第四节 水资源
水是一切生命活动的物质基础，也是人类社会赖以生存发展的最宝贵的地球资源。
一、水资源的概念及特性
水是地球上分布最广的物质之一，它以气态、液态和固态三种形式存在于空中、地面与地下，组成一个统一的相互联系的水圈。地球上水的总量约13.86×108km3，其中97.4％是咸水。淡水仅占总水量的2.6％，体积约0.35×108km3，其中70％左右为固态水，储存在两极和高山上；30％左右为液态水，包括河水、湖泊淡水和地下淡水等。
地球上各种形态的水，在太阳辐射热与地球重力的作用下，不断地运动循环，往复交替。径流是地球上水循环和水量平衡的基本要素，是指降水沿着地表或地下汇至河流后，向流域出口汇集的全部水流，其中沿着地表流动的水流称为地表径流，沿着地下岩土空隙流动的称为地下径流。广义上说，各种水体或各种形态的水对人类都有直接或间接的使用价值，都可视为水资源。但是限于当前的经济技术条件，对咸水和冰川固态水进行大规模开发利用还有困难。因此，狭义的水资源是指陆地上可供生产、生活直接利用的江河、湖沼和地下的淡水资源。如果从长期开发利用所需要的角度来衡量，水资源仅仅指区域内可以逐年恢复、更新的淡水量（即大致与该区年降水量相当）。而最能反映水资源数量特征的是地表径流量以及积极参与水循环的浅层地下径流量，所以在水资源评价中就以这两部分径流量作为水资源量。
水资源具有与矿产资源不同的特性：①补给的循环性。水在循环过程中不断得到恢复和更新，但是每年更新的水量是有限的。②变化的复杂性。一方面是地区分布不均衡，另一方面是变化的不稳定性，从而给开发利用和管理带来一定的困难。③利用的广泛性。④利与害的两重性。人类生活离不开水，但过多的水（洪水）又会给人类带来灾难。
二、世界及中国水资源的概况
世界各大洲的水资源如表10.3。由表可见，全球陆地平均年降水量为800mm，总共有119.00×1012m3的水降落在地上，其中约有40％即46.8×1012m3变成了江河的径流。地下水的年更新量，即每年对地下水的补给量约占江河径流量的30％，即13.32×1012m3。由于地表水资源从动态的角度看，比地下水要多。因此，也可以用江河年径流量的大小，大致表示一些国家和地区的水资源的丰富程度。世界上一些国家江河年径流量和按人口计算的人均水量见表10.4。由表可看出，全世界按人口平均占有水资源量为每人每年10800m3。水资源总量最丰富的国家是巴西，每年为51912×108m3。而人口平均占有量最多的国家是加拿大，每人每年有130080m3，比全世界平均数多12倍。
表10.3 全世界各大洲水资源概况表
表10.4 世界一些国家的江河年径流量和人均数值表
我国江河径流量，按1956～1979年24年的平均数来计算，每年为26380×108m3，水资源总量占世界第6位。我国平均年降水量仅628mm，比世界平均值800mm少21.5％；
平均年径流深度为276mm（把径流总量除以流域面积所得的水层厚度称为径流深度），比世界平均值314mm少12％；而按1982年统计的人口计算的人均占有径流量为2642m3/a，仅为世界平均值的1/4左右。因此，我国水资源相对比较贫乏，必须十分珍惜有限的水资源。
我国水资源在空间和时间上分布也很不均一。台湾省是我国降水量最多的地区之一，其东北部可达6000mm/a以上。华南沿海地区水量也较丰沛，可达1600～2000mm/a；长江流域为1000～1500mm/a；华北和东北为400～800mm/a；我国西北内陆地区降水很少，一般在100～200mm/a，个别地区，如塔里木盆地、吐鲁番盆地还不足25mm/a，从而造成严重缺水。不同地区的河流径流量差别也很大。闽浙台等沿海地区平均年降水量高达1758mm，年径流深度为1066mm；而内陆地区平均年降水量只有154mm，年径流深度仅32mm。前者的降水量为后者的11.4倍，年径流深度为后者的33.3倍。
