水资源利用与保护.ppt
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1、水资源利用与保护,课程简介,本课程的内容属于应用型科学技术知识,是流域水资源评价与规划工作不可缺少的重要内容。教好这门课,对学生学习基本理论、掌握计算分析方法、学好其他专业课及毕业后从事水资源工作有着十分重要的意义。由于本课程涉及面比较广,内容比较杂散,在概念理解和方法掌握上存在一定困难。由于本课程对学生来说,是一门综合性很强,不太容易掌握的课程,因此要求教师队伍必须针对本课程综合性强、时代性强、应用性强的特点,制定切实可行的教学思路和手段,达到既定的教学目的和效果。,课程简介,水资源利用与保护系统介绍全球水资源状况、形成与分布特征、水资源开发利用现状、水资源污染特性的基础上,系统学习和掌握水
2、资源量的计算与评价、水资源水质评价、水资源供需平衡分析理论、地表水及地下水取水工程、节水理论与再生水回用、以及水资源保护的概念与现代理论和方法等。 本课程属于给水排水工程的专业主干课程之一,通常开设于第二学年第二学期(或第三学年第一学期),其授课对象覆盖本校给水排水工程、环境工程、土木工程等专业。它是一门综合应用水文学、水力学和工程地质等知识的理论课程。学生经过本课程的学习之后具备从事与水资源利用与保护有关的技术和研究工作的基本素质和能力。,本课程在专业培养目标中的定位与课程目标,水资源利用与保护是给水排水工程专业的核心课程之一,主要使学生系统地掌握水资源形成、评价、供需平衡分析的基本概念、理
3、论与方法;掌握取水工程基本概念、理论、工程技术与设计方法;熟悉现代节水理论、技术与措施,了解与水资源保护有关的理论、技术方法与工程措施。培养学生初步具备水资源评价与分析、取水构筑物与辅助工程计算与设计的能力,为将来从事本专业的工程设计、科研及运行管理工作等奠定必要的理论和应用基础。课程所阐述的许多概念、原理、理论和计算方法为其他专业课提供必需的基础知识和相关内容。,1.课程目标,水资源利用与保护课程是给水排水工程本科生的专业主干课程,设置为56(42)个学时;是环境科学与工程专业的专业基础课程,设置为32个学时;同时也是我校勘查和土木工程专业的选修课程,设置为32个学时。本课程以水资源可持续发
4、展和取水构筑物的设计为核心,通过学习,使学生在全面深入了解全球水资源状况、形成与分布特征、水资源开发利用现状、水资源污染特性的基础上,系统学习和掌握水资源量的计算与评价、水资源水质评价、水资源供需平衡分析理论、地表水及地下水取水工程、节水理论与再生水回用、以及水资源保护的概念与现代理论和方法,对水资源利用与保护有一个比较深刻的了解,了解水资源研究的新理论和新技术发展,在后续课程中能够较好地运用本门课程的基本理论和计算方法解决相关水资源问题。,2.课程特点,(1)综合性强:这种综合性主要体现在本课程与其他课程的关系、以及本课程的教学内容方面。本课程的教学基础涵盖了学生前期所学的多门理论基础、专业
5、基础课程的内容,是一门综合性很强的课程。其前导专业基础课程主要包括水文地质学、水力学、水文学;理论基础课程主要包括概率论、线性代数、工程经济学等。本课程的教学内容不可避免的要涉及到水资源评价、水量平衡计算等,这些方法既有传统方法,如解析法、开采试验法等,也有一些与计算机发展密切相关的先进计算方法,如数值计算、模型模拟等。,(2)时代性强:水资源利用与保护具有很强的时代性,不同时期人们对水资源的认识都存在着一定的差异。20 世纪80 年代以前,我国水资源开发利用还处于以需定供的思路上,缺乏科学的管理,从而产生了一系列的环境地质问题,水资源矛盾突出;进入21世纪,我国水资源开发利用与保护的理念发生
6、了根本性改变,旨在提高水资源承载能力,在水资源充裕和紧缺地区打造不同的经济结构,量水而行,以水定发展;2004 年又进一步提出“人水和谐”、“人与自然和谐相处,实现经济社会可持续发展”、“开发利用水资源和防治水害应当全面规划、统筹兼顾”等思路。这种带有很强时代性的应用课程的教学和学习,要求教师和学生经常查阅国内外与本课程教学有关的内容,及时将新的思想、新的理念传达给学生。,(3)应用性强: 本课程的内容是保障水资源可持续利用与保护的关键技术,国内外在水资源评价与保护方面发表了不少优秀的文章,有很多有价值的科研成果。因此本课程具有很强的应用性,授课时应适当补充新内容,如新技术、新方法、新进展等,
