰点为,0,，最大密度的温度是,3.98,；而海水的冰点和最大密度的温度都随盐度的增大而降低，但冰点降低比较和缓。,直接由海水冻结,而成的咸水冰,海水结冰与淡水结冰，谁更难？,冻河，冻海？,通常大洋表面盐度均大于,24.695,，因此冰点更低。当海面水温达到冰点时，因密度增大形成对流，所以难于结冰。只有相当深的一层海水充分冷却后才开始结冰。海水结冰时，就要不断的析出盐分，使表层海水盐度增加，密度增大，因而表层水继续下沉，加强了海水的对流，结冰就更困难、更缓慢。,（二）河水温度,影响河水温度的因素,气温,太阳辐射,补给来源,河流水温的空间变化,河流年平均水温都略高于当地的年平均气温，但差值不大，一般只有,1,2,，但在封冻期很长、冬季气温很低的地区，差值增大。,一般河流水温的分布形势，大体与气温一致；,河流水温的时间变化,河流水温年变化主要受季节影响，,春季河水热量收入比支出大，,因而河水温度升高，最高水温多,出现在盛夏；秋冬河水热量收入,比支出小，温度降低，最低水温,多出现在冬季气温最低的时候。,河流水温的垂直变化,河流中的水流是紊流，一般情况下垂直方向上水温比较均匀。,然而特别大而平静的河流，河水很难彻底混合，垂线上水温的分布具有,成层特性,。,清晨，表面水温低，愈向河底水温愈高，成逆温现象。,14,时左右，表面水温高，愈向河底水温愈低，成正温现象。,紊流：速度、压强等流动要素随时间和空间作随机变化，质点轨迹曲折杂乱、互相混掺的流体运动,（三）湖泊、水库水温,1.,水温的分布,水温的垂直分布常用水温垂直梯度表示，水温垂直梯度与,热流通量,成正比，与,紊动扩散系数,成反比。,0,5,10,20,4,20,40,60,温度,/,深度,/m,正,温,层,逆,温,层,沿着等温面的法线方向，单位时间单位面积流过的热量。,流动水体中污染物浓度扩散的速率系数,2.,湖水温度的变化,表层日变最明显，最高水温一般出现在每天的,1418,时，最低水温出现在,58,时，水温日变幅在阴天和晴天之间的差别也较大。,1,）水温的日变化,2,）水温的年变化,除结冰期外，水温变化与当地气温年变相似，但最高、最低水温出现的时间要迟半个月到一个月左右。水温月平均最高值多出现在,7,、,8,月，月平均最低值多出现在,1,、,2,月。,湖温年较差比气温年较差小，大湖较小湖小。我国湖面水温年变幅最大是太湖，最大值可达,38,。,中国湖面水温的年变化,教材,P15,（四）地下水的水温,一般在日常温层以上，水温有明显的昼夜变化；,年常温层以上，水温具有季节性变化。在年常温层中，地下水温度变化很少，一般不超过,0.1,年常温层以下，地下水温则随深度的增加而逐渐升高，其变化规律决定于一个地区的,地热增温级,。,近地表地下水的水温受气温的影响，具有周期性变化：,在常温层以下，温度每升高,1,所需增加的深度，单位为,m/,。各处地热增温级不同，一般为,33m/,不同地区，地下水温度差异很大,新火山地区，地下水温可达,100,以上；如广东丰良，地下水水温高达,103.5,。,寒带、极地及高山、高原地区，地下水的温度很低，有的可低至,-5,。,地下水温度分类（）,地下热水,地下水在一定地质条件下，因受地球内部热能的影响而形成地下热水。地下热水通过断裂破碎带、钻孔等通道上涌，致使地热增温级大大提高，形成地热异常区。具有良好的地质构造及水文地质条件的地热异常区，有可能形成大量地下热水或天然蒸汽的地热田。,地下热水温度分类,38,羊八井,39,羊八井位于西藏，海拔,4300,米。