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第13章 珍惜我们的生命系统——水资源

1.水的分布特点及分类

从太空中看,我们居住的地球,是一个椭圆形的、极为秀丽的蔚蓝色球体。水,是地球表面数量最多的天然物质,覆盖了地球70%以上的表面积,因此地球是一个名副其实的大水球。

众所周知,水是生命的保障,力量的源泉,生命起源于水,人类的生存和发展离不开水。所以,保护水资源,是全人类共同的责任。

作为一颗蔚蓝色的行星,地球的最重要的特色之一,便是有水,因此地球素称“水球”。地表的广大面积,被水所覆盖,主体是海洋,占地球表面积的71%。此外,还有大陆上的湖泊、河流和冰川中的水,土壤和浅部岩石的孔隙也含有一定数量的“地下水”。因此,水以液态、固态和气态三种形式,覆盖了地球3/4的面积,水分布于大气圈、水圈、地壳和生物体内,进行着物质循环。

地球全部水体的总储量为13.8亿立方千米,其中海洋为13.38亿立方千米,占总储量的96.5%,而分布在大陆上的水,包括地表水和地下水,各占余下的一半左右。在全球水的总储量中,淡水仅占2.53%,其余均为咸水。

地球表面的水,是十分活跃的。海洋蒸发的水汽,进入大气圈,经气流输送到大陆,凝结后降落到地面,部分被生物吸收,部分下渗为地下水,部分成为地表径流。地表径流和地下径流,大部分回归海洋。

地表水大部分,在河流、湖泊和土壤中,进行重新分配,除了回归海洋的那部分外,有一部分,储存在内陆湖泊里或形成冰川。这部分水量交换极其缓慢,周期要几十年甚至上千年。

海水是咸水,不能直接利用,所以我们通常所说的水资源,主要是指陆地上的淡水资源,如河流水、淡水、湖泊水、地下水和冰川等。陆地上的淡水资源,只占地球上水体总量2.53%,其中大部分(近70%)是固体冰川,即分布在两极地区和中、低纬度地区的高山冰川,还很难加以利用。目前人类比较容易利用的淡水资源,主要是河流水、淡水湖泊水,以及浅层地下水,储量约占全球淡水总储量的0.3%,只占全球总储水量的十万分之七。据研究,从水循环的观点来看,全世界真正能有效利用的淡水资源,每年约有9000千立方米。

水和水体是两个不同的概念。纯净的水,是由H2O分子组成的,而水体则含有多种物质,其中包括悬浮物、水生生物以及基底等。水体实际上,是指地表被水覆盖地段的自然综合体,包括河流、湖泊、沼泽、水库、冰川、地下水和海洋等。

河流,是指陆地表面上,经常或间歇有水流动的线形天然水道。陆地上的河流,不停地进行着侵蚀、搬运、堆积等作用,改变着地貌特征。

每条河流,都有河源和河口。河源,是指河流的发源地,有的是泉水,有的是湖泊、沼泽或是冰川。各个河流的河源情况,不尽一样。河口,是河流的终点,即河流流入海洋、河流(如支流流入干流)、湖泊或沼泽的地方。

每一条河流,基本上分上、中、下游三段。通常上游流速大,冲刷占优势;中游流速减小,流量加大,冲刷、淤积都不严重,但河流两侧的侵蚀有所发展;下游流速较小,但流量大,淤积占优势,多浅滩或沙洲。

大江大河在入海处,都会分多条入海,形成河口三角洲。

我们知道,中国境内的河流众多,全国径流总量达2.7万多亿立方米,相当于全球径流总量的5.8%。由于主要河流多发源于青藏高原,落差很大,因此中国的水力资源非常丰富,蕴藏量达6.8亿千瓦,居世界第一位。

湖泊,主要通过入湖河川径流、湖面降水和地下水,而获得水量。湖水水位,通常在雨季或稍后上升,而在蒸发旺季下降。以冰川融水为主要补给的湖泊,水位的变化,受到热季和雨季的影响。

