第三章　水資源開發(fā)利用

隨著人口的增加，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，特別是近代工業(yè)的興起，以及城市建設(shè)的擴(kuò)大，人類社會(huì)對(duì)水資源的需求量越來越大，人類在肆無忌憚地開發(fā)利用水資源的同時(shí)，人為地改變了水資源的數(shù)量、質(zhì)量和時(shí)空分布，世界各國面臨的水資源危機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生。如何科學(xué)地管好、用好有限的水資源，使有限的水資源發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，保證水資源開發(fā)的可持續(xù)利用，已成為世界各國面臨的重大課題。

第一節(jié)　水資源開發(fā)利用概述

水資源開發(fā)利用：通過各種措施對(duì)天然水資源進(jìn)行治理、控制、調(diào)配、保護(hù)和管理等，使在一定時(shí)間和地點(diǎn)供給符合質(zhì)量要求的水量，為國民經(jīng)濟(jì)各部門所利用。

一、水資源開發(fā)

通過水工程和水管理等措施對(duì)水資源進(jìn)行調(diào)節(jié)控制和再分配，以滿足人類生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和環(huán)境對(duì)水資源競(jìng)爭(zhēng)性的需求。社會(huì)發(fā)展到一定階段，水資源的原有分布狀態(tài)，只有通過水工程和水管理對(duì)水資源的時(shí)間和空間分布進(jìn)行調(diào)控和再分配，才能滿足人類的需要。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源開發(fā)的目的和范圍日趨擴(kuò)大，近現(xiàn)代水資源開發(fā)主要包括：

(1)以滿足城鄉(xiāng)居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水為目的的供水、灌溉、排水工程；

(2)以利用水能為中心目的的水力發(fā)電和航運(yùn)工程；

(3)以保證供水質(zhì)量和污水處理為目的的水質(zhì)處理工程；

(4)以水域利用為主的水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游設(shè)施等。

從人類開發(fā)水資源的發(fā)展過程看，大體可分為單一目標(biāo)開發(fā)和多目標(biāo)開發(fā)。多目標(biāo)開發(fā)從單項(xiàng)工程向流域性多項(xiàng)工程和整個(gè)地區(qū)發(fā)展，從單純?yōu)樵黾咏?jīng)濟(jì)收益向社會(huì)和環(huán)境的整體利益發(fā)展；水資源開發(fā)已成為自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和社會(huì)科學(xué)三者高度綜合的重要學(xué)科。

二、水資源利用

1)全球水資源利用狀況

由于自然條件、用水量猛增、水污染嚴(yán)重等多種原因，全球水資源面臨嚴(yán)峻的問題。聯(lián)合國教科文組織2012年3月12日在法國南部城市馬賽舉行的第六屆世界水資源論壇上發(fā)布了第四期《世界水資源發(fā)展報(bào)告》，對(duì)全球水資源情況進(jìn)行了綜合分析。

(1)健康方面。全球目前有8.84億人口仍在使用未經(jīng)凈化改善的飲用水源，26億人口未能使用得到改善的衛(wèi)生設(shè)施，約有30億至40億人家中沒有安全可靠的自來水。每年約有350萬人的死因與供水不足和衛(wèi)生狀況不佳有關(guān)，這主要發(fā)生在發(fā)展中國家。

(2)農(nóng)業(yè)方面。目前農(nóng)業(yè)用水在全球淡水使用中約占70%，預(yù)計(jì)到2050年農(nóng)業(yè)用水量可能在此基礎(chǔ)上再增加約19%。

(3)生態(tài)學(xué)方面。靠內(nèi)陸水生存的24%的哺乳動(dòng)物和12%的鳥類的生命受到威脅。19世紀(jì)末，已有24～80個(gè)魚種滅絕。世界上內(nèi)陸水的魚種僅占所有魚種的10%，但其中1/3的魚種正處于危險(xiǎn)之中。

(4)工業(yè)方面。世界工業(yè)用水占用水總量的22%，其中高收入國家占59%，低收入國家占8%。每年因工業(yè)用水，有3億～5億t的重金屬、溶劑、有毒淤泥和其他廢物沉積到水資源中，其中80%的有害物質(zhì)產(chǎn)生于美國和其他工業(yè)國家。

(5)自然災(zāi)害方面。目前與水有關(guān)的災(zāi)害占所有自然災(zāi)害的90%，而且這些災(zāi)害的發(fā)生頻率和強(qiáng)度在普遍上升，對(duì)人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成嚴(yán)重影響。

2)中國水資源利用現(xiàn)狀

經(jīng)過50多年的規(guī)劃建設(shè)，水資源的開發(fā)利用進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，在全國進(jìn)行了大規(guī)模的水利工程建設(shè)，取得了巨大的成就。以大江大河堤防為重點(diǎn)的防洪工程建設(shè)、危險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固、解決人畜飲水困難、大型灌區(qū)節(jié)水改造等取得歷史性突破，并通過南水北調(diào)、三峽工程、治黃工程等的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了水資源的合理配置。

(1)供水量及其增長情況

全國總供水量增長情況：1997年為5 623.2億m3，2000年為5 531億m3，2001年為5 567億m3，2002年為5 497億m3，2004年為5 547.8億m3，2011年為6 107.2億m3。其中，地表水占總供水量的81.1%，地下水占總供水量的18.2%，其他水源占總供水量的0.7%(表3-1)。