附近山峰连绵起伏，终年冰封雪盖，但在羊八井中，温度高达,92,，沸水翻滚，水花四溅，蒸汽灼人。,四、水的密度,水分子有三种结构形式：四面体结构；类石英晶体结构；最紧密的堆积结构。分子数相同时，第一种结构体积最大，第三种结构体积最小。温度一旦增减，三种形式分布就要发生变化。温度变化直接影响水的密度变化。,（一）纯水的密度,水的密度随温度变化,（二）海水的密度,习惯上使用的密度是指海水的比重，即指在一个,大气压力条件下，海水的密度与水温,3.98,时蒸,馏水密度之比，数值上密度和比重相等；,单位体积内所含海水的质量，其单位为,g/cm,3,；,海水密度,（二）海水的密度,因为海水的密度一般都大于,1,，例如，,1.01600,，,1.02814,等，并精确到小数,5,位，为书写简便，常,用,来表示，即海水密度减,1,再乘,1000,，如,s,，,t,，,p,为,1.02545,时，,s,，,t,，,p,为,25.45,。,大洋,表层,密度的分布,各大洋不同季节的密度在数值上有所变化，但其分布规律大体相同的,大洋表面密度随纬度的增高而增大，等密度线大致与纬线平行,。,大洋密度的,垂直,分布,垂直方向上，,密度向下递增,。,南北纬,20,之间,100,米左右水层内，密度最小，并且在,50,米以内垂直梯度极小，几乎没有变化；,50100,米深度上密度垂直梯度最大，出现密度的突变层（跃层），对声波有折射作用，潜艇在其下面航行或停留在其上均不易被发现，故有液体海底之称。,约从,1500,米开始，密度垂直梯度很小，在深层，密度几乎不随深度而变化。,五、水色与透明度,（一）,水色,纯水为无色。,自然界水体的水色，由水体的光学性质以,及水中悬浮物质、浮游生物的颜色决定。,水色是水体对光的选择吸收和散射作用的结,果，因为水体对太阳光谱中的红、橙、黄光,容易吸收，而对蓝、绿、青光散射最强，所,以海水水色多呈蔚蓝色、绿色。,五、水色与透明度,水色常用水色计测定。水色计由,21,种颜色组成，由深蓝到黄绿直到褐色，并以号码,1-21,代表水色。号码越小，水色越高，号码越大，水色越低。,五、水色与透明度,（二）透明度,水的透明度，指水体的能见程度，也是指海水清,澈的程度。透明度，表示的是水体透光的能力，但,不是光线所能达到的绝对深度。透明度的大小，取,决于光线强度和水中的悬浮物和浮游生物的多少。,光线强，透明度大，反之则小。水色越高，透明度,越大；反之透明度越小。,五、水色与透明度,透明度的测定，通常是把透明度板（直径为,30 cm,的白色圆盘）在背阳一侧放到水中，从水面上方垂直用肉眼向下注视圆盘，测出直到看不见圆盘时为止的深度，单位以米表示。,大西洋中部的马尾藻海透明度最大，达,66.5m,，我国南海为,2030m,，黄海为,12m,。,第二节 地球上水的化学性质,一、天然水的化学成分,目前各种水体里已发现,80,多种元素。天然水中各种物质按性质通常分为三大类：,悬浮物质,溶解物质,胶体物质,粒径大于,100,纳米（,10,-7,米）的物质颗粒，在水中呈悬浮状态。,例如泥沙、粘土、藻类、细菌等不溶物质。悬浮物的存在使天然水有颜色、变浑浊或产生异味。,悬浮物质,粒径为,1001,纳米的多分子聚合体，为水中的胶体物质。,胶体物质,溶解物质,天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量称为矿化度。,天然水中形成各种盐类的主要离子包括四种阳离子和四种阴离子：,K,+,、,Na,+,、,Ca,2+,、,Mg,2+,；,Cl,-,、,HCO,3,-,、,SO,4,2-,、,CO,3,2-,粒径小,1,纳米的物质，在水中成分子或离子的溶解状态，包括各种盐类、气体和某些有机化合物。