水资源开发利用的方法和途径

一、地球上的水资源

(一)水资源涵义与特性

水是宝贵的自然资源，也是自然生态环境中最积极、最活跃的因素。同时，水又是人类生存和社会经济活动的基本条件，其应用价值表现为水量、水质及水能三个方面。

1.水资源的涵义

(1)广义水资源。世界上一切水体，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、土壤水、地下水及大气中的水分，都是人类宝贵的财富，即水资源。按照这样理解，自然界的水体既是地理环境要素，又是水资源。但是限于当前的经济技术条件，对含盐量较高的海水和分布在南北两极的冰川，目前大规模开发利用还有许多困难。

(2)狭义水资源。狭义的水资源不同于自然界的水体，它仅仅指在一定时期内，能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体。这种开发利用，不仅目前在技术上可能，而且经济上合理，且对生态环境可能造成的影响也是可以接受的。这种水资源主要指河流、湖泊、地下水和土壤水等淡水，个别地方还包括微咸水。这几种淡水资源合起来只占全球总水量的0.32％左右，约为1.065×10⁷km³。淡水资源与海水相比，所占比例很小，但却是目前研究的重点。

这里需要说明的是，土壤水虽然不能直接用于工业、城镇供水，但它是植物生长必不可少的条件，可以直接被植物吸收，所以土壤水应属于水资源范畴。至于大气降水，它不仅是径流形成的最重要因素，而且是淡水资源的最主要甚至是唯一的补给来源。

2.水资源的特性

(1)水资源的循环再生性与其有限性。水资源与其他资源不同，在水文循环过程中水不断地恢复和更新，属可再生资源。水循环过程具有无限性的特点，但在其循环过程中，又受太阳辐射、地表下垫面、人类活动等条件的制约，每年更新的水量又是有限的，而且自然界中各种水体的循环周期不同，水资源恢复量也不同，反映了水资源属动态资源的特点。所以水循环过程的无限性和补给水量的有限性，决定了水资源在一定限度内才是“取之不尽，用之不竭”的。在开发利用水资源过程中，不能破坏生态环境及水资源的再生能力。

(2)时空分布的不均匀性。作为水资源主要补给来源的大气降水、地表径流和地下径流等都具有随机性和周期性，其年内与年际变化都很大；它们在地区分布上也很不均衡，有些地方干旱水量很少，但有些地方水量又很多而形成灾害，这给水资源的合理开发利用带来很大的困难。

(3)利用的广泛性和不可代替性。水资源是生活资料又是生产资料，在国计民生中用途广泛，各行各业都离不开它。从水资源利用方式看，可分为耗用水量和借用水体两种。生活用水、农业灌溉、工业生产用水等，都属于消耗性用水，其中一部分回归到水体中，但量已减少，而且水质也发生了变化；另一种使用形式为非消耗性的，例如，养鱼、航运、水力发电等。水资源这种综合效益是其他任何自然资源无法替代的。此外，水还有很大的非经济性价值，自然界中各种水体是环境的重要组成部分，存在着巨大的生态环境效益。水是一切生物的命脉，不考虑这一点，就不能真正认识水资源的重要性。随着人口的不断增长，人民生活水平的逐步提高，以及工农业生产的日益发展，用水量将不断增加，这是必然的趋势。所以，水资源已成为当今世界普遍关注的重大问题。

(4)利与害的两重性。由于降水和径流的地区分布不平衡和时程分配的不均匀，往往会出现洪涝、旱碱等自然灾害。开发利用水资源目的是兴利除害，造福人民。如果开发利用不当，也会引起人为灾害，例如，垮坝事故、水土流失、次生盐渍化、水质污染、地下水枯竭、地面沉降、诱发地震等，也是时有发生的。水的可供开发利用和可能引起的灾害，说明水资源具有利与害的两重性。因此，开发利用水资源必须重视其两重性这一特点，严格按自然规律和社会经济规律办事，达到兴利除害的双重目的。水资源不只是自然之物，而且有商品属性。一些国家已建立有偿使用制度，在开发利用中受经济规律制约，体现了水资源的社会性与经济性。

(二)淡水资源危机

20世纪70年代，联合国就“人类环境”问题发出警告：“水不久将成为一项严重的社会危机，石油危机之后的下一个危机便是水。”世界资源研究所就此也发出警告，告诫世人：“地球上可供生活、农业和工业之用的水资源正在走向极限。”国际人口行动组织发表的一篇报告指出：到公元2025年时，全球生活用水量不足(包括水资源紧张、短缺和严重短缺，分别定义为每年的人均淡水资源低于1700m³、1000m³和500m³)地区的人口，将由1990年的3.35亿激增至30亿。根据联合国的调查结果，中国亦被列为13个缺水国之一。我国水资源短缺，按人均计算，我国平均每人每年占有水资源量不足2600m³，只相当于全世界人均占有量10800m³的1/4，是水资源量低的国家之一，居世界各国中的第87位。按耕地每亩平均占有水资源量计算只有1750m³，相当于世界平均数2400m³的2/3左右。而且，我国水资源时空分布极不均衡。南方水多，北方水少，整个北方地区，尤其是西北地区干旱缺水十分严重。日趋严重的淡水资源危机应当引起人们的高度重视。

