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水资源利用与保护
作者:本站  时间:2007/11/24 19:31:00  来源:论文天下论文网

摘要:人类对水资源的开发利用分两大类:一类是从水资源取走所需的水量,满足人民生活和工农业生产的需要后,数量有所消耗,质量有所变化,在另外地点回归水源。另一类是取用水能(水力发电)、发展水运、水产和水上游乐,维持生态平衡等,这种利用不需要从水源引走水量,但是需要河流、湖泊、河口保持一定的水位、流量和水质。本节所讨论的水资源利用情况主要是第一类用水形式。

关键词:水资源 利用 保护

 

  水是人类发展不可缺少的自然资源,是人类和一切生物赖以生存的物质基础。当今世界,水资源不足和污染构成的水源危机成为任何一个国家在政策、经济和技术上所面临的复杂问题和社会经济发展的主要制约因素。1992年1月联合国在冰岛举行了水和环境国际会议,呼吁寻找新的途径,对淡水资源作出评价、发展和管理。1993年,世界银行提出了有关水资源的新课题。粮农组织最近成立了一个关于水和持续农业发展的国际项目(LAP-WASAD),这些信息表明,水资源问题已引起全世界的关注。

  人类对水资源的开发利用分两大类:一类是从水资源取走所需的水量,满足人民生活和工农业生产的需要后,数量有所消耗,质量有所变化,在另外地点回归水源。另一类是取用水能(水力发电)、发展水运、水产和水上游乐,维持生态平衡等,这种利用不需要从水源引走水量,但是需要河流、湖泊、河口保持一定的水位、流量和水质。本节所讨论的水资源利用情况主要是第一类用水形式。

  要做好水资源的利用与保护工作,就要了解水资源及其重要作用,世界水资源利用情况,我国水资源的特点,水资源的利用与保护措施。

  (一)水资源及其重要作用

  1、水资源

  地球上水的总贮量约有13.9亿km3,其中约97%为海洋咸水,不能直接为人类利用。二淡水的总量仅为0.36亿km3,而且这不足地球总水量3%的淡水中,有77.2%是以冰川和冰帽形式存在于极地和高山上,也难以为人类直接利用;22.4%为地下水和土壤水,其中2/3的地下水深埋在地下深处;江河、湖泊等地面水的总量大约只有23万km3,占淡水总量的0.36%。因此,只有约20%的淡水是人类易于利用的,而能直接取用的河、湖淡水仅占淡水总量的0.3%。可见,可供人类直接利用的淡水资源是十分有限的。

   2、水循环

  地球表面的水在太阳辐射能和地心引力的相互作用下,不断地蒸发和蒸腾到大气中,并在空中形成云,在大气环流的作用下传播到不同的地域,再以降雨或降雪等形式回到海洋或陆地的表面。这些降水,一部分渗入地下,成为土壤水或地下水;一部分形成地表径流汇入江、海,再经蒸发进入大气圈;还有一部分直接蒸发或经植物吸收而蒸腾进入大气。这种过程循环往复,永无止境。

  通过循环水资源得到不断的更新。在较长时间内,全球范围的蒸发于降水基本保持平衡,但在一定时间、空间范围内,其数量极为有限,并不像人们想象的那样可以取之不尽、用之不竭。不同形态水的循环速率差异很大,除生物水外,大气水和河流水的循环更替期最短,更新利用率高,是最活跃、最重要,也是于人类和生物生长发育最密切的水资源。

  3、水资源的重要作用

  1) 调节气候。水是大气的重要成分。虽然大气中仅含全球水量的百万分之一,然而,大气和水之间的循环相互作用,确定了地球水循环运动,形成支持生物的气候。大气中的水帮助调节全球能量平衡,水循环运动起着不同地区的能量传输作用。

  2) 水磨塑造地球表面的形态。流动的水开创和推动土地地貌的形成,重排地表景观以及三角洲形成等。水是形成土壤的关键因素,也在岩石的物理风化中起着重要作用。

  3)水具有物质运输的功能。水可以输送多种多样材料和营养物质。水输送物质的形式有两种:溶解的矿物质和整体物质。大气中的各种颗粒物质可以沉降到水体,然后由水输送。从这一方面可以看到,水可以把环境污染物输送、扩散到更远、更广泛的区域。

