水多還是水少教學(xué)設(shè)計(jì)芻議——尋找水資源可持續(xù)利用和節(jié)水的科學(xué)基礎(chǔ)

人民教育出版社 丁堯清

一、地球是個(gè)水球：水多

蘇聯(lián)宇航員加加林說(shuō)，從太空看，地球更像“水球”。因?yàn)榈厍蛏铣^(guò)70%的地方是水，是蔚藍(lán)的海洋。人類因?yàn)榻^大多數(shù)生活在地面上，即使是海員和漁民終歸也要回到陸地上的家，這個(gè)有限的實(shí)踐決定了人類的認(rèn)識(shí)，因此先民們從自己的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，將我們居住的這顆星球稱為“地球”。

圖1 統(tǒng)計(jì)地球海陸面積比例

（拋擲塑料地球儀，統(tǒng)計(jì)接球時(shí)拇指的位置（?；蜿懀?，反復(fù)多次，可以得出海陸七三開(kāi)的比例）

二、可用水比例低：水少

地球表面71%是海洋，地球水圈總儲(chǔ)水量有14億立方千米。水量似乎無(wú)窮之大，但其中絕大部分是海水，能為人類利用的淡水不足3%；在這部分淡水中，大部分（約70%）又被束縛在極地和高山的固體冰雪中，目前人類比較容易利用的淡水資源，主要是河流水、淡水湖泊水以及淺層地下水，儲(chǔ)量約占地球淡水總儲(chǔ)量的0.3%，只占地球總儲(chǔ)水量的十萬(wàn)分之七。如果說(shuō)地球上的水以100升計(jì)，那么我們可以使用的淡水只比半湯匙多一點(diǎn)。這也是眾多出版物和宣傳材料要求我們珍惜水資源和節(jié)水的重要理由，問(wèn)題是這個(gè)理由站得住腳嗎？

圖2 地球上的淡水儲(chǔ)量比例

三、人均需水有限：水多

任何事物都是相對(duì)的，淡水如“滄海一粟”，果真就不足人類之需嗎？

按人體生命極限計(jì)，不吃飯能維持7天，不喝水只能維持三天。從生理需求來(lái)看，每人每天消耗水分2.5升，其中排尿1.5升，蒸發(fā)1升。從實(shí)際用水量來(lái)看，因地區(qū)和經(jīng)濟(jì)水平而異，比利時(shí)人均每日生活用水108升，德國(guó)220升，智利360升；在我國(guó)，廣東和上海城市居民人均每日生活用水超過(guò)400升，天津不足200升，鄉(xiāng)村居民用水更少。

表1 中國(guó)部分省市用水結(jié)構(gòu)和人均生活用水

人類可以利用的淡水合計(jì)10.5萬(wàn)立方千米。在現(xiàn)有水平下，目前人類真正有效利用的淡水資源每年約9000立方千米。按人均每日生活用水1000升計(jì)，全球70億人口每年需水2555立方千米，遠(yuǎn)低于地球提供給人類的淡水資源。

我國(guó)淡水資源總量2800立方千米，扣除難以利用的洪水徑流和散布在偏遠(yuǎn)地區(qū)的地下水資源后，現(xiàn)實(shí)可利用的淡水資源約1100立方千米，人均可利用水資源每年約900立方米，每日約2.5立方米，這個(gè)數(shù)值遠(yuǎn)超過(guò)生活需求。

我國(guó)淡水資源總量占全球水資源的6%，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，卻被列為全球貧水國(guó)之一1據(jù)世界資源研究所《世界資源報(bào)告：1986》（中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1988年），我國(guó)位列貧水國(guó)第13位。1997年，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織將我國(guó)列為過(guò)分利用地下水問(wèn)題最嚴(yán)重的國(guó)家之一。，這又是為什么呢？

四、自然和經(jīng)濟(jì)的約束：水少

我國(guó)土地面積位居世界第三，占全球陸地面積6.5%，主要位于溫帶，氣候和生物區(qū)系復(fù)雜多樣，且具有明顯的緯向、經(jīng)向和垂直梯度。

圖3 我國(guó)400mm等降水量線變率范圍

得益于地理位置的特殊性，我國(guó)深受季風(fēng)的影響。但這種季風(fēng)氣候大陸性明顯，季節(jié)或年際變化顯著。由于季風(fēng)氣候的不確定性，我國(guó)降水的時(shí)空分布通常不穩(wěn)定、不均勻，最西端和最北部降水稀少，東南沿海較多。在許多地方，極端氣候或氣象事件時(shí)有發(fā)生，而且強(qiáng)度大，旱澇災(zāi)害多發(fā)。與“性格”溫和的溫帶海洋性氣候相比，統(tǒng)治中國(guó)的季風(fēng)氣候則過(guò)于“暴戾”。因此有水利專業(yè)人士戲稱，將一條西歐河流的堤壩加高10厘米，可將防洪標(biāo)準(zhǔn)從10年一遇提高到百年一遇，如果將中國(guó)的堤壩加高50厘米，卻僅僅能將防洪標(biāo)準(zhǔn)從10年一遇提高到20年一遇。

