水资源利用与环境地质.pptx
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1、第10章 水资源开发利用与环境地质第10章水资源开发利用与环境地质n水,不久将成为一场深刻的社会危机。n人类所看到的最后一滴水,将是人类自己的眼泪。在不到两百年的时间里,人类的淡水需求量增长了近60倍。3/4的水被用以灌溉农业,但却有一半被浪费;全世界每3个人中就有一个人因水污染而处于供水短缺的状况之中。到2025年全球人口将到达80亿,这将远远超过水资源的承受能力。n环境资源问题将成为未来引发争端的因素,尤其是水资源。n埃及的平安保障掌握在尼罗河上游的8个国家手中。n目前世界上40%的人口生活在横跨两个国家以上的河海沿岸。n国内的水事纠纷普遍存在n水太多,水太少,水太脏,水太浑n水能载舟,亦
2、能覆舟n然而,水之所以能成为一场深刻的社会危机,远不只是存在着供需矛盾。q在水资源开发利用过程中,还常常出现区域性水资源枯竭、海水入侵、地面变形、水质恶化等环境地质问题;人类构筑水坝、建筑异地调水工程也将引起上下游或周围水陆生态环境的改变。1 水资源概念水资源概念水是人类生存和人类文明的命脉,但是水是人类生存和人类文明的命脉,但是人们并没有较早地认识到水是一种资人们并没有较早地认识到水是一种资源。源。随着社会的开展,人类社会对水的需求随着社会的开展,人类社会对水的需求量越来越大,人们开始感到可用水资量越来越大,人们开始感到可用水资源的匮乏;源的匮乏;在长期的社会实践中逐渐认识到地球上在长期的社
3、会实践中逐渐认识到地球上水所特有的循环再生、运动变化规律,水所特有的循环再生、运动变化规律,并认识到水是有限的。并认识到水是有限的。随后,人们才逐渐把水资源、水环境保随后,人们才逐渐把水资源、水环境保护、生态平衡等问题同人类的生息与护、生态平衡等问题同人类的生息与开展联系在一起加以考察研究,并开开展联系在一起加以考察研究,并开始将水当作资源看待。始将水当作资源看待。n什么是水资源?其提法大致有这样三种:n1.广义的提法,包括地球上的一切水体及水的其它存在形式,如海洋、河川、地下水、土壤水、冰川、大气水等。n2.狭义的提法,指陆地上可以逐年得到恢复、更新的淡水。n3.工程上的提法,指上述可以恢复
4、更新的淡水中,在一定的技术经济条件下可以为人们利用的那一局部水。n地球的外表积约5.1108km2,被水覆盖的面积约占地球外表积的71。n地球上的水以多种形式存在,有海洋水、地下水、湖泊水、河水、沼泽水、大气水、冰川、永久雪盖、土壤水等。n在地球这个大水缸里可以供人类利用的水只有一汤匙。2 全球水资源状况全球水资源状况我国水资源总量河川年径流量为我国水资源总量河川年径流量为2.81012 m3,处于世界第六位;,处于世界第六位;但人均占有水量仅但人均占有水量仅2292m3/a,仅列世界第,仅列世界第110位,位,为世界人均占有水量的四分之一;为世界人均占有水量的四分之一;由于我国可利用水资源
5、量占天然水资源量的比重由于我国可利用水资源量占天然水资源量的比重小,水污染普遍较严重,水的浪费现象也十分小,水污染普遍较严重,水的浪费现象也十分严重,导致了我国可利用水资源日益短缺,已严重,导致了我国可利用水资源日益短缺,已被联合国列为被联合国列为13个水资源贫乏的国家之一。个水资源贫乏的国家之一。3 我国水资源分布与开发利用我国水资源分布与开发利用3.1 水资源分布水资源分布n国际上认为水资源紧张限度为:人均年水资源量低于1000m3。n目前我国辽宁、山西、江苏、河南、山东、河北、北京、上海、宁夏、天津等省市都已到达了此限值,水资源短缺却成为这些地区可持续开展的制约因素。n南方水资源量占全国
6、的81%,人口占全国的54.7%,耕地只占全国的35.9%,而北方水资源量只占全国的14.4%,耕地却占全国的58.3%,人口占全国的43.2%;n如果以单位水量相比,南方的人均水量为北方的倍,南方的亩均水量为北方倍。n从用水结构来说,开展中国家落后的灌溉技术是造成农业耗水量极高且浪费惊人的根本原因。n我国农业用水约占总用水量的85%90%左右,而工业用水仅占810%,生活用水那么占2%以下。n一些兴旺国家工业用水所占比重相当地高,达4060%,农业占用水资源量的比重那么相对较低。3.2 水资源开发利用水资源开发利用n我国对水资源的利用尚处于较低的水平。n1985年我国国内生产总值仅为美国的1