  4) 水是一切生物必不可少的物质。生命的形成离不开水,水是生物的主体,生物体内含水量占体重的60~80%,甚至90%以上。水是生命原生质的组成部分,并参与细胞的新陈代谢,还是生物体内外生物化学发生的介质。因此,一切生命都离不开水。水与生物以各种方式相互作用。在一个区域范围内,水是决定植被群落和生产力的关键因素之—,还可以决定动物群落的类型、动物行为等。

  5) 水是人类赖以生存和生产的最基本的物质基础。水与人类的关系非常密切,不论是生活或是生产活动都离不开水这一宝贵的自然资源,水既是人体的重要组成,又是人体新陈代谢的介质,人体的水含量占体重的2/3,维持人类正常的生理代谢,每天每人至少需要2~3L水。工业生产、农田灌溉、城市生活都需要消耗大量的水。但是,随着人口和经济活动的加剧,全球的水循环已大大偏离了它的自然状态,水的流动已发生了显著的变化。人口迅速增长,加快了对水资源的消耗,工农业生产发展严重污染了水体,森林破坏改变了蒸发和径流方向等,这些人类活动造成了水资源的严重破坏,使世界面临着水危机。  返回

   (二) 世界水资源利用情况

  1、世界水资源概况

   世界各地自然条件不同,降水和径流相差也很大。年降水量以大洋洲(不包括澳大利亚)的诸岛最多;其次是南美洲,那里大部分地区位于赤道气候区内,水循环十分活跃,降水量和径流量均为全球平均值的两倍以上。欧洲、亚洲和北美洲与世界平均水平相接近,而非洲大陆是世界上最为干燥地区之一,虽然其降水量与世界平均值相接近,但由于沙漠面积大,蒸发强烈,径流量仅为151mm。相比之下大洋洲的澳大利亚最为干燥,与降水量761mm相对其径流量仅为39mm,这是由于澳大利亚的有2/3地区为荒漠、半荒漠所致。

  2、世界水资源的供给与利用

    通常人们将全球陆地入海径流总量作为理论上的水资源总量,即全球水资源总量为47000km3,而这一水资源数量在全球分布又是不均匀的,各国水资源丰缺程度相差很大。人类在早期对水资源的开发利用,主要是在农业、航运、水产养殖等方面,而用于工业和城市生活的水量很少,直到本世纪初,工业和城市生活用水仍只占总用水量的12%左右。随着世界人口的高速增长以及工农业生产的发展,水资源的消耗量越来越大。世界用水量逐年增长,1900~1975年间,每年以3~5%的速度递增,即每20年左右增长一倍。到2000年,世界总用水量将达到6000亿m3,占世界总径流量的15%。

   随着人类文明的进步,对水资源的需要量越来越大,1985年用水量为1950年的3.5倍。其中农业用水占总水量的比例由1950年的78.2%下降到1985年的61. %5;而工业用水与城市用水占总用水量的比例由1950年的22.7%,增加到1985年的34.6%。但可供人类使用的水资源却不会增加;甚至会因人为的污染等因素而使其质量变差,可利用数量减少。加之,世界淡水资源的分布极不均匀,人们居住的地理位置与水的分布又不相称,使水资源的供应与需求之间的矛盾很大,尤其是在工业和人口集中的城市,这个矛盾更加突出。据统计,近40年来,全世界农业用水量仅增加了2倍、工业用水增加了7倍,而生活用水增加的更多。

   在人类消耗的淡水资源中生活用水量只占总用水量的一小部分,目前全世界的生活用水量只占河川径流量的7,但随着人类生活水平的不断提高,生活用水量在不断增长。

   在工业用水中,主要是能源部门的冷却用水量大。在热电厂,每生产1000kW·h电,需用水200~500 m3;而原子能电站需水量多一倍。世界能源年产量为4×1012kW·h电,耗水量约为1.2×1010m3。按照目前的趋势,电力生产每10年翻一番,耗水量较大的核电站的比例到2000年将提高到30~50%。因此,电力工业需水量将增加一个数量级。在保持现代工业发展进度情况下,冷却水用量占全球需水量的30%,工业发达国家则可能到60%。其次冶金工业和化学工业耗水量也很大。

