第三章 农业水资源
Agricultural resource
前言
? 水是地球上的一种特殊物质，水是重要
环境因素之一，也是人体的重要组成成
分。成年人体内含水量约占体重的 65％，
每人每日生理需水量约 2～ 3升。另外水
还可用于农业生产、发电、航运、建造
优美环境和形成良好生态环境。
1 水资源与水循环
? 1,1 水循环与水量平衡
? 海洋水,1338 000 000立方公里，占
地球总水量的 96.54%;
? 冰川与永久性积雪 24064 000立方公
里，占地球总水量的 1.74%
1 水资源与水循环
类别 水量（ km3） %
地下水,23400000 1.69
永冻层,300000 0.02
湖泊,176400 0.013
土壤水,16500 0.001
大气水,12900 0.0009
沼泽水,11500 0.0008
河流水,2120 0.0002
生物水,1210 0.0001
1 水资源与水循环
? 自然界水循环
100mm
84
0m
m
74
0m
m
50
0m
m
75
0m
m
250mm
1 水资源与水循环
? 1.2水量平衡原理
? 自然界的水是在不断的运动和循环着的，不过
这种运动循环只是其形态和存在场所的改变，
所以在数量上保持着平衡，这就是水量平衡原
理。
? 地球水量总体平衡公式,pour evaporation
river
? PL= EL+RL PO+RL=EO
? PL +PO =EL +EO
1 水资源与水循环
? 对于一个局部区域来讲，水量平衡原理
是：
? P=E+R+△ G（该地区的区域储水变量）
1 水资源与水循环
? 在一个较长的时间内，与该区域的水收入总量
或支出总量相比，△ G是很小的，可以近似的
视为 0，所以，上式也可以写成，
E/P+R/P=1
? 其中 E/P和 R/P分别为当地的蒸发系数和径流
系数。两者之和为 1。一般来说，在降水量相
近的地区，一个地区的径流系数越大，蒸发系
数越小，气候越湿润；径流系数越小，蒸发系
数越大则气候越干旱。
1 水资源与水循环
? 另外径流系数也是一个地区保持水分能
力大小的一个指标，在水土保持中经常
用到，但气象条件一致时，径流系数越
大，说明该地区的保水能力越小，水土
流失可能越严重，径流系数决定与当地
的地形、植被、土壤、大气温度等多种
因素。
1 水资源与水循环
? 美国在 Wischmeier 等人 1978研究出来
的通用土壤流失方程（ Universal Soil
Loss Equation）其侵蚀因子如下,
? 式中,A,土壤流失量； R：降雨侵蚀因
子； K：土壤可蚀性因子； LS：坡长和
坡度因子；
? C：作物因子； P：保持措施因子。
PCLSKRA ?????
1 水资源与水循环
? 1,2 水资源
? 水数量是有限的宝贵的自然资源。
? 水是一种不断更新、可往复利用的自然
资源。
1 水资源与水循环
? 1,3 影响水资源丰缺的主要因素
? 地理位置：由于降水是水资源的主要来源，所
以人们常常以年均降水量与年平均蒸发量之比
（ P/E）来判断一个地区的湿润程度。影响一
个地区湿润程度的主要因素是纬度。美国学者
道本麦尔在 1978年计算了全球不同纬度带的
降水和蒸发的比值。北纬 10~20度的（ P/E）
为 0.83,40~50度为 1.41。比值越大气候越干
旱。
? 另外还受大气环流的影响。例如同一纬度带，
内陆和沿海的气候是明显不同的。
1 水资源与水循环
? 地形条件：其他条件相同的条件下，坡
度越陡，则地表径流越大，地面蒸发越
少，越干旱。
1 水资源与水循环
? 土壤和植被：土壤的质地、结构好、疏
松透水，有利于水分下渗，植被长势茂
盛，覆盖度高，又能够抑制径流产生，
加速水分循环。
1 水资源与水循环
? 人类活动：人类建设的水利工程，可以
拦截径流，植树造林，保持水土，跨流