表3-1　1980年以來全國分區(qū)實(shí)際供水量及其增長情況

續(xù)表3-1

注：地表水包括其他供水量，數(shù)據(jù)來源于《中國水資源公報(bào)》。

(2)用水量及其增長情況

① 全國用水總量持續(xù)增長。2000年全國總用水量5 498億m3，全國用水消耗總量3 012億m3；2001年全國總用水量5 567億m3，全國用水消耗總量3 052億m3；2002年全國總用水量5 497億m3，全國用水消耗總量2 985億m3；2004年全國總用水量5 547.8億m3，全國用水消耗總量3 001億m3；2006年全國總用水量5 795億m3，全國用水消耗總量3 042億m3；2011年全國總用水量6 107.2億m3，全國用水消耗總量3 201.8億m3。

表3-2統(tǒng)計(jì)表明，隨著人口的增長，我國用水總量持續(xù)增長，但人均用水量自1980年以來一直維持在450 m3左右，說明在今后一定時(shí)期內(nèi)，實(shí)現(xiàn)我國發(fā)展目標(biāo)，保持人均用水量基本穩(wěn)定，經(jīng)過努力是可以爭(zhēng)取的。

表3-2　1949年以來全國用水量增長情況

注：1949年、1959年、1965年用水量為估計(jì)量。2004年以來《中國水資源公報(bào)》中沒有分“農(nóng)業(yè)和農(nóng)村生活”、“城市生活”。新統(tǒng)計(jì)口徑全國用水分為農(nóng)業(yè)、生活、工業(yè)、生態(tài)環(huán)境用水四大部分。

② 用水結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整。灌溉農(nóng)業(yè)用水所占全國用水總量的比重逐年下降，工業(yè)用水和城市生活用水量快速、持續(xù)上升。2000年農(nóng)業(yè)用水占總用水量的68.8%，工業(yè)用水占20.7%，生活用水占10.5%；2001年農(nóng)業(yè)用水占68.7%，工業(yè)用水占20.5%，生活用水占10.8%；2002年生活用水占11.2%，工業(yè)用水占20.8%，農(nóng)業(yè)用水占68.0%。2006年用水結(jié)構(gòu)中生活用水占12%，工業(yè)用水占23.2%，農(nóng)業(yè)用水占63.2%，生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水量(僅包括人為措施供給的城鎮(zhèn)環(huán)境用水和部分河湖、濕地補(bǔ)水)占1.6%。2011年生活用水占12.9%，工業(yè)用水占23.9%，農(nóng)業(yè)用水占61.3%，生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水占1.9%。

③ 南、北方用水增長差別明顯。北方用水量占全國用水總量的比重下降，北方農(nóng)業(yè)用水增幅大于南方，北方工業(yè)用水增幅小于南方。南方多水地區(qū)開發(fā)利用程度較低，北方少水地區(qū)水資源開發(fā)利用程度比較高，其中黃淮海流域(片)地表水開發(fā)率最高達(dá)52%，如果包括地下水利用量則利用率可達(dá)70%左右。

北方用水總量從1980年占全國總用水量的49.3%減少到2011年的45.3%，而農(nóng)業(yè)用水量從占全國農(nóng)業(yè)用水量的51.3%增加到2011年的54.6%，工業(yè)用水量從1980年占全國工業(yè)用水量的40.7%減少到24.6%。

南方用水總量從1980年占全國總用水量的50.7%增加到2011年的54.7%，而農(nóng)業(yè)用水量從占全國農(nóng)業(yè)用水量的48.7%減少到2011年的45.4%，工業(yè)用水量從1980年占全國工業(yè)用水量的59.5%增加到75.4%(表3-3)。

表3-3　1980年以來全國分區(qū)用水情況

注：2004年另有82億m3生態(tài)用水， 2008年另有生態(tài)用水120.2億m3，2011年另有生態(tài)用水111.9億m3。

④ 用水效益明顯提高但仍有很大潛力。全國工農(nóng)業(yè)用水定額不斷下降。1980年畝均灌溉水量583 m3，2011年減少為415 m3。工業(yè)萬元產(chǎn)值用水量從1980年的635 m3減少到2011年的78 m3，并持續(xù)減少。

生活用水定額持續(xù)上升。城鎮(zhèn)生活用水從1980年的117 L/d上升到2011年的198 L/d左右；農(nóng)村生活用水從1980年的71 L/d左右上升到2011年的82 L/d左右(表3-4)。全國用水效率的區(qū)域差異大，節(jié)水仍有潛力。

表3-4　1980年以來全國人均、畝均及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值用水情況

注: 畝均灌溉水量按實(shí)灌面積計(jì)算，GDP和工業(yè)產(chǎn)值按1990年可比價(jià)格折算;2002年以后工業(yè)萬元產(chǎn)值用水量為萬元工業(yè)GDP增加值用水量。

資料來源：《中國水資源公報(bào)》(1980—2011年).