冰川是一种巨大的流动固体。在高寒地区,雪结晶聚积成巨大的冰川冰,在重力影响下,冰川冰开始流动,从而发展成为冰川。

冰川是地表上长期存在并能自行运动的天然冰体。由大气固体降水经多年积累而成,是地表重要的淡水资源。

冰川不同于冬季河湖冻结的水冻冰,构成冰川的主要物质是冰川冰。冰川总面积约达1600多万平方千米,约占地球上淡水总量的69%。冰川所含的水量占地球上除海水之外所有的水量的97.8%。有学者认为,全世界存在着多达7万至20万个冰川。

现代冰川面积的97%、冰量的99%为南极大陆和格陵兰两大冰盖所占有,特别是南极大陆冰盖面积,达到近1400万平方千米(包括冰架),最大冰厚度超过4000米。冰川冰,虽然储藏着全球淡水量的3/4左右,但可以直接利用的很少。

冰川分为大陆冰盖(简称冰盖)和山岳冰川(又称山地冰川或高山冰川)。大陆冰盖主要分布在南极和格陵兰岛。山岳冰川则分布在中纬、低纬的一些高山上。全世界冰川面积共有1500多万平方千米,其中南极和格陵兰的大陆冰盖就占去1465万平方千米。

我国的冰川都属于山岳冰川,按成因又分为大陆性冰川和海洋性冰川两大类,总储量约5.13万亿立方米。前者占冰川总面积的80%,后者主要分布在念青唐古拉山东段。

地下水,是指广泛埋藏在地表以下的各种状态的水。大气降水降落到地表后,其中一部分下渗到松散堆积物中、岩层裂缝中与洞穴中,并在其中储存起来,这就成为了地下水。地下水主要来源于大气降水,因此地下水量的多少、地下水位高低的变化主要与大气降水量及其变化有重要联系。我国西部内陆干旱地区的山前地带也埋藏有地下水,这是由于附近的高山冰川积雪在夏季融化潜入地下形成的。

严格来说地下水分为很多类,但主要的还是两种:潜水和承压水。

潜水,是指埋藏在第一个隔水层之上的地下水,通常所见到的地下水多半是潜水,主要由降水和地表水入渗补给。潜水流出地面时就形成泉。由于潜水充满岩石或松散堆积物所有空隙,因而有统一的自由水面,称为潜水面。人工打井,就是打到潜水面以下。潜水面因降水量多少、降水季节变化、水位高低等而有升降变化。潜水埋藏深度因地而异。据科学家估算,全世界的地下水总量多达1.5亿立方千米,几乎占地球总水量的1/10,比整个大西洋的水量还要多!地下水与人类的关系十分密切,井水和泉水是我们日常使用最多的地下水。不过,地下水也会造成一些危害。例如,地下水过多会引起铁路、公路塌陷,淹没矿区坑道,形成沼泽地等。地下水有一个总体平衡的问题,所以不能盲目和过度开发,否则容易形成地下空洞、地层下陷等问题。

承压水是指充满于上、下两个隔水层之间的含水层,并承受一定压力的地下水。它在一定条件下,可自行喷出地表,所以承压水又叫自流水或喷泉。承压水是在岩层、岩石性质、地质构造以及地貌等因素相互配合下形成的,其中以向斜构造、盆地地貌等最重要。例如,我国四川盆地、山东淄博盆地等,都属于承压水盆地。济南有泉城之称,就是由承压水构造而形成的,它在山区接受大气降水补给,在城区则以上升泉形式涌出地表。在多数情况下,承压水埋藏较深,封存条件较好,循环交替过程较长,水质较好,一般不受气象水文条件影响,因而水量也相当稳定。承压水水量大小与补给区水源多少、承压区面积和含水层厚度密切相关。

水资源与人类的关系非常密切,人类把水作为维持生活的源泉,人类在历史发展中,总是向有水的地方集聚,并开展经济活动。随着社会的发展、技术的进步,人类对水的依赖程度越来越大。

水资源,是世界上分布最广,数量最大的资源。水覆盖着地球表面70%以上的面积,总量达15亿立方千米;水资源也是世界上开发利用得最多的资源。现在人类每年消耗的水资源数量,远远超过其他任何资源,全世界年用水量达3万亿吨。

