水资源的综合利用
（一）水资源的涵义和特点1. 水资源的涵义
水资源名词最早出现于正式的机构名称，是1984年美国地质调查局（USGS）内设立水资源处（WRD）并一直延续到现在，在这里水资源是和其他自然资源一道作为陆面地表水和地下水的总称，而水资源处的业务主要是地表河川径流和地下水的观测以及其资料的整编和分析等，但其业务并未包括覆盖地球表面面积约71%、总量占全球水储量约96%的海洋水。
迄今为止，关于水资源的定义，国内外有多种提法，例如，《大不列颠百科全书》中，对水资源下的定义是“自然界一切形态（气态、液态、固态）的水”；联合国教科文组织（UNESCO）和世界气象组织（WMO）1988年给出的定义为：“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，并可适合某地水需求而长期供应的水源”。《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。……对人类最有实用意义的水量资源，是陆地上每年可以更新的降水量、江河径流量或地下水的淡水量。在水利卷中，关于水资源的提法引用了《大不列颠百科全书》的提法，并把可供人类利用的水作为“供评价的水资源”。
我国开发利用水资源具有悠久的历史，逐渐形成了比较完整且具有中国特色的水利科学体系。长期以来，我国一直沿用“水利”一词，“水资源”在我国的广泛流行是近20多年的事。至今，“水利”与“水资源”两词仍在我国并行使用。1991年，我国《水科学进展》编辑部以“水资源的定义与内涵”为题，组织了国内有关人士笔谈，但由于是从各自不同的研究角度看，有各自的合理性和侧重点，差异较大，使人难以把握。
如何全面认识和正确掌握水资源的内涵，我们认为应从如下几个方面考虑：
（1）首先要区分水与水资源的差异。自然界存在的不同形态的水数量巨大，但并不能全部成为资源。所谓的水资源，应指那些对人类具有利用价值或潜在利用价值的那部分水才可能成为水资源，这里所指的利用指直接利用，土壤水人们不能直接利用，也就不能成为水资源。
（2）要考虑水资源的天然属性。即只有那些天然状态下的水才可能成为水资源，污水经过处理后虽可以被人们重复利用，作为供水的来源之一，但经过处理后的污水已不是天然状态的水，不能被称为水资源，可称之为水产品。“污水资源化”属于水资源利用范畴的内容，经过处理后的污水可以参加水平衡计算，属于重复利用部分，但不能参与资源的计算评价。
（3）要考虑水资源的经济技术属性。随着人类技术进步的影响，人们可以利用的水资源的外延不断扩展，如远古时期，技术水平很低，人们只能择水而居，直接利用地表径流，不能凿井开采地表水，随着打井技术的出现，人们开始大规模开发利用地下水资源，目前，在部分地区地下水已成为主要的供水水源。海水淡化使海水利用成为可能，但从经济角度考虑，许多缺水的发展中国家承受不起，因为经济分析不合理。因此，从技术经济属性出发，水资源可以分为广义的水资源和狭义的水资源，广义的水资源是指一切具有直接利用价值或潜在利用价值的天然水，狭义的水资源指在一定经济技术水平下具有利用价值的天然水。很显然，狭义的水资源更具有现实的指导意义。
（4）要考虑水资源的社会、环境属性。水资源的开发利用促进了人类社会的发展，但过度开发利用水资源，超过了环境的承受能力，将使环境受到破坏，进而影响到人类社会的生存和发展。如对地下水的开发，应维持在长系列过程中地下水的采补平衡，过量开采将导致水资源的枯竭，还可能引发地质灾害。
综合上述分析，水资源的定义可从广义和狭义两方面进行考虑：
广义的水资源的定义是：地球上一切具有直接利用或潜在利用价值的天然水。这一概念有利于指导人们保护一切具有潜在利用价值的水资源，如海水、更新极其缓慢的深层地下水（可作为紧急备用水资源）和咸水。
狭义的水资源的定义是：水资源是维持人类社会生存和发展不可替代的自然资源，在一定积极技术条件下可以被人类社会直接利用，具有一定数量和质量的保证，并能在短时期内得到恢复的天然水。该定义应该是指导人类生产实践，进而水资源开发、利用、管理和保护等各项活动的基础。当然，随着经济社会的发展和技术水平的不断提高以及对需水量的增加，狭义水资源的外延可以扩大，并逐步接近广义的水资源。
2.水资源的特点
水资源作为主要的自然资源，既是一切生物赖以生存的基本条件，人类从事生产活动的重要资源，又是自然环境的重要要素，即水资源的生态功能、资源功能和环境功能。为了防止因水资源过量利用而造成地表、地下水体枯竭，给自然环境和生态平衡带来严重的不良后果，水资源开发利用应以参与水循环的动态水量为上限，一般不宜动用静态水量。水资源不同于土地资源和矿产资源，有其独特的特性，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
