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水的可利用性
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就全球范围而言,淡水资源很丰富。每年雨雪降落到各大陆的水分以830毫米厚的水层覆盖于陆地表面。每年从水循环中再生的淡水通常被认为足以满足现在世界人口5—10倍的需要。
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然而,世界上许多地方水供应不足,而且水资源日趋减少。问题不在于全球的总水量,而在于它的分配(一个地区得到的平均降水量)和可靠性(降水的逐年变化)。区域水分充足的程度是用水人口规模以及人口对资源需求的函数。就全世界而论,灌溉农业用水占淡水使用量的70%,在最贫穷的国家里占90%(图12.4)。工业用水约占1/4(23%),其余为家庭与城市用水(饮用、洗浴和浇灌草坪等)。1950年以来,人类从河湖和地下含水层中提取的淡水增加了2倍以上(含水层就是地表以下水分饱和的砂砾层,它所含的水叫地下水,不同于河水和湖水之类的地表水)。
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图 12.4 澳大利亚西部阿盖尔湖(Argyle)灌溉工程。1950年以来,该工程每年增加灌溉面积五六万平方千米。目前灌溉农业以其17%的耕地面积生产全世界40%的粮食。通常输送和灌溉到农田中的水量比农作物的实际需要多得多,浪费了大量的紧缺水资源。“滴灌”就是通过铺设在田间的有小孔的水管把水分直接递送到植物根部,这是一种减少用水量的方法。(Robert Frerck / Odyssey Productions)
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“短缺”是部分发达国家和发展中国家经常用以描述用水供应的词汇(图12.5)。灌溉用水不足周期性地危及农作物,并预示饥馑;常年性河流变成了间歇性河流;湖泊缩小;来自全世界的报道称地下水位急剧下降,水井干涸。据世界银行报道,威胁着粮食生产、经济发展、医疗卫生和环境保护的慢性缺水正折磨着80个国家。北非和中东10国正处于缺水的境地:这些国家所消耗的水量超过每年可更新的水量供应,抽取地下水的速度通常高于降雨给地下水的补给。
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图 12.5 人均可更新淡水的可利用性。可更新水资源是指从河流、湖泊和地下含水层中得到的水。虽然美国有着数量巨大的淡水,但其使用量也是巨大的。用水量随人口的增长、生活标准的提高、灌溉农业的扩展,以及随之发展而来的工业与城市用水需求的增大而上升。世界上越来越多的地区水资源短缺,抑制了可持续发展,需要抉择是否对互相竞争的用户之间进行硬性分配。(编注:1立方英尺约等于0.0283立方米。)
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资料来源:Student Atlas of World Geography, 3 / e, John Allen, Map 50, p. 63. McGraw-Hill / Dushkin, 2003.
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全国性数据可能掩盖地方缺水问题。许多国家的主要产粮区过分抽取地下水,含水层的耗竭导致严重缺水及供水限制。
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中国北方,水浇地和城市与工业增长对水资源的消耗十分巨大,以至于多数年份里黄河下游水流在进入黄海前就已经干涸。中国100多座大城市(多在北方)已经严重缺水。中国北方大部分地区地下水位每年下降1—2米。
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世界人口第二大国——印度——抽取地下水的速率是再生速率的两倍。在一些地区,包括该国的“面包篮子”哈里亚纳邦和旁遮普邦,用水过多造成了地下水位下降和水井干涸。
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乍得湖因气候干旱和从入流河抽水灌溉,面积严重缩小。该湖曾经是非洲第二大湖,1965年面积为2.5万平方千米,到2005年只有1500平方千米。
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墨西哥最大的淡水水体查帕拉湖(Lake Chapala),自20世纪70年代以来已经损失了其入流水量的80%。该湖主要由莱尔马河(Rio Lerma)补给,但该河全部流量几乎都被引作灌溉和工业用水。墨西哥城地下水抽取的速度比其天然补给快40%,城市对此的反应是在20世纪内沉陷了9米。
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美国也是这样,亚利桑那、新墨西哥、加利福尼亚和内华达等州的部分地区,地下水消耗的速度超过其更新速度。美国西南各州对重要地表水源科罗拉多河的依赖如此巨大,以至于该河(在墨西哥湾)入海时只剩下涓涓细流。灌渠和沟渠“吸吮”了河水,供西部7州和墨西哥北部使用。许多西部城市,包括丹佛和圣菲,为限制用水已经采取各种强制性措施。
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奥加拉拉(Ogallala)含水层是美国最大的地下水储存库,为美国25%的水浇地提供灌溉用水,目前其消耗速率是补充速率的3倍(图12.6)。该含水层从南达科他州延伸到得克萨斯州西部,支持着美国近半数的养牛业、1/4的棉田,以及大量玉米和小麦的种植。目前有15万口井打入该含水层中,提水供灌溉、工业和家庭使用。
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图 12.6 美国最大的地下水源,巨大的奥加拉拉含水层提供了全国灌溉用水量的1/4左右。该含水层南部水分消耗最为严重。那里,奥加拉拉从降雨中得到的补给寥寥无几。得克萨斯州的情况最令人担心,该州人口预期从2000年的2100万到2050年增加一倍。从1950年以来,该含水层容量已经减少了约1/3。
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据联合国估计,到2015年全世界将有30亿人——预期世界人口的40%——生活在水资源不足的国家中,很难或根本不可能得到足够的水以满足其基本需要。这种必需资源的绝对短缺使开发商和环境主义者之间发生争执,各种用户——农业、工业和城市用户相互竞争。拉斯维加斯,这个美国发展最迅速的大都市,从科罗拉多河上的“水库”米德湖(Lake Mead)抽水以满足其对水的需求,但是目前该市实质上已经用光了它的份额。预期下一个10年内该地区人口将近倍增,南内华达州水务局不顾担忧土地会干涸的牧场主的反对,打算从附近农业县开发河水和地下水。在两三个国家分享一条河流的地方,关系更加紧张。例如,墨西哥对美国在科罗拉多河到达其国境之前用光河水感到愤怒;土耳其通过筑坝和灌溉农田,截取了底格里斯河和幼发拉底河河水,减少了下游叙利亚和伊拉克的用水量。
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由于海洋含有看似无穷无尽的水,有人指望通过脱盐② (去除海水中的盐分和矿物质)作为解决水资源短缺的技术手段。然而,由于这种过程在经济上效益不高,所以它只能满足人类一小部分的需求。如果将来其成本降到足够低,脱盐也只能增加一些生活用水的供应,但未必能便宜到供应农业用水。
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河流整治
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为了防止泛滥、控制农业与城市聚落供水,或者为了发电,人们千百年来用拦河筑坝、开凿运河、建造水库等方法整治河流。虽然人们一般都能达到他们的目的,但是这些构筑物也会带来未曾料到的后果,如第5章所述。这些后果包括下游泥沙量减少,农作物与鱼类所需的养分减少,土壤的含盐量增加,以及地面沉陷等(见“灾难‘蓝图’:河流改道与咸海”专栏)。
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