,二、天然水的矿化过程,各种溶解质在天然水中的累积和转化，即为,天,然水的矿化过程,。,还原作用,混合作用,蒸发浓缩,作用,吸附性阳,离子交替作用,氧化作用,溶滤作用,天然水,的主要,矿化作用,1,）溶滤作用,土壤和岩石中某些成分进入水中的过程称,溶滤作用,。,全等溶解矿物,：按矿物成分的比例全部溶于水中，例如氯化物、硫酸盐、碳酸盐等；,不全等溶矿物,：只有一部分元素进入水中，而原始矿物保持其结晶格架，如硅酸盐和铝硅酸盐等。,2,）吸附性阳离子交替作用,天然水中的离子从溶液中转移到胶体上过程即,吸附过程,；而胶体上原来吸附的离子转移到溶液中的过程即,解吸过程,。,吸附过程与解吸过程,2,）吸附性阳离子交替作用,胶体吸附的,饱和容量,称为吸附容量。以,100,克胶体中吸附离子的摩尔数来表示。,吸附容量,3,）氧化作用,天然水中的氧化作用，包括使围岩的矿物氧化和使水中有机物氧化。,4,）还原作用,还原环境里，天然水若与含有机物的围岩（油泥、石油等）接触，或受到过量的有机物污染，碳氢化合物可以使水中的硫酸盐还原。,5,）蒸发浓缩作用,蒸发浓缩过程中，各种盐类的沉淀顺序为：,Al,、,Fe,、,Mn,的氢氧化物，,Ca,、,Mg,的碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐，,Na,的硫酸盐，,Na,、,K,的氯化物，,Ca,、,Mg,的氯化物，最后为硝酸盐。,6,）混合作用,两种或几种矿化度不同，成分各异的天然水相,遇混合的现象称为混合作用。,混合后水的矿化度和化学组成要发生变化。如,果混合过程中没有发生沉淀和吸附阳离子交换,作用，那么混合前后水的矿化度之间呈线性关系。,四、水体的化学性质,1.,大气水的化学组成及特性,溶解气体的含量近于饱和；,降水普遍显酸性,大气水的化学成分和性质有以下特点：,降水中的物质来源：,海面上气泡崩解和浪花卷起的泡沫飞溅弥散在空中，水滴蒸发成极细的,干盐粒,；,风从地面吹起的,扬尘,；,火山爆发喷入大气的,易溶物质及尘埃,；,人类活动向大气排放的,废气和烟尘,。,降水的矿化度最低。呈弱酸性，对于各种可溶性盐类远未饱和，降水落到地面便具有能使各种元素进入水中的能力。,酸雨,64,2.,海水的化学组成及特点,1,）海水的化学组成,海水组成的恒定性,海水化学元素最大特点之一是,12,种主要离子浓度之间的比例几乎不变。海水组成的恒定性对计算海水盐度具有重要意义。,溶解在海水中的元素绝大部分以离子形式存在。海水中主要盐类含量差别很大，氯化物含量最高，占,88.6,，其次是硫酸盐，占,10.8,。,海水主要盐类含量,海水盐类的来源,?,河流源说,海底火山源说,海水中的盐类由河流带来。尽管河水的化学成分与海水差别很大，河水含碳酸盐最多而海水含氯化物最多。但是碳酸盐溶解度小，流入海洋后容易沉淀，同时海洋生物也大量吸收碳酸盐以构建其甲壳和骨骼等，因此海水中的碳酸盐大大减少。氮、磷、硅的化合物和有机质也大量被生物吸收，故海水中这些物质的含量也减少。硫酸盐近于平衡状态。唯有氯化物到大海中被消耗得最少，因长年日积月累，其含量不断缓慢增多。,河流源说,海水盐类的来源,海底火山活动，海底岩浆溢出，使海洋中的氯化物和硫酸盐增多。,海底火山源说,2,）海水的盐度,单位质量海水中所含溶解物质的质量，叫海水盐度。,它是海水物理、化学性质的重要标志。