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。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，实际年内变化大，给开发利用带来许多困难。为了满足各地区各部门的用水需求，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。因兴建各种水利工程要受自然、技术、经济、社会条件的限制，只能控制利用水资源的一部分或大部分。由于排盐、排沙和生态环境需求，河流应保持一定的入海水量，对地下水要适度开采。
（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，不仅用于农业灌溉、工业生产和城乡生活，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。随着国民经济和社会发展，用水量不断增加是必然趋势，不少地区出现了水源不足的紧张局面，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灾害，决定了水资源在经济上的两重性，既有正效益又有负效益。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。
（二）我国水电建设的成就和展望
1949年，全国水电装机容量仅36万千瓦，年发电量仅12亿千瓦时。1951年3月，新中国成立后第一座新建的水电站——福建古田溪一级水电站开工，第一期工程装机1.2万千瓦。到1981年，水电装机容量达到2100多万千瓦，居世界第6位。自1987年以来，我国水电装机容量已上升到世界的第4位，仅次于美国、俄罗斯和加拿大。
截至1999年，水电总装机达到7297万千瓦,已居于世界第2位。到1995年底，我国已开发的水能资源仅占可开发资源的约10%，还有绝大部分可能利用的资源尚未开发。
近年来，我国水能资源开发和水利工程建设迅速发展，2002年水电装机容量8270万千瓦，约占全世界水电装机容量的11%，在国内的电力供应中约占17%左右。2004年9月，随着黄河公伯峡水电站第一台机组发电投产，我国水电装机容量已突破1亿千瓦（不包括台湾省）。水利工程建设的决策涉及社会经济系统和自然生态系统的诸多方面。因此，各相关领域专家学者的积极探索和深入研究、不同利益公众的广泛参与，采取环境友好的方式建设水利工程，是未来水电开发和建设的必然选择。
（三）水力发电的基本原理
水力发电是利用水体作为传递能量的介质来发电的，其基本原理是：利用水位落差形成的势能推动水轮机转动，将水能转变为水轮机的旋转机械能，水轮机转子带动发电机转子旋转，由于磁场切割导体，从而在发电机的定子绕组上产生感应电动势，当发电机与外电路接通时，发电机就向外供电了，此时，水轮机的旋转机械能又通过发电机转变为电能，形成了水力发电的过程。
水流出力：在水电站（厂）中，水轮发电机组发出的电力功率称为出力，河川中某断面水流的出力则表示该段水能资源。所谓水流的出力就是单位时间内的水能。
式中，Q为流量（ ）；H为水头（m）；N为水电站出力（KW）。
（四） 水能资源的基本开发方式
水力资源的开发方式是按照集中落差而选定，大致有三种基本方式：即堤坝式、引水式和混合式等。但这三种开发方式还要各适用一定的河段自然条件。按不同的开发方式修建起来的水电站，其枢纽布置、建筑物组成等也截然不同，故水电站也随之而分为堤坝式、引水式和混合式三种基本类型。
三、相关例题
（一） 判断题
1. 地球上一切具有直接利用或潜在利用价值的天然水称作水资源。
【参考答案】：对
2. 水问题不久将成为一项严重的社会危机，石油危机之后的下一次危机便是水。
【参考答案】：对
（二） 简答题
1. 简述水资源的特点。
【参考答案】：
（1）循环性和有限性
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。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，实际年内变化大，给开发利用带来许多困难。为了满足各地区各部门的用水需求，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。因兴建各种水利工程要受自然、技术、经济、社会条件的限制，只能控制利用水资源的一部分或大部分。由于排盐、排沙和生态环境需求，河流应保持一定的入海水量，对地下水要适度开采。
（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，不仅用于农业灌溉、工业生产和城乡生活，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。随着国民经济和社会发展，用水量不断增加是必然趋势，不少地区出现了水源不足的紧张局面，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。
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