水资源安全的基础是健康的水循环

水资源安全的基础是健康的水循环,水循环包括天然水循环与人工水循环,或称自然水循环与社会经济系统水循环。

自然水循环是指地球上的水在太阳辐射和地球重力作用下,不断地进行转化、输送、交换的连续运动过程。水通过蒸发、凝结、降水、径流的转移和交替,沿着复杂的循环路径不断运动和变化,完成水的自然循环过程。由于水汽来源不同,降水归宿有别,根据水循环发生的领域,一般分为海洋与陆地之间的海陆间循环、陆地与陆地上空之间的内陆循环、海洋与海洋上空之间的海上内循环(见图4-1)。自然水循环是自然界中最重要的物质循环,对环境和人类社会产生巨大影响,其意义非常重大。

(1)自然水循环使大气圈、水圈、岩石圈、生物圈之间相互联系起来,以水作为纽带,在各圈层之间进行能量交换。它不但改造了各个圈层,促进各圈层的发展,同时也促进了整个自然界的发展。

(2)自然水循环把三种形态的水和不同类型的水体联系起来,形成一个运动系统,水在这个系统中挟带、溶解物质和泥沙,使物质进行迁移。

(3)自然水循环使大气降水、地表水、地下水、土壤水之间相互转化,使水形成一个不断更新的统一系统。据资料,全球河水平均每16天更新一次,大气中的水每8天更新一次。

(4)自然水循环调节着海陆之间、地区之间水分和能量分布的不均,使它们之间的干湿差异,冷热差异大大减小。就全球而论,海上蒸发量大于降水量,而陆地上的降水量大于蒸发量,通过水循环把海洋上空大气中多余的水汽输送到陆地上,形成降水,实现全球的水量平衡。

图4-1　自然水循环系统(水量:103km,通量:103km/a)(https://www.xing528.com)

自然水循环是动态的,在没有人类活动下,自然水循环在太阳能作用下周而复始运动。随着社会经济的发展特别是工业化的进程和科学技术的发展,人类活动对自然水循环过程的影响逐渐加剧,影响着原自然水循环的原始自组织过程。其影响途径可分为直接影响和间接影响两大类。直接影响是人类活动使区域水循环要素的量、质以及时空分布直接发生变化,如水库修建、提引水工程、跨流域调水工程、排污泄污、湿地侵占等都将直接使水循环系统的结构和运行方式不断改变；间接影响是指人类活动,如森林砍伐、土地利用、温室气体排放、城市都市化等,改变了下垫面状况或局部及整体气候,从而以间接方式影响了自然水循环的诸要素。人类活动对水循环内部机制的影响,主要为3种途径:

(1)水循环路径的改变。对地表水主要是通过河道用水和跨流域调水；对地下水主要是大规模抽取淡水；海水的淡化利用则直接增加了某些地区或城市的淡水补给量。我国人类社会水循环通量已占总通量的5600/28405,也就是说在28405亿m3的总资源量中有20%是为满足人类社会的需求,而改变了其自然循环的路径。对一些缺水地区,其改变量可高达80%～90%。

(2)流域水文特性的改变。由于土地的下垫面、土壤孔隙水和持水结构的变化以及城市化进程等使流域蒸发、径流、下渗等水文特性发生相应的变化,改变了自然循环状态的水文特性。

(3)水循环动力条件的改变。如温室气体的增加,使地表温度升高,从而加剧了大气环流的运动,改变了降水与蒸发特性。人类社会系统能量的输入,大规模提水供水系统的出现,也改变了某些地区和河流的水循环自然动力系统。

由此可见,随着社会和科学技术的进步,原来在自然循环基础上所定义的“水资源”属性,已不能涵盖其全部内涵,尤其是受到人类活动影响的那一部分水资源的转化和再生已不再是一种纯自然的现象,随着科学技术的进一步发展,这部分水资源所占的比重将越来越大。因此现代水资源的循环特征应包括水资源的自然循环和社会经济系统循环或人工循环两部分,在人类活动形成的人工水循环框架耦合于自然水循环,形成一个新的水循环(见图4-2)。

图4-2　水循环系统图

正是水资源的这种循环特征,决定了水资源系统的再生能力,决定了水资源的安全性,也决定着水循环的平衡。由于人类的不断发展原因,这种循环与平衡是动态的,在新的循环下求平衡,在新的平衡下求发展,平衡发展,发展平衡,当达到某一阶段再要发展时,由于人类活动的不断增强,水循环的压力不断增大,水循环运动的健康就会出现问题,于是水资源生产力就要减弱,水资源的安全就受到威胁,当水循环系统出现不治之症,水资源安全就会达到崩溃,人类就要消亡,地下水资源的持续超采就是很好的例子,因此,健康的水循环是水资源安全的基础。