水資源的保護與利用

水資源的保護與利用王義超0800100105商學(xué)院經(jīng)管1001班水是人類發(fā)展不可缺少的自然資源，是人類和一切生物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)今世界，水資源不足和污染構(gòu)成的水源危機成為任何一個國家在政策、經(jīng)濟和技術(shù)上所面臨的復(fù)雜問題和社會經(jīng)濟發(fā)展的主要制約因素。人類對水資源的開發(fā)利用分兩大類：一類是從水資源取走所需的水量，滿足人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要后，數(shù)量有所消耗，質(zhì)量有所變化，在另外地點回歸水源。另一類是取用水能（水力發(fā)電）、發(fā)展水運、水產(chǎn)和水上游樂，維持生態(tài)平衡等，這種利用不需要從水源引走水量，但是需要河流、湖泊、河口保持一定的水位、流量和水質(zhì)。本節(jié)所討論的水資源利用情況主要是第一類用水形式。要做好水資源的利用與保護工作，就要了解水資源及其重要作用，產(chǎn)生水危機的原因，以此謀求水資源的利用與保護措施。（一）水資源及其重要作用1、 水資源地球上水的總貯量約有13.9億km3，其中約97%為海洋咸水，不能直接為人類利用。二淡水的總量僅為0.36億km3，而且這不足地球總水量3%的淡水中，有77.2%是以冰川和冰帽形式存在于極地和高山上，也難以為人類直接利用；22.4%為地下水和土壤水，其中2/3的地下水深埋在地下深處；江河、湖泊等地面水的總量大約只有23萬km3，占淡水總量的0.36%。因此，只有約20%的淡水是人類易于利用的，而能直接取用的河、湖淡水僅占淡水總量的0.3%。可見，可供人類直接利用的淡水資源是十分有限的。2、 水資源的重要作用1） 調(diào)節(jié)氣候。水是大氣的重要成分。雖然大氣中僅含全球水量的百萬分之一，然而，大氣和水之間的循環(huán)相互作用，確定了地球水循環(huán)運動，形成支持生物的氣候。大氣中的水幫助調(diào)節(jié)全球能量平衡，水循環(huán)運動起著不同地區(qū)的能量傳輸作用。2） 水磨塑造地球表面的形態(tài)。流動的水開創(chuàng)和推動土地地貌的形成，重排地表景觀以及三角洲形成等。水是形成土壤的關(guān)鍵因素，也在巖石的物理風(fēng)化中起著重要作用。3） 水具有物質(zhì)運輸?shù)墓δ?。水可以輸送多種多樣材料和營養(yǎng)物質(zhì)。水輸送物質(zhì)的形式有兩種：溶解的礦物質(zhì)和整體物質(zhì)。大氣中的各種顆粒物質(zhì)可以沉降到水體，然后由水輸送。從這一方面可以看到，水可以把環(huán)境污染物輸送、擴散到更遠、更廣泛的區(qū)域。4） 水是一切生物必不可少的物質(zhì)。生命的形成離不開水，水是生物的主體，生物體內(nèi)含水量占體重的60?80%，甚至90%以上。水是生命原生質(zhì)的組成部分，并參與細胞的新陳代謝，還是生物體內(nèi)外生物化學(xué)發(fā)生的介質(zhì)。因此，一切生命都離不開水。水與生物以各種方式相互作用。在一個區(qū)域范圍內(nèi)，水是決定植被群落和生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素之一，還可以決定動物群落的類型、動物行為等。5） 水是人類賴以生存和生產(chǎn)的最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。