给排水科学与工程 课程概论
给排水科学与工程概论课件
消毒
03
污水处理技术
污水物理处理技术
去除大颗粒悬浮物和漂浮物，保护后续处理设备。
利用重力作用使固体颗粒沉降，达到固液分离的目的。
通过滤料层截留细小悬浮物和溶解物，提高水质。
调节水质、水量，稳定处理效果。
格栅与筛网
沉淀池
过滤
调节池
利用好氧微生物降解有机物，如活性污泥法和生物膜法。
好氧生物处理
厌氧生物处理
给排水科学与工程概论课件
目录
contents
给排水科学与工程概述 给水处理技术 污水处理技术 给排水系统设计与优化 给排水科学与工程实践案例
01
给排水科学与工程概述
定义
给排水科学与工程是一门研究水资源的开发、利用、保护和治理的综合性学科，主要涉及给水工程和排水工程两大领域。
解释
给水工程指的是为居民和企事业单位提供生活和生产用水的系统工程，而排水工程则是负责收集、输送、处理和处置污水、废水，使其达到国家排放标准的工程。
设计原则
根据当地水质特点和环保要求，采用适当的处理工艺，确保出水水质达到国家标准。同时，考虑工程投资和运行成本，优化工艺流程和设备配置。
某城市给水处理厂设计案例
某污水处理厂运行管理案例
案例概述：某污水处理厂运行管理案例，主要介绍污水处理厂的运行管理原则、工艺控制和设备维护等方面的内容。
某区域给排水系统规划案例
污泥处理与处置
排水系统设计
分析给排水系统的能耗状况，提出节能降耗的措施。
系统能耗分析
水质安全保障
管网优化改造
智能化管理
研究新型的水处理技术，提高供水水质和污水处理效率。
针对老旧管网，提出合理的改造方案，提高系统的稳定性。
给水排水工程科学工程概论
研究流体在管道中的输送规律，优化管道 设计和运行管理。
环境科学
生态水文学
研究水文循环与生态系统的相互作用，探讨水资源的可 持续利用。
水环境化学
研究水体中污染物的化学性质和行为，评估水环境质量 ，预测水体富营养化等环境问题。
ABCD
土壤水文学
研究土壤水分的运动规律，预测土壤侵蚀和土地盐碱化 等环境问题。
维护水环境健康
给水排水工程在保障水质安全的同 时，也承担着污水治理和雨水排放 的任务，对于保护水环境、维护生 态平衡具有重要意义。
给水排水工程的历史与发展
古代给水排水工程
古代的给水排水工程主要依靠自然条件和简易设施，如挖掘井水、 修建简易排水沟等。
近代给水排水工程
随着工业革命和城市化进程的加速，近代给水排水工程逐渐兴起， 建设了大规模的供水系统和污水处理系统。
微生物检测技术
发展微生物检测技术，提高检测灵敏 度和特异性，为水质监测和废水排放 提供技术支持。
给水排水工程实践案
05
例
城市给水工程案例
北京奥运ห้องสมุดไป่ตู้供水保障工程
通过新建和改造供水设施，提高城市供水能力和安全性，满足奥运会期间大量 用水需求。
上海市青草沙水源地工程
通过建设取水设施和输水管线，解决上海市供水水源问题，提高城市供水水质 和水量。
城市排水工程案例
北京市污水处理与再生水利用工程
通过建设污水处理厂和再生水厂，提高城市污水处理能力和再生水利用水平，改 善城市水环境质量。
上海市白龙港污水处理厂三期工程
通过扩建污水处理厂规模和改进处理工艺，提高城市污水处理能力和排放标准。
农村给水排水工程案例
河北省农村饮水安全工程
“给排水科学与工程概论”翻转课堂实践研究
2022年3月第12期Mar. 2022No.12教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM“给排水科学与工程概论”翻转课堂实践研究李 倩，王高骏，任勇翔（西安建筑科技大学 环境与市政工程学院，陕西 西安 710055）［摘 要］ “给排水科学与工程概论”是给排水科学与工程专业重要的专业基础课程，对引导学生构建基本的专业知识体系、激发专业学习兴趣具有重要意义。
针对传统教学模式存在的以“教”为主导、学生学习兴趣不足等弊端，结合实际案例，探讨在人才培养质量全面提升需求的驱动下，翻转课堂式教学改革的必要性，创新了以学生自主学习能力培养、团队协作能力提升、个人表达能力增强、科研创新兴趣激发为核心的翻转课堂教学模式，也为各类学科改革提供了参考。
