绪论
第一节 水资源概述
水是生命之源，是人类赖以生存和发展的不可缺少的宝贵资源，是自然环境的重要组成部分，是可持续发展的基础条件。
随着人口与经济的增长，水资源的需求量不断增加，水环境又不断恶化，水资源短缺已经成为全球性问题。联合国在1997年《对世界淡水资源的全面评价》报告中指出：“缺水问题将严重地制约21世纪经济和社会发展，并可能导致国家间的冲突。”
21世纪，世界面临的三大水问题，即洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化，这严重影响到人类生活水平的提高、社会的稳定和经济的发展。
一、水资源定义
迄今为止，关于水资源的定义，国内外有多种提法。有一种非常广义的水资源定义，即指地球包括其所有圈层中一切形态的水都是水资源。由于这个定义来自《不列颠百科全书》，具有一定的权威性，因而这种解释较普遍地被引用。在1998年由联合国教科文组织（United Nations Educational，Scientific and Cultural Organization，UNESCO）和世界气象组织（The World Meteorological Organization，WMO）给出的水资源定义比较有影响，其定义是：“作为资源的水应当是可供利用或有可能被利用，具有足够数量和可用质量，并可适合对某地为水的需求而能长期供应的水源。”《中国大百科全书》大气科学·海洋科学·水文科学卷中指出：水资源是地球表层可供人类利用的水，包括水量（质量）、水域和水能资源，一般指每年可更新的水量资源。在《中华人民共和国水法》中水资源即是指地表水和地下水。因此，水资源可以理解为人类长期生存、生活和生产过程中所需要的各种水，既包括了它的数量和质量，又包括了它的使用价值和经济价值。许多国家在谈到水资源时，常常把通过全球水文循环而可不断获得补充的淡水作为水资源。
综上所述，水资源作为维持人类社会存在及发展的重要资源之一，应当具有以下的功能：
（1）可以按照社会的需要提供或有可能提供的水量。
（2）这个水量有可靠的来源，且这个来源可以通过自然界水文循环不断得到更新或补充。
（3）这个水量可以由人工加以控制。
（4）这个水量及其水质能够适应人类用水的要求。
二、水资源的基本特性
水资源不同于土地资源和矿产资源，有其独特的性质。只有充分认识它的特性，才能合理、有效地利用。
1.循环性和有限性
水圈中的水由于相互之间不断循环，使得地表水和地下水不断得到大气降水的补给，开发利用后可以恢复和更新，这是地球上水资源具有的特征。但各种水体的补给量是不同的和有限的，为了可持续供水，多年平均的利用量不应超过补给量。循环过程的无限性和补给量的有限性，决定了水资源在一定数量限度内才是取之不尽、用之不竭的。
2.时空分布不均匀性
水资源在地区分布上很不均匀，年际年内变化大，给开发利用带来许多困难。地球表面淡水资源分布的不均匀性，表现为降水多的地区，淡水资源比较充足；反之，淡水资源则很贫乏。为了满足各地区、各部门的用水要求，必须修建蓄水、引水、提水、水井和跨流域调水工程，对天然水资源进行时空再分配。因兴修各种水利工程要受自然、技术、经济、社会等条件的限制，只能控制利用水资源的一部分或大部分。
3.用途广泛性
水资源的用途十分广泛，各行各业都离不开水，水不仅用于农业灌溉、工业生产、城乡生活和生态环境，而且还用于水力发电、航运、水产养殖、旅游娱乐等。这些用途又具有较强的竞争性。随着人们生活水平的提高、国民经济和社会的发展，用水量不断增加是必然趋势，不少地区出现了水资源不足的紧张局面，水资源短缺问题已成为当今世界面临的重大难题之一。
4.经济上的两重性
由于降水和径流时空分布不均，形成因水过多或过少而引起洪、涝、旱、碱等自然灾害；由于水资源开发利用不当，也会造成人为灾害，如垮坝事故、土壤次生盐渍化、水体污染、海水入侵和地面沉降等。水的可供利用及可能引起的灾害，决定了水资源在经济上的两重性，既有正效益也有负效益。水资源的综合开发和合理利用，应达到兴利、除害的双重目的。