域调水，可以改善一个地区的水资源状
况。但是不合理的开发利用水土资源，
使植被破坏，土壤造到侵蚀，气候逐渐
变的干燥，土地荒漠化。生态条件恶化
会议机过多的排放污水，必然造成水资
源的衰减。
2 世界各地的水资源概况及我
国的水资源特点
? 2,1 世界水资源概况
? 年降水量：亚洲 741毫米，非洲 740，
北美洲 756，南美洲 1596毫米，欧洲
790，澳洲 456，大洋州 2704。通常人
们把全球陆地入海径流做为理论上的水
资源总量，即全球水资源总量为 47000
立方公里，而这一水资源在全球的分布
是很不均匀的。
2 世界各地的水资源概况及我
国的水资源特点
? 470000亿立方米，按人均 1000立方米
的可重复利用水量，地表径流的可开发
量为 30%，那么地球上的水可以养活最
大的人口数量是 141亿。
2 世界各地的水资源概况及我
国的水资源特点
? 2,2 我国的水资源概况
? 我国年降水量分布特点：多年平均降水量为
61889亿立方米，可以养活 18.5亿人。但我
国的降水分布十分不均匀。在三级阶梯上。
4000米以上,1000~2000米,1000米以下，
降水差别很大，最大有年降水量 5000毫米在
我国和印度的边境地区，最小的年均降水量 25
毫米以下在我国新疆而后青海北部的塔里木盆
地、吐鲁番盆地和柴达木盆地。而且降水在年
内也分布不均匀，干湿季节分明，汛期的降水
量占全年的 60%~80%。
2 世界各地的水资源概况及我
国的水资源特点
? 河川径流,27115亿立方米。径流的 71%
来自降水,27%来自地下入渗水,2%冰
川融水。整体趋势是南多北少，东部高
于西部，近海高于内陆，自东南向西北
递减。
2 世界各地的水资源概况及我
国的水资源特点
? 2,3 我国的水资源特点
? 总量丰富，人均拥有水资源少；（ 1990年数
据，巴西人均占有径流 4680立方米，加拿大
103607，中国 2350，印尼 13825，美国
9912，日本 4411，全世界人均 8840。）
? 水资源时空分布不均匀；
? 水资源与人口、耕地、矿产资源组合不匹配。
3 我国水资源的合理利用与开
发及农业节水
? 3,1 我国水资源利用现状及 21世纪
所面临的主要问题
2003年我国七大水系水质状况调查表
水系名称 Ⅰ ～ Ⅲ 类 Ⅳ ～ Ⅴ 类 劣 Ⅴ 类
长江 71.8 17.5 10.7
黄河 22.7 38.6 38.7
珠江 78.8 12.1 9.1
松花江 7.3 73.2 19.5
淮河 18.6 40.7 40.7
海河 21.5 24.6 53.9
辽河 29.8 29.7 40.5
总体 37.7 32 30.3
3 我国水资源的合理利用与开
发及农业节水
? 水资源供求矛盾将进一步突出，
? 用水浪费现象严重，用水效益亟待提高；
? 局部地区水环境恶化。（我国每年有 385亿
吨废水,80%以上未经任何处理就进入水体，
很多大河流遭到污染，黄河、海河、淮河、
辽河和松花江的水质 70%以上为四五类水，
人体非直接接触和农业用水,90%以上的城
市水环境恶化。 缺水不但影响人们的生产
和生活，还限制社会、经济的持续稳定的发
展。
3 我国水资源的合理利用与开
发及农业节水
? 我国目前存在的水资源问题有三个，一是水少，
缺水，二是水多，洪涝灾害，三是水脏，水污
染严重。
? 影响我国水资源开发和利用的几个主要因素有：
人们对水资源稀缺性认识不够，缺少水资源意
识；水资源市场不健全，水的价格常常与价值
背离很远；水资源开源节流的科技水平相对落
后；关于水资源的法律体系尚不健全。
3 我国水资源的合理利用与开
发及农业节水
? 3,2 农业水资源利用与开发
? 3,2,1水资源与农业生产、生态环境
的关系
? 3,2,2 农业用水现状和水资源的开发
利用
3 我国水资源的合理利用与开