［关键词］ 给排水科学与工程概论；翻转课堂；教学改革；创新能力培养［基金项目］ 2019年度西安建筑科技大学陕西省一流专业建设项目子项目“给排水科学与工程概论翻转课堂教学实践研究”（YLZY0101K03）［作者简介］ 李 倩（1987—），女，陕西西安人，工学博士，西安建筑科技大学环境与市政工程学院教授，主要从事污废水/废弃物资源能源化研究；王高骏（1990—），男，山东济南人，工学博士，西安建筑科技大学环境与市政工程学院讲师，主要从事环境废弃物资源化处理技术研究；任勇翔（1968—），男，陕西铜川人，工学博士，西安建筑科技大学环境与市政工程学院教授（通信作者），主要从事水处理理论与技术研究。
［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2022）12-0059-04 ［收稿日期］ 2021-06-23“给排水科学与工程概论”（以下简称“概论”）是给排水科学与工程专业面向新生开设的导论课程，其目的在于引导学生初步了解专业内涵与知识体系，具备简单的工程问题分析能力，对激发学习兴趣、开拓专业思维、牢固知识基础具有重要意义［1］。
《给排水科学与工程概论》-复习总结
《给排水科学与工程概论》课程复习总结一、基本概念及专业术语基本概念及基础知识：1、我国对水体流域污染治理的重点是_______、_______、_______、_______；2、_ ____ _ _制造业是给水排水事业的支柱产业；3、作为21世纪朝阳产业的，将迎来更大的发展机遇和空间；4、在水的社会循环中，水与人类生存和社会的发展密切相关。
可以说，水是生命的____ __ _；水是工业的____ ___氺是农业的；5、在水的社会循环中，给水是人类向大自然__ _ ___ ，排水是人类向大自然__ _ ___；6、天然水体中的杂质可分为__ __ ___和__ _ ____ 两类；7、天然水体中的胶体可以分为_____ _ _和__ _____两种胶体；8、作为给水水源，地下水可按其埋藏条件分为上层滞水、_______、_______三种类型；9、由江河取水的城市，若水质受到上游城市或其他污染源的污染而不宜再饮用时，称作_____ __；10、地表水主要是指_____ __、_____ __、__ _____等水体里的水；11、通常地表水固定式取水构筑物有、和三种；12、城市给水管道系统设计用水量类型有、、13、通常城市给水系统中配水管网布置有和两种形式；14、城市给水管道主要有金属管材、、和等；15、给水排水工程三要素分别是____ ___、____ ___、____ ___；16、给水排水管道系统的主要技术参数有______ _、___ ____、____ ___；17、城市合流制排水系统有______ _和____ ___两种排水系统；18、城市排水体制分为______ _和____ ___两种基本形式；19、城市污水管道管段设计流量由_____ _、_____ __、_____ __三部分组成；20、通常水表的安装连接方式，如DN≤采用螺纹连接，如DN＞采用法兰连接；21、在生活水饮用水卫生标准中，水的____ ___及____ ___对饮用水的安全性是至关重要的；22、在城市自来水厂常规处理工艺中，混凝包括和两个阶段；23、水处理中，按照所交换的离子种类，离子交换剂可分为和两大类；24、在水处理中，常用的吸附剂有、等；25、在城市给水厂中的泵站通常包括____ ___和_____ __；26、水的生物处理法按照是否供氧分为_____ __和_____ __两种；27、建筑排水系统按排除污、废水的类别可分为生活排水系统、_____ __、____ _ 三种类型；28、建筑给水系统根据用途可分为生活给水系统、_____ __和______ _三种类型；29、在城市污水厂常规处理工艺中的沉淀池通常包括和；30、厌氧消化科分为和两个阶段。
给排水科学与工程概论课件第3章(上)
一、天然水中的杂质