,海水盐度测定,海水是多种成分的电解质溶液，其电导率取决于盐度、温度和压力。温度、压力不变的情况下，电导率的差异反映着盐度的变化，故可以通过测定海水电导率来推算盐度。,电导比,为了确定电导率和盐度的对应关系，引入,电导比,的概念，即某一海水样品的电导率与氯化钾,标准溶液,的电导率之比。,1,千克溶液中含,32.4356,克,KCl,，在,15,时其电导率与盐度为,3510,-3,的标准海水电导率相等。,绝对盐度与实用盐度,1979,年第,17,届国际海洋物理协会通过决议，将盐度分为,绝对盐度和实用盐度,，将后者定为习惯上的盐度定义，且定名为“,1978,实用盐度”；为避免与其它物理量的符号重复，将电导比的符号改为“,K,15,”,。盐度单位符号“,”,以“,10,-3,”,代替。,绝对盐度与实用盐度,海水中溶解物质的质量与海水质量的比值即为绝对盐度。,因为绝对盐度不能直接测量，所以通常用实用盐度代替。,绝对盐度（,S,A,）,绝对盐度与实用盐度,温度为,15,、压强为一个标准大气压下的海水样品的电导率，与,质量比,为,32.4356,10,-3,的标准氯化钾溶液的电导率的比值,K,15,来定义。当,K,15,精确地等于,1,时，海水样品的实用盐度恰好等于,35,。,实用盐度（,S,）,绝对盐度与实用盐度,实验表明，绝对盐度和实用盐度呈线性关系，即,S,A,=a+b,S,。参数,a,、,b,依赖于海水的离子组成。各地海水的实用盐度略小于绝对盐度，两者之差不超过,210,-6,。,海水盐度的影响因素,海水的盐度在空间上、时间上有一定幅度变化。主要取决于影响海水盐度的各自然环境因素和发生于海水中的许多过程。,世界海洋表层盐度的分布规律,A,世界大洋的平均盐度是,34.69,。绝大部分海域表面盐度变化在,3337,之间。,B,海洋表面盐度分布的总趋势是从,亚热带海区向高低纬递减,，形成鞍形。,大气降水量,蒸发量,蒸发量,降水量,盐度,C,大洋上盐度等值线大体与,纬线平行,，但寒流与暖流经过的海域，盐度等值线有明显的弯曲。,寒暖流交汇的地方盐度等值线密集，盐度水平梯度增大,。,D,大洋中的盐度比近岸海区的盐度高。,E,世界最高盐度在红海，大于,40,；最低盐度在波罗的海，低于,10,。,世界海洋表层盐度的时间变化,大洋表层盐度随时间变化的幅度很小，一般日变幅不超过,0.05,，年变幅不超过,2,。只有大河河口附近，或有大量海冰融化的海域，盐度的年变幅才比较大。,世界大洋盐度的垂直变化,（三）,.,河水化学成分的特点,河水流动迅速，交替期平均只有,16,天。河水与河床砂石接触时间短，其矿化作用很有限。,河水的水化学属性几乎完全取决于补给水源的性质及比例。,河水的矿化度普遍低；,河水中各种离子的含量差异；,河水化学组成的空间分布有差异性；,河水化学组成的时间变化明显。,1.,河水的矿化度普遍低,河水矿化度一般小于,1,克,/,升，平均只有,0.15 0.35,克,/,升。各种补给水源中，地下水的矿化度比较高，而且变化大；冰雪融水矿化度最低，雨水直接形成的地表径流矿化度也很小。,2.,河水中各种离子的含量差异很大,河水中主要离子的含量顺序如下：,世界河水的平均组成（,mg/l,）,-,3.,河水化学组成的空间分布有差异性,大的江河，流域范围广，流程长，流经的区域条件复杂，不同区域有支流汇入，各河段水化学特征的不均一性很明显。离河源越远，河水的矿化度越大，同时钠和氯的比重也增大，重碳酸盐所占比重减小。,河水化学组成的时间变化时显,河水补给来源随季节变化明显，因而水化学组成也随季节变化。