全球水资源供给及利用情况

2023-11-05 理论教育版权反馈

【摘要】：水文循环中水量是一个通量，其统计值需要反映一个给定时段内的总量，通常以年为单位进行统计，从表3-2及表3-1可知，全球每年参加水文循环的水量不过是全球水储量中的0.04%，即参加水文循环中的总降水量57.7 万km3，而其中只有21%降在陆面上，成为有可能被利用的淡水补给源，而降在陆面上的降水又只有39%成为河川径流，通常只把这一部分看作是可利用水资源的潜力。

1.地球水圈及全球水储量

地球在地壳表层、表面和围绕地球的大气层中存在着各种形态的，包括液态、气态和固态的水，形成地球的水圈，并和地球上的岩石圈、大气圈和生物圈共同组成地球的自然圈层。水圈和岩石圈、大气圈和生物圈相互作用，水并且存在于其他圈层之中。水圈中的水在太阳能的作用下，不断交替转化三态，并通过全球水文循环在地球表层及大气中不断运动。因此，水圈是地球圈层中最活跃的圈层。

水圈中的水由于地球表面各地温度的差异，绝大部分以液态形式积存于地壳表面低洼的地方，就是海洋；今日的海洋覆盖地球表面的71%，水量占地球水总储量的96.54%，而陆地面积只占地球表面积的29%，陆地上的水有相当一部分以固态形式即冰雪存在于地球的南北两极地表以及陆地的高山上；或仍以液态形式存储于地壳陆地部分上层，即地下水；或在陆地表面水体如河流、湖泊等里面，即陆面水；在围绕地球的大气层中仍有部分的气态水，即以水汽形式存在的大气水；以及在地球上一切动植物体内作为其组成部分存在的生物水。根据联合国1977年的资料，各部分水的储量情况见表3-1。

2.全球水文循环和水量平衡

海洋表面从太阳获得能量，水分通过蒸发现象逸入大气，并通过大气环流在地球上空扩散到海洋和陆地上空，在一定的条件下凝结，并以降水形式回归到地球表面。在陆地表面因降水产生径流，或直接从地表汇流回归入海，或通过地表层的蓄滞但仍最后回归入海，这样就形成水在海洋和陆地之间的循环运动。通常对这种海陆之间的水文循环称为大循环。此外，由海洋蒸发的水汽在空中凝结后，直接又以降水形式回落到海洋，这种水文循环称作海洋小循环；还有陆面上的部分降水在陆地表面形成水体，以及植物截留，通过土壤及植被的蒸腾，使陆面上的水分直接返回大气，再凝结以降水形式返回陆面，这种水文循环称作陆地小循环。水在各类生物的组成中占有重要位置。陆上生物以各种形式摄取水分，并以蒸发或排泄形式使水分回归大气或海洋，是陆地小循环的组成部分。全球水文循环示意图见图3-1。

表3-1　地球水储量

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中国人是最早发现水文循环现象的。在公元前239年问世的《吕氏春秋》中“圜道篇”上这样记载：“云气西行云云然，冬夏不辍；水泉东流，日夜不休；上不竭，下不满，小为大，重为轻，圜道也。”这是很朴素的水文循环思想，比起几乎同期的希腊古哲学家柏拉图（Plato）和亚里士多德（Aristotle）等对河流长流不息的解释是一个巨大的地下水库所提供的水源，即所谓的“地下循环说”，要科学得多，也比法国人佩劳特（P.Perrault）在1674年提出《泉之源》论文，论述了泉水的来源是降水，泉水流入海，产生蒸发，为降水来源这样的水文循环论早了1913年。尽管后者曾在1974年被联合国教科文组织认作是“水文循环学说的创始”，且作为是“科学水文学”的开始并进行纪念活动。

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图3-1　全球水文循环示意图

由于人类社会的发展，用水量不断增加。各类用水不外由地表水体和地下水体中取水。经过使用后一部分消耗于蒸发并返回大气，另一部分则以废污水形式回归于地表或地下水体，这就形成另一个小循环，可称作是用水的侧支循环。这个循环主要反映了水资源的供需问题，如图3-1中所示。侧支循环的概念，是1986年首先在我国提出的。(www.chuimin.cn)

在水文循环的过程中，大气中的水汽主要来源于海洋的蒸发。来自海洋的水汽约有15%被大气环流输送到陆地上空，这些水汽形成陆地上降水量的89%，另外11%的陆地上降水量来自陆地本身的蒸发所产生的水汽。全球水平衡的概况见表3-2。

表3-2　全球水平衡

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水圈中的水通过水文循环运动，从多年平均的意义上海洋中的水量保持平衡，而陆地上各类水体中的水量也是收支相抵，各类水体中的水都在不断更新补充，这种循环又使陆地上的淡水周而复始，不断净化。各类水体由于形态不同和体积上的差异，其更新周期各有不同见表3-3。

表3-3　各种水体的更替周期

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如表3-1所示，在全球水储量中，淡水储量只占全球水储量的2.5%，而在总淡水量中，绝大部分又是储存在高山冰川、两极冰盖和永久积雪及深层地下水中，这些就占去淡水总量的98.7%，而和人类生活关系最密切的河流水储量只占淡水总储量的0.007%，加上淡水湖泊中的淡水，总共不过占淡水总量的0.266%。因此，淡水资源还是很少的。但是，河流淡水积极参加水文循环，每年的更新量较大，作为全球年水资源量潜力的全球年径流量为4.7 万km3，其中河川年径流量约4.45 万km3，而冰川年径流量约有0.25 万km3，另外在内流区河流年径流量约有0.1万km3，这些内陆河径流排入内陆湖泊或沼泽，通过蒸发保持平衡。在全部径流量中，流经适于人类经济活动地区的径流量只占总径流量的40%。

3.水储量、水文循环量和水资源量

地球上有多少水，从近代的气候条件和地质条件看，即如表3-1中所示的地球水圈中水总储量138598.46万km3，即存在于地球上各种界质中的总水量，这个量虽然估计精度不一定很高，但是经过多数国家通过一定会议形式认可的量。一般认为在一定历史时期内这个量不会有变化，和地球以外的外空有水量的交换可以忽略不计，但在各种界质中的水量则在各年间会有一些变化，即在分配上的变化，总量不变。因此表3- 1 所表示的，也可理解为一种多年平均的情况。变化的原因就是因为存在全球水循环，因各年气候条件不同在每年的水循环过程中表3-2 中降水、径流和蒸发各项的数值也会有一些变化，因此表3-2 中的数值也是反映多年平均的情况。水文循环中水量是一个通量，其统计值需要反映一个给定时段内的总量，通常以年为单位进行统计，从表3-2及表3-1可知，全球每年参加水文循环的水量不过是全球水储量中的0.04%，即参加水文循环中的总降水量（并与总蒸发量平衡）57.7 万km3，而其中只有21%降在陆面上，成为有可能被利用的淡水补给源，而降在陆面上的降水又只有39%成为河川径流，通常只把这一部分看作是可利用水资源的潜力。当前多数国家以多年平均河川径流量作为年水资源量的代表，我国则除年河川径流量外，还考虑部分和河川径流联系很少的又处于和降水的积极交换带的浅层地下水，也是年水资源量的组成部分。

全球水资源供给及利用情况

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