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地下水资源知多少

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水是生命之源,万物之母,是各种各样生物体的最重要的组成部分。如果没有水,生物就不能生存,地球上就不会有如此丰富多彩的生命。

在地球的表面,海洋面积占到71%,陆地面积只占29%。也许,将地球称为“水球”更为合适。尽管有数量如此之多的水,我们还是“缺水”。因为,并不是所用的水都能够被人类所利用,能直接被人们利用的水少得可怜。

地球的储水量是很丰富的,总水量约为1.36×1018立方米,即13.6亿立方千米,其中海洋中的海水约占97.2%,淡水只占2.8%。而淡水资源的绝大部分位于南极和北极,是以冰川的形式存在的,约占总水量的2.15%。这就是说,在陆地上的地表水和地下水,仅占总水量的0.65%,如表1所示。

海水又咸又苦,不能饮用、不能灌溉,也难以用于工业生产;两极的冰川,虽然是淡水,但运输起来路途遥远,也难以被我们所利用。人类可以利用的淡水资源仅仅是地表水和地下水的一小部分,约占地球总水量的0.26%。地表水,以江河湖泊的形式分布在陆地表面,吸引着众人的关注;而占陆地淡水资源总量95.4%的地下水,却往往被我们漠视着。

水资源的分布

全球的淡水资源不仅短缺,而且地区分布极不均衡。按地区分布看,巴西、俄罗斯、加拿大、中国、美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果等9个国家的淡水资源占了世界淡水资源的60%。约占世界人口总数40%的80个国家和地区的近15亿人口的淡水供应不足,其中,26个国家约3亿人极度缺水。更可怕的是,预计到2025年,世界上将会有30亿人面临缺水危机,40个国家和地区的淡水资源将严重不足。

中国水资源总量近2.6万亿立方米/年,居世界第四位,但是由于我国人口基数大,导致人均资源量很低。按照国际公认的标准,人均水资源低于3000立方米为轻度缺水,人均水资源低于2000立方米为中度缺水,人均水资源低于1000立方米为严重缺水,人均水资源低于500立方米为极度缺水。目前,中国有16个省(区、市)的人均水资源量低于1000立方米,属于严重缺水;有6个省和自治区的人均水资源量低于500立方米,属于极度缺水。中国水资源总量并不算多,排在世界第6位;人均占有量约为2240立方米,在世界银行统计的153个国家中排在第88位,属于水资源“贫穷国家”。此外,中国水资源地区分布也很不平衡,长江流域及其以南地区,国土面积只占全国的36.5%,其水资源量占全国的81%;而在长江流域以北的地区,国土面积占全国的63.5%,其水资源量仅占全国的19%。

循环往复的地下水

在太阳的辐射作用下,海洋和江河湖泊通过蒸发作用进入大气圈中成为大气水,大气水在重力作用下以大气降水(降雨和降雪)的形式落回到地球表面。大气降水落到地面后,下渗到地下,进入土壤中和岩体里,形成了地下水。

地下水存储和运移在地表下的土体孔隙、岩体空隙和裂隙之中,它们在重力作用下,从陆地向海洋运动。在地形低洼处,地下水会喷出成泉水、聚流成江河、汇集成湖泊,进而形成地表水。然而,绝大部分地下水,依然在地表下默默向海洋进军,最终回归大海,完成自身的循环。

因为自身的循环,所以,地下水是可以更新和再生的。但是,地下水的更新速率和再生能力非常有限,如果过度开发,便会引发各种问题。

宝贵的地下水

水是人类和一切生物赖以生存和发展的基础。

地下水在水资源的利用中占有重要地位,甚至具有战略性的重要作用。在20世纪80年代中期,全球地下水的年开采量约为5500亿立方米,其中美国、中国、日本、澳大利亚分别为1135亿立方米、760亿立方米、138亿立方米和27亿立方米;到了20世纪末,全球地下水年开采量已经超过7500亿立方米;近30年中,全球地下水年开采量以印度和中国的增长量最大。各国开采地下水的主要用途不尽相同,美国、中国、印度、巴基斯坦地下水总开采量的50%以上用于农业灌溉,日本和欧共体各国开采的地下水则主要用于居民生活供水。各国城市的供水基本上依赖于开采出的地下水,像美国50%的生活用水来源于地下水。

中国的水资源总量为27940亿立方米,其中,地表水水资源量为19100亿立方米,占水资源总量的2/3,地下水水资源量为8840亿立方米,占水资源总量的1/3。而在我国目前的用水构成中,地下水的重要性十分明显:占据全国总供水量的20%,其中,占饮用水供水量的70%,占农田灌溉水量的40%,占工业用水量的38%。在我国北方和西部的干旱和半干旱地区,一些主要城市的供水水源中地下水占50%以上,在部分城市和广大的农村地区,地下水已经是唯一的供水水源。

神奇的地下水

在纪录片《水晶洞穴》中,跟随着镜头我们看见了水晶洞穴的真面目,那里甚至比凡尔纳《地心游记》中的描述还要让人惊叹,人们简直不敢相信自己的眼睛:灯光照到巨大的水晶柱上,光线立即反射到另一个水晶柱上,就这样,一个绚丽辉煌、如梦如幻的水晶宫呈现在了人们眼前。