三、水資源保護(hù)

水資源保護(hù)與水資源開發(fā)利用是對(duì)立統(tǒng)一的，兩者既相互制約又相互促進(jìn)。保護(hù)工作做得好，水資源才能永續(xù)開發(fā)利用；開發(fā)利用科學(xué)合理了，也就達(dá)到了保護(hù)的目的。水資源保護(hù)不是以恢復(fù)或保持地表水、地下水天然狀態(tài)為目的的活動(dòng)，而是一種積極的、促進(jìn)水資源開發(fā)利用更合理、更科學(xué)的活動(dòng)。水資源保護(hù)是指為防止因水資源不恰當(dāng)利用造成水源污染和破壞，而采取的法律、行政、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、教育等措施的總和。其核心是根據(jù)水資源時(shí)空分布、演化規(guī)律，調(diào)整和控制人類的各種取用水行為，使水資源系統(tǒng)維持一種良性循環(huán)的狀態(tài)，以達(dá)到水資源的永續(xù)利用。

從廣泛的意義上講，正確客觀地調(diào)查、評(píng)價(jià)水資源，合理地規(guī)劃和管理水資源，既是水資源保護(hù)的重要手段，又是水資源保護(hù)的基礎(chǔ)。從管理的角度來看，水資源保護(hù)主要是“開源節(jié)流”，防治和控制水源污染。它一方面涉及水資源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三者平衡與協(xié)調(diào)發(fā)展的問題，另一方面還涉及各地區(qū)、各部門、集體和個(gè)人用水利益的分配與調(diào)整。這里面既有工程技術(shù)問題，又有經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)學(xué)問題。同時(shí)，水資源保護(hù)也是一項(xiàng)社會(huì)性的公益事業(yè)，需要廣大群眾的參與。從水量與水質(zhì)的保護(hù)與管理來看，就是通過行政的、法律的、經(jīng)濟(jì)的手段，合理開發(fā)、管理和利用水資源，保護(hù)水資源的質(zhì)、量供應(yīng)，防止水污染、水源枯竭、水流阻塞和水土流失，實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用和科學(xué)管理。

1)水資源保護(hù)的任務(wù)和內(nèi)容

水資源保護(hù)最直接的目的是保護(hù)水資源，保證水資源的可持續(xù)利用。總體目標(biāo)是：積極開發(fā)利用水資源和實(shí)行全面節(jié)約用水，以緩解目前存在的城市和農(nóng)村嚴(yán)重缺水危機(jī)，使水資源的開發(fā)利用獲得最大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益，滿足社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水量和水質(zhì)日益增長的需求，同時(shí)在維護(hù)水資源的水文、生物和化學(xué)等方面的自然功能，維護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境的前提下，合理、充分地利用水資源，使得經(jīng)濟(jì)建設(shè)與水資源保護(hù)同步發(fā)展。

水資源保護(hù)的重要內(nèi)容和首要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)水資源的有序開發(fā)利用、保持水環(huán)境的良好狀態(tài)。主要包括水質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測(cè)、水質(zhì)評(píng)價(jià)、水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、水質(zhì)規(guī)劃與管理、污水處理、污染源管理、水量開采的監(jiān)測(cè)與管理、水資源保護(hù)政策和法規(guī)制定等。具體內(nèi)容如下：

(1)改革水資源管理體制并加強(qiáng)其能力建設(shè)，切實(shí)落實(shí)與實(shí)施水資源的統(tǒng)一管理，有效合理分配。

(2)提高水污染控制和污水資源化水平，保護(hù)與水資源有關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，消除次生的環(huán)境問題，保障生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全供水，建立安全供水保障體系。

(3)強(qiáng)化氣候變化對(duì)水資源的影響及其相關(guān)戰(zhàn)略性研究。

(4)研究與開發(fā)與水資源污染控制與修復(fù)有關(guān)的現(xiàn)代理論、技術(shù)體系。

(5)強(qiáng)化水環(huán)境監(jiān)測(cè)，完善水資源管理體制與法律法規(guī)，加大執(zhí)法力度，實(shí)現(xiàn)依法治水和管水。

2)水資源保護(hù)的原則

《環(huán)境與資源保護(hù)法學(xué)》(何立惠，2009)第二十一章第二節(jié)中規(guī)定的水資源保護(hù)的基本原則，是水資源保護(hù)及其立法所必須遵循的基本準(zhǔn)則，它貫穿于整個(gè)水資源保護(hù)立法之中。我國水資源保護(hù)的基本原則主要有：

(1)水資源國家所有原則。2002年修訂頒布的新《中華人民共和國水法》(以下簡稱《水法》)改變了原《水法》中關(guān)于水資源所有權(quán)的規(guī)定，規(guī)定了單一的所有權(quán)制，即“水資源屬于國家所有，水資源的所有權(quán)由國務(wù)院代表國家行使”，刪除了原《水法》中屬于農(nóng)業(yè)集體經(jīng)濟(jì)組織所有。

(2)全面規(guī)劃、綜合利用、多效益兼顧原則。為了充分發(fā)揮水資源的綜合效益，《水法》第四條規(guī)定：“開發(fā)、利用、節(jié)約、保護(hù)水資源和防治水害，應(yīng)當(dāng)全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、標(biāo)本兼治、綜合利用、講求效益，發(fā)揮水資源的多種功能，協(xié)調(diào)好生活、生產(chǎn)經(jīng)營和生態(tài)環(huán)境用水。”第二十條：“開發(fā)、利用水資源，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持興利與除害相結(jié)合，兼顧上下游、左右岸和有關(guān)地區(qū)之間的利益，充分發(fā)揮水資源的綜合效益，并服從防洪的總體安排?！边@些規(guī)定都體現(xiàn)了“全面規(guī)劃、綜合利用、多效益兼顧”的原則。