天然水中所含成分包括溶解的以及混合在水 中的各种无机物、有机物以及有机体。
1. 按杂质的来源性质分：
无机物: 气体、泥 沙、粘土、各种溶解盐类，如造成 浊度的泥沙微粒，造成硬度、水垢的钙、镁盐，影响使用 的铁、锰等。
有机物（生物体）：如粪便、使水带有色度的腐植酸、 使水具有臭味的酚、藻类、细菌等。
4.海水
海水含盐量特别高，是其显著特点，总含 盐量约35g/L左右，其中主要是氯化物，海水 不能作为居民生活饮用水和工业用水，但海水 可直接作为工业冷却水。
四、用户对水质的要求—水质标准
（一）、生活饮用水水质标准
生活饮用水水质标准是根据水质对人类健康的影 响制定的。
饮用水水质标准实际是对原水加上所预定的水质 目标。
水质标准是确定水处理工艺或排放要求的主要依 据。
全世界具有国际权威性、代表性的饮用水水质标准 世界卫生组织(WHO)的 《饮用水水质准则》
欧盟(EC)的《饮用水水 质指令》
美国环保局(USEPA)的 《国家饮用水水质标准》
27
水质标准的不断修订是人类对水质认识的不断深化和发展
可怕的微生物 污染(19世纪前)
溶解杂质：以溶解状态存在水中的杂质，一 些低分子和离子，颗粒 ﹤1 nm 。
低分子主要是O2、CO2、H2S、N2 。 离子主要有：
阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、 Mn2+、Cu2+……………
阴离子：HCO3-、 SO42- 、 Cl-、HSiO3-、 CO32-、NO3-………（来源于矿物质的溶解或有机物的分解）
（1）细菌学指标 （2）毒理学指标 （3）感官形状和一般化学指标 （4）放射性指标
给排水科学与工程概论__给水排水管道系统
镀锌钢管存在锈蚀问题，影响水质和使用年限，已经停止在饮用水方面的 应用，主要用于消火栓和自动喷水灭火系统。生活用水采用的镀锌钢管为内衬 聚乙烯或聚丙烯的镀锌钢管。
镀锌钢管衬塑有两种方式， 一种是内部衬涂聚乙烯， 另一种是在薄镀锌钢管内部挤压聚乙烯管。 前一种方式涂衬层既不容易粘牢，也不容易衬匀；后一种方式效果较好，钢塑 复合管的连接管件内部，也都衬有聚乙烯。
从水源至城镇水厂或工业企业自备水厂的输水管渠的设计流量，应按最高 日平均时供水量加自用水量确定。当长距离输水时，输水管渠的设计流量应计 入管渠漏失水量。
向管网输水的管道设计流量，当管网内有调节构筑物时，应按最高日最高 时用水条件下，由水厂所负担供应的水量确定；当无调节构筑物时，应按最高 日最高时供水量确定。
• 承插式预应力混凝土管的自重较大，材质脆，在运输及 安装时需加强保护。另外，在管网中尚无相应的管件配 备。
2、外观检查与胶圈选择
• （1）外观检查
• （2）橡胶圈的选择
3、管道安装
• 承插式钢筋混凝土管是靠挤压在环向间隙内的橡胶圈来
钢管及接口
钢管常用于长距离输水管道及城市中的大口径给水管 道，室内管道及各种工艺管道也常用钢管做为管材。 钢管的强度及抗应变性能比铸铁管和预应力混凝土管 均强，同时接口简便。但钢管成本高，耐腐蚀性差。
⑤.建设投资省 管网建设费用占总费用的50%-70%，管材的价格占管道综合工
程50%以上。 ⑥.使用寿命长
管网扩建对城市交通、环境产生很大影响，一般按永久性工程 设施进行设计。
3.5 管道材料 金属管材
1）钢管 直缝焊接钢管 螺旋焊接钢 无缝钢管 不锈钢管 镀锌钢管
2）铸铁管
灰口铸铁管 球墨铸铁管
给水管网的布置应满足以下要求：
《城市水工程概论》课程本科教学大纲 2
《给排水科学与工程概论》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：给水排水科学与工程概论课程代码：课程性质：专业限选课学分数：3学时数：48适用专业：农田水利工程专业先行课：水力学、环境水利学、地下水应用、水工程经济后续课：毕业设计二、课程地位和任务《城市水工程概论》是农田水利工程专业的拓展课。
在第七学期开设，学生在掌握了水力学、环境水利学、水工程经济以及地下水应用的相关知识的基础上对给排水专业的知识有一定的了解，加强城市建设方向的学习，从而拓宽就业面。
