水循环与资源分布-水环境监测手册

（一）水循环

地球上的水连续不断地变换地理位置和物理形态（相变）的运动过程，称为水分循环，又称水循环或水文循环。水的三态转化特性是产生水分循环的内因，太阳辐射和重力作用则是水分循环的动力。

根据水分循环的过程，自然界的水分循环可分为大循环和小循环两种类型。

大循环，就是从海洋上蒸发的水汽，被气流带到大陆上空，在适当的条件下凝结，又以降水的形式降落到地表，一部分降水可被植被拦截住或被植物散发；降落到地面的水可以形成地表径流；一部分渗入地下。渗入地下的水一部分以地下径流形式进入河道，成为河川径流一部分；还有一部分储存为地下水。储存于地下的水，一部分上升至地表供蒸发，一部分向深层渗透，在一定的条件下溢出成为不同形式的泉水。地表水、地下水和返回地面的部分地下水，最终沿着江河水系或地下水系注入海洋。这样，就完成了地球上的水分大循环，又称海陆水循环或全球水循环（见图1-1）。

图1-1　水文循环示意图

小循环，又分为两种：一是从海洋表面蒸发的水汽，在海洋上空成云致雨，然后再降落到海洋表面上，这样的局部水分循环过程，称为海洋小循环；一是从陆地表面蒸发的水汽，在内陆上空成云致雨，然后再降落到大陆表面上，这样的局部水分循环过程，称为陆地小循环。

大循环是由许多小循环组成的复杂过程。从海洋蒸发的水汽，其中一部分被气流带至大陆上空，遇冷凝结降雨，在海洋边缘地区部分降雨形成径流返回海洋，部分水汽则蒸发上升，随同海洋输送来的水汽再向内陆输送，至离海洋更远的地方，凝结降雨，然后再蒸发到上空气团中去，这样愈向内陆水汽愈少，直至远离海洋的内陆，由于水汽含量很少不能形成降雨为止，这种循环过程称为内陆循环。在内陆循环过程中，形成径流回到海洋的水分，对内陆循环不再发生作用，而蒸发后吹向内陆的水分则继续参加水分循环。这种水分包括大气下层的水汽、土壤上层的水分、冰川积雪区的水分，所有这些水分，经过再蒸发顺着气流的运行而推向内陆，增加内陆循环的水汽。一个地区如地面和地下储水比较丰富，蒸发水汽量较多，内陆循环就比较活跃。在内陆循环旺盛的地区，活跃的内陆循环在促进凝结降水方面起了一定的作用，因此增大陆面蒸发，对改善陆地降水状况，特别是温湿状况是有好处的。

除了水的自然循环外，还有水的社会循环。人类社会为了满足工农业生产和日常生活的需要，从天然水体中取水使用，使用后变成了工业废水和生活污水，再经过处理，并不断地排放到天然水体中，从而构成了水的社会循环。水在社会循环中形成的生活污水和各种工业废水是天然水体最大的污染来源。

整个水环境系统应该包括水的自然循环和社会循环（见图1-2）。水在自然循环和社会循环过程中总会混入多种多样的杂质，其中包括自然界各种地球化学和生物过程的产物，也包括人类生活和生产的各种废弃物。水体中的各种物质在水体中进行循环与变化，当水中某些杂质的数量达到一定程度后，就会对人类环境或水的作用产生许多不良影响，这就是水的环境效应。

图1-2　水环境系统

（二）全球水资源分布

地球的表面面积约为5.1亿km2，被水覆盖的面积约为3.6亿km2，占地球表面积的71%，地球上的陆地面积仅为地球表面积的29%。根据现有资料估算，全球水的总储量为13.86亿km3（见表1-1），其中约为13.38亿km3储存于海洋中，占全球水总储量的96.5%；分布在面积为1.49亿km2的陆地上的各种水体，其储量约为0.48亿km3，占全球水总储量的3.5%；大气水和生物体内的水仅1.4万km3，只占0.001%。在陆地水储量中，有73%，即0.35亿km3为含盐量小于1g/L的淡水，占全球水储量的2.53%。在陆地淡水中，只有30.4%，即0.1065亿km3分布在湖泊、沼泽、河流、土壤和地下600m以内含水层中，其余69.6%分布在两极冰川与雪盖、高山冰川和永久冻土层中，难以利用。