地球上水资源的分布很不均匀,各地的降水量和径流量差异很大。全球约有1/3的陆地,少雨干旱,而另一些地区,在多雨季节,易发生洪涝灾害。例如在我国长江流域及其以南地区,水资源占全国的82%以上,耕地占36%,水多地少;长江以北地区,耕地占64%,水资源不足18%,地多水少,粮食增产潜力最大的黄淮海流域的耕地占全国的41.8%,而水资源不到5.7%。

我国水资源总量虽然较大,但人均占有量并不多。水资源的特点,是地区分布不均,水土资源组合不平衡;年内分配集中,年际变化大;连丰连枯情况比较突出;河流的泥沙淤积严重。这些特点造成了我国容易发生水旱灾害,水的供需产生矛盾,这也表明了我国对水资源的开发利用、江河整治的任务十分艰巨。

2.水的作用

水对气候的影响

我们知道,水对气候具有调节作用。大气中的水汽,能阻挡地球辐射量的60%,保护地球不致冷却。海洋和陆地水体,在夏季能吸收和积累热量,使气温不致过高;在冬季则能缓慢地释放热量,使气温不致过低。此外,在自然界中,由于不同的气候条件,水还会以冰雹、雾、露水、霜等形态出现,并影响气候和人类的活动。

水对地理的影响

众所周知,地球表面的71%被水覆盖,表层的水体构成了水圈,水圈以海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气中的水等形式存在着。

水深刻地影响着地球的地理特征。水侵蚀岩石土壤,冲淤河道,搬运泥沙,营造平原,改变着地表形态。

水对生命的影响

据科学研究,地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生命体的重要组成部分。

水是维持生命必不可少的物质,在人体中水占体重的70%。人对饮用水还有质的要求,如果水中缺少人体必需的元素或含有某些有害物质,或水质遭到污染,达不到饮用要求,就会影响人体健康。

水中生活着大量的水生植物等水生生物。水有利于体内化学反应的进行,在生物体内还起到运输物质的作用,对于维持生物体温度的稳定,起到很大作用。

3.水资源的保护

尽管地球上的水数量巨大,而能直接被人们生产和生活利用的,却少得可怜。首先,海水又咸又苦,不能饮用,不能浇地,也难以用于工业。其次,地球的淡水资源,仅占其总水量的2.5%,而在这极少的淡水资源中,又有70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中,加上难以利用的高山冰川和永冻积雪,有87%的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源,是江河湖泊和地下水中的一部分,约占地球总水量的0.26%。全球淡水资源,不仅短缺而且地区分布极不平衡。约占世界人口总数40%的80个国家和地区严重缺水。目前,全球80多个国家的约15亿人口面临淡水不足,其中26个国家的3亿人口,完全生活在缺水状态。预计到2025年,全世界将有30亿人口缺水,涉及的国家和地区达40多个。21世纪,水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源,水资源问题已不仅仅是资源问题,更成为关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大问题。

我国对水资源的开发利用、江河整治的任务十分艰巨。长期以来受“水资源取之不尽,用之不竭”的传统价值观念影响,水资源被长期无偿利用,导致人们的节水意识低下,造成了巨大的水资源浪费和水资源非持续开发利用。水资源日益短缺,合理开发、利用水资源,保护生态环境,维护人与自然的和谐,已经成为21世纪人类共同的使命。

水资源危机,将会导致生态环境的进一步恶化。为了取得足够的水资源供给社会,必将加大水资源开发力度。水资源过度开发,可能导致一系列的生态环境问题。水污染的严重,既是水资源过度开发的结果,也是进一步加大水资源开发力度的原因,两者相互影响,形成恶性循环。

总之,水是生命的源泉,水似乎无处不在,然而饮用水短缺,却威胁着人类的生存。许多科学家预言:水在21世纪,将成为人类最缺乏的资源。正如人们所希望的,不要让人类的眼泪,成为地球上最后一滴水。

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