并且为完成毕业设计打下良好的基础。
本课程主要讲述城市水工程学科与水工业、水资源的保护与利用、给水排水管网系统、水质工程、建筑给水排水工程、水工艺设备及水工艺过程监测和控制、水工程施工与经济和城市水工程学科与相关学科的关系等内容。
三、课程基本要求通过本课程学习，使学生能对我国水危机的严峻形势有一个概要的了解，以增强危机感和使命感；使学生能对本学科专业的主要内容和远大发展前景有一个概括地了解，以增强学习的目的性和投身于本学科事业的决心；使学生对本学科专业要求的基础理论、相关学科、现代科学技术，以及高新技术等丰富的科学技术内容有一个宏观的了解，以提高学习兴趣和增强学习信心。
四、课程内容及学时分配第一章“给排水科学与工程”学科与水工业一、教学目的与要求了解水的自然循环方式、循环水量及基本特征；理解水与人类社会的关系、水的社会循环方式及实现其良性循环的途径和主要工程设施；掌握城市水工程学科体系的组成和任务；了解水工业的产生、发展和组成。
二、教学难点与重点教学重点：水的社会循环；城市水工程学科体系的组成和任务。
教学难点：初步形成对城市水工程学科的认识。
三、教学时数2学时四、教学过程与教学内容1.1 水的自然循环和社会循环1.1.1 水的自然循环1.1.2 水的社会循环1.1.3 水的良性社会循环与水资源的可持续利用1.1.4 节水和多渠道开源是缓解水资源危机的有效途径1.1.5 水的社会循环的工程设施1.2 21 世纪的朝阳产业——水工业1.2.1 水工业的产生和发展1.2.2 水工业的组成1.2.3 水工业的特点第二章水资源的保护与利用一、教学目的与要求理解水资源的含义与特性；了解我国水资源危机的严峻形势及其可持续利用的基本方略；了解水资源的开发利用工程主要内容；了解水资源的保护与管理基本内容。
给排水科学与工程专业主要课程教学大纲
通过本章学习，掌握格栅的作用、分类与构造；掌握沉淀理论基础，沉淀的类型 及特征，自由沉淀规律与沉淀曲线，理想沉淀池颗粒运动规律；掌握沉砂池的功能、分 类、构造及设计。沉淀池的改造与发展。
（1）格栅； （2）沉淀理论； （3）沉砂池； （4）沉淀池。 4、活性污泥法 通过本章学习，掌握活性污泥法的发展史及基本工艺流程简介，活性污泥的组成 及评价指标，净化过程与机理，有机物降解与污泥增长、需氧的关系，环境因素的影响； 掌握活性污泥法的发展沿革与运行方式：传统活性污泥法、阶段曝气法、生物吸附法、 完全混合法和延时曝气法等；掌握曝气法的基本原理与方法，曝气池的构造与曝气装置。 掌握活性污泥法的新发展。 （1）活性污泥法的基本原理； （2）活性污泥法的影响因素与设计运行参数； （3）活性污泥反应动力学； （4）活性污泥系统的运行方式及工艺参数； （5）活性污泥系统的新工艺； （6）曝气理论； （7）曝气系统及曝气装置； （8）曝气池； （9）活性污泥系统的工艺设计 （10）活性污泥系统的维护管理。 5、生物膜法 通过本章学习，掌握生物膜法的基本原理与净化过程。掌握生物滤池的分类、特 征、构造、运行方式及设计。掌握生物转盘的分类、构造、运行方式、及设计。掌握生 物接触氧化法的特点、构造及应用。了解生物膜法的新发展。 （1）生物膜法概述； （2）生物滤池； （3）生物转盘；
解水质标准、设计规范的要求，理解设计手册的使用方法和工程图纸的绘制。
七、考核方式
考试。
学生成绩评定：期末考试 100%。
4
平时上课出勤和实验课达不到基本要求者，取消考试资格。 八、建议教材与教学参考书 1．建议教材 严煦世等编.给水工程.中国建筑工业出版社，2008； 2．教学参考书 （1）许保玖著.给水处理原理.中国建筑工业出版社，2000； （2）给水排水设计手册编写组编.给水排水设计手册.第 1、3、9、11、12 册.中国 建筑工业出版社，2000； （3）建设部标准.城市供水水质标准.中国建筑工业出版社，2005；
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水的自然循环
水汽输送
降 水
下 渗
陆地
地表径流 地下径流
水汽