地球上水的储量很大，但淡水只占2.5％，其中宜供人类使用的淡水不足1％，而现在人类社会真正可以利用的淡水资源只相当于淡水资源储量的0.34％。据专家最新估计，全球陆地上可更新的淡水资源约41.02～42.75万亿m³，其中宜于使用的为12.5～14.5万亿m³。按1995年人口统计，全球人均淡水资源约7170～7450m³，其中易于使用的淡水人均约2180～2440m³。可见，地球上的淡水资源是有限的。根据现代科技手段分析调查显示人类赖以生存繁衍的地球，有1/3的人口得不到安全用水的水平，地球上53亿人口中有约34亿人平均每人每天只有50升水。

面对这有限的淡水资源，人口的高速增长、人均用水量的增加、人为的浪费、污染、过度开采等，又使淡水资源危机日趋严峻。

人类社会面临的水资源危机，不能不说是人类社会生存和发展的一个重大瓶颈。为此，世界上一方面在积极寻找新水源，进行各种尝试，并取得了一些成果。

南极洲的冰，约有1350万km²，相当于整个地球上所有河流在650年间的总流量。南极大陆的冰层，集中了全球淡水资源的70％，如全部融化成水，将可供应全世界人口需用数万年。为此，一些国家的科学家们正在进行这项宏伟工程的科学规划。此项工作虽然较为遥远，但终究可以给人类带来希望。海洋水量丰富，只要加以提炼，亦可造福人类。目前一些国家(地区)已投入大量资金建立海水淡化厂，如中东地区建立的海水淡化厂有1000多家，全世界建成的海水淡化厂多达近8000家。海水淡化已成为一些国家(地区)工业用水和生活用水的主要来源。与此同时，一些水利专家在积极进行寻找海底淡水的研究和开发工作。在巴林群岛，人们从海底的涌泉中汲取淡水；在爱琴海，一些国家用钢筋混凝土筑起大坝，将海底的淡水加以开发，供农田灌溉和工业、生活用水。科学家们还试图采用钻石油的技术，用于海底的淡水开发。从沙漠地下取水已成现实，不少国家从沙漠的深层开采出可供生活饮用的幸福水。科学家们还在非洲的北部撒哈拉大沙漠地下1000多米的深层，发现蕴藏有大量的淡水。截雾取水已不是天方夜谭，一些科学家根据雾中含水的理论，提出了截雾取水的方法，并用于实践，收到较好的效果。如加拿大一个雾水处理厂，平均每天可供水1万多升，在浓雾季节每天可供水达10万多升。这项技术不仅经济，且技术含量不高，便于在一些国家(地区)推行。

另一方面，人们也开始反思自工业革命以来不注重环境保护的经济增长方式，开始花大力气治理由于工业发展而受到严重污染变得不适宜饮用的水体，大力开发城市污水资源。同时，为了减缓用水的矛盾，一些国家(地区)还调整供水布局结构、调整产业结构、调整地下水开采布局；搞防渗工程等。这些措施已取得积极的效果。很显然，最终解决淡水资源的问题还须依赖对水资源的科学管理和保护。

(三)水资源的管理与保护

基于地球水资源的重要性和利用现状，非常有必要加强对水资源的管理和保护。工作的重点包括：

1.保证水资源的持久开发与利用

水资源是人类可持续发展的重要支撑，同时，它又是有限的自然资源。

对水资源开发要注意不破坏赖以生存的资源本身，要进行没有任何破坏作用的开发。几十年来全世界都在为早期没有考虑环境因素的水资源开发付出代价，那就是破坏了自然资源的基础以及使自然环境条件恶化的恶性循环。水资源的开发利用必须与环境改善和保护统一起来，只有这样才能达到持久地开发和利用水资源的目的。

从科学上说，持久的水资源开发和利用的内涵是：

①开发是适度的，对水资源本身不起破坏作用，对环境没有不利影响。

②不防碍未来的开发，为今后的开发留下各种选择余地。

③节约用水，提高水的利用效率(如重复使用、循环使用等)。

④有利于水的恢复和再生。

⑤制定法规、加强管理。

2.重视地下水的超采问题

地下水的超采已经引起严重的环境灾害。这些灾害包括：大面积水位下降，形成区域性地下水降落漏斗：地面发生沉降和塌陷；地下水水质恶化并发生污染；海水入浸倒灌，淡水盐碱化等。必须加强对地下水开采水平与水资源量之间关系及地下水超采条件下水资源变化的研究，建立健全地下水环境测报系统，对因过量开采地下水而引起地面沉降的地区进行回灌补给，同时限制开采，保护环境不再恶化。

3.防治水资源的污染

水体污染已造成很多原本水资源丰富的地区，特别是经济发达地区，出现了水资源的结构性缺乏，它进一步减少了人类可利用的水资源数量。赤潮、水华、富营养化等水体污染的发生，对环境和水资源的利用带来了越来越多的负面影响。因此，必须加强对水资源的监测，提高工农业用水效率，加强对污染源的控制，采取集中处理的方式处理城市污水，并制定水体污染标准，以法治污。

4.建立节水型社会

建设节水型社会，要点是提高水资源的利用效率和效益。这也是解决世界及其我国日益严重的干旱缺水问题的要点。

建设节水型社会，不是简单地用行政的办法去节水，其本质特征是建立以水权、水市场理论为基础的水资源管理体制。建设节水型社会，是通过社会制度的建设来解决干旱缺水问题，要形成以经济手段为主、正确价值取向宣传为辅的节水机制，建立节水型农业，抓好工业节水，从而使资源利用效率得到提高，生态环境得到改善，可持续发展能力得到增强。