发及农业节水
? 我国农业水资源开发利用的对策？
? 开源：水利工程开源，有效利用天然降水，污
水资源化，咸水淡化，人工增雨。
? 节流：发展高效节水灌溉农业（渠道防渗，管
道输水，喷灌，滴灌和微灌，微型水利工程与
节水技术，提倡旱作 [但气温增高，有利于水
稻的生产 ]；提高农田水分生产效率。
推进城市污水资源化 保障水资
源可持续利用
? 一、污水资源化是实现水资源可持续利用的必然选择
水资源短缺是我国的基本国情之一。中国的人均水资
源占有量只有世界人均水平的 1/4，由于水污染控制
的相对滞后，受污染的水体逐年增加，又加剧了水资
源的短缺。据统计,2000年我国城市污水排放量已达
332亿立方米，其中，绝大部分污水未经有效处理而
排入江河湖海。全国 90%以上的城市水域受到不同程
度的污染，近 50%的重点城镇的集中饮用水源不符合
取水标准。
? 据统计，中国工业万元产值用水量平均
为 103立方米，是发达国家的 10-20倍；
中国水的重复利用率平均为 40%左右，
而发达国家平均为 75%-85%。
? 污水处理和再生利用是对水自然循环过
程的人工模拟与强化。城镇供水的 80%
转化为污水，经收集处理后，其中 70%
可以再次循环使用。这意味着通过污水
回用，可以在现有供水量不变的情况下，
使城镇的可用水量增加 50%以上，这是
一笔巨大的资源。
二、中国城市污水资源化的进
展及面临的主要问题
? 中国, 国民经济和社会发展第十个五年
计划纲要, 确定,"十五 "期间，所有设
市城市都必须建设污水处理设施，到
2005年，城市污水集中处理率要达到
45%，届时城市污水处理厂规模将超过
4000万立方米 /日，其中绝大多数是二
级生化污水处理设施。
? 城市污水再生利用在中国仍然处于起步阶段，
推进污水资源化过程中面临着许多困难和问题
? 1、污水处理价格形成机制不合理，严重制约
着城市污水处理和污水回用设施的建设与发展。
? 3、技术法规和配套政策体系不健全，污水资
源化的推进急待建立法律和制度保障。
? 2、污水处理设施投资和运营的市场化程度低，
融资渠道不畅。
大气水资源 — 您了解和关注吗？
? 陆地淡水资源由大气水、地表水和地下
水三个部分组成。研究表明，我国年平
均大气水资源总量约为 18.2× 1012立方
米、地表水资源总量约为 2.7× 1012立
方米、地下水资源总量约为 1.0× 1012
立方米，大气水资源相对于地表水资源
和地下水资源而言较为丰富，具有较大
的开发利用潜力。
? 大气水包含大气中的水汽及其派生的液态水和
固态水的总和。常见的天气气候现象如云、雾、
雨、雪、霜等是大气水的存在形式。降雨和降
雪合称大气降水，简称降水，是大气中的水汽
向地表输送的主要方式和途径，也是陆地水资
源最活跃、最易变、最值得关注的环节。大气
降水是地表水和地下水的最终补给来源，在陆
地水循环和淡水资源演化中具有举足轻重的作
用。
? 在地球的水循环中，大气水的更新周期
最快，其循环周期约为 8天，即一年可更
新 45次。和地表水及地下水一样，大气
水是陆地水资源不可缺少的重要组成部
分。
? 我国的大气降水总体上不太丰富，全国
多年平均年降水量约为 648毫米，与全
球平均年降水量 800毫米相比偏少 19%，
比亚洲平均年降水量 740毫米偏少 12%。
我国大气降水总的分布趋势是由东南沿
海向西北内陆逐渐减少，等雨量线大致
呈东北 -西南走向。
? 开发和调控大气水资源常见的手段之一就是人
工增雨（雪），即在适当的云水条件下，采用
具有针对性的人工催化技术方法，改变云降水
物理过程，促使更多的云水转化为降水，从而
达到增加局地或区域降水量以及增加河川径流
以增加地表和地下水资源储量的目的。通过人
工手段干预陆地水分内循环和大气降水过程还
可以通过改变区域降水的再分布来改善区域气