三、我国水资源
（一）我国的地形及地貌特征
我国位于欧亚大陆东南侧，东南部濒临西太平洋，西北部深入亚洲腹地，南北纬度跨越50°，东西纬度跨越62°，幅员辽阔。国土面积960万km2，约占世界陆地面积的1/15。
我国地形十分复杂，地势的总趋势是西高东低，一般划分为三大阶梯。
第一阶梯是西部海拔4000m以上的青藏高原等地区，阻挡了来自印度洋上空暖湿气流北上的去路，不仅对我国降水的地区分布带来很大影响，使高原上及我国西北地区的降水显著减少，而且对大气环流也产生一定影响；第二阶梯海拔为1000～2000m，范围包括北至天山山脉、阿尔泰山，东到大兴安岭、太行山、巫山及云贵高原东部的广大地区；第三阶梯为大兴安岭、太行山、巫山及云贵高原东缘以东至海滨，境内有东北平原、华北平原、长江中下游平原和珠江三角洲平原等，同时还有许多低山和丘陵分布，在广大平原区，由于气流运动可以畅通无阻，成雨条件不如山丘区，因此平原区的降水量大都低于它周围的山丘区。
（二）气候
我国的气候具有季风气候明显、雨热同期、复杂多样等特点。冬季，我国大部分地区受蒙古高压冷气团的控制，盛行偏北风，来自西伯利亚的寒流直驱长江以南。北方地区雨雪稀少，气候寒冷、干燥，南方降水也显著偏少。夏季，全国大部分地区盛行东南和西南季风。来自太平洋上空的东南季风和来自印度洋及我国南海上空的西南季风为大陆上空带来了丰富的水汽，受其影响，全国大部分地区都进入了雨季。西北内陆地区由于远离海洋，加上地形影响，季风难以深入，降水显著偏少。
我国月平均气温大都是1月最低，8月达到最高值。各地的雨季基本上伴随着气温的变化而变化。一般夏季风的雨带于4月在华南形成，6月中旬到7月上旬左右雨带北移到长江中下游地区，7月中旬继续北移到淮河以北，广大北方地区开始进入雨季，8月下旬雨带撤回到南方，一年的雨季基本结束。
（三）水资源的循环
我国的水资源主要来源于降水，由于大气水、地表水和地下水三水之间具有相互转化的特征，因此，水资源的特点和地区分布与降水的形式和特点密切相关。
1.降水
降水是地表水资源的收入项，一个地区降水量的多少与引起降水的水汽输入量、天气系统的活动情况、离水汽来源的远近以及地形条件等有着密切的关系。
（1）降水量的地区分布。受地理位置因素的影响，年降水量地区分布不均。总的特点是东南部湿润多雨，向西北内陆逐步递减，广大西北内陆地区（除新疆西北部个别地区）气候干燥、降水很少。
（2）降水量的年际变化。降水量各年不等是降水这一自然现象本身固有的特性之一。我国的降水由于受季风气候的影响，降水的年际变化更大、更突出。近年降水量比多年平均值要小。
（3）降水的年内分配。除个别地区外，我国大部分地区降水的年内分配很不均匀。冬季，大陆受西伯利亚干冷气团的控制，雨雪较少。春暖以后，南方地区开始进入雨季，随后雨带不断北移。进入夏季后，全国大部分地区都处在雨季，雨量集中。秋季，随着夏季风的迅速南撤，天气很快变凉，雨季也宣告结束。
从年内降水时间上看，长江以南广大地区雨季较长，汛期连续最大4个月的雨量约占全年雨量的50%～60%。华北和东北地区是全国降水量年内分配最不均匀和集中程度最高的地区之一。汛期连续最大4个月的降水量可占全年降水量的70%～80%，有时甚至一年的降水量，主要集中在一两场暴雨中。北方不少地区汛期1个月的降水量可占年降水量的一半以上。
我国降水量年内分配不均，尤其广大北方地区比南方地区更为严重，是造成我国旱涝灾害频繁的主要原因之一，给农业生产也带来很大威胁。
2.蒸发
（1）水面蒸发。水面蒸发量是反映当地蒸发能力的指标，它主要受气压、气温、湿度、风、辐射等气象因素的综合影响。
（2）陆面蒸发。陆面蒸发量是陆地表面和植物的蒸散发量以及水体蒸发量之和。陆面蒸发量受蒸发能力和供水条件两大因素的制约。全国陆面蒸发量的分布趋势与年降水量一样，由东南向西北递减。
