第一章 水資源系統(tǒng)與可持續(xù)發(fā)展

1、第一章 水資源系統(tǒng)與可持續(xù)發(fā)展,本章主要內(nèi)容,水資源問題 可持續(xù)發(fā)展與水資源 水資源系統(tǒng)分析與管理 可持續(xù)水資源管理的概念 可持續(xù)水資源管理量化研究關(guān)鍵問題,水資源問題,中國水資源 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀 水資源的利用和保護,中國水資源的特點： 人均水資源占有量偏少 中國水資源總量居世界第六位，但因人口眾多，根據(jù)1997年人口統(tǒng)計，我國人均水資源量為2200m3，僅為世界人均水資源量平均值的四分之一，而畝均水資源量也為世界平均數(shù)的三分之二左右。一些國家的人均和畝均流水量如表11所示。,中國水資源,水資源問題,部分國家人均和畝均水資源量比較,水資源問題,中國水資源,中國水資源的特點： 水資源在地區(qū)分

2、布上很不均勻，水土資源組合不平衡 我國水資源的地區(qū)（空間）分布很不均勻，與耕地、人口的地區(qū)分布也不相適應(yīng)。我國南方四區(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的14.4% ，耕地面積卻占全國的58.3%。,水資源問題,中國水資源,中國水資源的特點： 水量年內(nèi)及年際變化大，水旱災(zāi)害頻繁 我國位于東亞季風區(qū)，受季風氣候影響，大部分地區(qū)年內(nèi)連續(xù)4個月降水量占全年水量的60%80%。 我國降水量年際變化大，南方地區(qū)最大年降水量一般是最小年降水量的24倍，北方地區(qū)為38倍，并且出現(xiàn)過連續(xù)豐水年或連續(xù)枯水年，平均約每三年發(fā)生一次較嚴

3、重的水旱災(zāi)害。,水資源問題,中國水資源,中國水資源的特點： 水土流失嚴重，許多河流含沙量大 由于自然條件的限制和長期人類活動的結(jié)果，中國森林覆蓋率只有12%，居世界第120位。水土流失嚴重，全國水土流失面積約150萬平方公里，占國土面積1/6左右。結(jié)果造成許多河流的含沙量大，如黃河年平均含沙量為37.7公斤/立方米，年輸沙總量160000萬噸，居世界大河之首。,水資源問題,中國水資源,中國水資源的特點： 水資源開發(fā)利用各地很不平衡 在南方多水地區(qū)，水的利用率較低，如長江只有16%，珠江15%，浙閩地區(qū)河流不到4%，西南地區(qū)河流不到1%。 北方潲水地區(qū)，地表水開發(fā)利用程度較高，如海河流域67%，

4、遼河流域68%，淮河73%，黃河39%，內(nèi)陸河達32%。 地下水的開發(fā)利用也是北方高于南方，目前海河平原淺層地下水利用率已達83%，黃河流域為49%。,水資源問題,中國水資源,中國水資源的特點： 水污染加劇，江河湖庫水質(zhì)下降 在全國約10萬km的評價河長中，類以上的污染河長占47%；湖泊約有75%以上水域水質(zhì)受到嚴重污染。 全國118個城市的飲用水調(diào)查顯示：64%的城市，地下水受到嚴重污染；33%的城市，地下水受到輕度污染；僅3%的城市水質(zhì)尚屬清潔。,水資源問題,水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀,水資源利用程度： 我國水資源開發(fā)利用率1980年為16.1%，1993年上升到18.9%，1997年和1999年

5、達到19.9%。,水資源問題,水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀,水資源利用程度： 北方片的水資源利用率1997年已接近50%，其中超過50%的流域片有黃河（67%）、淮河（59%）、海河（近90%）。,水資源問題,水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀,水資源利用程度： 內(nèi)陸河的水資源開發(fā)利用也已超過40%，松遼河片已達32%，這些地區(qū)隨著灌溉面積的進一步擴大，也應(yīng)注意水資源和相關(guān)生態(tài)環(huán)境的保護。 南方各流域片的水資源利用率雖不高，但要注意水資源保護。這些水資源豐富地區(qū)因污染造成水體質(zhì)量下降，從而產(chǎn)生了水質(zhì)型或污染型缺水現(xiàn)象。,水資源問題,水資源的利用和保護,提高水的利用效率，開辟第二水源 降低工業(yè)用水量，提高水的重復(fù)利用率：