7、将更多水资源信息传达给学生。为此,需要借助专题讲座、综合作业、课堂讨论、读书报告、参观实践、科研融入等多种形式丰富学生的阅历。,由此可见,本课程既涉及到有关理论研究,如水资源系统、地表水系统、地下水系统等,又十分强调应用方法的掌握,如区域水资源供需平衡分析、水资源评价等具体的方法等,是一门综合性强、时代性强、应用性强的专业课程。,本课程的内容,本课程的内容是绪论、水循环与水资源形成、水资源量的计算与评价、水资源量水质评价、水资源量供需平衡、地表水取水工程、地下水取水工程、节约理论与再生水回用、水资源保护。,各个知识模块主要内容如下:,模块:水资源的涵义及特性;水资源状况;水资源利用与保护的任务
8、和内容;水的储存、循环与水量平衡;水资源的形成 模块:水资源量的计算与评价;水资源水质评价;水资源供需平衡 模块:地表水取水工程;地下水取水工程;节水理论与再生水回用 模块:水资源保护的概念、任务和内容;水体的污染与污水排放;水环境质量监测与评价;水资源保护措施。,三、课程的重点、难点,重点: 水资源的现状与趋势;地表水补给量和储存量的计算、允许开采量的评价模型;水质指标、评价标准体系、评价方法;地表水取水位置的选择;地下水水源地的选择及其允许开采量的确定;取水构筑物分类、构造与设计;可供水量和需水量的计算原理与计算方法;工业、城镇生活和农业节水指标体系与措施;水资源污染的特征、污染源、污染物
9、及污染途径;污染水源控制与修复的理论与技术。,难点: 水资源评价方法;合理选择取水构筑物、确定取水位置、设计水量与水质;工业、城镇生活和农业节水指标体系与措施,污染物在水环境中迁移转化的基本理论;污染水源控制与修复的基本理论与工程技术方法。,解决办法: 主讲教师把研究成果充实到教学内容中来,实现了教学和科学研究的有机结合,不仅使教学内容更厚实、更具生命力、课堂更加生动,而且有助于提高学生的能力。 坚持理论与实践的有机结合,因材施教。积极开展启发式教学,培养学生独立思考与创新的能力。 根据现代教育的理念,充分调动学生作为学习主体的能动性,探索并建立起各具特色的自主性参与式、讨论式、工程案例教学法
10、等。水资源利用与保护是一门实践性、应用性、理论性很强的课程,为此,课程教师既要强调学生结合课程要求要通过教学方法、方式的改革,使学生在课堂上发挥主体性的功能;既要提升学生的理论素养,更要引导学生加强课程的预习,提高学生的自学能力,运用理论去分析和解决具体现实问题。 理论联系实践,利用多媒体技术多用些图表和动画,担高学生的学习兴趣。,第1章绪论,本章基本要求:全球水资源的开发利用、中国水资源特征及开发利用重点:中国水资源特征及发展利用难点:水资源的特征。,第1章 绪论,1.2.1 全球水资源状况1.2.2 中国水资源状况,1.1.1 水资源的涵义及分类 1.1.2 水资源的特性,1.3 水资源利
11、用与保护的的任务和内容,1.2 水资源状况,1.1 水资源的涵义及特性,绪论,水资源是人类不可缺少且无法替代的重要自然资源和环境资源,是维持社会进步、国民经济可持续发展的关键所在。尽管水资源能够循环、恢复,但就某地、某时而言,能供人类使用的水量是有限的。当今世界,水资源不足和污染构成的水源危机已成为任何一个国家在政策、经济和技术上所面临的复杂问题和社会经济发展的主要制约因素。因此,合理有效地利用水资源,充分发挥其最大的经济和社会效益是当务之急。,水资源开发利用与社会经济发展水是社会发展的支撑条件 (1)水支撑了古代文明发展 水孕育了生命,水资源丰富的地方文明进程就快; 四大文明古国都是沿河流发