（3）干旱指数。干旱指数是用来反映干湿程度的指标，以年蒸发能力和年降水量的比γ来表示。干旱指数γ大于1.0，说明年蒸发能力超过年降水量，表明该地区的气候偏于干旱，γ值越大，干旱程度就越严重；干旱指数γ小于1.0，说明年蒸发能力小于年降水量，表明该地区气候偏于湿润，γ越小，气候越湿润。
3.径流
影响径流形成及其分布的主要因素有气候因素（如降水、蒸发、气温等）和下垫面条件（如地形、地质、土壤、植被、湖泊、沼泽、冰川等）。人类活动对径流也有重要的影响。
（1）年径流的地区分布。我国年径流分布总的趋势是从东南沿海向西北内陆逐步递减。在同一地区内，山丘区是相对年径流高值区，平原区是相对低值区。
（2）年径流的多年变化。天然年径流和降水一样，存在着年际变化大和季节分配不均的问题。河川径流多年变化情况与补给来源的性质、下垫面条件、集水面积诸因素有关。
一般以降水补给为主的河流年径流值变化大，冰川补给比重大的河流和以降水融雪混合补给的河流值变化较小，而以地下水补给为主的河流值变化最小。
（3）径流量的年内分配。径流的季节分配，主要取决于补给来源的性质及其变化规律。我国除西北地区一些河流属冰川融水补给为主外，全国大部分河流是以雨水补给为主。因此，我国绝大部分河流的季节分配主要取决于降水的季节分配。
我国连续最大4个月径流量占年径流量的比重，全国范围在45%～90%之间，一般为55%～75%。全国大部分地区连续最大4个月起讫月份与降水量相一致，但出现滞后性。
4.湖泊与冰川
（1）湖泊。湖泊水是水资源的重要组成部分，它能自然调节河川径流，提供供水、灌溉、航运及养殖等用水。我国是一个多湖泊的国家，在一些排水不畅的地区，往往有成群的湖泊分布。在湿润的丘陵、平原地区一般为淡水湖，在干旱的高原、沙漠地区则多属咸水湖或盐湖。按照湖泊的地理分布和形成特征，全国可划分为五个主要湖区，即青藏高原湖区、东部平原湖区、蒙新高原湖区、东北平原及山地湖区、云贵高原湖区。
（2）冰川。我国冰川总面积约为58523km2，约占我国领土的6‰。冰川的分布规模受地形、气候等因素的影响，尤以海拔高度影响较大，我国冰川多分布在西部海拔3500m以上的高寒山区。我国冰川按其形成的气候条件及冰川特性，分为大陆型冰川和海洋型冰川两大类，以大陆冰川为主。
5.地下水
地下水是自然界水资源的重要组成部分，它具有双重的资源属性，既是一种矿产资源，又是水资源的组成部分。地下水按埋藏条件可分为潜水、承压水和上层滞水。潜水含水层埋藏浅，上面不存在连续的隔水层，潜水直接通过包气带与大气圈及地表水圈发生联系，因此，气象、水文因素的变动对潜水影响明显，潜水的水质变化也比较大；承压水由于存在上下隔水层，具有承压性，与大气圈、地表水圈的联系较弱，从补给区到排泄区的径流路径较长，承压水水质相对比较稳定，一般不易受到污染，但一旦污染后也很难净化。
（四）我国水资源特点
在我国特有的地形地貌及气候条件影响下，我国水资源特点如下：
（1）水资源总量多、人均少、亩均少。我国水资源量居世界第四位，相当于亚洲的20.6%，欧洲的90.9%，但我国人口众多，耕地面积大，按1997年人口统计，我国人均水资源量为2220m3，人均、亩均水量都低于世界平均水平。人均水量为世界人均水量的1/4，美国的1/5，加拿大的1/50；亩均水量约为世界亩均水量的2/3。当2030年我国人口总数达到16亿时，人均水资源量为1750m3，接近世界公认的贫水警戒线1700m3。
（2）地区分布不均，南涝北旱。我国水资源的地区分布十分不均，由东南向西北递减，降水多的地区，水资源比较充足；水资源贫乏地区，降水也比较少。从人口和水资源分布统计数据可以看出，我国水资源南北分配的差异非常明显。长江流域及其以南地区人口占了全国的54%，但水资源却占81%。北方人口占46%，水资源只有19%。专家指出，由于自然环境以及高强度的人类活动的影响，北方的水资源将进一步减少，南方水资源将进一步增加，这个趋势在最近20年尤其明显。这就更加重了我国北方水资源短缺和南北水资源的不平衡。