6、改革生產(chǎn)用水工藝，爭取少用水，提高循環(huán)用水率。 減少農(nóng)業(yè)用水，實行科學灌溉：提高灌溉工程送水效率，改進灌溉方式。 回收利用城市污水，開辟第二水源：回收和重新使用廢水，使其變?yōu)榭捎玫馁Y源。,水資源問題,水資源的利用和保護,調(diào)節(jié)水源流量，增加可靠供水 建造水庫：調(diào)節(jié)流量，將豐水期多余水量儲存在庫內(nèi)，補充枯水期的流量不足。 跨流域調(diào)水：從豐水流域向缺水流域調(diào)水。 地下蓄水：人工補充地下水。 海水淡化：可解決海濱城市的淡水緊缺問題。 恢復(fù)河、湖水質(zhì)：采用綜合防治水污染的方法。,水資源問題,水資源的利用和保護,調(diào)節(jié)水源流量，增加可靠供水 合理利用地下水：采取各種保護措施。 加強地下水源勘查工作，掌握水文

7、地質(zhì)資料，以便對資源作出正確評價河合理的使用計劃，避免過量開采和濫用水源。 全面規(guī)劃，合理布局，統(tǒng)一考慮地表水和地下水的綜合利用。 采取人工補給。 設(shè)立監(jiān)測網(wǎng)，隨時了解地下水動態(tài)和水質(zhì)變化情況，以便及時采取防治措施。,水資源問題,水資源的利用和保護,加強水資源管理 通常需要建立水資源管理機構(gòu)，制定合理利用水資源河防止污染的法規(guī)；另外，還應(yīng)當包括實行新的用水經(jīng)濟政策。 增加下水道建設(shè)，發(fā)展城市污水處理廠 普及城市下水道，大規(guī)模興建城市污水處理廠，普遍采用二級以上的污水處理技術(shù)，是水系保護的重要措施。,水資源問題,可持續(xù)發(fā)展與水資源,可持續(xù)發(fā)展的概念 可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵 水與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系,可持續(xù)

8、發(fā)展的概念,生態(tài)學家從生態(tài)與環(huán)境角度定義：不超過環(huán)境系統(tǒng)再生能力的發(fā)展。 社會學家從人類生存質(zhì)量與環(huán)境角度定義：落腳點在人類社會。 經(jīng)濟學家認為可持續(xù)發(fā)展核心是經(jīng)濟發(fā)展。 工程技術(shù)學家強調(diào)可持續(xù)發(fā)展重點是清潔生產(chǎn)，即使用更清潔、有效的技術(shù)。 地理學家強調(diào)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，認為核心是人地關(guān)系。 還有些學者認為包括整個經(jīng)濟、社會、環(huán)境的可持續(xù)性。,可持續(xù)發(fā)展與水資源,可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵,核心是發(fā)展，強調(diào)社會生產(chǎn)、生活的各方面均衡發(fā)展。 把環(huán)境保護作為發(fā)展進程的重要組成部分，重點是采取合適措施在環(huán)保的同時合理利用資源進行發(fā)展。 是與地球生物圈承載能力（即生態(tài)容量）適應(yīng)的適度發(fā)展。,可持續(xù)發(fā)展與水資源,可

9、持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵,強調(diào)資源與環(huán)境在當代人群中合理的分配。 承認自然資源具有價值，要求資源定價，并使之成為一種產(chǎn)業(yè)。 是全球的協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)環(huán)境生態(tài)和經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。,可持續(xù)發(fā)展與水資源,水與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系,水是可持續(xù)發(fā)展的支撐條件。 水是人類生存的基礎(chǔ)。 水是經(jīng)濟發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。 隨著人口增長、經(jīng)濟發(fā)展，需水量增長，而水資源有限，因此出現(xiàn)水資源的供需矛盾。 可持續(xù)水資源管理在人類社會發(fā)展中占有越來越重要的地位。,可持續(xù)發(fā)展與水資源,水資源系統(tǒng)分析與管理,水資源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與特點 水資源系統(tǒng)方法 水資源管理概念、準則、工作流程 水資源系統(tǒng)分析面臨的問題,水資源系統(tǒng)結(jié)構(gòu),定義：系統(tǒng)各單

10、元間相互聯(lián)系、相互制約、相互作用的組成形式和關(guān)系。 物質(zhì)組成單元：水工建筑物群體。 概念性單元：系統(tǒng)設(shè)計方案，管理策略，人、財、物的組織管理。 系統(tǒng)運轉(zhuǎn)效應(yīng)好壞取決于物質(zhì)組成單元和概念性單元的協(xié)調(diào)性。,水資源系統(tǒng)分析與管理,水資源系統(tǒng)功能,以“自然社會系統(tǒng)”最佳綜合效用指標來表示，以防洪、灌溉、發(fā)電、航運、給水等應(yīng)用各方面的利用率來表示。 水資源的綜合開發(fā)、治理、保護和利用的總體協(xié)調(diào)，并為社會發(fā)展各部門服務(wù)，注重水對生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展的多種功能效應(yīng)。,水資源系統(tǒng)分析與管理,水資源系統(tǒng)特點,水資源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能受自然規(guī)律影響和制約。 水資源系統(tǒng)的正負效應(yīng)受人類意識和活動的主宰和支配。 水資源