(3)節(jié)約用水原則。在水資源不足的情況下，實(shí)行節(jié)約用水是解決水資源供求矛盾的最有效的途徑。因此，我國作為一個(gè)人均水資源較少的國家，必須實(shí)行節(jié)約用水原則。

(4)居民生活用水優(yōu)先原則。無論是發(fā)展經(jīng)濟(jì)還是保護(hù)環(huán)境，最終目的都是為了使人們的生活和生存條件變得更加美好。因此，當(dāng)居民生活用水與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其他方面的用水發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先滿足居民生活用水的需要。這就是居民生活用水優(yōu)先原則。為此，我國《水法》第二十一條規(guī)定：“開發(fā)、利用水資源，應(yīng)當(dāng)首先滿足城鄉(xiāng)居民生活用水，并兼顧農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生態(tài)環(huán)境用水以及航運(yùn)等需要。在干旱和半干旱地區(qū)開發(fā)、利用水資源，應(yīng)當(dāng)充分考慮生態(tài)環(huán)境用水需要?！?，第二十三條規(guī)定：“在水資源不足的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)對(duì)城市規(guī)模和建設(shè)耗水量大的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè)項(xiàng)目加以限制”。

第二節(jié)　水資源開發(fā)利用工程

一、水資源開發(fā)利用的發(fā)展過程

我國水資源開發(fā)利用歷史悠久。從上古時(shí)代起，我國勞動(dòng)人民就致力于水旱災(zāi)害的防御，幾千年來，建設(shè)了大運(yùn)河、都江堰、靈渠等一批著名的水資源利用工程，在抵御水旱災(zāi)害方面發(fā)揮了一定作用。但是到了19世紀(jì)初期，由于帝國主義列強(qiáng)入侵以及連年戰(zhàn)爭(zhēng)，水利基本上處于停滯狀態(tài)。1949年中華人民共和國成立后，水資源事業(yè)得到迅速發(fā)展。

中國開發(fā)利用水資源，大致可分為3個(gè)階段：

(1)單一目標(biāo)開發(fā)，以需定供的自取階段(大禹治水—新中國成立)

這一階段的主要特點(diǎn)是：對(duì)水資源進(jìn)行單目標(biāo)開發(fā)，主要是灌溉、航運(yùn)、防洪等。其決策的依據(jù)也常限于某一地區(qū)或局部的直接利益，很少進(jìn)行以整條河流或整個(gè)流域?yàn)槟繕?biāo)的開發(fā)利用規(guī)劃。這一階段，水資源可利用量遠(yuǎn)大于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水的需求量，給人們的印象是水是“取之不盡、用之不竭”的。

(2)多目標(biāo)開發(fā)，以供定需，綜合利用，重視水質(zhì)，合理利用和科學(xué)管水階段(新中國成立—70年代末)

水資源的開發(fā)利用目標(biāo)由單一目標(biāo)發(fā)展到多目標(biāo)的綜合利用，開始強(qiáng)調(diào)水資源統(tǒng)一規(guī)劃、興利除害、綜合利用。在技術(shù)方法方面，通過規(guī)劃與一定數(shù)量的方案比較，來確定流域或區(qū)域的開發(fā)方式、提出工程措施的實(shí)施程序。但水資源開發(fā)的側(cè)重點(diǎn)和規(guī)劃目標(biāo)以及評(píng)價(jià)方法，大多以區(qū)域經(jīng)濟(jì)的需求為前提，以工程或方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最優(yōu)為依據(jù)，未涉及經(jīng)濟(jì)以外的其他方面，如節(jié)約用水、水資源保護(hù)、生態(tài)環(huán)境、合理配置等問題。在這一階段中，由于大規(guī)模的水資源開發(fā)利用工程建設(shè)，可利用水資源量與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各項(xiàng)用水逐步趨于平衡，或天然水體環(huán)境容量與排水的污染負(fù)荷逐漸趨于平衡，個(gè)別地區(qū)在枯水年份、枯水期出現(xiàn)供需不平衡的缺水現(xiàn)象。

(3)人與水協(xié)調(diào)共處，全面節(jié)水，治污為本，多渠道開源的水資源可持續(xù)利用階段(70年代末—至今)

在水資源開發(fā)利用中開始強(qiáng)調(diào)要與水土資源規(guī)劃和國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力布局及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整等緊密結(jié)合，進(jìn)行統(tǒng)一的管理和可持續(xù)的開發(fā)利用。規(guī)劃目標(biāo)要求從宏觀上看，統(tǒng)籌考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等各個(gè)方面的因素，使水資源開發(fā)、保護(hù)和管理有機(jī)結(jié)合，使水資源與人口、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，通過合理開發(fā)，區(qū)域調(diào)配，節(jié)約利用，有效保護(hù)，實(shí)現(xiàn)水資源總供給與總需求的基本平衡。這一階段中，水的問題日益引起人們的廣泛關(guān)注，水的資源意識(shí)，水的有限性認(rèn)識(shí)為大家所接受。為解決以城市為重點(diǎn)的嚴(yán)重缺水問題，重點(diǎn)興建了一批供水骨干工程，開展了全民節(jié)水工作，使一些城市水資源供需矛盾有所緩解。

