淺析氣候變化和人類活動對水文循環(huán)的影響

胡安玉

摘 要：水文循環(huán)系統(tǒng)是全球氣候系統(tǒng)的重要內(nèi)容，隨著社會的發(fā)展與全球環(huán)境的急劇變化，人類通過一系列水利工程等措施改變原先的水文循環(huán)。本文系統(tǒng)地闡述人類活動和氣候變化兩大因素對水文循環(huán)的影響，結(jié)合人類生產(chǎn)生活的耗能排放方式和氣候變化的現(xiàn)狀簡單分析其對水文循環(huán)產(chǎn)生的影響，并據(jù)此提出相關(guān)的建議。

關(guān)鍵詞：水文循環(huán)；氣候變化；人類活動

水文循環(huán)作為地球循環(huán)系統(tǒng)的重要部分，隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，人類通過生產(chǎn)生活的節(jié)能減排并結(jié)合生態(tài)環(huán)境評估水利設(shè)施的修建，同時通過研究氣候變化對環(huán)境的影響從而采取合理措施改善環(huán)境。

水文循環(huán)的影響因素可分為氣候變化和人類活動，是影響流域水文循環(huán)和水資源演變的兩大因素，兩者是相互作用而共同作用于水文循環(huán)，需要進(jìn)一步了解影響兩者對水文循環(huán)的影響途徑，更好地改善環(huán)境，保護(hù)水文循環(huán)的良好平衡，促進(jìn)人水和諧的進(jìn)程。

1 水文循環(huán)概念和成因

水文循環(huán)是指地球上的水圈，通過吸收太陽的能量以蒸發(fā)、降水、滲透等形式，從一個地方轉(zhuǎn)移到另一處，改變狀態(tài)到地球上另外一個地方。地球上的水圈作為一個永不停息的動態(tài)系統(tǒng)，在一個足夠的時期里，全球范圍的總蒸發(fā)量等于總降水量。水循環(huán)的形成有多種原因，目前普遍分為內(nèi)因與外因兩方面，內(nèi)因是水在通常環(huán)境條件下三態(tài)易于轉(zhuǎn)化的特性，外因則是輻射和重力作用。

2 人類活動對水文循環(huán)的影響

人類的自身活動對水文循環(huán)的影響因素不容忽視，自1980年國際自然同盟提出可持續(xù)發(fā)展以來，陸續(xù)提出人與自然的和諧共處等觀念，通過減少行政法規(guī)等方式限制人類活動對包括水文循環(huán)在內(nèi)的環(huán)境影響。人類活動對水文循壞的影響，基本分為直接型（水利工程和農(nóng)田灌溉等）和間接型（土地利用和城市化等）。

（1）水利工程自古是治國安邦的重要內(nèi)容，從自然分流的都江堰到全球聞名的三峽大壩，水利工程作為防洪灌溉，蓄能發(fā)電的重要途徑，在減少火力發(fā)電等節(jié)能減排等方面貢獻(xiàn)突出，國內(nèi)眾多流域的洪澇災(zāi)害明顯減少。但水利工程對水文循環(huán)的影響不容忽視，水利工程由于蓄水等方式導(dǎo)致流域的下墊面發(fā)生變化，影響區(qū)域內(nèi)的地下徑流與水面的蒸發(fā)進(jìn)而形成區(qū)域內(nèi)的小氣候，影響水文循環(huán)。如南水北調(diào)，調(diào)水線路中跨越長江等四大流域，沿途水分蒸散發(fā)量巨大，長距離的水資源輸送影響著沿途城市的水資源與分配及其水文循環(huán)。

（2）化石燃料的燃燒，火力發(fā)電等生產(chǎn)生活消耗大量化石燃料，排放產(chǎn)生的CO2已經(jīng)成為全球氣候變暖的主要原因，氣候變暖自然影響全球溫度與全球太陽輻射的增強(qiáng)，進(jìn)一步影響流域蒸散發(fā)，影響水文循環(huán)的守恒。

（3）廢氣的排放，除去溫室效應(yīng)主要氣體CO2，農(nóng)業(yè)和工業(yè)活動排放的CH4、CO2、N2O、PFC、HFC、SF等其他溫室氣體同樣可以通過溫室效應(yīng)增強(qiáng)氣候變暖。

（4）土地的開發(fā)利用，導(dǎo)致破壞原有的下墊面生態(tài)環(huán)境，突然改變原先的地下滲透循壞系統(tǒng)，進(jìn)一步影響原來的區(qū)域植物的蒸散發(fā)、坑洼截留和地下徑流等，促使流域匯流條件變化。

（5）城市化發(fā)展，由于城市化的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)比的上升，人們逐漸意識到城市化水平與城市內(nèi)澇的關(guān)系，目前已經(jīng)有專家學(xué)者進(jìn)行海綿城市的研究。城市化水平的變化，同樣將原有的區(qū)域水文循環(huán)打破，通常將原來分散有序的地下系統(tǒng)通過給排水工程改變成集中管道供水，導(dǎo)致原先的地下徑流基本不存在，進(jìn)而影響水文循環(huán)。

