水资源的保护与利用

水资源的保护与利用王义超0800100105商学院经管1001班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。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，产生水危机的原因，以此谋求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一，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，使世界面临着水资源危机。（二）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十早或半干旱气候区，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。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。（三）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%。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。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。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：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；采取人工补给的方法，但必须注意防止地下水的污染；立监测网，