從水資源時(shí)間分布來(lái)看，我國(guó)的降水年內(nèi)和年際變化大，60%至80%主要集中在汛期；從空間分布來(lái)看，北方地區(qū)陸地面積、耕地、人口分別占全國(guó)的64%、60%和46%，而水資源量?jī)H占全國(guó)的19%。因此，受季風(fēng)氣候和地理?xiàng)l件影響，水資源時(shí)空分布極不均勻，雨熱同期、南多北少，與生產(chǎn)力布局不相匹配，這是中國(guó)的基本水情。在全球氣候變化和工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)的背景下，中國(guó)水資源條件正在發(fā)生新的變化，北少南多的水資源格局進(jìn)一步加劇，干旱缺水、洪澇災(zāi)害、水體污染、水土流失等水問(wèn)題日益突現(xiàn)。

中 國(guó)以占世界6%的淡水資源、9%的耕地養(yǎng)育了占世界21%的人口2水利部副部長(zhǎng)胡四一在南京召開(kāi)的“第四屆長(zhǎng)江論壇上”的講話。2011年4月18日。，水利發(fā)揮了極其重要的作用。以山東省為例，水資源僅占全國(guó)1%，卻灌溉了全國(guó)6%的耕地，生產(chǎn)了全國(guó)8%的糧食，養(yǎng)育了全國(guó)7%的人口，支撐了全國(guó)10%的經(jīng)濟(jì)總量，靠的就是精細(xì)化水資源管理，建設(shè)水資源調(diào)配工程，高效儲(chǔ)存和利用雨洪資源。相反，在某些人均水資源較高的地區(qū)，因?yàn)閮?chǔ)供水能力或水利工程建設(shè)不足，缺水情況十分嚴(yán)重。如貴州省，當(dāng)?shù)刂行『恿鞅姸?，雨量豐沛，但水資源開(kāi)發(fā)利用率僅為9.6%；又如云南省，雨水資源豐富，但因?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)不重視保護(hù)公共水源，水源林遭到破壞，水庫(kù)和灌溉系統(tǒng)管護(hù)不力甚至荒廢，由水資源大省變?yōu)楦F省，在2009/2010年遭遇秋冬春連旱時(shí)，損失巨大。

以人口密集區(qū)和糧棉主產(chǎn)區(qū)黃淮海平原為例，這里年降水變率很大，降水穩(wěn)定性差。黃河、淮河、海河三個(gè)水系的水資源總量?jī)H占全國(guó)的7%，而且還有減少的趨勢(shì)。如將1980至2000年水文系列與1956至1979年水文系列相比，黃河、淮河、海河流域降水量平均減少6%，地表水資源量減少17%，海河流域地表水資源量更是減少41%。南水北調(diào)終點(diǎn)區(qū)北京人口總量持續(xù)擴(kuò)張，生活用水已占用水總量44%，如果人口持續(xù)膨脹，南水北調(diào)的水量將被快速增長(zhǎng)的人口所吞噬。

總之，一地水資源的豐缺是和生活形態(tài)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)的。富水區(qū)（>1667m3/（人?年））不一定不缺水，如我國(guó)臺(tái)灣，人均每年水資源量高達(dá)3030m3，但因?yàn)楹佣趟?、冬夏流量變化大以及城市發(fā)展、過(guò)度抽取地下水、水污染等因素，缺水問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重。相反，屬于貧水區(qū)（<1000m3/（人?年））的以色列，人均水資源量只有290m3，但通過(guò)北水南調(diào)、向土耳其購(gòu)買淡水、發(fā)展節(jié)水技術(shù)、虛擬水種植等措施，人均用水量高達(dá)447m3；盡管口糧不能自給，卻成為農(nóng)業(yè)（花卉、水果等）出口國(guó)。

因此，應(yīng)通盤思考“為什么缺水”這個(gè)問(wèn)題，包括用水、蓄水、調(diào)水等，加強(qiáng)節(jié)水宣傳，做好結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，提高水資源供給和保障能力，才是實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的關(guān)鍵。