蒸 发
海洋
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水循环的意义
1. 水循环运动使自然界的水连续不断地运动、转化，使地 球上各种水体处于不断更新状态。
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2 水循环是地球上最活跃的能量交换和物质转移过程。 （1）缓解了高低纬之间热量收支不平衡； （2）把陆地的泥沙、有机物和无机盐类输送到海洋；
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一 泵 水源 站
净
水 构 筑 物
清 水 池
二 泵 站
水
配水管网
塔
给水工程示意图
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绪论
水工 程
对自然界的地表水和地下水进行控制
水利
、治理、调配、保护，开发利用，以
工程
达到除害兴利的目的而修建的工程。
主要服务于水的自然循环及其调控，
以防止洪旱灾害。
如：水库、
年为83.4％，2000年为68.8％。2003年农业用水（含林业、 湿地等）占总用水量的比重已由1980年的83.4%下降到 64.5%，2005年为63.6％。 ❖ 多采取传统的大水漫灌方式，目前我国农业用水的有效利 用率仅为40%左右，远低于欧洲等发达国家70%至80%的水 平。
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❖ 水的社会循环：人们为了生活和生产需要，从天 然水体取水，经适当处理后，满足人们生活和生 产使用，用过的水又排回天然水体，这就是水的 社会循环。
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课程考核（闭卷考试)： 1.平时（占30%，到课率，作业，课堂表现） 2.考试（占70%）
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绪论 水，是人类最重要的自然资源之一。
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绪论
自然界的水
1、地球上的总水量为13.6亿立方千米，其中海水约占97％，淡 水占3％，而淡水中的大部分储存在极地的冰雪中，仅有不到1 ％的淡水为人类所利用，估算约为300万立方千米。 我国淡水资源的总量为2.8亿立方米，居世界第六位。但 人均占有量较低，以13亿人口计，人均占有量仅有2154立方 米，只相当于世界人均水资源占有量10000立方米的1/4左右。
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3 水循环是自然界 最富动力作用的 循环运动，不断 雕塑地表形态。
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水的社会循环（重点）
水，更是人类生存、生活和生产不可替代 的宝贵资源。
生活 公共 用水
生产 用水
农业 用水
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一、 家庭生活用水
❖ 食用： ❖ 洗粮、菜、餐具、洗涤衣物、洗浴、冲厕、清洗房
舍 ❖ 我国城市居民平均140L（人.d）；全球的生活用水
学 科 框 架
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第一章 城市水工程学科念
2. 我国水的社会循环中的水资源问题
1）水资源少了 ➢人均2154 m3 ，只占世界人均的1/4，属40个缺水国家之一 2）水资源的时空分布不均匀 ➢大部分地区年汛期连续4个月降水量占全年60~80% ➢水资源空间分布与土地、人口及经济发展不相匹配，黄河、淮河、 海河三流域是我国水资源最紧缺的地区
量仅占全球总用水量的8％左右。
