第二节 全球水资源开发利用

一、全球水资源与水循环

全球水储量或静态水储量广义的解释是把地球上岩石圈、水圈、大气圈和生物圈中一切形态的水都视为水资源的潜在量。但从可利用的角度看，水资源量是指在一定周期内通过全球水文循环在各类水体中形成的、可恢复更新的淡水。了解地球水资源状况及水循环规律，对于认识地球水状况，分析气候变化对水资源的影响，研究开发利用水资源措施，指导水资源综合利用具有重要意义。

地球水的总储量，共约13.86亿km3。其中，海洋水为13.38亿km3，占96.5%；陆地水为0.48亿km3，占3.5%。

在陆地水中，淡水为0.35亿km3，占全球总水储量的2.53%。淡水中69.6%即0.2436亿km3（含地下冰0.003亿km3），分布在南北两极的冰川中以及陆地高山上的永久冰川与积雪中。其中，仅有30.4%即0.1066亿km3，分布在陆地的河、湖、水库、土壤，以及地下含水层中，可供人类生存开发利用。全球水储量的分布情况，见表1-1。

在自然因素和人类活动的影响下，自然界中各种形态的水处在不断地变化之中，即各种形态的水体不断地循环、交替与更新，形成了地球上的水循环。水循环过程可分解为水汽蒸（散）发、水汽输送、凝结降水、水分下渗和地表径流、地下径流等五个环节。它们相互联系，相互影响、相互独立有交叉并存，并在不同环境下，呈现不同组合，形成不同规模与类型的水循环。

地球上的水循环，根据其循环途径和规模分为大循环和小循环。

大循环也称为海—陆循环，它是由于海陆分布不均及大气环流作用形成的。具体表现为：海洋中的水分经蒸发进入到大气中以后，一部分飘移到大陆上空形成积云，然后以降水的形式降落到地面。降落到地面的雨水，一部分形成地表径流，通过江河汇流进入海洋；另一部分则渗入地下形成地下水，又以地下径流或泉流的形式注入江河或海洋。

小循环包括陆地—陆地水循环和海洋—海洋水循环。陆地—陆地水循环指陆地上的水，通过蒸发作用（包括江、河、湖、水库等水面蒸发、潜水蒸发、陆面蒸发及植物蒸腾等）上升到大气中形成积云，然后以降水的形式降落到陆地上。海洋—海洋水循环主要是海水通过蒸发成水蒸气而上升，然后再以降水的方式降落到海洋中。

水循环是地球上最主要的物质循环之一。通过形态的变化，水在地球上起到输送热量和调节气候的作用。它对于地球环境的形成、演化和人类生存都有着重大的作用和影响。水的不断循环和更新为淡水资源的不断再生提供条件，为人类和生物的生存提供基本的物质基础。实际上，陆地上的小循环对人类的经济活动产生更为直接的影响。

二、全球水资源开发利用状况

在过去的300年中，人类用水量增加了35倍多，尤其是在近几十年里，取水量每年递增4%～8%，发展中国家增加幅度最大，而工业化国家的用水状况趋于稳定。由于世界各地人口、社会经济发展及水资源数量的差异性，人均用水量地区性差别较大，发达地区（如北美）的人均年用水量高达1700～1800m3，是发展中地区和工农业落后地区（如亚洲、非洲）的3倍～8倍。1980年的统计结果表明，全球水资源的利用量为0.324× 104km3。其中，69%用于农业，23%用于工业，8%为居民用水。世界各地用水量差异极大，在工业发达的欧洲，用水量有近54%用于工业，而在亚洲和非洲地区，农业用水量占总用水量的80%以上，主要用于农田灌溉。20世纪90年代以来，发展中国家工业用水量、生活用水量在不断增加，但对全球水资源利用量的影响十分有限，全球水资源与工农业和生活中的分配比例大的框架仍没有较大的改变。

1．农业用水

全球历年来农业用水一直占全部用水量的2/3以上。不同自然条件、不同作物组成、不同的灌溉方式，用水量差别十分显著。随着灌溉面积的增加，用水量大幅度增加。而灌溉方式的改变，在一定程度上降低了农田灌溉用水量。在我国，采用传统的灌溉方式——漫灌和畦灌，灌溉用水量一般在7500m3/hm2，喷灌和滴灌仅为3000m3/hm2，可降低灌溉用水量60%左右。20世纪70年代以来，在发达国家，如日本、美国等，集约高效农业的发展，节水灌溉措施的加强与节水灌溉技术的应用，使得农业产量增加而用水量基本稳定。20世纪80年代以来，以色列在农业灌溉中普遍采用先进的滴灌与喷灌技术，使得农业用水减少了30%，并将全国70%的废水处理后用于灌溉，极大提高了水资源的利用效率。

2．工业用水

工业用水是全球水资源利用的一个重要组成部分。工业用水取水量约为全球总取水量的1/4左右。工业用水的组成是十分复杂的，用水量的多少取决于各类工业的生产方式、用水管理、设备水平和自然条件等，同时取决于各国的工业化水平。