二、水資源開發(fā)利用的基本原則

(1)統(tǒng)籌兼顧防洪、排澇、供水、灌溉、水力發(fā)電、水運(yùn)、水產(chǎn)、水上娛樂以及生態(tài)環(huán)境等方面的需求，以取得經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的綜合效益。

(2)兼顧上下游、左右岸、各地區(qū)和各部門的用水需求，重點(diǎn)解決嚴(yán)重缺水地區(qū)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地、重點(diǎn)城市的供水。

(3)合理配置水資源，生活用水優(yōu)先于其他用水；水質(zhì)較好的地下水、地表水優(yōu)先用于飲用水。合理安排生產(chǎn)力布局，與水資源條件相適應(yīng)，在缺水嚴(yán)重地區(qū)，限制發(fā)展耗水量大的工業(yè)和種植業(yè)。

(4)地表水與地下水統(tǒng)一開發(fā)、調(diào)度和配置。在地下水超采并發(fā)生地面沉降的地區(qū)，應(yīng)嚴(yán)格控制開采。

(5)跨流域調(diào)水要統(tǒng)籌考慮調(diào)出、引入水源流域的用水需求，以及對(duì)生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生的影響。

(6)重視水利工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。有效保護(hù)水源，防治水體污染，實(shí)行節(jié)約用水，防止浪費(fèi)。

三、水資源開發(fā)利用工程

水資源開發(fā)利用工程簡稱為水資源工程，通常稱水利工程或水工程，其目的是防治水害、開發(fā)利用水資源。

水工程按服務(wù)對(duì)象可分為：

(1)防治洪水災(zāi)害工程，如蓄洪工程、分洪工程及堤防工程等；

(2)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的農(nóng)田水利工程，也稱灌溉排水工程；

(3)將水能轉(zhuǎn)化為電能的水力發(fā)電工程；

(4)為水運(yùn)服務(wù)的航道及港口工程；

(5)為人類生活和工業(yè)用水、處理廢污水和雨水服務(wù)的城鎮(zhèn)供水及排水工程；

(6)為防止水質(zhì)污染、維護(hù)生態(tài)環(huán)境的環(huán)境水利工程；

(7)為防止和治理水土流失的水土保持工程。

為滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水要求，人們需要從地表水體取水，并通過各種輸水措施傳送給用戶。除在地表水附近，大多數(shù)地表水體無法直接供給人類使用，需修建相應(yīng)的水資源開發(fā)利用工程對(duì)水進(jìn)行利用，也就是說，一般的地表水開發(fā)利用途徑是通過一定的水利工程，從地表取水再輸送到用戶。通常按水工程對(duì)水的作用主要分為蓄水工程、引水工程、提水工程、蓄引提結(jié)合灌溉工程、跨流域調(diào)水工程等。

1)蓄水工程

為水資源綜合利用而修建的水庫、塘壩或在湖泊出口處修建閘壩等起蓄水作用的工程統(tǒng)稱為蓄水工程。其中水庫為主要蓄水工程。

(1)水庫等蓄水工程

大多在跨河道修建，一般由擋水建筑物、泄水建筑物、取(引)水建筑物等組成。由各種建筑物(包括水電站、通航設(shè)施等專門性建筑物)集合而成為綜合的水利樞紐。

① 擋水建筑物：為攔截河川徑流的建筑物。攔截水流，提高水位，調(diào)蓄水庫需水量。該建筑物分為溢流壩(閘)和非溢流壩兩類。溢流壩(閘)兼作泄水建筑物。

② 泄水建筑物：為宣泄洪水或放空水庫而設(shè)。其形式多樣，如岸邊溢洪道、溢流壩(閘)、泄水隧洞、壩身泄水孔或壩下涵管等。

③ 取水建筑物：為灌溉、發(fā)電、供水和專門用途的取水而設(shè)，其形式有進(jìn)水閘、引水隧洞和引水涵管等。

④ 專門性建筑物：如發(fā)電廠房，為通航、過木、過魚的船閘，升船機(jī)，筏道，魚道等。

(2)水庫的特征、水庫特征庫容

① 水庫特征水位

水庫工程為完成不同任務(wù)在年內(nèi)不同時(shí)期和各種水文情況下，需控制達(dá)到或允許消落到的各種水位。國家規(guī)定水庫特征水位主要有：正常蓄水位、死水位、防洪限制水位、防洪高水位、設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位等(圖3-1)。

圖3-1　水庫特征水位與特征庫容劃分示意圖
資料來源：劉福臣，張桂芹，杜守健，等.水資源開發(fā)利用工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

· 正常蓄水位是水庫在正常運(yùn)用情況下，為滿足興利要求在開始供水時(shí)蓄到的高水位(正常高水位)。正常蓄水位決定水庫的規(guī)模、效益和調(diào)節(jié)方式，也在很大程度上決定水工建筑物的尺寸、形式和水庫的淹沒損失，是水庫最重要的一項(xiàng)特征水位。