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二、 公共用水 ❖社会公共设施：学校、机关、医院、旅馆、
饭店、浴室、游乐场所 ❖公园、广场的水景、浇洒绿地、道路以及消
防。 ❖我国城市居民平均70L/（人.d）
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三、工业生产用水 ❖1. 原料用水 酿酒、饮料、制冰 ❖2. 生产工艺用水 制糖、造纸、印染、人造纤维、
比例（％） 0.001 97.212 2.15 0.0001 0.0092 0.0077 0.0049 0.615 0.0001 100.0
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海洋 97.212%
湖泊
生物体 0.0001%
冰川
2.78 2.15% 8
地下水 0.0092% 0.615%
0.023%
河水 0.0001%
大气水蒸汽 0.001%
城市水工程概论
课程概述
❖ 课程性质：专业选修 ❖ 授课学时：24学时，课堂授课 ❖ 上课教材：给排水科学与工程概论，李圭白主编，
中国建筑工业出版社，2009.
❖ 参考书籍：
《给水工程》（第四版），严煦世等编，中国建筑 工业出版社，1999
《排水工程》，孙慧修主编，中国建筑工业出版社， 2000.
《建筑给水排水工程》，王增长主编，中国建筑工 业出版社，2000.
2、天然水的特点与化学组成 由于水是一种很好的溶剂，因此在循环过程中于其它物质接
触时，或多或少地溶解它们，所以天然水中几乎包含了周期表 中的所有元素。各地天然水的组成也不尽相同。
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水分类型 大气水 海洋水 冰川和冰帽 河水 淡水湖 盐水湖 土壤水 地下水 生物体内水 总量
水量（104km3） 1.3 132000 2920 0.13 12.5 10.4 6.7 835 0.12 135784.85
堤、坝、泄 洪道、水闸 等
城市水 工程 （给排水 工程）
以水的社会循环为服务对象，为实现 水的社会循环提供所需的工程建设、 技术装备、运营管理和技术服务 。
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Contents
1、 给水排水管网系统
给
2、 水 质 工 程
排
水
3、 建筑给水排水工程
工
程
4、 给水排水设备及过程检测与控制
5、 水工程施工与经济
土壤含水 0.0049%
%
盐水湖
0.0077%
地球上水的分布
对人类有益而又比较容易开发利用的淡水储量为400万 km3,仅占地球水量的0.3％。淡水与人类的关系最密切, 并 且具有经济利用价值, 虽然在较长时间内可以保持平衡, 但在一定时间、空间范围内, 其数量却是有限的, 并非取之
不尽, 用之不竭。
有机合成等 ❖ 3.生产过程用水：如洗涤、清洗用水；输送用水；
熄火降温用水 ❖4. 锅炉用水：用于供应蒸汽、热水 ❖5. 冷却用水：用于冷却设备、冷凝设备、冷凝蒸
汽、气体、冷却液体等 ➢ 全球工业用水取水量约为总取水量的1／4左右。
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❖ 四、农业生产用水 ❖ 我国1949年农业用水量占总用水量的比重为92.7％，1980
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水圈的组成
水在地理环境中以固态、液态和气态三种形式相互转化，形成各种水 体，共同构成了一个连续但不规则的圈层。
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水的自然循环和社会循环
相互联系的水体
“黄河之水天上来，奔腾到海不复回” “黄河之水天上来，滚滚东流能复回”
如果河流水 真的“奔腾 到海不复回” 了，那么世 界会发生怎 样的变化？