李鸿平
(河南鹤壁职技学院图书实验管理部 河南鹤壁 458030)
全球性气候变暖,臭氧层耗损,森林资源减少,沙漠化扩大,耕地质量退化,大气水体土壤污染加剧,生物物种加速灭绝,以及人口压力不断增大等一系列事态,已经严重威胁到地球上的生态平衡和人类的生存。(摘自《中国青年绿色宣言》)
我国人口偏多,人均耕地偏少,水资源结构失调,经济发展环境条件苛刻。如何在现有条件下找到经济可持续发展的突破口,这是本文研究的主题。要解决这个问题就必须有效利用我国的每一寸国土、每一滴水,进行一场国土工程。
自古以来,水作为一种自然资源加以利用,是人类利用和改造自然的一种重要的实践活动,水并且常被用作战争手段和条件,我们不妨也来作一篇“水文章”。
我国水资源的分布总体上具有南方多,北方少的特点。南方地区(包括长江、珠江、闽台、西南诸河流域)国土面积占全国的36.6%,耕地面积占全国的34.8%,而水资源量占全国的70%。北方地区(包括黑龙江、辽河、海滦河、淮河、黄河、内陆诸河流域)国土面积占全国的63.4%,耕地面积占全国的65.2%,水资源量仅占全国的30%。
我国地表水还存在时空分布的不均,有些小流域有常年性水流,有些小流域在旱季无地表水,或出现某一河段有水,某些河段无水的现象。在山区和内陆河流域,这种情况十分常见。受季风气候的影响,我国大部分地区都有雨季、旱季之分。雨季地表水流量大,一般会占全年地表径流总量的70-80%,有些地区可达90%。汛期出现的月份在南方多为4-7月,北方多为6-9月。旱季地表水流量锐减,一般仅占全年地表径流总量的10%-20%,有的地区甚至小于5%。
除降水的原因外,地表水系统缺乏水量调节功能也是地表水在时间上分布不均的主要原因。在这方面,流域的结构形式起着至关重要的作用。在天然流域中,坡面面积占流域面积的比例远远超过河床与水体,可达80%-90%,地表水量主要靠大气降水转化的坡面漫流提供。粗糙的地面、渗透性强的表土、平缓的坡度和茂盛的植被,可以延缓漫流形成。然而,坡面细沟、冲沟、河道的广泛分布,限制了各坡面的长度,所以漫流的流程一般很短。降雨过后不久,随着漫流阶段的结束,坡面调节水量的作用也就终止,水量的输移由河流的汇流取代。与漫流阶段相比,汇流的流程远,历时也长得多。由于河水流量集中,流速快,河床狭窄,河流在空间上的调节不强,缓洪滞洪的能力差。因此从整体上说,地表水系统的水量调节功能不强。
与地表水相比,地下水具有较强的调节性。集中的降水补给可积蓄在季节变动带中,然后缓慢释放,缓慢径流的路程效应可平抑各处来水的波动,发挥削峰填谷的作用。渗流场内巨大的水体积和快速的水压调整,可使局部水量的盈亏及时得到削减和补偿。
地表水与地下水是具有密切联系的有机整体——水资源系统。地表水的空间分布格局会因人为活动的干预,在较短的时间内发生改变。鉴于 地表水与地下水调节性的不同,通过人为活动,改变流域诸要素(流域内的地形,坡面形态,地表岩性,植被覆盖程度)中某些要素,可以使地表汇流部分转化为土壤水和地下水,然后缓慢释放,地表水系统与地下水系统相互耦合,可以调节地表水在时间上的分布状况,延长降水的作用时间。形成良性的衍生水循环。
为了维持人类的生存环境并持续发展,应寻找一条能使水资源开发利用得以持续的道路。
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图1 (绿色为耕地,黄色为荒地荒坡) 红色为引水口、贯通口、排水口
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图2 图中线条为地中蓄水畦