水與人類的關(guān)系非常密切，不論是生活或是生產(chǎn)活動都離不開水這一寶貴的自然資源，水既是人體的重要組成，又是人體新陳代謝的介質(zhì)，人體的水含量占體重的2/3，維持人類正常的生理代謝，每天每人至少需要2?3L水。工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)田灌溉、城市生活都需要消耗大量的水。但是，隨著人口和經(jīng)濟活動的加劇，全球的水循環(huán)已大大偏離了它的自然狀態(tài)，水的流動已發(fā)生了顯著的變化。人口迅速增長，加快了對水資源的消耗，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展嚴(yán)重污染了水體，森林破壞改變了蒸發(fā)和徑流方向等，這些人類活動造成了水資源的嚴(yán)重破壞，使世界面臨著水資源危機。（二）水危機產(chǎn)生的原因從總的水儲量和循環(huán)量來看，地球上的水資源是豐富的，如能妥善保護與利用，可以供應(yīng)200億人的使用。但由于消耗量不斷的增長和可利用水域的污染等原因，造成可利用水資源的短缺和危機，主要有以下幾個方面的原因：1）自然條件影響：地球上淡水資源在時間和空間上的極不均勻分布，并受到氣候變化的影響，致使許多國家或地區(qū)的可用水量甚缺。例如我國長江、珠江、浙、閩、臺及西南諸河流域的水量占總水量的81.0%，而這些地區(qū)的耕地僅占全國的35.9%；而華北和西北地處于十早或半干旱氣候區(qū)，其降雨和徑流都很少，季節(jié)性缺水很嚴(yán)重。北非和南撒哈拉地區(qū)、阿拉伯半島、伊朗南部、巴基斯坦和西印度是年降雨長期平均變化最大的區(qū)域，其變化幅度超過40%。美國西南部、墨西哥西北部、非洲西南部、巴西最東端以及智利部分地區(qū)也是如此。因此，世界許多地區(qū)會出現(xiàn)區(qū)域性的供水危機。2） 城市與工業(yè)區(qū)集中發(fā)展：200多年來，世界人口趨向于集中在占全球較小部分的城鎮(zhèn)和城市中，在20世紀(jì)中期以來這種城市化化進程已明顯加快。我國在改革開放后的20多年中，城市的數(shù)量增加了好幾倍，城市的規(guī)模也越來越大。目前世界上城市居民約占世界人口的41.6%，而城市占地面積只占地球上總面積的0.3%。在城市和城市周圍又大量建設(shè)了工業(yè)區(qū)，因此集中用水量很大，超過當(dāng)?shù)厮Y源的供水能力。3） 水體污染：水體有兩個含義：一般是指河流、湖泊、沼澤、水庫、地下水、海洋的總稱，在環(huán)境學(xué)領(lǐng)域中則把水體當(dāng)作包括水中的懸浮物、溶解物質(zhì)、底泥和水生生物等的完整生態(tài)系統(tǒng)或自然綜合體。由于污染物的入侵，使許多水體受到污染，致使其可利用性下降或喪失。因此，水體污染是破壞水資源、造成可利用水資源缺乏的重要原因之一。主要的水體污染物包括各種有機物、酸污染、懸浮物、有毒重金屬和農(nóng)藥以及氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)。4） 用水浪費：城市生活和工農(nóng)業(yè)用水都存在大量的浪費。由于管理不善，工程配套差和工藝技術(shù)落后，城市管網(wǎng)和衛(wèi)生設(shè)施的漏水很普遍，是城市生活用水中浪費最大的一項。據(jù)統(tǒng)計，美國城市管網(wǎng)漏水量平均達每人每天60L，占全部用水量的10~15%。