· 防洪限制水位是指水庫在汛期允許興利蓄水的上限水位，也是水庫在汛期防洪運(yùn)用時(shí)的起調(diào)水位。防洪限制水位的擬定，關(guān)系到防洪與興利的結(jié)合問題。

· 防洪高水位是指水庫遇到下游防洪對(duì)象的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，在壩前達(dá)到的最高水位。只有水庫承擔(dān)下游防洪任務(wù)時(shí)，才需確定這一水位。此水位可采用相應(yīng)下游防洪標(biāo)準(zhǔn)的各種典型洪水，按擬定的防洪調(diào)度方式，自防洪限制水位開始進(jìn)行“水庫調(diào)洪計(jì)算”求得。

· 設(shè)計(jì)洪水位是指水庫遇到大壩的設(shè)計(jì)洪水時(shí)，在壩前達(dá)到的最高水位。它是水庫在正常運(yùn)用情況下允許達(dá)到的最高水位，也是擋水建筑物穩(wěn)定計(jì)算的主要依據(jù)。

· 校核洪水位是水庫遇到大壩的校核洪水時(shí)，在壩前達(dá)到的最高水位。它是水位在非正常運(yùn)用情況下，允許臨時(shí)達(dá)到的最高洪水位，是確定大壩壩頂高程及進(jìn)行大壩安全校核的主要依據(jù)。

· 死水位是在正常運(yùn)用條件下水庫允許消落的最低水位。死水位必須滿足水電站工作時(shí)的最低水頭和灌溉所需要的水位。

② 水庫特征庫容

對(duì)應(yīng)于水庫特征水位以下或兩特征水位之間的水庫容積。國家規(guī)定水庫的主要特征庫容如下：(圖3-1)

· 興利庫容——它是死水位和正常蓄水位之間的水庫容積(亦稱調(diào)節(jié)庫容)，用以調(diào)節(jié)徑流，提供水庫的供水量或水電站的出力。

· 防洪庫容——防洪限制水位至防洪高水位之間的水庫容積，用以控制洪水，滿足水庫下游防護(hù)對(duì)象的防洪要求。當(dāng)汛期各時(shí)段分別擬定不同的防洪限制水位時(shí)，這一庫容指其中最低的防洪限制水位至防洪高水位之間的水庫容積。

· 調(diào)洪庫容——校核洪水位至防洪限制水位之間的水庫容積，用以攔蓄洪水，在滿足水庫下游防洪要求的前提下保證大壩安全。當(dāng)汛期各時(shí)段分別擬定不同的防洪限制水位時(shí)，這一庫容指其中最低的防洪限制水位。

· 重疊庫容——正常蓄水位至防洪限制水位之間的水庫容積。此庫容在汛期騰空作為防洪庫容或調(diào)洪庫容的一部分，汛后充蓄，作為興利庫容的一部分，以增加供水期的保證供水量或水電站的保證出力。

在水庫設(shè)計(jì)中，根據(jù)水庫及水文特征，有防洪庫容和興利庫容完全重疊、部分重疊、不重疊三種形式。在我國南方河流上修建的水庫，多采用前兩種形式，以達(dá)到防洪和興利的最佳結(jié)合、一庫多利的目的。

· 總庫容——校核洪水位以下的水庫容積。它是一項(xiàng)表示水庫工程規(guī)模的代表性指標(biāo)，可作為劃分水庫等級(jí)，確定工程安全標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。

· 死庫容——死水位以下的庫容稱為死庫容。該庫容不直接用于調(diào)節(jié)徑流。

(3)實(shí)例：中國長江三峽水利樞紐

① 三峽水利樞紐概況

長江是中國第一大河，全長6 300余km，流域面積180萬km2，多年平均徑流量約9 600億m3，河長和徑流量均居世界第三位。三峽工程(三峽水利樞紐)位于長江干流三峽中的西陵峽，壩址在湖北宜昌市三斗坪，下距已建的葛洲壩水利樞紐40 km(圖3-2)，具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)等巨大綜合效益，是開發(fā)和治理長江的關(guān)鍵性骨干工程。

圖3-2　三峽水利樞紐地理位置圖
資料來源：維基百科·長江三峽水利樞紐工程

· 長江三峽工程為一等工程，以千年一遇為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，千年一遇的洪峰流量為9.98萬m3/s，水位為175 m；以萬年一遇為校核標(biāo)準(zhǔn)，萬年一遇的洪峰流量為11.3萬m3/s，校核洪水為11.3×(1+10%)=12.43萬m3/s，校核洪水位為180.4 m。

· 三峽工程正常蓄水位175 m，總庫容393億m3，其中防洪庫容221.5億m3，興利庫容165億m3，與防洪庫容共用，防洪限制水位145 m，枯期消落低水位155 m，壩頂海拔高程185 m。

· 水電站裝機(jī)容量。機(jī)組單機(jī)容量70萬kW，初期裝機(jī)26臺(tái)，總裝機(jī)容量1 820萬kW，年發(fā)電量846.8億kW；遠(yuǎn)景擴(kuò)機(jī)后總裝機(jī)容量可達(dá)2 240萬kW?？梢詾槿A中、華東和重慶市提供重要能源，是國家“西電東送”工程的重要組成。