,雨水或冰雪融水补给为主的河流，汛期流量增大，矿化度明显降低；,枯水季节以地下水补给为主，河水矿化度增大。,夏季水生植物繁茂，使,NO,3,-,、,NO,2,-,、,NH,4,+,含量减少；冬季水生植物减少，,NO,3,-,、,NO,2,-,、,NH,4,+,的含量可达全年最大值。,（四）,.,湖水化学成分的特点,湖泊是陆地表面天然洼陷中流动缓慢的水体。湖泊的形态和规模、吞吐状况及所处的地理环境，造成了湖水化学成分及其动态的特殊性。湖水的化学成分和含盐量与海水、河水、地下水有明显差异。,湖水的矿化度有差异；,湖中生物作用强烈；,湖水交替缓慢，深水湖有分层性。,1.,湖水的矿化度有差异,淡 水 湖：,1,克,/,升,微咸水湖：,124.7,克,/,升,咸 水 湖：,24.735,克,/,升,盐 湖：,35,克,/,升,不同地区湖泊具有不同的化学成分和矿化度。,湖水与海水在化学成分上的差异，主要体现在湖水主要离子之间，无一定比例关系。,按照矿化度，通常将湖泊分为：,2.,湖中生物作用强烈,营养元素（,N,、,P,）在湖水、生物体、底质中循环，各地的淡水湖泊都有不同程度的富营养化的趋势。,随着水深增加，溶解氧含量降低，,CO,2,的含量增加。湖水停滞区域，会形成局部还原环境，以致湖水中游离氧消失，出现,H,2,S,、,CH,4,类的气体。,3.,湖水交替缓慢，深水湖有分层性。,（五）,.,地下水的化学特性,地下水充填于岩石、土壤空隙中，与岩石、,土壤广泛接触，渗流速度很小，循环交替缓,慢，而且地下水贮存于岩石圈上部相当大的,深度（,10Km,），构成了地下水圈。,矿化度变化范围大，从淡水直到盐水。淡水,中阴离子以,HCO,3,-,为主，阳离子以,Ca,2+,为主。,随着矿化度的增加，阴离子按,HCO,3,-,SO,4,2-,Cl,-,次序递增；阳离子中,Na,+,含量增多，逐渐,代替,Ca,2+,成为主要成分，而且,Mg,2+,含量稍有,增加。,（五）,.,地下水的化学特性,地下水的化学成分的时间变化极为缓慢，常需以地质年代衡量。,地下水与大气接触局限性大，仅限于距地表最近的含水层，此层可溶入氧气成为地下水氧化作用带。地下水中 CO,2,的含量比较多，因为生物的呼吸、有机质的分解，使土壤空气中C,O,2,的含量可达1,7。,第三节 地球上水的分布与水资源,一、地球上水的分布,海洋水,海洋的总水量为,13.38,亿立方公里，占地球总水量的,96.5,，如果平铺在地球表面，平均水深可达,2640,米。,大气水,大气中的水汽来自地球表面各种水体水面的蒸发、土壤蒸发及植物散发，并借助空气的垂直交换向上输送。一般说来，空气中的水汽含量随高度的增大而减少。大气水在,7,千米以内总量约有,12900,立方千米，仅占地球总水量的,0.001,。大气水虽然数量不多，但活动能力却很强，是云、雨、雪、雹、霰（,xin,）、雷、闪电的根源。,地下水,地表之下储存于地壳约,10,千米范围含水层中的,重力水,，称为地下水。由于全球各地的地质构造、岩石条件等变化复杂，很难对地下水储量作出精确估算。苏联学者,1974,年所发表的研究成果，认为从地面至深达,2,千米的地壳内，地下水总储量为,2340,万立方千米。,受重力作用在孔隙中自由运动的水,土壤水,土壤水是指储存于地表最上部约,2,米厚土层内的水。据调查土层的平均湿度为,10,，相当于含水深度为,0.2,米，如果以陆地上土层覆盖总面积,8200,万平方千米计算，那么土壤水的储量为,16500,立方千米。