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第6章 水资源保护(2)

降水是我国河川径流的主要补给来源,全国降水量的44%转化为径流,平均径流深2848毫米。而我国降水量受海陆分布和地形等因素的影响,在地区上分布很不平衡,年降水量和径流深都由东南沿海向西北内陆递减。东南沿海径流深为1200毫米,而西北干旱区小于50毫米,甚至等于零。水资源的地区分布与人口和耕地的分布很不适应,南方耕地面积只占全国的359%,但水资源却占总量的81%,人均水资源约为全国平均的16倍,亩均水量为全国平均的23倍。北方黄河、淮河、海河、辽河四大流域片的耕地多、人口密,淡水资源量只有全国的19%,人均占有水量只有全国平均的18%左右,亩均水量仅为全国均值的15%。我国干旱和半干旱地区,由于降水稀少,蒸发旺盛,蒸发能力大大超过降水能力。

在西部内陆沙漠和草原地区,蒸发能力达到1600~2000毫米,为我国蒸发能力最强的地区。而在东北大小兴安岭、长白山、千山丘陵区和三江平原,气温既低、湿度又大,因此,年蒸发量较小,仅600~1000毫米。

我国地表径流随时间的分布也很不均匀,径流的季节性分配具有夏季丰水、冬季枯水、春秋过渡的特点,而且年际变化北方大于南方。

我国东北平原,黄河、淮河、海河平原以及长江中下游平原的地下水补给以降雨为主;而在西北内陆盆地则主要以河川径流补给为主。南方山区地下水补给量大,一般为20~25万立方米/(平方公里·a);而东北西部、内蒙和西北内陆河山丘区一般小于5万立方米/(平方公里·a)。

3、我国水资源主要问题

1)我国水资源人均和亩均水量少

我国水资源总量为28124亿立方米,其中河川径流量为27115亿立方米,居世界第六位。但我国人均水资源量只有2710立方米,约为世界人均水资源的1/4,列世界第88位。亩均水资源量也只有1770立方米,相当于世界平均数的2/3左右。因此,虽然我国水资源总量并不少,但人均和亩均水量并不丰富。

2)水资源时空分布不均匀,水土资源组合不平衡

我国水资源的时空分布很不均匀,与耕地、人口的地区分布也不相适应。我国南方地区耕地面积只占全国359%,人口数占全国的547%,但水资源总量占全国总量的81%;人均而北方四区水资源总量只占全国总量的144%,耕地面积却占全国的583%。由于季风气候的强烈影响,我国降水和径流的年内分配很不均匀,年际变化大,少水年和多水年持续出现,旱涝灾害频繁,平均约每三年发生一次较严重的水旱灾害。

3)水土流失严重,许多河流含沙量大

由于自然条件的限制和长期人类活动的结果,中国森林覆盖率只有12%,居世界第120位,水土流失严重,全国水土流失面积约150万平方公里,约占国土面积1/6。结果造成许多河流的含沙量大,如黄河年平均含沙量为377kg/立方米,年输沙总量16亿t,居世界大河之首。

4)我国水资源开发利用各地很不平衡

在南方多水地区,水的利用率较低,如长江只有16%,珠江15%,浙闽地区河流不到4%,西南地区河流不到1%。但在北方少水地区,地表水开发利用程度比较高,如海河流域利用率达到67%,辽河流域达到68%,淮河达到73%,黄河为39%,内陆河的开发利用达32%。地下水的开发利用也是北方高于南方,目前海河平原浅层地下水利用率达83%,黄河流域为49%。

水资源的利用和保护

随着人口的增长,城市化、工业化以及灌溉对水的需求日益增加,本世纪将出现许多用水紧缺问题。在可供淡水有限的情况下,应积极采取措施保护宝贵的资源。一般采取以下几种措施。

1、提高水的利用效率,开辟第二水源

这是目前解决水资源紧张的重要途径,主要方法有:

1)降低工业用水量,提高水的重复利用率

降低工业用水量的主要途径是改革生产用水工艺,争取少用水,提高循环用水率。如炼钢厂用氧气转炉代替老式平炉,不但提高了钢的质量,而且用水量降低了86~90%。

如果把全国工业用水的平均重复利用率从目前的20%提高到40%。每天可节水1300万吨,相应地节省供水工程投资26亿元,节水量和经济效益都是相当可观的。

提高工业用水重复利用率,不仅是合理利用水资源的重要措施,而且减少了工业废水量,减轻了废水处理量和对水体的污染。

2)实行科学灌溉,减少农业用水浪费

全世界用水的70%为农业灌溉用水,但其利用率很低,浪费严重。据估计,全世界有37%的灌溉水用于作物生长,其余63%都被浪费掉了。因此,改革灌溉方法是提高用水效率的最大潜力所在。