候和生态环境。
Agricultural resource
前言
? 水是地球上的一种特殊物质，水是重要
环境因素之一，也是人体的重要组成成
分。成年人体内含水量约占体重的 65％，
每人每日生理需水量约 2～ 3升。另外水
还可用于农业生产、发电、航运、建造
优美环境和形成良好生态环境。
1 水资源与水循环
? 1,1 水循环与水量平衡
? 海洋水,1338 000 000立方公里，占
地球总水量的 96.54%;
? 冰川与永久性积雪 24064 000立方公
里，占地球总水量的 1.74%
1 水资源与水循环
类别 水量（ km3） %
地下水,23400000 1.69
永冻层,300000 0.02
湖泊,176400 0.013
土壤水,16500 0.001
大气水,12900 0.0009
沼泽水,11500 0.0008
河流水,2120 0.0002
生物水,1210 0.0001
1 水资源与水循环
? 自然界水循环
100mm
84
0m
m
74
0m
m
50
0m
m
75
0m
m
250mm
1 水资源与水循环
? 1.2水量平衡原理
? 自然界的水是在不断的运动和循环着的，不过
这种运动循环只是其形态和存在场所的改变，
所以在数量上保持着平衡，这就是水量平衡原
理。
? 地球水量总体平衡公式,pour evaporation
river
? PL= EL+RL PO+RL=EO
? PL +PO =EL +EO
1 水资源与水循环
? 对于一个局部区域来讲，水量平衡原理
是：
? P=E+R+△ G（该地区的区域储水变量）
1 水资源与水循环
? 在一个较长的时间内，与该区域的水收入总量
或支出总量相比，△ G是很小的，可以近似的
视为 0，所以，上式也可以写成，
E/P+R/P=1
? 其中 E/P和 R/P分别为当地的蒸发系数和径流
系数。两者之和为 1。一般来说，在降水量相
近的地区，一个地区的径流系数越大，蒸发系
数越小，气候越湿润；径流系数越小，蒸发系
数越大则气候越干旱。
1 水资源与水循环
? 另外径流系数也是一个地区保持水分能
力大小的一个指标，在水土保持中经常
用到，但气象条件一致时，径流系数越
大，说明该地区的保水能力越小，水土
流失可能越严重，径流系数决定与当地
的地形、植被、土壤、大气温度等多种
因素。
1 水资源与水循环
? 美国在 Wischmeier 等人 1978研究出来
的通用土壤流失方程（ Universal Soil
Loss Equation）其侵蚀因子如下,
? 式中,A,土壤流失量； R：降雨侵蚀因
子； K：土壤可蚀性因子； LS：坡长和
坡度因子；
? C：作物因子； P：保持措施因子。
PCLSKRA ?????
1 水资源与水循环
? 1,2 水资源
? 水数量是有限的宝贵的自然资源。
? 水是一种不断更新、可往复利用的自然
资源。
1 水资源与水循环
? 1,3 影响水资源丰缺的主要因素
? 地理位置：由于降水是水资源的主要来源，所
以人们常常以年均降水量与年平均蒸发量之比
（ P/E）来判断一个地区的湿润程度。影响一
个地区湿润程度的主要因素是纬度。美国学者
道本麦尔在 1978年计算了全球不同纬度带的
降水和蒸发的比值。北纬 10~20度的（ P/E）
为 0.83,40~50度为 1.41。比值越大气候越干
旱。
? 另外还受大气环流的影响。例如同一纬度带，
内陆和沿海的气候是明显不同的。
1 水资源与水循环
? 地形条件：其他条件相同的条件下，坡
度越陡，则地表径流越大，地面蒸发越
少，越干旱。
1 水资源与水循环
? 土壤和植被：土壤的质地、结构好、疏
松透水，有利于水分下渗，植被长势茂
盛，覆盖度高，又能够抑制径流产生，
加速水分循环。
1 水资源与水循环
? 人类活动：人类建设的水利工程，可以
拦截径流，植树造林，保持水土，跨流