12、展起来的; 所有强盛帝都均傍大河、湖泊而建; 中国古代的四大发明都是沿黄河流域诞生。 (2)水促进了现代经济发展 美国西部开发; 日本20世纪6070年代经济腾飞时; 我国解放后,兴修水利工程(水库、干渠),共和国的生存奠 定了基石; 美国发展南部经济,大规模进行北水南调; 我国的南水北调计划; 以色列建国初期就将水资源不足问题列为国家头等大事来抓。,1. 1水资源的涵义及特性,1.1.1.水资源的含义与分类 1水资源的涵义 (1)在大不列颠大百抖全书中,将水资源解释为全部自然界任何形态的水。包括气态水、液态水和固态水的总量。这一解释为水资源赋予十分广泛的含义。实际上,资源的本质特性就是体现在
13、其可利用性。毫无疑问,不能被人类所利用的不能称为资源。 1963年英国通过水资源法,把水资源定义为“(地球上)具有足够数量的可用水”。 (2)联合国教科文组织(NESCO)和世界气象组织(WNO)共同制订的水资源评价活动国家评价手册中,定义水资源为:“可以利用或有可能被利用的水源,具有足够数量和可用的质量,并能在某一地点为满足某种用途而可被利用”。有“量”无“质”,或有“质”无“量”均不能称之为水资源。 (3)中国农业百科全书中,水资源为“可恢复和更新的淡水量”。 (4) 1988年8月1日施行的中华人民共和国水法第二条规定:“水资源是指地表水和地下水”。环境科学词典(1994)定义水资源为“
14、特定时空下可利用的水,是可再利用资源,不论其质与量,水的可利用性是有限制条件的”。,水是人类及一切生物赖以生存的不可缺少的重要物质,也是工农业生产、经济发展和环境改善不可替代的极为宝贵的自然资源,同土地、能源等构成人类经济与社会发展的基本条件。由于对水体作为自然资源的基本属性认识程度和角度的差异性,有关水资源的确切含义仍未有统一定论。 由于水资源所具有的自然属性,人类对水资源的认识首先是对自然资源含义的了解。自然资源可定义为:参与人类生态系统能量流、物质流和信息流,从而保证系统的代谢功能得以实现,促进系统稳定有序不断进化升级的各种物质。自然资源并非泛指所有物质,而是特指那些有益于、有助于人类生
15、态系统保持稳定与发展的某些自然界物质,并对于人类具有可使用性。作为重要自然资源的水资源毫无疑问应具有对于人类具备可利用性这一特定的含义。,第1章 绪论1.1 水资源的涵义及特性 1.1.1 水资源的涵义及分类,一、水资源的基本含义 1、 国内外文献对水资源的定义: 联合国科教文组织(UNESCO)和世界气象组织(WMO) 定义为:可以利用或有可能被利用的水源,具有足够数量和可用的质量,并能在某一地点为满足某种用途而可被利用。 2、我国对水资源的定义:(1) 1988年8月1日颁布的中华人民共和国水法定义为“地表水和地下水”。(2)环境科学词典定义为:“特定时空下可利用的水,是可再利用资源,不论
16、其质与量,水的可利用性是有限制条件的”。 (3) 中国大百科全书在水利卷中,水资源被定义为“自然界各种形态(气态、固态或液态)的天然水,并将可供人类利用的水资源作为供评价的水资源”。,第1章 绪论1.1 水资源的涵义及特性 1.1.1 水资源的涵义及分类,3、综合定义 水资源可以理解为人类长期生存、生活和生产活动中所需要的各种自然水,既包括数量和质量的含义,又包括使用价值和经济价值。 狭义:水资源是指人类在一定的经济技术条件下能够直接使用的淡水。(以江河、湖泊为代表的地表水和以地下水为代表的淡水为主)。 广义:是指在一定的经济技术条件下能够直接或间接使用的各种水和水中的物质,在社会生活和生产中
17、具有使用价值和经济价值的地球上各种水体都可以称为水资源(包括天上的雨雪、河湖中的水体、浅层和深层的地下水、土壤水、冰川、海水等)。,水资源的价值 (1)水具有生命维持价值 没有水就没有生命; 缺少水基本生活难以保障; 缺少安全供水生活质量、健康水平很难提高。 联合国人权及资源机构提出:安全供水问题就是人权问题。 (2)水具有社会价值 人类发展、社会发展离不开水,工业化国家一般水资源得天独厚或采用高科技解决了水问题,才使得社会经济迅猛发展,缺水国家发展就慢。 (3)水具有环境和生态价值 良好的生态化系统及环境依赖于水,我国西北缺水生态环境脆弱。 近20年来,关于水资源与生态环境的相关性研究备受关