北京漏水量占總用水量的10~40%，甚至可達70%。工業(yè)上從水源取用的水量遠遠超過其實際耗水量。如美國1970年統(tǒng)計表明，占全國工業(yè)用水量78%的熱電站用水，其實際耗水量僅為其取用水量的1%。農(nóng)村大水漫灌，利用率很低，而且渠道滲漏很大，不僅浪費水資源，而且引起土壤的次生鹽漬化和潛育化，降低土壤質(zhì)量。5） 盲目開發(fā)地下水：由于地表徑流的減少，水資源的開發(fā)由地表轉(zhuǎn)入地下，但由于對地下水的盲目過量開采，引起了一系列的后果。我國北方地下水年開采量超過了370億m3,河北滄州1973年地下水位降落漏斗為16km2，中心水位埋深33m，到1980年已達到2700km2，中心水位達68m，這種現(xiàn)象在北方較普遍。由于過量開發(fā)地下水，導(dǎo)致上海、天津市都發(fā)生了嚴(yán)重的地面下沉；一些沿海城市出現(xiàn)了海水入侵，使地下水含鹽量過高，失去飲用價值；我國西南部分碳酸鹽地區(qū)的巖溶塌陷。（三）水資源的利用和保護隨著人口的增長，城市化、工業(yè)化以及灌溉對水的需求日益增加，21世紀(jì)將出現(xiàn)許多用水緊缺問題。在可供淡水有限的情況下，應(yīng)積極采取措施保護寶貴的資源。一般采取以下幾種措施。1、 提高水的利用效率，開辟第二水源這是目前解決水資源緊張的重要途徑，主要方法有：1） 降低工業(yè)用水量，提高水的重復(fù)利用率降低工業(yè)用水量的主要途徑是改革生產(chǎn)用水工藝，爭取少用水，提高循環(huán)用水率。如煉鋼廠用氧氣轉(zhuǎn)爐代替老式平爐，不但提高了鋼的質(zhì)量，而且用水量降低了86~90%?，F(xiàn)在世界上許多工業(yè)發(fā)達的國家都把提高工業(yè)重復(fù)用水率作為解決城市用水困難的主要手段。有的國家還輔設(shè)了專門供工業(yè)循環(huán)用水的管道，效果很好。我國近幾年來，對水的重復(fù)利用也逐步開展起來。在一些水源特別緊張的城市，水的重復(fù)利用率已達到較高水平，如大連市為79.5%，青島為77.3%，太原為83.8%，但整體水平還比較低，平均工業(yè)用水重復(fù)利用率僅為20?30%。提高工業(yè)用水重復(fù)利用率，不僅是合理利用水資源的重要措施，而且減少了工業(yè)廢水量，減輕了廢水處理量和對水體的污染。2） 實行科學(xué)灌溉，減少農(nóng)業(yè)用水浪費全世界用水的70%為農(nóng)業(yè)灌溉用水，但其利用率很低，浪費嚴(yán)重。據(jù)估計，全世界有37%的灌溉水用于作物生長，其余63%都被浪費掉了。因此，改革灌溉方法是提高用水效率的最大潛力所在。渠道滲漏是世界各國在發(fā)展灌溉事業(yè)時遇到的共同問題。據(jù)國際灌溉排水委員會的統(tǒng)計，灌溉水滲漏損失量一般為15?30%，高的甚至達到50?60%。我國滲漏損失一般為40~50%，高的甚至達到70~80%。由于大部分灌區(qū)的渠道沒有防滲措施，我國南方長江、珠江、東南沿海等地渠道水利用系數(shù)平均為0.6,其它各片為0.5。估計全國渠道滲漏損失的水量可達到1700多億m3。因此，防滲渠道和暗管輸水等工程技術(shù)的應(yīng)用可以得到明顯的節(jié)水效果。3） 回收利用城市污水、開辟第二水源回收和重新使用廢水，使其變?yōu)榭捎玫馁Y源是另一種提高水使用效率的方法。在東京，城市水回收中心通過三級水處理廠慢沙過濾回收廢水，氯化消毒后用于沖洗高層建筑的廁所。北京也曾修建過類似的“中水道”系統(tǒng)。