,生物水,地球表面生物体内的贮水量约为,1120,立方千米。,二、水资源涵义与特性,1,、水资源的涵义,世界上一切水体,，包,括海洋、河流、湖泊,、沼泽、冰川、土壤,水、地下水及大气中,的水分，都是人类宝,贵的财富，即水资源。,广义水资源,仅指,在一定时期内能,被人类直接或间接开,发利用的那一部分动,态水体,，主要指河流,、湖泊、地下水和土,壤水等淡水，个别地,方还包括微咸水。,狭义水资源,2,、水资源的特性,水资源的循环再生,性与其有限性,利与害的,两重性,利用的广泛性,和不可代替性,时空分布的,不均匀性,水资源,的特性,三、世界水资源,水资源是指全球水量中可为人类生存、发展所利用的水量，主要是指逐年可以得到更新的那部分淡水量。,最能反映水资源数量和特征的是年降水量和河流的年径流量。年径流量不仅包含降水时产生的地表水，而且还包括地下水的补给。所以，世界各国通常采用,多年平均径流量,来表示水资源量。,各大洲的水资源,主要国家人均、亩均径流水量（,1985,）,年径流量,(,亿,m,3,),50000,40000,30000,20000,10000,0,年径流量,巴西,加拿大 美国,印尼,中国,印度,53,108,人均水量,(m,3,/,人,),亩均水量,(m,3,/,亩,),0,0,120000,100000,80000,人均水量,12000,10000,8000,6000,亩均水量,60000,4000,40000,2000,20000,巴西加拿大美国,印尼 中国 印度,巴西加拿大美国 印尼,中国 印度,54,109,水资源开发利用形势,水资源在不同地区、不同年份和不同季节的,分配极不均衡,。工农业不断发展，人口急剧增加和生活水平的提高，不合理利用水和,浪费水,的现象较为严重。,目前世界上,60,的地区面临淡水不足的困境，,40,多个国家的水资源严重匮缺。,大量排放污水造成的,水资源污染,，加剧了水源不足的矛盾，世界生态环境受到破坏，直接威胁人类自身的健康和生存条件。,四、我国水资源,1,、水资源总量,全国多年平均地表水资源量为,27115,亿立方米，多年平均地下水资源量为,8288,亿立方米，扣除两者之间的重复计算水量,7279,亿立方米后，全国多年平均水资源总量为,28124,亿立方米。,全国区域多年平均年水资源总量,2,、水资源时空变化,地区分布很不均匀，总趋势是,由东南沿海向西北内陆递减,按照年降水和年径流的多少，全国大致可划分为水资源条件不同的,5,个地带：,多雨,-,丰水带,湿润,-,多水带,半湿润,-,过渡带,半干旱,-,少水带,干旱,-,干涸带,114,115,我国水资源利用分为,9,个一级区。北方,5,区,多年平均水资源总量为,5358,亿,m,3,，占全国,的,19,，水资源贫乏；,南方,4,区多年平均水资源总量为,22766,亿,m3,，,占全国的,81,，水资源丰富。,极值比：最大值与最小值的倍比值，可以作为反映降水、径流年际变幅的指标。,P35,。,季节变化,全国降水量以,夏季为最多，冬季很少，春季和秋季介于冬、夏之间,。春雨和秋雨各地不同，多气旋过境地方春雨较多，多台风过境的地方秋雨较多。河川年径流量的季节变化取决于河流的补给条件。,按照河流补给情况，全国大致可分为三区：,秦岭以南主要为,雨水补给区,，河川径流量的季节变化主要受降水季节分配的影响，夏汛比较突出。,东北地区、华北部分地区、黄河上游和西北一些河流，为,雨水和冰雪融水补给区,，有春夏两次汛期，年径流过程线呈双峰型。,西北内陆地区的祁连山、天山、阿尔泰山、昆仑山以及青藏高原部分河流，主要由,高山冰雪融水补给,，径流量的变化与气温有密切关系，年内分配比较均匀。