7、/14,为日本的,但是取用水量却超过了美国,为日本的倍,单位国民生产总值的取水量分别为美国和日本的15倍和31倍,居世界首位。n我国城市已开始存在水资源供不应求的矛盾n美国、日本、荷兰、法国等取水量大致都在“零增长点徘徊。n我国至1988年的近40年内,全国总用水量增加约4倍,其中工业用水增加约14倍;城市、县镇生活用水量增加约16倍;农业用水量增加约倍,取水量的年增长率却仍高达20%。n我国水资源可持续利用是二十一世纪的重大问题。例如:桂林市水资源开发利用桂林市区自来水厂取水能力与实际取水量1从流域用水组成看,生活用水占11.0%,农林渔业用水占73.4%,工业用水占15.6%,农业用水是主
8、要的用水大户。2从用水指标看,流域人均年用水量为845m3,万元GDP用水量为761m3。其中,桂林市区人均用水量为436m3,万元GDP用水236m3;而四县人均用水量为1114m3,万元GDP用水量为2087m3。可见四县存在明显的水浪费与产业结构不合理情况。4.1水资源枯竭过量引用地表水导致河湖干涸开发和利用水资源方面有了巨大的进展,有力推动了工农业生产的开展。但在这方面也存在着一些严重的问题,最主要是对水资源管理不善,严重浪费。如我国华北、西北等半干旱与干旱地区,过量引用地表水已导致河、湖枯槁。另一方面很多地区的节水意识又极其淡薄,在枯水年农业仍大引大灌,浪费严重。4水资源开发利用的环
9、境问题n过量汲取地下水引起区域性水位下降过量汲取地下水引起区域性水位下降n在任何地区,地下水在未经大量开发之前,在任何地区,地下水在未经大量开发之前,其收支根本上处于天然的动态平衡状态,其收支根本上处于天然的动态平衡状态,但在开采之后,地下水的动态平衡又要受但在开采之后,地下水的动态平衡又要受人为的开采状态所支配人为的开采状态所支配1.如果开采地下水总量不大于开采区补给总量天如果开采地下水总量不大于开采区补给总量天然补给量及开采补充量,它的动水位只是在某然补给量及开采补充量,它的动水位只是在某个深度之内变动,这是属于均衡开采的地下水位个深度之内变动,这是属于均衡开采的地下水位下降。下降。2.相
10、反,由于过量开采,即总开采量大于总补给量,相反,由于过量开采,即总开采量大于总补给量,在加上开采的持久性,势必会造成疏干开采的区在加上开采的持久性,势必会造成疏干开采的区域性水位下降。域性水位下降。过量抽水过量抽水形成了更低的降落漏斗导致了河流干涸取水花费更大,掉泵其他环境地质问题辽宁省最为突出,沈阳目前每天约超采2028万m3,已形成面积约300km2,深2537m的多中心降落漏斗n一方面,开发利用水资源的强度在不断增大;而另一方面,用水过程中进入水循环的污染物类型、数量也在不断增多。n如生活污水、生产废水等,如果在未经处理或处理不合格时排放会引起地表水体或地下水污染;而由于环境地质条件的改
11、变引起水文地球化学条件的改变,进一步导致水体污染的情况也是很普遍的。4.2 水质恶化水质恶化2007年1月1日实施n地表水水质恶化地表水水质恶化q点源污染:不连续且范围狭窄点源污染:不连续且范围狭窄n工业或城镇污水、废水入河排污口;工业或城镇污水、废水入河排污口;n城市地区的暴雨径流城市地区的暴雨径流非点源污染:是散布、间歇性的,影响因素有土地非点源污染:是散布、间歇性的,影响因素有土地利用、气候、水文、地形、植被和地质等,很难利用、气候、水文、地形、植被和地质等,很难加以控制。加以控制。居民洗车的清洁剂和油渍留在车道外表,暴雨来时居民洗车的清洁剂和油渍留在车道外表,暴雨来时冲入河流;流过工厂