18、注。 环境水流:对于河流、湖泊、湿地、海湾等水域,赖以维持生态系统并 抵御各种用水竞争的基本流量。 生态需水量:天然生态系统维系自身良性发展的水流量。 (4)水具有经济价值 水资源已经在“人类文明社会的发展和环境保护中占据中心地位”。 经济产值与水量消耗及投入的相关性上已经体现出“水的经济价值”。,水资源开发利用与社会经济发展水是社会发展的支撑条件 (1)水支撑了古代文明发展 水孕育了生命,水资源丰富的地方文明进程就快; 四大文明古国都是沿河流发展起来的; 所有强盛帝都均傍大河、湖泊而建; 中国古代的四大发明都是沿黄河流域诞生。 (2)水促进了现代经济发展 美国西部开发; 日本20世纪6070
19、年代经济腾飞时; 我国解放后,兴修水利工程(水库、干渠),共和国的生存奠 定了基石; 美国发展南部经济,大规模进行北水南调; 我国的南水北调计划; 以色列建国初期就将水资源不足问题列为国家头等大事来抓。,第1章 绪论1.1 水资源的涵义及特性 1.1.1 水资源的涵义及分类,二、水资源的性质循环性水资源具有流动性,在循环中形成一种动态的可恢复资源。自然属性自然界天然存在,受自然界因素主要控制,参与自然界循环与平衡的重要因子。(我们不能违背其自然规律。)可利用性水的类型多,水的用途广泛,要求不一,淡水、微咸水、中咸水、咸水、肥水;各种形态,气、固、液;赋存类型,地下水,地表水等。(只有在当今经济
20、技术条件下可以利用的。)数量与质量兼顾性在数量上要足够,在质量上满足需要,在一定条件下是可以改变的。时变性是否是水资源很大程度上取决于经济技术条件,今天认为或不能作为的水随着经济技术的发展也可以成为水资源。广泛性水资源广泛应用于工业、农业、生活等各个方面。,肥水,(1).水名。即 淝水 。在今 安徽省 。源出 合肥市 西北 将军岭 ,为今 东肥河 和 南肥河 的总称。 东肥河 又称 金城河 ,西北流经 寿县 入 淮 ; 南肥河 古名 施水 ,俗称 金斗河 ,东南流经 合肥市 入 巢湖 。 肥水 两岸自古即为用兵之地, 三国 魏 将 满宠 战败 孙权 , 东晋 谢玄 大破 苻坚 ,皆在此。见三国
21、志魏志满宠传、晋书谢玄传。 宋 张孝祥 水调歌头和庞佑父词:“忆当年, 周 与 谢 ,富春秋 赤壁 矶头落照, 肥水 桥边衰草,渺渺唤人愁。”,第1章 绪论1.1 水资源的涵义及特性 1.1.1 水资源的涵义及分类,三、能够做为水资源的基本要求 1、按需要能够稳定(数量上与质量上提供); 2、这个水量有可靠的来源,通过自然界水文循环不断得到更新与补充; 3、这个水量及水质可以通过人工来控制。,2.水资源的分类,为了适应各用水部门以及社会经济各方面的需要,常常将水资源进行分类。水资源的分类有一下几种: (1)地表水资源与地下水资源 在水资源总量的计算中往往按形成条件分为地表和地下水资源,他们共同
22、接受大气降水的补给并相互转化和影响。 (2)天然水资源和调节水资源 在水资源的供需分析中往往按工程措施分为天然水资源和调节水资源,后者是指天然水资源中通过工程措施被控制利用的部分。 (3)消耗性和非消耗性水资源 按用水部门的用水情况,将水资源分为消耗性和非消耗性水资源。如航运、发电用水,并不消耗水资源,是非消耗性水资源。灌溉、给水都消耗水量,是消耗性水资源。,第1章 绪论1.1 水资源的涵义及特性 1. 1. 2 水资源特性,水资源的基本特点表现为:一是水资源本身的水文和气象本质,既有一定的因果性、周期性,又带一定的随机性;二是水资源本身的二重性,既能给人类带来灾难,又可为人类所利用以有益于人
23、类。具体特点如下:,水资源特点,(1)资源的循环性水资源与其它固体资源的本质区别在于其具有流动性,它是在循环中形成的一种动态的可恢复资源。 (2)储量的有限性在一定时间、空间范围内,大气降水对水资源的补给量是有限的,这就决定了区域水资源的有限性。 (3)时空分布的不均匀性水资源时间变化的不均匀,主要表现在水资源在年际和年内变化幅度大。在年际之间。丰、枯水年水资源量相差悬殊。,水资源特点,(4)用途的广泛性水资源是被人类生活和生产中广泛利用的资源,不仅广泛应用于农业、工业和生活,还用于发电、水运、水产、旅游和环境改造等各个方面。 (5)不可替代性水是一切生命的命脉。如成人体内的韩水量占体重的“%
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