· 三峽工程為峽谷河道型水庫，全長660 km，平均寬為1.1 km，水庫面積為1 084 km2；水庫蓄水后，庫區(qū)回水，改善川江通航條件。

② 主要樞紐建筑物

世界八大電站，中國三峽電站居首，三峽工程是具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)等巨大綜合利用效益的大型工程，主要由攔河大壩、水電站、通航建筑物組成。泄洪段位于河床中部，壩后電站分設(shè)泄洪段左右兩側(cè)，通航建筑物位于左岸。

· 大壩：混凝土重力壩，壩頂高程185 m，大壩軸線全長2 335 m，底寬115 m，頂寬40 m，泄洪設(shè)備建有23個(gè)寬7 m、高9 m的深孔和22個(gè)凈寬8 m的表孔。深孔進(jìn)水口底高程90 m，低水位運(yùn)行時(shí)泄洪，既可排沙又可泄洪，表孔堰頂高程158 m，校核洪水運(yùn)行時(shí)泄洪。最大泄洪能力10萬m3/s，樞紐總泄洪能力為11.6萬m3/s。

· 水電站：左岸廠房14臺(tái)發(fā)電機(jī)組，右岸廠房12臺(tái)發(fā)電機(jī)組，另在右岸預(yù)留一個(gè)地下電站位置。

· 通航建筑物

船閘。大壩上游最高水位175 m，下游最低水位62 m，上下水位相差113 m。 建雙線五級(jí)連續(xù)船閘，每級(jí)22.5 m；船閘由閘室、閘首、引航道三部分組成可通行萬噸級(jí)船隊(duì)，年單向下水貨運(yùn)量達(dá)5 000萬t。

升船機(jī)。用于客輪快速過壩，實(shí)行客貨輪分流。升船機(jī)由上游引航道、上閘首、升船機(jī)本體和下閘首、下游引航道組成。升船機(jī)本體的主件是承船廂。承船廂外形最大尺寸為長132 m，寬23 m，高10 m；重(包括箱內(nèi)水重)為1.18萬t，可以承載3 000 t船舶。以龐大的提升系統(tǒng)用平衡重法升降承船廂，使船舶安全，快運(yùn)過壩。

③ 三峽水庫的調(diào)度運(yùn)行

水庫調(diào)度按任務(wù)可分為興利調(diào)度和防洪調(diào)度。調(diào)度就是控制水庫“蓄水”與“泄水”的時(shí)間和量，解決防洪與興利(發(fā)電、航運(yùn)、供水)的矛盾。

三峽水庫中水年調(diào)度運(yùn)行：

· 5月上旬(汛期初)，庫水位要求下降到汛期限制水位145 m；

· 5月～8月底始終維持在低水位運(yùn)行狀態(tài)；

· 9月初水庫開始蓄水，至10月初水位上升到175 m，基本保持到次年一二月初；

· 2月后水位下降漸落，到3月底為150 m。

總之，水庫蓄水，枯季末期緩慢下降到汛期限制水位；汛后從9月起迅速上升至正常蓄水位，以盡可能滿足發(fā)電的要求。

三峽水庫防洪調(diào)度，也就是蓄與泄，主要取決于中下游洪水大小，尤其是荊江和洞庭湖口城陵磯至武漢江段洪水的大小。

2)引水工程

引水工程主要用于農(nóng)業(yè)灌溉。當(dāng)河流水量豐富，不經(jīng)調(diào)蓄即能滿足灌溉用水要求時(shí)，在河流適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)修建引水建筑物。

引水工程可分為引水口工程和輸水工程(渠道、隧洞等)，前者為主要工程。根據(jù)水源和用水要求的不同，引水口工程可分為無壩引水工程、有壩引水工程、水庫引水工程及提水引水工程等類型。

(1)無壩引水工程

無壩引水是最簡單的一種引水方式。它適用于河流的水位、流量都能滿足用水要求的情況。無壩引水工程的主要建筑物為渠首進(jìn)水閘。為了便于引水和防止泥沙進(jìn)入渠道，進(jìn)水閘一般應(yīng)設(shè)在河流的凹岸。取水角度θ(渠道軸線與河水流向的夾角)應(yīng)小于90°。

無壩引水工程不具備調(diào)節(jié)河流水位和流量的能力，完全依靠河流水位與渠道的取水高程差而實(shí)現(xiàn)自流引水，所以引水流量受河流水位的影響較大。

我國四川著名的都江堰(圖3-3a，圖3-3b)和黃河河套引黃灌溉等工程均為無壩引水工程。都江堰位于四川省都江堰市境內(nèi)岷江進(jìn)入成都平原起始段，引岷江水，是灌溉成都平原的大型水利工程。由秦朝蜀郡李冰率領(lǐng)民眾所建，相沿2 000多年，是現(xiàn)存世界上歷史最長的無壩引水工程。該工程主要由都江魚嘴、飛沙堰、寶瓶口、人字堤、百丈堤和內(nèi)外金剛堤組成，起到岷江內(nèi)外分水、泄洪排沙、控制引灌水量等作用，灌溉農(nóng)田300萬畝。當(dāng)時(shí)秦朝的四川被稱為“沃野千里”，史記中譽(yù)為“水旱從人，不知饑饉，時(shí)無荒年，天下謂之‘天府’也”。后經(jīng)歷朝改建和擴(kuò)建，現(xiàn)灌區(qū)面積已達(dá)11 000萬畝，成為全國最大灌區(qū)。