表1-1　地球上各种水体的组成与分布

河川径流量（包含大气降水和高山冰川融水形成的动态地表水）和由降水补给的浅层动态地下水，基本上反映了动态水资源的数量和特征，所以世界各国通常用河川径流量近似表示动态水资源量。根据水文测验资料以及与径流有关的因素推算，全世界多年平均径流总量为4.68万km3，其中河川径流量为4.45万km3，冰川径流量为0.23万km3。河川径流中有4.35万km3流入海洋，其余0.1万km3排入内陆湖。径流量的地区分布和人口分布并不相适应，有人居住和适合人类活动的地区约拥有年径流量1.9万km3，占世界径流总量的40.6%。

因为各国发展不平衡，各国对水资源的重视程度也不同，要对全球地下水资源量进行估算比较困难，所以通常采用多年平均径流量来表示水资源量。河川径流量最能反映水资源数量和特征，它不仅包含着降雨时产生的地表水，而且还包含地下水的补给（河川基流量）。为此，通过分析世界各地的河川径流量便可说明全球水资源的分布状况。世界各大洲的水资源量见表1-2所示。

表1-2　各大洲水资源量

注　表中人口数据来自于世界人口网站（2000年），水资源量数据来自世界水论坛。

通过全球水文循环，每年在全球陆地上形成的河川年径流量为4.68万km3，其中有40%分布于适合人类生存的地区，但分布极不平衡。从世界各国拥有的水资源量来看，居第一位的是巴西，其次按顺序是前苏联、加拿大、中国、印度尼西亚、美国、印度和日本。这8个国家的年径流量共计为2.57万km3，占世界年径流总量的55%（见表1-3）。亚洲国家中年径流深最大的是印度尼西亚和日本，接近1500mm。欧洲国家中年径流深最大的是挪威，为1250mm。

表1-3　世界各主要国家年径流量、人均和单位面积耕地占有水量

注　1.世界各国人口年径流量按国际人口行动组织1995年更新的1990年统计数字。
2.中国按1990年人口普查和《中国水资源评价》中的数字。

（三）中国水资源(www.xing528.com)

1.水资源量

我国位于北半球欧亚大陆的东南部，气候特点是季风显著，大陆性强，复杂多样，但约有1/2面积是干旱、半干旱地区，降水量少，蒸发量大。

根据水利部门20世纪80年代水资源评价工作结果，全国多年平均地表水资源量为27115亿m3，多年平均地下水资源量为8288亿m3，两者的重复量为7279亿m3，扣除重复量后，全国多年平均水资源总量为28124亿m3。全国各流域片、各省（自治区、直辖市）水资源总量见表1-4、表1-5及图1-3。

表1-4　全国各流域片年降水量、径流量、水资源总量统计表

注　1.按全国1956～1979年共24年同步期资料统计。
2.和多年平均相比，1956～1979年资料统计结果，北方河流偏丰10%～20%，南方河流偏枯5%～10%。

表1-5　全国各省（自治区、直辖市）年降水量、径流量、水资源总量统计表

续表

图1-3　中国各省（自治区、直辖市）水资源总量排序（1956～1979年）

2.水资源特点

（1）水资源总量大但人均及亩均值小。我国河川径流量（地表水资源量）居世界第4位，列在巴西、俄罗斯、加拿大之后。平均径流深284mm，低于全世界平均年径流深（314mm）。人均占有河川径流量仅为世界人均占有量的1/4，耕地亩均占有河川径流量仅为世界亩均占有河川径流量的3/4。