域调水，可以改善一个地区的水资源状
况。但是不合理的开发利用水土资源，
使植被破坏，土壤造到侵蚀，气候逐渐
变的干燥，土地荒漠化。生态条件恶化
会议机过多的排放污水，必然造成水资
源的衰减。
2 世界各地的水资源概况及我
国的水资源特点
? 2,1 世界水资源概况
? 年降水量：亚洲 741毫米，非洲 740，
北美洲 756，南美洲 1596毫米，欧洲
790，澳洲 456，大洋州 2704。通常人
们把全球陆地入海径流做为理论上的水
资源总量，即全球水资源总量为 47000
立方公里，而这一水资源在全球的分布
是很不均匀的。
2 世界各地的水资源概况及我
国的水资源特点
? 470000亿立方米，按人均 1000立方米
的可重复利用水量，地表径流的可开发
量为 30%，那么地球上的水可以养活最
大的人口数量是 141亿。
2 世界各地的水资源概况及我
国的水资源特点
? 2,2 我国的水资源概况
? 我国年降水量分布特点：多年平均降水量为
61889亿立方米，可以养活 18.5亿人。但我
国的降水分布十分不均匀。在三级阶梯上。
4000米以上,1000~2000米,1000米以下，
降水差别很大，最大有年降水量 5000毫米在
我国和印度的边境地区，最小的年均降水量 25
毫米以下在我国新疆而后青海北部的塔里木盆
地、吐鲁番盆地和柴达木盆地。而且降水在年
内也分布不均匀，干湿季节分明，汛期的降水
量占全年的 60%~80%。
2 世界各地的水资源概况及我
国的水资源特点
? 河川径流,27115亿立方米。径流的 71%
来自降水,27%来自地下入渗水,2%冰
川融水。整体趋势是南多北少，东部高
于西部，近海高于内陆，自东南向西北
递减。
2 世界各地的水资源概况及我
国的水资源特点
? 2,3 我国的水资源特点
? 总量丰富，人均拥有水资源少；（ 1990年数
据，巴西人均占有径流 4680立方米，加拿大
103607，中国 2350，印尼 13825，美国
9912，日本 4411，全世界人均 8840。）
? 水资源时空分布不均匀；
? 水资源与人口、耕地、矿产资源组合不匹配。
3 我国水资源的合理利用与开
发及农业节水
? 3,1 我国水资源利用现状及 21世纪
所面临的主要问题
2003年我国七大水系水质状况调查表
水系名称 Ⅰ ～ Ⅲ 类 Ⅳ ～ Ⅴ 类 劣 Ⅴ 类
长江 71.8 17.5 10.7
黄河 22.7 38.6 38.7
珠江 78.8 12.1 9.1
松花江 7.3 73.2 19.5
淮河 18.6 40.7 40.7
海河 21.5 24.6 53.9
辽河 29.8 29.7 40.5
总体 37.7 32 30.3
3 我国水资源的合理利用与开
发及农业节水
? 水资源供求矛盾将进一步突出，
? 用水浪费现象严重，用水效益亟待提高；
? 局部地区水环境恶化。（我国每年有 385亿
吨废水,80%以上未经任何处理就进入水体，
很多大河流遭到污染，黄河、海河、淮河、
辽河和松花江的水质 70%以上为四五类水，
人体非直接接触和农业用水,90%以上的城
市水环境恶化。 缺水不但影响人们的生产
和生活，还限制社会、经济的持续稳定的发
展。
3 我国水资源的合理利用与开
发及农业节水
? 我国目前存在的水资源问题有三个，一是水少，
缺水，二是水多，洪涝灾害，三是水脏，水污
染严重。
? 影响我国水资源开发和利用的几个主要因素有：
人们对水资源稀缺性认识不够，缺少水资源意
识；水资源市场不健全，水的价格常常与价值
背离很远；水资源开源节流的科技水平相对落
后；关于水资源的法律体系尚不健全。
3 我国水资源的合理利用与开
发及农业节水
? 3,2 农业水资源利用与开发
? 3,2,1水资源与农业生产、生态环境
的关系
? 3,2,2 农业用水现状和水资源的开发
利用
3 我国水资源的合理利用与开