   农业用水的耗水量主要是灌溉用水。并且农业用水的损失比工业用水要高得多,因此,农业用水对水资源的消耗是最大的。自1950年以来,世界灌溉农田增加了近3倍,达到2.7亿hm2。淡水资源总量并不能充分为人们所利用,例如,美国人均年占淡水资源10230m3,但约有2/3通过湖泊、河流、湿地等的蒸发及植物表面蒸腾进入到大气或流回海洋。因此,对水资源的消耗应当合理有序,否则,就会引起一系列的不良后果。如广州佛山最近出现许多地面塌陷的现象,专家指出其原因是采矿的同时大量提取地下水造成的。此外,大量废水的排放引起纳体的污染,使水资源更加紧张,出现严重的水资源危机。

  3、水危机产生的原因

   从总的水储量和循环量来看,地球上的水资源是丰富的,如能妥善保护与利用,可以供应200亿人的使用。但由于消耗量不断的增长和可利用水域的污染等原因,造成可利用水资源的短缺和危机,主要有以下几个方面的原因:

   1) 自然条件影响:地球上淡水资源在时间和空间上的极不均匀分布,并受到气候变化的影响,致使许多国家或地区的可用水量甚缺。例如我国长江、珠江、浙、闽、台及西南诸河流域的水量占总水量的81.0%,而这些地区的耕地仅占全国的35.9%;而华北和西北地处于干早或半干旱气候区,其降雨和径流都很少,季节性缺水很严重。北非和南撒哈拉地区、阿拉伯半岛、伊朗南部、巴基斯坦和西印度是年降雨长期平均变化最大的区域,其变化幅度超过40%。美国西南部、墨西哥西北部、非洲西南部、巴西最东端以及智利部分地区也是如此。因此,世界许多地区会出现区域性的供水危机。

  2) 城市与工业区集中发展:200多年来,世界人口趋向于集中在占全球较小部分的城镇和城市中,在20世纪中期以来这种城市化化进程已明显加快。我国在改革开放后的20多年中,城市的数量增加了好几倍,城市的规模也越来越大。目前世界上城市居民约占世界人口的41.6%,而城市占地面积只占地球上总面积的0.3%。在城市和城市周围又大量建设了工业区,因此集中用水量很大,超过当地水资源的供水能力。

  例如,日本年降雨量1818mm,但由于73%的工业集中在太平洋沿岸,而且东京、大阪、名古屋三大城市周围50km以内,不到国土的1%土地以上居住了全国总人口32%,因此这些城市用水十分紧张。

  3) 水体污染:水体有两个含义:一般是指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋的总称,在环境学领域中则把水体当作包括水中的悬浮物、溶解物质、底泥和水生生物等的完整生态系统或自然综合体。由于污染物的入侵,使许多水体受到污染,致使其可利用性下降或丧失。因此,水体污染是破坏水资源、造成可利用水资源缺乏的重要原因之一。主要的水体污染物包括各种有机物、酸污染、悬浮物、有毒重金属和农以及氮磷等营养物质。

  4) 用水浪费:城市生活和工农业用水都存在大量的浪费。由于管理不善,工程配套差和工艺技术落后,城市管网和卫生设施的漏水很普遍,是城市生活用水中浪费最大的一项。据统计,美国城市管网漏水量平均达每人每天60L,占全部用水量的10~15%。北京漏水量占总用水量的10~40%,甚至可达70%。工业上从水源取用的水量远远超过其实际耗水量。如美国1970年统计表明,占全国工业用水量78%的热电站用水,其实际耗水量仅为其取用水量的1%。农村大水漫灌,利用率很低,而且渠道渗漏很大,不仅浪费水资源,而且引起土壤的次生盐渍化和潜育化,降低土壤质量。

  5) 盲目开发地下水:由于地表径流的减少,水资源的开发由地表转入地下,但由于对地下水的盲目过量开采,引起了一系列的后果。我国北方地下水年开采量超过了370亿m3,河北沧州1973年地下水位降落漏斗为16km2,中心水位埋深33m,到1980年已达到2700km2,中心水位达68m,这种现象在北方较普遍。由于过量开发地下水,导致上海、天津市都发生了严重的地面下沉;一些沿海城市出现了海水入侵,使地下水含盐量过高,失去饮用价值;我国西南部分碳酸盐地区的岩溶塌陷。



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