水资源利用与保护

发布时间：2024-12-04 14:03

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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

[[left]][[image1]][[/left]]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[[right]][[image2]][[/right]]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污水体的污染，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、有毒重金属和农药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。返回

(三) 我国水资源的特点

1、概况：我国江河众多，流域面积在100km2以上的河流有5万多条，1000km2以上的约有1500多条。但受气候和地形的影响，河流分布很不均匀，绝大部分河流分布在我国东部湿润、多雨的季风区，西北内陆气候干燥、少雨，河流很少。

我国有1 km2以上的湖泊2300多个，总面积7187 km2，约占国土面积的0.8%；湖水总储量约为7088亿m3，其中淡水量占32%。

我国还有丰富的冰川资源，共有冰川43000余条，集中分布在西部地区。总面积58700km2，占亚洲冰川总量的一半以上，总贮量约52000亿m3。

我国平均年降水量为61889亿m3，平均降水深648.4mm，年均河川径流量27115亿m3，合径流深284.1mm。河川径流主要靠降水补给，由冰川补给的只有500亿m3左右。我国年平均地下水资源为8287.6亿m3。

根据分析计算，我国地表水和地下水的量分别为27115和8288亿m3，扣除二者间的重复量7279亿m3后，则我国多年平均水资源总量28124亿m3。

2、我国水资源特点

我国水资源的时空分布特点，可通过降水、蒸发、径流等水平衡要素的分布反映如下：

1) 水资源总量较丰富，人均和地均拥有量少

我国多年平均年水资源总量为28124亿m3，其中河川径流约占94%，低于巴西、前苏联、加拿大、美国和印度尼西亚，约占全球径流总量的5.8%，居世界第6位。平均径流深为284mm，为世界平均值的90%，居世界第7位。可见，我国的水资源量还是比较丰富的。然而，我国人口众多，按12亿人口计算，平均每人每年占有的河川径流量2260m3，不足世界平均值的1/4，分别是美国人均占有量的1/6，前苏联的1/8，巴西的1/19和加拿大的1/58。我国地域辽阔，平均每公顷耕地的河川径流占有量约28320m3，为世界平均值的80%。所以，人我国水资源量与需要不适应的矛盾十分突出，以占世界7的耕地和6%的淡水资源养活着世界上22%的人口。

2) 水资源时空分布不均

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284.8mm。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1200mm，而西北干旱区小于50mm，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35.9%，但水资源却占总量的81%，人均水资源约为全国平均的1.6倍，亩均水量为全国平均的2.3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1600~2000mm，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600~1000mm。

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m3/(km2·a)；而东北西部、内蒙和西北内陆河山丘区一般小于5万m3/(km2·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m3，其中河川径流量为27115亿m3，居世界第六位。但我国人均水资源量只有2710 m3，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1770m3，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35.9%，人口数占全国的54.7%，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14.4%，耕地面积却占全国的58.3%。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km2，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37.7kg/m3，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%。返回

(四) 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，21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%。

现在世界上许多工业发达的国家都把提高工业重复用水率作为解决城市用水困难的主要手段。有的国家还辅设了专门供工业循环用水的管道，效果很好。我国近几年来，对水的重复利用也逐步开展起来。在一些水源特别紧张的城市，水的重复利用率已达到较高水平，如大连市为79.5%，青岛为77.3%，太原为83.8%，但整体水平还比较低，平均工业用水重复利用率仅为20~30%。

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t，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0.6，其它各片为0.5。估计全国渠道渗漏损失的水量可达到1700多亿m3。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。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m3的水库共有1350个，总蓄水量达到4100km3。

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m3左右的水贮存地下。到1980年，该州已有3450万m3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m3。

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2.7km3/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m3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；

(3) 立监测网，随时了解地下水的动态和水质变化情况，以便及时采取防治措施。

3、加强水资源管理

为加强水资源管理，制定合理利用水资源和防止污染的法规；改革用水经济政策。如提高水价、堵塞渗漏、加强保护等。提高民众的节水意识，减少用水浪费严重和效率低的状况。

4、增加下水道建设，发展城市污水处理厂

欧美等国从长期的水系治理中认识到普及城市下水道，大规模兴建城市污水处理厂，普遍采用二级以上的污水处理技术，是水系保护的重要措施。

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