（2）水资源地区分布不均、组合不平衡。我国水资源量在地区上分布很不均匀，水、土资源配置极不平衡。我国水资源分布总的趋势是南多北少，数量相差悬殊。南方的长江、珠江、东南诸河、西南诸河等流域片平均年径流深均超过500mm，其中东南诸河流域片超过1000mm；淮河流域平均径流深225mm；黄河、海河、松辽河等流域平均年径流深100mm；内陆诸河流域片平均年径流深仅有32mm。从水资源地表径流模数来看，南方4个流域片平均为65.4万m3/（km2·a）；北方6个流域片平均为8.8万m3/（km2·a），南北方相差7.4倍。全国年平均地表径流模数最大是东南诸河流域片为108.1万m3/（km2·a），而最小的是内陆诸河流域片为3.6万m3/（km2·a），两者相差30倍。

我国水资源的地区分布与人口、土地资源、矿产资源的配置很不适应。南方4个流域片，耕地占全国的36%，人口占全国的54.4%，拥有的水资源量占到了全国的81%，特别是其中的东南诸河，耕地只占到全国的1.8%，人口为全国的20.8%，人均占有水资源量为全国平均占有量的15倍。松辽河、海河、黄河、淮河4个流域片，耕地为全国的45.2%，人口为全国的38.4%，而水资源仅为全国的9.6%。

（3）水资源量年际、年内变化大。我国大部分地区受季风影响大，水资源的年际、年内变化大。我国南方地区最大的年降水量与最小的年降水量的比值达2～4，北方地区达3～6；最大年径流量与最小年径流量的比值，南方为2～4，北方为3～8。南方汛期降水量可占全年降水量的60%～80%，北方汛期降水量可占全年降水量的80%以上。大部分水资源量集中在6～9月（汛期）以洪水的形式出现，利用困难，而且易造成洪涝灾害。南方伏秋干旱，北方冬春干旱，降水量少，河道径流枯竭，甚至河流断流，造成旱灾。

3.水资源质量

在水的质量方面，中国河流的泥沙问题十分突出。黄河三门峡以上多年平均来沙量达16亿t，居世界各河之首，黄河泥沙每年约有1/4淤积在下游河道内，致使下游河床逐年抬高，防洪能力降低。黄河支流祖厉河的多年平均年含沙量高达493kg/m3，为全国各河之冠。而最大含沙量则出现于黄河的另一条支流——窟野河，含沙量高达1500kg/m3。黄河中游黄土高原丘陵沟壑区，侵蚀方式以沟蚀和重力侵蚀为主。坡面侵蚀模数一般为5000～10000t/（km2·a），沟谷侵蚀一般为15000～20000t/（km2·a），大面积平均为4000t/（km2·a）。

由于泥沙问题，使下游平原地区水文情势经常发生变化，如河流的改道、湖泊和水库淤积、水轮机和各类过水结构的腐蚀等等。泥沙又是污染物载体，污染物随泥沙的输移和淤积而影响水质。

中国河川径流的矿化度（单位水体中主要离子量之和，以mg/L计），受降水、径流、下垫面等因素影响，由东南沿海向西北内陆逐渐增加，变化幅度从低于100mg/L到高于1000mg/L，最高的为黄河支流祖厉河，流域平均矿化度高达6000mg/L，为全国各河之冠。全国河流矿化度高于1000mg/L地区所占面积约占全国国土面积的13%。

河水的总硬度是单位水体中钙、镁离子量之和。中国河流水总硬度的分布趋势基本上与河水矿化度分布一致，即以东南沿海向西北内陆逐渐增大。

河水的酸碱度（pH值），在中国河流中的地区变化是：在东南沿海和东北地区的河水酸碱度较低，而在西北地区则较高，全国范围内的多年pH平均值为6.5～8.5。

由于人类生活和生产活动，造成河流及其他地表水体和地下含水层的污染，已愈来愈引起人们的广泛关注，我国也不例外。中国河流污染详细状况参见下一部分。