（3）年际和季节变化大，水旱灾害频繁。我国大部分地区季风影响明显，降水量、径流量的年际和季节变化很大，降雨主要集中在汛期，尤以北方更为集中，可占全年的60%～70%；降雨年际变化大，常有连续丰水年和枯水年。降水量和径流量年际间的悬殊差别以及年内高度集中的特点，不仅给开发利用水资源带来了困难，也是水旱灾害频繁的根本原因。
（4）地下水分布广泛，是北方地区重要的供水水源。由于地下水分布相对比地表水均匀且相对稳定，年际和季节变化较小，水质较好，不易污染，在北方地表水资源相对贫乏的地区，地下水对工业、农业和城镇供水有着重要的意义。东北诸河、海河、淮河和山东半岛、内陆诸河等地区的地下水开采量，约占总供水量的1/4。北方各省级行政区地下水源供水占有较大比例，其中河北、北京、山西、河南4个省（直辖市）占总供水量的50%以上。
（5）水质变化大，污染严重。我国河流的天然水质相当好。水量较多的地区，河水矿化度和总硬度都比较低，全国各主要江河干流的河水矿化度和总硬度也都比较低。超过1.0g/L的高矿化度河水分布面积仅占全国面积的12%，主要分布在人烟稀少的内蒙古高原、塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地以及黄河流域上中游的黄土高原部分地区。
由于人口的不断增长和工业迅速发展，废污水的排放量增加很快，水体污染日趋严重。北方地区水体污染比南方严重，西部比东部严重。在我国大城市的工业区和人口密集区附近的水体污染较严重。全国的江河水质，中小河流水污染状况重于各大水系干流。由于排入河道的废污水总量没有得到有效控制，河流水污染继续呈上升趋势和扩散状态。
（6）水土流失严重，河流泥沙含量大。由于自然条件和长期以来人类活动的结果，我国森林覆盖率很低，水土流失严重。我国平均每年从山地、丘陵被河流带走的泥沙约35亿t，其中，直接入海的泥沙约18.5亿t，占全国河流输沙量的53%；约有14亿t泥沙淤积在流域中，包括下游平原河道、湖泊、水库或引入灌区、分蓄洪区等。黄河是中国泥沙最多的河流，也是世界罕见的多沙河流，多年平均年含沙量和年输沙总量均居世界大河的首位，多年平均年输沙量达16.1亿t。
（五）我国水资源现状
1.水资源总量
我国水资源总量由地表水、地下水、湖泊、冰川等几部分组成，其中地表水资源占96%左右。全国各流域片水资源总量见表0-1。
（1）地表水的资源量。根据各省（自治区、直辖市）和十大流域（片）汇总成果，全国1956～1979年共24年同步期平均年径流总量为27 115亿m3，折合年径流深284mm。
表0-1 全国各流域片的水资源总量
我国多年平均年入海水量为17243亿m3，约占全国河川径流总量的63.6%。其中，长江平均年入海水量最大，占全国入海水量的一半以上；海滦河流域片最小，仅占全国入海水量的0.9%。随着我国工农业生产的不断发展和人民生活水平的提高，用水量连年增加，入海水量明显地表现为逐年减少的趋势。
（2）地下水资源量。全国地下水资源计算区的划分，考虑了地下水补、径、排条件，同时便于水资源总量的计算。山丘区平均年地下水资源量为6762亿m3，其中河川基流量为6599亿m3，占山丘区地下水资源量的97.6%，其他排泄量为163亿m3，只占山丘区地下水资源量的2.4%。浅层淡水区的年平均地下水资源量为8288亿m3，其中，山丘区为6762亿m3，平原区1873亿m3，山丘区与平原区的重复计算水量为347亿m3；又根据地矿部门评价成果统计，全国年平均地下水资源量为8717亿m3，其中，山丘区为6744亿m3，平原区2504亿m3，山丘区与平原区的重复计算水量为531亿m3。
（3）冰川与湖泊水资源量。全国冰川水资源总储量约为51300亿m3，多年平均年融水量约563亿m3。分布在内陆河流域的冰川水资源量为236亿m3，占内陆河流域多年平均年水资源量的24%。