我国是一个多山国家,山区约占全国面积的三分之二。几千年的封建土地所有制,使我国农民在广大山区筑起了层层梯田。现在,这些山区梯田可分为两类(如图1),一类是山底较肥沃的耕地,另一类则是山顶和山腰贫瘠的荒地。这些荒地,是平面的裸地,由于多年的荒芜,土壤板结,只能长些稀疏的稗草,涵水能力极差。如果我们能在北方、中西部的半湿润、半干旱地区(湿润地区不宜,以防出现泥石流)的荒地上因地制宜地大量堆积如图2的“井字草田”蓄水工程,但不是开荒,在小于25度荒坡和黄土高原地区的缓坡地带适量开挖“鱼鳞”坑和贯通的蓄水沟,那么在我中华大地上将出现数百亿,上千亿个相互贯通的“蓄水池”,形成巨大的天然草格系统。当夏季雨季来临时,把雨洪引入这些“蓄水池”,把坡面汇流经“井字草田”草格的填洼调控,然后缓慢释放,可以缓洪滞洪,延长降水影响气候的时间;将不再是山洪一泻千里,而是“山顶出平湖”;夏季丰富的太阳光能、风能搬来的巨大水能,将不再是洪水猛兽,而为我中华所用。古人治水以疏为主,我们治水当以滞为先。让雨水停留在陆地上的时间更长些,发挥其应有的作用。把荒地、雨水、经济有机结合,让荒地成为经济的“加工厂”。荒地作为重要的生产资料,不用大量重复投资,由于水能高差的存在,每年把几百亿吨的水留在山地这一天然水塔上,比任何一种调水方法的成本都要小。这项工程是可行的,因为它只需使用人力和畜力,是和我国现阶段生产力水平相适应的。
这项工程有如下作用:一、农业方面。由于山顶荒地蓄积的水分从山顶渗透下来,对山底数亿亩耕地无异于进行灌溉;另一方面,此项工程长期作用的结果,将使大陆水体水资源增加,提高平原地区的地下水位。这些都将改善灌溉为主的我国农业的基础。二、牧业、养殖业方面。由于水资源的增加。必将使农区山地长出高质量牧草,提高农区的载畜量,也将改善草原的草质,促进牧区牧业的发展。养殖业(水产业)也会有较大的发展。三、林业方面。由于水资源的增加,就可加快宜林荒地变林区的速度,反过来又可增强涵水能力。做到以水促草,以草促林。为什么多年种树不见树,主要是缺水的原因。四、由于水资源的增加,这项工程长期作用的结果,将有利于西部、北部沙漠的治理,扼制地域土地退化、荒漠化进程,扼制沙尘暴的进一步蔓延,使荒漠变绿州。荒漠化的治理不仅仅是沙区边缘地区的任务,应是整个民族的共同责任。五、水利方面。坡面汇流,经“井字草田”层层衰减,雨洪基本不下山,雨洪中的泥沙经许多“草格”的侧筛和沉淀,雨洪中的泥沙量将大大降低,因此此工程可分滞洪水,将减少洪水对大江、大河沿岸地区洪涝危害;也会减少土壤流失。由于增加了北、西部涵养水分的能力,将真正实现南水北调,东水西移的目标。真正实现孙中山先生近百年前“以洪济旱”的主张。六、可改善工业水资源状况,缓解水资源压力。山区水可以以侧向潜流方式进入平原区。此项工程长期作用的结果将提高平原地区的地下水位,可缓解过分开采地下水造成的地面沉降对大中城市的影响。减少地下漏斗区对城市的危害。七、可以提高水的自我净化能力,减少水污染程度,维持生态系统稳定性。
我们的目的是:获得林草覆盖的,能为社会经济提供水、有机肥、良好环境的秀美山川。
每年的整个雨季“井字草田”将影响数千亿吨水的动态循环;这种“井字草田”的蓄水能力,比林地的蓄水能力还要强,如果每亩荒地每年能涵水20吨,那么数十亿亩的荒地可涵水数百亿吨,考虑水的综合效益,则相当于我们存入土地银行上百亿、数百亿的年金,若此工程收益期为100年(年金公式 S= A[(1+i)^n-1]/i)(A-年金,n-年数,I-资金增长率)100年后将取得数百万亿的年金终值。那时,全国人均有几万美元的资金。
如果合理地进行农村,城市大循环,东西经济大交流,合理利用国际大市场,必将为我国国民经济持续发展创造良好宽松的经济环境。
经济环境的改善,就有利于人口问题,农业问题,待业、在业失业等社会问题的解决,为经济发展创造良好的社会环境。
与中国有类似国情的国家也可采用此工程,这将有利于气候变暖,臭氧层耗损等其它生态环境问题的解决。让我们在不致使地球生态系统遭受无可挽回的损害之前,为大地再植绿色皮肤!