发及农业节水
? 我国农业水资源开发利用的对策？
? 开源：水利工程开源，有效利用天然降水，污
水资源化，咸水淡化，人工增雨。
? 节流：发展高效节水灌溉农业（渠道防渗，管
道输水，喷灌，滴灌和微灌，微型水利工程与
节水技术，提倡旱作 [但气温增高，有利于水
稻的生产 ]；提高农田水分生产效率。
推进城市污水资源化 保障水资
源可持续利用
? 一、污水资源化是实现水资源可持续利用的必然选择
水资源短缺是我国的基本国情之一。中国的人均水资
源占有量只有世界人均水平的 1/4，由于水污染控制
的相对滞后，受污染的水体逐年增加，又加剧了水资
源的短缺。据统计,2000年我国城市污水排放量已达
332亿立方米，其中，绝大部分污水未经有效处理而
排入江河湖海。全国 90%以上的城市水域受到不同程
度的污染，近 50%的重点城镇的集中饮用水源不符合
取水标准。
? 据统计，中国工业万元产值用水量平均
为 103立方米，是发达国家的 10-20倍；
中国水的重复利用率平均为 40%左右，
而发达国家平均为 75%-85%。
? 污水处理和再生利用是对水自然循环过
程的人工模拟与强化。城镇供水的 80%
转化为污水，经收集处理后，其中 70%
可以再次循环使用。这意味着通过污水
回用，可以在现有供水量不变的情况下，
使城镇的可用水量增加 50%以上，这是
一笔巨大的资源。
二、中国城市污水资源化的进
展及面临的主要问题
? 中国, 国民经济和社会发展第十个五年
计划纲要, 确定,"十五 "期间，所有设
市城市都必须建设污水处理设施，到
2005年，城市污水集中处理率要达到
45%，届时城市污水处理厂规模将超过
4000万立方米 /日，其中绝大多数是二
级生化污水处理设施。
? 城市污水再生利用在中国仍然处于起步阶段，
推进污水资源化过程中面临着许多困难和问题
? 1、污水处理价格形成机制不合理，严重制约
着城市污水处理和污水回用设施的建设与发展。
? 3、技术法规和配套政策体系不健全，污水资
源化的推进急待建立法律和制度保障。
? 2、污水处理设施投资和运营的市场化程度低，
融资渠道不畅。
大气水资源 — 您了解和关注吗？
? 陆地淡水资源由大气水、地表水和地下
水三个部分组成。研究表明，我国年平
均大气水资源总量约为 18.2× 1012立方
米、地表水资源总量约为 2.7× 1012立
方米、地下水资源总量约为 1.0× 1012
立方米，大气水资源相对于地表水资源
和地下水资源而言较为丰富，具有较大
的开发利用潜力。
? 大气水包含大气中的水汽及其派生的液态水和
固态水的总和。常见的天气气候现象如云、雾、
雨、雪、霜等是大气水的存在形式。降雨和降
雪合称大气降水，简称降水，是大气中的水汽
向地表输送的主要方式和途径，也是陆地水资
源最活跃、最易变、最值得关注的环节。大气
降水是地表水和地下水的最终补给来源，在陆
地水循环和淡水资源演化中具有举足轻重的作
用。
? 在地球的水循环中，大气水的更新周期
最快，其循环周期约为 8天，即一年可更
新 45次。和地表水及地下水一样，大气
水是陆地水资源不可缺少的重要组成部
分。
? 我国的大气降水总体上不太丰富，全国
多年平均年降水量约为 648毫米，与全
球平均年降水量 800毫米相比偏少 19%，
比亚洲平均年降水量 740毫米偏少 12%。
我国大气降水总的分布趋势是由东南沿
海向西北内陆逐渐减少，等雨量线大致
呈东北 -西南走向。
? 开发和调控大气水资源常见的手段之一就是人
工增雨（雪），即在适当的云水条件下，采用
具有针对性的人工催化技术方法，改变云降水
物理过程，促使更多的云水转化为降水，从而
达到增加局地或区域降水量以及增加河川径流
以增加地表和地下水资源储量的目的。通过人
工手段干预陆地水分内循环和大气降水过程还
可以通过改变区域降水的再分布来改善区域气
候和生态环境。