由于受季风气候影响，我国降水量和径流量年内的季节性变化明显，年际变化也很大，并且有少水年和多水年的持续出现。据多年的统计，我国降水量的丰枯变化周期大约有30～40年短周期和60～80年长周期。在一年内降雨也很不平衡，我国大部分地区是冬、春少雨，夏、秋多雨。
三、水资源的利用
人可三日无食，不可一日无水。合理地利用好水资源对世界各国都是一件头等重要的大事。水资源利用中水量、水质是两个重要的因素。
水量问题是当前世界普遍重视的社会问题。水资源虽然可以通过水循环得以更新、恢复，但水资源并不是取之不尽、用之不竭的。进入20世纪以后，特别是50年代以来，随着社会经济的迅速发展和人口的增长以及城市的发展，人们对水资源的需求量急剧增长，以致产生供不应求、水源严重不足的矛盾。根据有关统计资料，1900～1975年间，全世界农业用水量由每年3500×108m3增长到21000×108m3，增加了5倍；工业用水量由每年300×108m3增大到6300×108m3，增长了20倍；人均用水量从每年240m3增长到760m3。预计到本世纪末，世界人口总用水量将达到60000×108m3，为本世纪初4000×108m3的15倍。因此，目前不仅干旱地区的国家严重缺水，即使是湿润地区的发达国家也面临水资源紧张的问题。水资源不足的一个重要原因是世界水资源分布很不均衡以及社会经济发展水平互不协调。经济发达、人口集中的欧洲和亚洲的人均占有的水量仅为南美洲的1/10左右，为大洋洲的1/40左右。据前几年统计资料，世界上有43个国家缺水。我国自建国以来，每年平均受旱农田面积近3亿亩，抗旱是常年任务；以北京、天津、大连、青岛等为代表的许多大中城市，用水一直很紧张，甚至限制了经济的发展。水资源的不足影响着人类的生存，制约着经济的发展，大量地耗费水资源还会破坏生态平衡，因此必须合理地利用水资源。
水质是水资源利用中另一个重要因素。生活饮用、农业灌溉、工业生产对水质都有不同的要求。水质的评价一般需考虑色度、pH值、含盐量、盐分组成、有益、有害元素的浓度指标等。人类活动对水质有着极大的影响，主要是向水中倾倒工业废水。据不完全统计，我国废污水年排放量约72.6×106m3，排入长江的有29.6×106m3/a，排入海河的约8.5×106m3/a。大量工业废水的排入，使得有些水质标准不仅超过了饮用水标准，而且也超过了农业灌溉的标准。据统计，至80年代中期全球每年被污染的淡水量高达7000×108m3，发展中国家70％的居民以及工业发达国家的相当一部分居民饮用水不合标准。另外，污染严重的水，为了不使其对环境产生危害又要用10倍的清洁水稀释，从而进一步加剧了水资源的供需矛盾。防止水污染、保护好水资源成了水资源利用的当务之急。
可见水资源供需矛盾是当今世界各国面临的重大问题，已成为制约国民经济发展的因素。因此，近几十年来，很多国家都十分重视水资源研究，考虑如何合理开发与综合利用并且保护好水资源，包括估算地区或流域水资源量、研究水利系统最优开发方案、制定水资源政策、提倡节约用水、预测未来需水量、预计人类活动对环境和水循环的影响、研究开发新水源（例如回收工业用水、处理污水、淡化海水、跨流域调水、拖运南极冰山）等等。作为地质或水文地质工作者，更侧重于地下水的研究。地下水是一种十分宝贵的资源。要充分地认识地下水的形成及运动、分布规律，合理地开发利用地下水，就必须具备一般的水文学知识和一定的地质基础知识。