2、 調(diào)節(jié)水源流量，增加可靠供水前述水資源緊張的第一個原因是自然條件的影響，如氣候、地理位置，淡水分布不均勻等問題。人們試圖通過調(diào)節(jié)水源流量、開發(fā)新水源的方式加以解決。1） 建造水庫：建造水庫調(diào)節(jié)流量，可以將豐水期多余水量儲存在庫內(nèi)，補充枯水期的流量不足。不僅可以提高水源供水能力，還可以為防洪、發(fā)電、發(fā)展水產(chǎn)等多種用途服務(wù)。目前，各國在江河上建造的庫容超過1億m3的水庫共有1350個，總蓄水量達到4100km3。然而，在很多工業(yè)發(fā)達國家，隨著建庫地址的選擇日益困難，增加新蓄水設(shè)施的成本迅速提高，水庫發(fā)展的速度明顯減慢了。發(fā)展中國家的水庫建造仍處于全盛時期。在建庫時，還必須研究對流域和水庫周圍生態(tài)系統(tǒng)的影響，否則會引起不良后果。2） 跨流域調(diào)水：跨流域調(diào)水是一項耗資昂貴的增加供水工程，是從豐水流域向缺水流域調(diào)節(jié)。由于其耗資大、對環(huán)境破壞嚴(yán)重，許多國家已不再進行大規(guī)模的流域間調(diào)水。巴基斯坦的西水東調(diào)工程和澳大利亞的雪山河調(diào)水工程以及我國近年來相繼完成的引黃濟青、引灤入津和引灤入唐等工程都是從豐水流域向缺水流域供水的大工程，我國的南水北調(diào)工程也已開始動工。3） 地下蓄水：目前，已有20多個國家在積極籌劃人工補充地下水。在美國，加利福尼亞的地方水利機構(gòu)每年將25億m3左右的水貯存地下。到1980年，該州已有3450萬m3的水貯存在兩個水利工程項目的示范區(qū)內(nèi)；其單位成本平均至少比新建地表水水庫低35?40%。美國國會于1984年秋通過立法，批準(zhǔn)西部17個州興建蓄水層回灌示范工程。在荷蘭，實現(xiàn)人工補給地下水后，解決了枯水季節(jié)的供水問題，每年增加含水層儲量200~300萬m3。4） 海水淡化：海水淡化可解決海濱城市的淡水緊缺問題。目前，世界海水淡化的總能力為2.7km3/a，不到全球用水量的1%。。沙特阿拉伯、伊朗等國家海水淡化設(shè)備能力占世界的60%，在沙特阿拉伯還建造了世界上最大的淡化海水管道引水工程。5） 拖移冰山：此工程在近期內(nèi)還不可能實現(xiàn)，仍處于計劃階段。據(jù)估計，南極的一小塊浮冰就可獲得10億m3的淡水，可供400萬人一年的用量。6） 恢復(fù)河、湖水質(zhì)：采用綜合防治水污染的方法恢復(fù)河湖水質(zhì)。即采用系統(tǒng)分析的方法，研究水體自凈、污水處理規(guī)模、污水處理效率與水質(zhì)目標(biāo)及其費用之間的相互關(guān)系，應(yīng)用水質(zhì)模擬預(yù)測及評價技術(shù)，尋求優(yōu)化治理方案，制訂水污染控制規(guī)劃。采用這種方法治理的河流，如美國的特拉華河、英國的泰晤士河、加拿大的圣約翰河等水質(zhì)都得到恢復(fù)，增加了淡水供應(yīng)。合理利用地下水：地下水是極重要的水資源之一，其儲量僅次于極地冰川，比河水、湖水和大氣水分的總和還多。但由于其補給速度慢，過量開采將引起許多問題。在開發(fā)利用地下水資源時，應(yīng)采取以下保護措施：加強地下水源勘察工作，掌握水文地質(zhì)資料，全面規(guī)劃，合理布局，統(tǒng)一考慮地表水和地下水的綜合利用，避免過量開采和濫用水源；采取人工補給的方法，但必須注意防止地下水的污染；立監(jiān)測網(wǎng)，