11、系統(tǒng)是連接生態(tài)系統(tǒng)與社會經(jīng)濟的橋梁，是協(xié)調(diào)自然與社會系統(tǒng)良性發(fā)展的不可替代的必要條件。,水資源系統(tǒng)分析與管理,水資源系統(tǒng)方法,系統(tǒng)方法就是把對象放在系統(tǒng)中加以考察的一種方法論。它在考慮整體與部分關(guān)系的基礎(chǔ)上，運用運籌學、概率論、信息論和控制論等方法，研究系統(tǒng)的運動規(guī)律。 系統(tǒng)分析方法是系統(tǒng)理論應(yīng)用中最基本的分析方法，也是系統(tǒng)分析的核心。 水資源系統(tǒng)方法貫穿水資源系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、施工組織、運行和管理的各個階段。,水資源系統(tǒng)分析與管理,水資源管理概念,水資源系統(tǒng)管理是指對水資源開發(fā)、利用和保護的組織、協(xié)調(diào)、監(jiān)督和調(diào)度等方面的實施，涉及水資源的有效利用、合理分配、資源保護、優(yōu)化調(diào)度及水利工程的規(guī)劃、

12、布局和統(tǒng)籌安排。 水資源系統(tǒng)管理是指應(yīng)用系統(tǒng)工程原理與方法，在一定區(qū)域內(nèi)組織、協(xié)調(diào)、監(jiān)督和調(diào)度水資源，做到合理開發(fā)利用水資源，使水資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境保護和經(jīng)濟發(fā)展相互協(xié)調(diào)。,水資源系統(tǒng)分析與管理,水資源管理準則,經(jīng)濟效益（Economic benefit）：水資源管理的首要目標之一，以水資源的經(jīng)濟效益為目標函數(shù)，建立優(yōu)化模型，得到最優(yōu)決策方案。 技術(shù)效率（Technical efficiency）：要求管理方案技術(shù)上可行，使用效率較高。 實施的可靠性（Performance reliability）：實施前要分析對水資源系統(tǒng)存在影響的內(nèi)、外因素，分析實施的可靠性，以保證具體方案的實施。,水資源

13、系統(tǒng)分析與管理,水資源管理工作流程,水資源系統(tǒng)分析與管理,社會經(jīng)濟信息,水資源信息,需水預(yù)測,管理優(yōu)化模型,水情預(yù)報,實施的可行性、可靠性分析,水資源運行調(diào)度,水資源系統(tǒng)分析面臨的問題,需加強水資源統(tǒng)一管理的研究。 需把水資源管理與社會進步、經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護相結(jié)合進行研究。 需考慮長遠的效應(yīng)和影響。 傳統(tǒng)水資源管理的準則已不能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。 現(xiàn)行水資源系統(tǒng)方法，論證實施方案時，除比較方案實施前后狀態(tài)，還應(yīng)考慮實施前后對生態(tài)系統(tǒng)的影響，即是否滿足可持續(xù)發(fā)展。,水資源系統(tǒng)分析與管理,可持續(xù)水資源管理的概念,可持續(xù)水資源管理提出的背景 可持續(xù)水資源管理的概念及基本特點 可持續(xù)水資源管理

14、的研究動態(tài) 可持續(xù)水資源管理面臨的問題,可持續(xù)水資源管理提出的背景,從人類水利發(fā)展的歷史進程來看 原始水利階段：水資源開發(fā)目標單一，決策依據(jù)只限于局部地區(qū)的直接利益。水資源供大于需。 傳統(tǒng)水利階段：以建設(shè)水利工程為主要手段，水資源開發(fā)發(fā)展到多目標的綜合利用，水資源供需基本平衡，個別地區(qū)枯水期出現(xiàn)缺水現(xiàn)象。 現(xiàn)代水利階段：以水資源優(yōu)化配置為主要手段，水資源開發(fā)開始強調(diào)水資源與人口、經(jīng)濟、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，爭取實現(xiàn)水資源總供給與總需求平衡。,可持續(xù)水資源管理的概念,可持續(xù)水資源管理提出的背景,從21世紀水資源面臨的壓力和挑戰(zhàn)來看 水資源需求量不斷增加 可利用水源的污染嚴重 水的供給和處理成本越來越昂貴