,3,、水资源条件和问题,1,）,水资源总量不少，但人均、亩均水量较少,。,2,）水资源的,地区分布很不均匀,，与人口、耕地的分布不相适应。,水资源的地区分布不均,60,120,水资源的地区分布不均,61,121,62,122,3,、水资源条件和问题,3,）水量的,年内、年际变化大,，水旱、洪涝灾害频繁。,水资源的时间分布不均,季节分布不均；年际分布不均,山东省月平均降雨量变化曲线,山东省年降雨量距平百分比,63,124,125,126,127,1,、世界上最浪漫的事，就是和心爱的人来北京看海，在地铁口看瀑布；,2,、北京地铁站昨晚都有一个共同的名字：积水潭；,3,、有车族们，知道为什么私家车要交“车船税”了吗？有改叫“车艇税”的必要。,4,、南水北调还是很有效果的。,5,、昨晚身在北京的人们都是北漂一族。,6,、威尼斯几百年做到的事，武汉几天就做到了；武汉几天做到的事，北京几小时就做到了。帝都，你最霸气了。,128,129,130,131,3,、水资源条件和问题,4,）水土流失和泥沙淤积严重，破坏生态平衡。,3,、水资源条件和问题,我国水资源条件和问题,水土流失和泥沙淤积严重,o 2005,年,中国环境状况公报,显示，我国水土,流失面积,356,万平方公里，占国土总面积的,37,1,，全国因水土流失每年流失土壤,50,亿吨。,o,导致土地退化，毁坏耕地。,o,导致江河湖库淤积，加剧洪涝灾害。,o,恶化生存环境，加剧贫困。,o,削弱生态系统的调节功能。,黄河平均每年泥沙流量高达,16,亿吨，“黄河流走的不是泥沙，,而是中华民族的血液；不是微血管出血，而是主动脉破裂”,69,133,134,135,3,、水资源条件和问题,5,）地下水过量开采。,3,、水资源条件和问题,我国水资源条件和问题,地下水过量开采现象严重,o,地下水水位不断下降，造成地面沉降,o,地下水水位不断下降，使原先大量开采井报废，,供水水源地，增加抽水耗电量,o,沿海地带引起海水入侵，使地下水水质变坏,o,改变自然景观。北方地区多处历史名泉已因地,下水位严重下降而枯竭,71,137,138,139,我国水资源条件和问题,地下水过量开采现象严重,华北透支的地下水估计已近,2000,亿立方米。相当于,200,个白,洋淀的水量，,7,个鄱阳湖的水量。,70,140,141,74,142,海水入侵,75,143,76,144,3,、水资源条件和问题,6,）天然水质相当良好，但人为污染日趋严重。,3,、水资源条件和问题,水质污染严重,78,146,79,147,80,148,149,150,151,缺水严重，供需失衡,需水,供水,152,现状用水效率很低,与国际先进水平比较：,万美元,GDP,用水,4810m,3,，世界平均,4,倍，先进水平,5-10,倍,万元工业增加值取水量,291m,3,，为发达国家的,5-10,倍,工业用水重复利用率,55%,左右，发达国家,80-85%,以上,灌溉水利用系数,0.42-0.43,，发达国家,0.7-0.8,粮食作物平均水分生产率,1kg/m,3,，发达国家,2-2.5kg/m,3,（根据水利部全国水资源综合规划的分析计算）,153,我国年用水量的变化,66,154,我国水资源问题的对策,节水优先,o,节水是水资源合理利用的核心,治污为本,o,转变经济增长方式，发展循环经济,多渠道开源,o,南水北调补源,+,沿海海水,+,微咸水,+,雨水收集等,可利用的水源,强化统筹管理观点,82,