12、和仓库的雨水和径流,也是冲入河流;流过工厂和仓库的雨水和径流,也是非点源污染。非点源污染。乡村的非点源污染通常和农业、林业与开矿有关。乡村的非点源污染通常和农业、林业与开矿有关。n我国建设部1997年对全国668个城市的工业废水与生活污水统计,总排污量为416亿m3/a,合计化学耗氧量COD1757万m3/a,而乐观地估计,这些废水的处理率仅为23.6%。n目前,我国80%的地表水域遭受到区域性的污染,“九五期间,淮河、海河、辽河以及太湖、巢湖、滇池“三河三湖被列为重点治理对象,90%以上的城市水体遭受污染。从全国范围来看,水体主要污染指标是氨氮、高锰酸盐指数和挥发酚、石油类等。n地下水水质恶
13、化地下水水质恶化q在天然条件下,地下水各项动态包括在天然条件下,地下水各项动态包括水位、水量、水位、水量、水质及水温水质及水温处于天然的动平衡状态,其中包括水分处于天然的动平衡状态,其中包括水分与盐分的动平衡。与盐分的动平衡。q在人为因素的支配下,在人为因素的支配下,水盐平衡水盐平衡也会打破,表现为也会打破,表现为水质的变化。水质的变化。区域性地下水位下降区域性地下水位下降不仅能够引起水不仅能够引起水量平衡的破坏,也是水盐破坏的主要因素。量平衡的破坏,也是水盐破坏的主要因素。n地球化学环境的改变引起水质恶化地球化学环境的改变引起水质恶化n地下水位大幅度降低,包气带厚度加大,复原地下水位大幅度降
14、低,包气带厚度加大,复原缺氧环境被趋向于氧化环境,一些金属不溶物缺氧环境被趋向于氧化环境,一些金属不溶物被氧化成游离的金属离子,淋渗到开采层中,被氧化成游离的金属离子,淋渗到开采层中,pH值降低。值降低。n沿海地区海水入侵引起水质恶化沿海地区海水入侵引起水质恶化n在近海地区取水,由于大量开采地下水,常常在近海地区取水,由于大量开采地下水,常常会带来海水入侵,使开采的地下水水质恶化。会带来海水入侵,使开采的地下水水质恶化。n截止截止90年代最新的统计资料,莱州湾海水入侵年代最新的统计资料,莱州湾海水入侵面积已到达面积已到达800多多km2,每年减产粮食,每年减产粮食23亿亿kg,每年工业损失,每
15、年工业损失23亿元,累计工农业损亿元,累计工农业损失计失计50亿元之多。亿元之多。n防止海水入侵已成为我国沿海城市和农业兴旺防止海水入侵已成为我国沿海城市和农业兴旺地区地下水开发的最重要研究课题。地区地下水开发的最重要研究课题。n含水层串层导致水质恶化含水层串层导致水质恶化q内陆地区开采深部地下水时,由于区域性水位降低,上部高矿化度水通过弱透水层越流及隔水层尖灭处的绕流补给,使开采层地下水水质恶化。q目前城市开采井一般都是深层开采井,一旦污染了深层水源,其治理、修复是非常困难的。n地表化学物质侵入导致地下水污染地表化学物质侵入导致地下水污染 q由于地表污水排放、固体废弃物淋滤、农田过量施肥、地
16、下储藏灌泄漏导致地下水遭受无机、有机化学物质的污染问题已越来越突出。1.地面沉降地面沉降地地面面沉沉降降又又称称为为地地面面下下沉沉或或地地陷陷。它它是是在在人人类类工工程程经经济济活活动动影影响响下下,由由于于地地下下松松散散地地层层固固结结压压缩,导致地壳外表标高降低的一种下降运动。缩,导致地壳外表标高降低的一种下降运动。除除了了抽抽汲汲地地下下水水能能够够引引起起地地面面沉沉降降外外,采采掘掘固固体体矿矿产产、开开采采石石油油与与天天然然气气等等人人类类工工程程经经济济活活动动也是导致地面沉降的主要原因。也是导致地面沉降的主要原因。4.3 过量开采地下水引起地面变形过量开采地下水引起地面
17、变形n我国典型地面沉降地区分布于各大城市,主要是由于超量集中开采地下水,造成地下水水位的大幅度下降,含水介质压密所至。n目前我国已有几十座城市受到地面沉降的威胁,比较严重的城市北方有天津、沧州、西安、太原;南方有上海、阜阳市以及苏锡常地区,其中上海和天津的沉降超过2m,太原和西安也超过1m。n地面沉降的危害n1地面标高降低,导致海水上岸,防潮堤必须相应加高。滨海复原潜水位抬高,加重土壤的次生盐渍化、沼泽化;n2泄洪能力降低,如遇较大洪水,市区有淹没之险,市区雨后积水点增多;n3河道纵坡降变形沉降不均,航运受阻,码头运输产生困难;n4改变了排水管道的原始状态,影响排水,局部地段水管破损,污水溢出
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