渠道渗漏是世界各国在发展灌溉事业时遇到的共同问题。据国际灌溉排水委员会的统计,灌溉水渗漏损失量一般为15~30%,高的甚至达到50~60%。我国渗漏损失一般为40~50%,高的甚至达到70~80%。由于大部分灌区的渠道没有防渗措施,我国南方长江、珠江、东南沿海等地渠道水利用系数平均为06,其他各片为05。估计全国渠道渗漏损失的水量可达到1700多亿立方米。因此,防渗渠道和暗管输水等工程技术的应用可以得到明显的节水效果。

灌溉方式的改进,是农业节水的重要途径。20世纪60年代在以色列发展起来的滴灌系统,可将水直接送到紧靠植物根部的地方,以使蒸发和渗漏水量减到最小。当前,国外灌溉节水技术的发展趋向是采用完整的灌溉排水管道系统,它具有能源消耗少,输水快,配水均匀、水量损失小,不影响机耕等优点。此外,一些国家还研究了新的灌溉技术,如涌流灌溉、水平畦田灌溉、采用自动升降竖管等。内布拉斯加农业和自然资源研究所设计了一种灌溉计算机程序,利用各小型气象站收集来的数据计算各地区生长的不同作物的蒸发蒸腾率,指导农民调整灌溉日期。自动灌溉技术,利用计算机控制流量、监测渗漏、调节不同风速和土壤湿度条件下的用水量,并使肥料用量最佳化。我国最新的研究表明,覆盖滴灌对水的利用效率更高,是适合干旱半干旱地区的新型灌溉技术。

3)回收利用城市污水、开辟第二水源

回收和重新使用废水,使其变为可用的资源是另一种提高水使用效率的方法。在东京,城市水回收中心通过三级水处理厂慢沙过滤回收废水,氯化消毒后用于冲洗高层建筑的厕所。北京也曾修建过类似的“中水道”系统。

2、调节水源流量,增加可靠供水

前述水资源紧张的第一个原因是自然条件的影响,如气候、地理位置,淡水分布不均匀等问题。人们试图通过调节水源流量、开发新水源的方式加以解决。

1)建造水库:建造水库调节流量,可以将丰水期多余水量储存在库内,补充枯水期的流量不足。不仅可以提高水源供水能力,还可以为防洪、发电、发展水产等多种用途服务。目前,各国在江河上建造的库容超过1亿立方米的水库共有1350个,总蓄水量达到4100立方千米。

然而,在很多工业发达国家,随着建库地址的选择日益困难,增加新蓄水设施的成本迅速提高,水库发展的速度明显减慢了。发展中国家的水库建造仍处于全盛时期。在建库时,还必须研究对流域和水库周围生态系统的影响,否则会引起不良后果。

2)跨流域调水:跨流域调水是一项耗资昂贵的增加供水工程,是从丰水流域向缺水流域调节。由于其耗资大、对环境破坏严重,许多国家已不再进行大规模的流域间调水。巴基斯坦的西水东调工程和澳大利亚的雪山河调水工程以及我国近年来相继完成的引黄济青、引滦入津和引滦入唐等工程都是从丰水流域向缺水流域供水的大工程,我国的南水北调工程也已开始动工。

3)地下蓄水:目前,已有20多个国家在积极筹划人工补充地下水。在美国,加利福尼亚的地方水利机构每年将25亿立方米左右的水贮存地下。到1980年,该州已有3450万立方米的水贮存在两个水利工程项目的示范区内;其单位成本平均至少比新建地表水水库低35~40%。美国国会于1984年秋通过立法,批准西部17个州兴建蓄水层回灌示范工程。在荷兰,实现人工补给地下水后,解决了枯水季节的供水问题,每年增加含水层储量200~300万立方米。

4)海水淡化:海水淡化可解决海滨城市的淡水紧缺问题。目前,世界海水淡化的总能力为27立方千米/a,不到全球用水量的1‰。沙特阿拉伯、伊朗等国家海水淡化设备能力占世界的60%,在沙特阿拉伯还建造了世界上最大的淡化海水管道引水工程。

5)拖移冰山:此工程在近期内还不可能实现,仍处于计划阶段。据估计,南极的一小块浮冰就可获得10亿立方米的淡水,可供400万人一年的用量。

6)恢复河、湖水质:采用综合防治水污染的方法恢复河湖水质。即采用系统分析的方法,研究水体自净、污水处理规模、污水处理效率与水质目标及其费用之间的相互关系,应用水质模拟预测及评价技术,寻求优化治理方案,制订水污染控制规划。采用这种方法治理的河流,如美国的特拉华河、英国的泰晤士河、加拿大的圣约翰河等水质都得到恢复,增加了淡水供应。

7)合理利用地下水:地下水是极重要的水资源之一,其储量仅次于极地冰川,比河水、湖水和大气水分的总和还多。但由于其补给速度慢,过量开采将引起许多问题。在开发利用地下水资源时,应采取以下保护措施:

(1)加强地下水源勘察工作,掌握水文地质资料,全面规划,合理布局,统一考虑地表水和地下水的综合利用,避免过量开采和滥用水源;

(2)采取人工补给的方法,但必须注意防止地下水的污染;