全国湖泊水资源总储量约7088亿m3，其中淡水储量为2261亿m3，占湖泊储水总量的31.9%。内陆湖泊储水量达4943亿m3，其中淡水储量为455.5亿m3。
2.水资源可利用量
受自然、技术、经济条件的限制和生态环境需水的制约，水资源开发利用要有一定的限度，即不可能也不应该全部加以利用。因此，研究水资源的可利用量，比评价出天然水资源量更具有实际的意义。
水资源可利用总量是指在可预见的时期内，在统筹考虑生活、生产和生态系统用水的基础上，通过经济合理、技术可行的措施可资一次性利用的最大水量。水资源可利用总量的计算，可采取地表水资源可利用量与浅层地下水资源可开采量相加，再扣除地表水资源可利用量与地下水资源可开采量两者之间重复计算量的方法估算。一个地区或流域估算出的水资源可利用量，可作为研究当地水资源的供水能力，规划跨流域调水工程，以及制定国民经济和社会发展规划的依据。
3.水资源质量
水资源是水量与水质的高度统一，在特定的区域内，可用水资源的多少并不完全取决于水资源数量，还取决于水资源质量。质量的好坏直接关系到水资源功能，决定着水资源用途。因此，在研究水资源时，水质是非常重要的，是决不能忽略的，只考虑水量或者水质的做法都是不科学的，必须予以纠正。
随着环境污染的加剧，水质渐渐分成了以下五大类。
Ⅰ类水质：水质良好。地下水只需消毒处理，地表水经简易净化处理（如过滤）、消毒后即可供生活饮用者。
Ⅱ类水质：水质受轻度污染。经常规净化处理（如絮凝、沉淀、过滤、消毒等），其水质即可供生活饮用者。
Ⅲ类水质：适用于集中式生活饮用水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区。
Ⅳ四类水质：适用于一般工业保护区及人体非直接接触的娱乐用水区。
Ⅴ类水质：适用于农业用水区及一般景观要求水域。超过五类水质标准的水体基本上已无使用功能。
（1）地表水资源质量状况。2008年水资源公报显示：全国全年Ⅰ～Ⅲ类水河长比例为61.2%，各水资源一级区中，西南诸河区、西北诸河区、长江区、珠江区和东南诸河区水质较好，符合和优于Ⅲ类水的河长占95%～64%；海河区、黄河区、淮河区、辽河区和松花江区水质较差，符合和优于Ⅲ类水的河长占35%～47%（图0-1）。
图0-1 2008年全国河流水质监测评价结果
为了加强水资源管理，提高人们的环境意识，引起政府和更多民众关注环境，我国每年6月5日世界环境日前夕均发表《中国环境公报》，其中水环境作为重要的组成部分予以公布。
（2）地下水资源质量状况。我国地表水资源污染严重，地下水资源污染也不容乐观。无论是农村（包括牧区）还是城市，浅层水或深层水均遭到不同程度的污染，局部地区（主要是城市周围、排污河两侧及污水灌区）和部分城市的地下水污染比较严重，污染呈上升趋势（图0-2）。
图0-2 2006年地下水质量状况
总之，我国水环境总的态势是局部有所好转，整体持续恶化，形势十分严峻，前景令人担忧。
4.水能资源
水能资源指水体的动能、势能和压力能等能量资源，是自由流动的天然河流的出力和能量。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭义的水能资源指河流的水能资源。水能是一种可再生能源。
我国山地面积广，河流比降一般较大，水能资源丰富。经初步勘测和估算，全国水能蕴藏量达6.76亿kW，已探明可开发的有3.78亿kW，高于苏联（2.69亿kW）、巴西（2.09亿kW）、美国（2.05亿kW）、加拿大（1.53亿kW）等国，居世界首位。
我国水能资源的地区分布极端不平衡。从流域来看，以长江流域最为丰富。长江理论水能蕴藏量占全国39.6%，可开发量占全国53.4%。其次是雅鲁藏布江、澜沧江、黄河和珠江。全国水能最丰富的河段都在河流中、上游。从地区来看，主要集中在西部地区，京广铁路以西占全国的90%以上，其中西南地区为最多，占全国的70%；其次为中南及西北地区，分别占10%及13%左右。