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创建时间:2008-08-02

shuiziyuan
水资源
water resources

 

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。地球表层的水有大气中的水汽和水滴;海洋、湖泊、水库、河流、土壤、含水层和生物体中的液态水;冰川、积雪和永久冻土中的固态水;岩石中的结晶水。人类大量直接利用的是大气降水,江河、湖泊、水库、土壤和含水层的淡水(含盐量<0.1%)。冰川和积雪只在融化为液态水后,才容易被利用。海水和其他水体的咸水被直接利用的数量很小。两极冰盖和永久冻土中的水被直接利用的机会极少。岩石中的结晶水则很难被利用。海洋、江河、湖泊和水库的水域可供发展航运、水产和游憩之用。这些水体所含的动能和位能,是一种可以再生的、洁净的能源。海水和其他水体的咸水所含的化学物质,可以提炼利用,但一般被当作矿物资源。
 全球的水储量 某一时刻储存于地球全部表面积为5.1亿平方公里上的水量,共约13.86亿立方公里(1立方公里=10亿立方米)。其中分布在面积为3.61亿平方公里的海洋中的水,约为 13.38亿立方公里,约占总水量96.5%;分布在面积为1.49亿平方公里的陆地上的水,约为0.48亿立方公里,约占3.5%;大气圈的水,仅1.29万立方公里,约占0.001%。在陆地的水储量中,有73%即0.35亿立方公里为淡水,占全球水储量的2.53%。在这些淡水中,只有30.4%即0.1065亿立方公里,分布在湖泊、河流、土壤和地下 600米以内的含水层中,便于人类利用,其余的69.6%即0.2436亿立方公里,分布在冰川、永久积雪和永久冻土中。
 水文循环和水的更新 地球上的水在不断运动和循环。水圈中各种水体的水通过水文循环,得到更新。大气中的水储量只需 8天就可更新补充一次。河网内某一时刻的水储量为 2.1万亿立方米,需要16天更新补充一次。从海洋上每年平均有 505万亿立方米的水量蒸发到大气,也有同样的水量以海洋面上的降水和陆地上的江河径流的形式又回到海洋。海洋的水储量需要2500年更新补充一次。深层地下水需要1400年才能更新补充一次。如果短期内地下水取用过多就很难恢复,地下水位就会急剧下降,引起地面沉陷等。所以地下水每年只能少量取用或作为一种备用水源在特别干旱年份取用。土壤水更新期约 1年;湖泊水更新期为17年;山地冰川更新期约1600年,极地冰川近万年。
 实用水量资源的地区分布 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、江河径流量和浅层地下水的淡水量。降水可以直接被人类利用,同时,它又是江河径流和浅层地下淡水的来源。降水量的地区分布很不均匀。全球陆地上的多年平均年降水深度为800毫米,亚洲为740毫米。中国为 628毫米(在整个国土上平均每年的降水体积为 6.0万亿立方米),比全球平均少22%。
 江河径流是人类的最重要和最经常利用的水量资源。人类可从江河引水,供作饮用、农业灌溉、城市及工矿业利用。在全球46.8万亿立方米的江河年径流量中,亚洲为14.41万亿立方米,中国为 2.64万亿立方米。全球平均年径流深为 314毫米(每10毫米径流深折合每平方公里面积上产水1万立方米),亚洲为332毫米,中国为276毫米。世界一些国家的江河年径流量见表1[世界一些国家的江河年径流量和人均数值]。
 降水入渗补给地下水,其中一部分形成地下径流,最终汇入河川径流,成为河流常年比较稳定的基流。这部分水量一般占河川径流量的25~35%(在湿润地区可低至20%,在干旱和岩溶地区可高至50%)。由于这部分水量已计入河川径流量中,在估计某一地区的水资源总量时,不再重复计算。
 中国降水量的地区分布也很不均匀。南部和东南沿海地区,平均年降水量大于1600毫米;台湾省的平均年降水量为2540毫米,是全国的最湿润地区;华北和东北的大部分地区的年降水量为400~800毫米;西北的大部分地区,年降水量只有200~400毫米;在一些沙漠边缘地区少于 100毫米,新疆塔里木盆地和青海柴达木盆地,平均年降水量小于25毫米,是全国最干旱的地区。中国境内江河年径流深(见径流特征值)的分布趋势,大致与年降水量的分布趋势相似,自东南向西北逐渐递减。东南沿海地区年径流深大于900毫米,而在西北部的沙漠边缘年径流深小于10毫米。由于平原区的蒸发量较大,其径流深要比邻近山区和丘陵区小。中国各主要江河的年径流量、其流域内的人均年水量和每亩耕地平均年水量见表2[ 中国主要江河的年径流量]。为解决水量资源地区分布不均的问题,常采取跨流域调水措施。
 在浅层地下水位接近于地面的平原和盆地,有一部分水量因毛细管作用升到地面,耗于无效蒸发。如果在这些地区打井开采地下水,使水位经常保持在离地面 4米以下,则可防止无效蒸发而将这部分水量变为有用的水资源。中国的这部分地下水的年更新量估计为 830亿立方米,加上江河的平均年径流量2.64万亿立方米共为2.72万亿立方米,这可以视作中国每年可更新的水资源总量。