日前,世界最有名的国际潜水科考小组之一 ―不列颠・哥伦比亚潜水小组向媒体透露,他们在墨西哥东南的尤卡坦半岛―历史上玛雅古国的所在地考察时,发现了一条结构复杂、洞穴相连的地下河流。初步估计,该河流约有200多英里长,有可能是世界上最长的地下河流。更让他们惊讶的是,在该地下河的最深处,潜水员们竟然发现了古代玛雅人砌成的炉灶、石桌以及陶器等物!人们不禁要问:难道古代玛雅人曾经在水底生活?其实,造成我们所描述的这些奇迹的正是地下水。

地下水是一位非常出色的“建筑师”和“雕塑家”。当它们在石灰岩层的裂缝中长年累月地不断流动和侵蚀时,就能塑造出一座座奇形怪状、多彩多姿的岩溶洞穴。如我国桂林的七星岩溶洞、美国肯塔基州拉契山中的猛犸洞等,都是地下水岩溶的杰作。地下水的分布极为广泛,形态多种多样,既有涓涓细流,也有喷涌壮观的喷泉,还有悄悄流淌的暗河……在世界各地,只要人们向地下挖掘到一定的深度,几乎都能找到它的踪迹。

一般情况下,人们把广泛埋藏于地表以下各种状态的水,统称为地下水,而大气降水是地下水的主要补给来源。根据不同的埋藏条件,地下水可以分为潜水、上层滞水和承压水3大类。

作为人类生存和发展的一种重要资源,地下水与人类的关系十分密切,而最为常见的地下水利用方式就是井水和泉水;其次,土壤水是陆地植物赖以生存的最基本条件,当我们研究生态环境变化时,需要重点考虑区域地下水的变化过程和趋势;此外,地下水还是水文循环的一个重要组成部分,是地球化学和生物学成分的地下载体,是环境污染评价的重要指标,也是影响边坡稳定和地面沉降的重要因素。

被透支利用的地下水

联合国的一项研究报告指出:全球现有12亿人面临中度到高度缺水的压力,有80个国家水源不足,有20亿人的饮水得不到保证。预计到2025年,形势将会进一步恶化,缺水人口将达到28亿~33亿。世界银行的官员预测:未来几年内“水将像石油一样在全世界运转”。

我国人均淡水资源量仅为世界人均量的1/4,被列入全世界人均水资源贫穷的13个国家之一。据统计,全国600多个城市中有一半以上的城市存在着不同程度的缺水现象,沿海城市也不例外,甚至更为严重。专家们警告:“20年后,中国将找不到可饮用的水资源。”美国民间有影响的智囊机构―世界观察研究所发表的一份报告中称:“由于中国城市化和工业发展对水需求量的迅速增大,中国将长期陷入缺水状况。”

中国的黄河,在过去的10多年中年年断流,其中1997年断流226天。根据卫星拍摄照片的解译,我国数百个湖泊正在干涸,一些地方性的河流也在逐渐消失。全国600多座城市中,有300多座城市缺水,其中严重缺水的有108个。北京市的人均占有水量为全世界人均占有水量的1/13,连一些干旱的阿拉伯国家都不如。

目前,我国城市的供水方式有地表水、地下水和两种水源混合使用3种。当地表水量不足,加大地下水的开采便成为理所应当,最终导致对地下水的透支利用。

地下水资源是人类的重要水资源,它与大气降水和地表水有着直接的补排关系。地下水资源的开采一般不应超过补给量,否则就会给地下水环境带来危害,导致生态环境恶化。

随着社会经济的快速发展,对水资源需求的压力促使人们不断加大对地下水的开发,地下水资源的开采层在不断加深,开采范围持续扩展,甚至是超量开采。这种开采方式,在水文地质学界被称为“掠夺式开采”。

我国地下水资源主要分布在长江以南的南方地区,北方地区地下水资源量仅占我国地下水资源总量的三分之一;与此同时,北方地区由于缺少地表水,成为我国地下水开采量最大的地区。特别是西北地区,超采地下水现象十分严重。

近几十年来,超采地下水资源已经诱发了地面沉降、地表塌陷、地裂缝、生态退化、土壤沙漠化和海水入侵等一系列环境地质灾害。

目前,全国有近70个城市因不合理开采地下水而诱发了地面沉降,沉降范围6.4万平方千米,地面沉降中心的最大沉降量超过两米的有上海、天津、太原、西安、苏州、无锡、常州等经济发达城市,其中天津塘沽的沉降量达到3.1米。此外,西安、大同、苏州、无锡、常州等城市在产生地面沉降的同时,还伴有地裂缝发生,严重地威胁着城市的基础设施。

在我国西部的许多地区,由于地下水超采严重,地下水位大幅下降,导致大量已成活多年的树木枯死,生态环境严重恶化。

在新疆,由于超采地下水,天山北坡和吐哈盆地绿洲边缘植被严重退化,一些片状的沙漠呈现合拢之势。