3 氣候變化對水文循環(huán)的影響

全球氣候變化，對水文循環(huán)目前分為溫度變化、降水變化、海平面上升和蒸散發(fā)變化四個方面。

（1）溫度變化：根據(jù)C-C定律（克勞休斯—克拉珀龍定律）可知大氣溫度越高，大氣的持水能力越強(qiáng)，全球的降水量整體會增加，同時蒸發(fā)量和徑流量隨之增加。溫室氣體（CO2）自1957年在夏威夷蒙納羅亞和測量站進(jìn)行檢測以來，CO2的濃度不斷增加，進(jìn)而導(dǎo)致全球溫度上升，溫度上升促進(jìn)水文循環(huán)。同時溫度升高會使降水的季節(jié)分配發(fā)生變化，一般情況下會使冬季降水增多，夏季降水減少，不利于全球與區(qū)域的季節(jié)內(nèi)的水量調(diào)節(jié)。全球范圍內(nèi)，冬季的流量所占的全球流量比有所增加。

（2）降水變化：顯然降水的影響直接影響全球的水文循環(huán)，降水的不確定性會引發(fā)洪澇災(zāi)害等嚴(yán)重問題。隨著氣候的變化，增加了降水量變化的不確定性，增加洪澇災(zāi)害和干旱的出現(xiàn)頻率。降水量的變化，會導(dǎo)致降水分布不均勻，從20世紀(jì)全球降水變化的檢測結(jié)果可以看出，對于北半球的40°-70°緯度（北半球的中高地帶）降水增加62mm/世紀(jì)，南半球的0°-30°之間（副熱帶地區(qū)）降水增加82mm/世紀(jì)。在全球的氣候變化下，降水量明顯增加，因而降水與流量年內(nèi)的變化增大，對區(qū)域的與年際內(nèi)的水資源調(diào)整影響較大，通常情況下原來的干旱區(qū)與半干旱區(qū)水資源對于氣候變化影響極其脆弱，主要表現(xiàn)在降水打破原有的平衡土地調(diào)節(jié)能力，出現(xiàn)洪澇災(zāi)害和旱災(zāi)等現(xiàn)象，降水增加可補(bǔ)償一部分地表水的減少，但由于人口的增加和水需求的速增，地下水也會明顯減少，在長期內(nèi)同樣得不到補(bǔ)充，部分地區(qū)甚至多年持續(xù)洪澇災(zāi)害年和干旱年。全球氣候變化使冰川融化和積雪融化現(xiàn)象嚴(yán)峻，這些過程使年內(nèi)的最大流量轉(zhuǎn)移到春季，或者春季轉(zhuǎn)移到冬季，年際的雨量分布不均勻，增加了流域的水資源脆弱性。

（3）海平面上升：隨著人類活動等因素，全球氣候變化引起海平面上升的現(xiàn)象導(dǎo)致地下水與河口鹽漬化面積增加，沿岸區(qū)的淡水供應(yīng)量減少，含水層和河口淡水量的過度減少，進(jìn)一步使海平面上升作用加劇，形成惡性循環(huán)。同時海平面上升導(dǎo)致全球的海洋與陸地比例變化，自然水文循環(huán)必然隨之產(chǎn)生變化，達(dá)到新的平衡狀態(tài)。

（4）蒸散發(fā)變化：蒸散發(fā)過程體現(xiàn)的是物質(zhì)與能量的交換，是全球水文循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，同時連接著全球水循環(huán)和地表熱量平衡的重要因素。隨著城市化發(fā)展、生產(chǎn)生活等造成的全球變化條件下，溫度、太陽輻射、大氣溫度和風(fēng)速風(fēng)向隨之產(chǎn)生變化。通過上訴的因素導(dǎo)致水域的隱形蒸散發(fā)，會直接抵消降水增加的效應(yīng)，進(jìn)一步是河川水量減少，加劇降水對地表徑流的影響。

4 總結(jié)和展望

近年來，伴隨氣候變化以及大規(guī)模工程建設(shè)，快速城市化擴(kuò)張等劇烈的人類活動，水文要素發(fā)生了顯著的趨勢性變化，極端水文事件發(fā)生的機(jī)率明顯增加，城市內(nèi)澇災(zāi)害等突發(fā)事件日趨頻繁。

為建設(shè)成可持續(xù)發(fā)展、人水和諧的水科學(xué)利用，需要我們約束自身的生產(chǎn)生活，大力推進(jìn)節(jié)能減排，合理新建水利樞紐，合理規(guī)劃分配水資源從而合理促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。同時應(yīng)當(dāng)建設(shè)和管理河流類型自然保護(hù)區(qū)，對于現(xiàn)有流域應(yīng)當(dāng)合理規(guī)劃利用；已開發(fā)利用的河流適當(dāng)?shù)亻_展退耕還湖，限制捕撈等措施恢復(fù)原有的生態(tài)環(huán)境，最終形成節(jié)水優(yōu)先，人水和諧的可持續(xù)發(fā)展觀。

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