 实用水量资源的时间变化 世界各地的降水量和江河径流量,在各年之间和年内各月之间都不均等,经常变动,只是变化的幅度各地有所不同。北京1959年的年降水量为1405毫米,而1921年只有 256毫米,相差 5倍;1891年更少,只有168毫米,仅为多年平均年雨量的27%。一般情况下,中国南方湿润地区的这种年际变化相对小些。越是干旱的地方,这种年际变化的幅度越大。在世界的其他地区,也大都存在这种规律。江河径流量的年际变化,大致与降水量的年际变化相似,并受流域面积的影响;流域面积大,径流量的年际变化相对小。
 降水量和江河径流量在年内各月之间的变动,有多种类型。在北半球,由于海陆相对位置的不同,降水量的年内分配可概括为三大类:四季相对均匀型、冬雨夏干型和夏雨冬干型。江河径流量的年内分配情况,大致与降水量的分配相似,特别是小河流更是如此。较大河流,由于得到比较稳定的地下径流的补给,径流量在各季之间的变化幅度小。中国大部分地区受太平洋和印度洋夏秋季的东南季风和西南季风的影响,降水量多集中在4~10月的夏半年。长江以南地区,最大4个月雨量为3~6月,或4~7月,这4个月的雨量可占全年雨量的50~60%。华北、东北和西南地区,雨季出现较迟,6~9月为多雨季节,可占全年降水量的70~80%。上述地区,冬春季的降水量都较少。
 由于降水量和江河径流量在年际和年内的变动,增加了人类利用水资源的困难并造成洪涝和干旱灾害。修建水库进行调节,是克服这一困难和减少这些灾害的主要途径。
 水域资源 水域是发展渔业、养殖业、航运和旅游业的场所,它具有重要的经济利用价值,是水资源的一个组成部分。全球海洋的面积为3.61亿平方公里。全球陆地上,面积大于100平方公里的湖泊共计145个,总计水面面积约130万平方公里,其贮水量为167.9万亿立方米,小湖的容积约计为大湖的 5%。中国拥有面积大于1平方公里的湖泊2300个,贮水量7090亿立方米,其中淡水贮水量为2260亿立方米。
 全球库容大于50亿立方米的水库共 140多座(1972),共有库容 4.3万亿立方米。中国至1979年底,兴建了各类水库86000多座 (每座水库库容大于10万立方米),总蓄水库容4000多亿立方米。库容小于10万立方米的塘坝640万座。这些大小水库不但可以防洪兴利,而且可以发展多种经营,如养殖、旅游等。中国大陆上可以通航的河道里程为10.8万公里。
 水能资源 全世界江河的理论水能资源为 44.28万亿度/年,相当于平均出力50.5亿千瓦。可能开发的水能资源为装机容量22.6亿千瓦,年发电量9.8万亿度。1980年,全世界水电装机容量达到4.6亿千瓦,发电量为1.75万亿度,占可开发量的18%。
 中国的江河水能理论蕴藏量为6.8亿千瓦,每年可发电5.9万亿度;可开发的水能资源约 3.79亿千瓦,年发电量1.9万亿度(包括所有装机容量大于500千瓦的水电站)。1983年底,已有水电站装机容量2416万千瓦,年发电量744亿度,占可能装机容量的6.5%。中国水能蕴藏量,以西南地区为最大,约占全国的70%;华北和东北最小,各占 1.8%。按水系分,长江可开发的装机容量比重最大,占52%,黄河和珠江其次,各占 7%左右,见表2[中国主要江河的年径流量]。
 海洋的潮汐和波浪蕴藏着巨大能量。据估计世界海洋的潮汐能约有10亿多千瓦,大部分分布在潮差比较大的浅海和狭窄的海湾,如英吉利海峡约有8000万千瓦,马六甲海峡约有5500万千瓦,黄海有5500万千瓦等。
 水资源的利用情况 从20世纪50年代以来,随着社会经济的迅速发展,全球在居民生活和工农业方面的用水量和耗水量增加很快。1950年全球用水量估计为 1.1万亿立方米,耗水量为0.65万亿立方米;1970年分别增为2.6万亿和1.6万亿立方米。世界各种用途的用水量增长见表3[全球各种用途的用水量和耗水量(亿米/年)]/年)" class=image>。
 1950年世界的主要用水户是农业灌溉,占总用水量的78%,占总耗水量的97%。到2000年,预计工业方面的用水量将增加9倍,耗水量将增加6.8倍,而农业方面的用水量只增加3倍,耗水量只增加3.1倍,其所占总用水量的百分数也相应降至57%和87%。
 中国各年用水量增长情况见表4[ 中国各种用途用水 情况(用水量亿米/年)]/年)" class=image>。到2000年预计工业方面将有较大增加,而农业用水量则增长较少。
 由于需水量猛增,世界上不少地区已感到水量资源不足。同时,由于大规模工业化,特别是大量化学工业、石油化学工业和有机合成工业的发展,在农业上由于大量使用化肥和农药,河流、湖泊、水库和地下水受到不同程度的污染,水质受到破坏,影响水资源开发利用。展望2000年全世界的总用水量将由1975年的 3万亿立方米增至6万亿立方米,水资源不足和水质污染更趋严重,将影响社会发展、生态和人民的健康。因此,水资源问题已引起世界公众的普遍关注,许多国家政府都大力采取措施,管理和保护水资源(见水资源管理、水质管理)。
参考书目Unesco,World Water Balance and Water Resour-ces of the Earth,theUnesco Press,Paris,1978.
                 叶永毅


 

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