3．生活用水

居民生活用水量随着人口的增加和生活水平的提高而增加，尤其是随着居民生活水平的不断提高，对水资源的数量和质量均具有较高的要求。总体说来，全球的生活用水量仅占全球总用水量的8%左右。

由于生活水平的差异，世界各大城市中居民用水量也相差甚远。发达国家的主要城市中居民用水水平是发展中国家的数倍，是贫穷国家的数十倍。

三、全球水资源面临问题

根据地球水储量与分布，人类可利用的淡水资源仅为0.1×108km3，只是地球上水的很小一部分。此外，有限的水资源也很难再分配，巴西、俄罗斯、中国、加拿大、印度尼西亚、美国、印度、哥伦比亚和扎伊尔等9个国家已经占去了这些水资源的60%。从未来的发展趋势看，由于社会对水的需求不断增加，而自然界所能提供的可利用的水资源又有一定的限度，突出的供需矛盾使水资源已成为国民经济发展的重要制约因素，主要表现在以下几个方面。

1．水量短缺严重，供需矛盾尖锐

随着社会需水量的大幅度增加，水资源供需矛盾日益突出，水资源量短缺现象非常严重。联合国在对世界范围内的水资源状况进行分析研究后发出警告：“世界缺水将严重制约下个世纪经济发展，可能导致国家间冲突”。同时指出，全球已经有1/4的人口面临着一场未得到足够的饮用水，灌溉用水和工业用水而展开的争斗。联合国环境规划署发表的《2000年全球环境展望》报告指出：世界上已有大约20%的人缺乏安全的饮用水，50%的人生活在没有卫生系统的地区。将在今后50年的时间里增加一半。目前这种情况将会变得更糟。预测到2025年，全世界将有2/3的人口面临严重缺水的局面。缺水区在亚洲占60%，在非洲占85%，对中东国家来说，缺水危机已经成为严酷的现实。另外，世界上许多重要的水域是由多个国家共有的，普遍存在水资源利用矛盾和潜在冲突，最明显的是在尼罗河流域、亚洲西南部和中东。

20世纪80年代中期，全球地下水开采量约5500亿m3/a。其中，美国、印度、中国、巴基斯坦、欧共体、独联体、伊朗、墨西哥、日本、土耳其的开采量之和占全球地下水开采量的85%。20世纪末期，全球地下水开采量已经超过了7500亿m3/a。仅几十年中，全球地下水开采量中印度和中国增长最大。同时，各国开采地下水的用途也不相同，如美国、中国、印度、巴基斯坦用于灌溉的地下水量约占地下水总开采量的一半以上；而日本、独联体、欧共体各国地下水主要用于城乡居民供水。

2．水源污染严重，“水质型缺水”突出

随着经济、技术和城市化的发展，排放到环境中的污水量日益增多。据统计，目前全世界每年约有429多km3污水排入江河湖海，污染了5500km3的淡水，约占全球径流总量的14%以上。由于人口的增加和工业的发展，排除的污水量将日益增加。估计今后25年～30年内，全世界污水量将增加14倍。特别是在第三世界国家，污、废水基本不经处理即排入地表水体，造成全世界的水质日趋恶化。据卫生学家估计，目前世界上有1/4人口患病是由水污染引起的。据不完全统计，发展中国家每年有2500万人死于饮用不洁净的水，占所有发展中国家死亡人数的1/3。

水源污染造成的“水质型缺水”，加剧了水资源短缺的矛盾、居民生活用水的紧张和不安全性。1995年12月在曼谷召开的“水与发展”大会上，专家们指出：“世界上近10亿人口没有足够量的安全水源”。

四、全球水资源开发利用趋势

20世纪初以来，全球工业化的不断发展、城市化速度加快及居民生活水平的不断提高、农业生产不断发展，造成全球用水和取水量的不断增加，尤其是第二次世界大战以来，工农业发展的迅速加快导致用水取水量的大幅度增加。表1-2为世界主要用水部门用水/不可恢复水量的统计和预测，图1-1为不同用水占总用水量比例历时变化。

总体上，全球水资源开发利用趋势主要表现为以下几种。

（1）农业用水量及农业用水中不可恢复的水量最高。由图1-1可见，农业用水量在总用水量中所占的比例在逐年降低，但农业用水量基数大，仍占总用水量60%以上，仍然是当今和今后相当长一段时间内的水资源开发利用大户。尤为重要的事，农业用水的不可恢复水量占用水量的比例又远远大于工业和生活用水的不可恢复水量的比例。因此，在未来水资源开发利用过程中，农业用水的方式和节水措施将是克服水资源短缺的重要方面，而且节水的潜力巨大。

（2）工业用水由于不可恢复的水量最低，将更加重视提高工业用水技术，降低用水定额，加大节水力度，大幅度提高用水重复利用率。

（3）水资源开发将更为重视经济、环境与生态的良性协调发展。由过去只单一强调最大限度获取天然径流量，忽视水资源开发过程中可能引发的环境与生态灾害，将更为重视水资源的合理分配与调度，“开源与节流”并重，优先发展污水再生回用，实现水资源的合理开发、永续利用。