15、 生態(tài)與環(huán)境脆弱性,可持續(xù)水資源管理的概念,可持續(xù)水資源管理提出的背景,從21世紀水資源面臨的壓力和挑戰(zhàn)來看 21世紀水資源管理的重點： 實行流域水質(zhì)與水量的統(tǒng)一管理。 通過GIS遙感系統(tǒng)，建立水資源信息系統(tǒng)，確定供水量。 從傳統(tǒng)水供給管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)楦偁幮退枨蠊芾砟Ｊ健?可持續(xù)水資源管理的概念,可持續(xù)水資源管理提出的背景,從21世紀水資源面臨的壓力和挑戰(zhàn)來看 21世紀水資源管理的重點： 探索正確的水環(huán)境評價分析框架。 水經(jīng)濟學的研究。 建立世界性水資源銀行。 需要全社會廣泛參與。,可持續(xù)水資源管理的概念,可持續(xù)水資源管理的概念,概念提出的背景：可利用的水資源有限；世界人口增長，需水量增加；人

16、類活動加劇，導致污水量增加，水質(zhì)下降。 UNESCO定義：支撐從現(xiàn)在到未來社會及其福利而不破壞它們賴以生存的水文循環(huán)及生態(tài)系統(tǒng)完整性的水的管理與使用。 簡言之，可概況為：它是“使未來遺憾可能性達到最小的水的管理決策”。,可持續(xù)水資源管理的概念,可持續(xù)水資源管理的基本特點,面向可持續(xù)發(fā)展：在水資源開發(fā)規(guī)劃和管理中，必須考慮水資源承載能力及其對自然生態(tài)系統(tǒng)的影響。,可持續(xù)水資源管理的概念,現(xiàn)代生態(tài)質(zhì)量,未來生態(tài)質(zhì)量,參考集 生態(tài)質(zhì)量,可持續(xù)水資源管理的基本特點,考慮環(huán)境的變化和影響 隨著社會的發(fā)展，都市化土地利用、生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)開發(fā)、社會經(jīng)濟條件、社會價值系統(tǒng)都在變化，同時影響水資源的管理，反之，

17、水資源管理也會影響它們的變化。所以，可持續(xù)水資源管理中，必須考慮這些外部環(huán)境條件的變化和影響。,可持續(xù)水資源管理的概念,可持續(xù)水資源管理的研究動態(tài),1992年，愛爾蘭的“國際水和環(huán)境大會21世紀的發(fā)展與展望”：提出水資源系統(tǒng)及可持續(xù)性研究問題。 1993年10月，德國由UNESCO主持和IAW與IAHS協(xié)辦召開“變化世界中的水資源規(guī)劃國際學術(shù)大會”：探討了可持續(xù)水資源管理的4個專題。 1995年，美國舉辦流域尺度可持續(xù)水資源系統(tǒng)的模擬和管理學術(shù)討論會，成立了可持續(xù)水庫開發(fā)和管理準則（Criteria of Sustainable Reservoir Development and Manage

18、ment ）。,可持續(xù)水資源管理的概念,可持續(xù)水資源管理的研究動態(tài),2001年9月，荷蘭“區(qū)域水資源管理研討會”：針對區(qū)域尺度水資源管理的許多科學問題進行研討。 2003年10月，西班牙Madrid主題為“21世紀水資源管理”的第十四屆 國際水大會（ WORLD WATER CONGRESS）：報告和交流了最新國際水資源研究計劃和學術(shù)前沿報告。 2004年9月，法國Paris主題為“水文及水管理的尺度（Scales in Hydrology and Water Management）”學術(shù)研討會和UNESCO-IHP第16屆政府間理事會。,可持續(xù)水資源管理的概念,可持續(xù)水資源管理面臨的問題,可

19、持續(xù)水資源管理的主要障礙 水文自然過程物理變化的時空分布不均 人口增長使淡水需求增加 水資源管理體制不統(tǒng)一 水資源管理經(jīng)濟機制不合理 管理者即人的素質(zhì)的建設(shè)能力 水的供需管理不順 環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展矛盾,可持續(xù)水資源管理的概念,可持續(xù)水資源管理面臨的問題,我國可持續(xù)水資源管理面臨的問題 我國亟需加強水文學基礎(chǔ)方面的研究。 需加強水資源管理體制和經(jīng)濟手段問題的研究。 水資源系統(tǒng)的科學管理水平和效率還有待提高。,可持續(xù)水資源管理的概念,可持續(xù)水資源管理面臨的問題,可持續(xù)水資源管理研究面臨的挑戰(zhàn) 可持續(xù)水資源管理在水文學、生態(tài)學基礎(chǔ)方面的研究 加強水資源統(tǒng)一規(guī)劃和管理的研究 把水資源管理與社會管理、經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護相結(jié)合進行研究 現(xiàn)代新技術(shù)、新理論在水資源管理中的應(yīng)用研究,可持續(xù)水資源管理的概念,可持續(xù)水資源管理量化研究