(2)有壩引水工程

有壩引水是一種能調(diào)節(jié)河流水位但不能調(diào)節(jié)河流流量的取水方式。它適用于河流流量能滿足用水要求，但水位低于所需高程的情況。河南林縣紅旗渠渠首引水就是有壩引水工程的一個(gè)實(shí)例。有壩引水工程需修建壅水壩或攔河閘，以抬高河流水位，保證渠首自流引水。其他建筑物有導(dǎo)水墻、沉沙道、沖沙閘和進(jìn)水閘等，其工程布置如圖3-4所示。

圖3-3a　都江堰渠首樞紐布置及都江堰魚嘴結(jié)構(gòu)圖
資料來源：中國水利國際合作與交流網(wǎng).都江堰[EB/OL][2014-04-01].
http://www.chinawater.net.cn/guojihezuo/cwsarticle view.asp?cwsnewsicl=22150

圖3-3b　都江堰灌區(qū)示意圖
資料來源：王靜愛，左偉.中國地理圖集[M].北京：中國地圖出版社，2010.

圖3-4　有壩引水樞紐
資料來源：自繪

(3)水庫引水工程

水庫引水是一種既能調(diào)節(jié)河流水位又能調(diào)節(jié)河流流量的從水庫中引水的方式。它適用于天然河流的水位和流量均不能滿足用水要求的情況。與前兩種引水方式相比，水庫引水對(duì)水的利用最為充分。

3)提水工程

將地面水或地下水提取到較高處供水的工程為提水工程，常為農(nóng)業(yè)灌溉供水，也可為城鎮(zhèn)生活供水。該類工程又可分為地面水提取工程和地下水提取工程，適用于水源較低、灌區(qū)或其他用水區(qū)位置較高，不能自流引水地區(qū)。

(1)地面水提取工程

該工程又稱抽水站或泵站，主要用于農(nóng)業(yè)灌溉。根據(jù)其作用的差異，抽水站可分為灌溉抽水站、排澇抽水站及灌排結(jié)合抽水站。灌溉抽水站多建于山丘區(qū)，排澇抽水站建于低洼圩區(qū)，灌排結(jié)合抽水站建于平原圩區(qū)。灌溉抽水站站址應(yīng)根據(jù)水源、干渠渠首位置、地形和地基等條件來選定。灌排結(jié)合抽水站站址的選擇應(yīng)兼顧灌溉和排澇的要求。灌區(qū)內(nèi)部的蓄水工程有水庫、塘堰、洼地、湖泊等。

(2)地下水提水工程

機(jī)井為主要的地下水提水工程，在地表水資源缺乏但地下水豐富地區(qū)可利用機(jī)井進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉。城鎮(zhèn)生活用水和工業(yè)用水也有以機(jī)井提水供水的。

坎兒井是中國新疆吐魯番盆地及其附近干旱地區(qū)特有的井灌技術(shù)?？矁壕且B入地下的雪水進(jìn)行灌溉的工程形式，以解決灌溉水源因蒸發(fā)強(qiáng)烈而水源損耗大的問題?？矁壕男藿ㄊ窍韧谝回Q井探明地下含水層后，然后在其上游每隔80～100 m，下游每隔10～20 m，再各挖一系列豎井，其深度逐漸向下游減少，如圖3-5所示。將連接各豎井之間的地層挖成高約2 m、寬約1 m的暗渠作為輸水渠道。暗渠長度不一，短的2～3 km，最長的可達(dá)30 km。每條暗渠可灌田800～1 000 畝，小的灌100畝以下。暗渠水流經(jīng)田莊處，便使其流出地面，自流灌溉。末端明渠處常建有小蓄水池供蓄水灌溉用。

圖3-5　坎兒井結(jié)構(gòu)示意圖
資料來源：劉明光.中國自然地理圖集[M].北京：中國地圖出版社，2010.

4)蓄引提結(jié)合灌溉工程

為充分利用地表水資源，最大限度地發(fā)揮各種取水工程作用，將蓄水、引水和提水聯(lián)合運(yùn)用的農(nóng)田灌溉方式稱為蓄引提結(jié)合灌溉。蓄引提結(jié)合灌溉系統(tǒng)主要由渠首工程、輸配水渠道系統(tǒng)，以及灌區(qū)內(nèi)的中小型水庫、塘堰和提水設(shè)施組成。該灌溉工程國內(nèi)俗稱“長藤結(jié)瓜”式灌溉系統(tǒng)。

5)跨流域調(diào)水工程

利用河渠、管道、隧洞等工程設(shè)施，將水從一個(gè)流域輸送到另一個(gè)或幾個(gè)流域，實(shí)現(xiàn)流域間水量轉(zhuǎn)移。國內(nèi)外常以跨流域調(diào)水解決缺水流域的供需水矛盾。

中國南水北調(diào)工程分東、中、西三條調(diào)水線路，分別從長江上游、中游和下游通過調(diào)水工程將長江水輸送到華北、西北地區(qū)，以緩解這些地區(qū)水資源短缺問題。

調(diào)水工程是上述蓄引提三工程的綜合運(yùn)用，只是調(diào)水量、調(diào)水距離及工程規(guī)模更大。如南水北調(diào)的東線工程，從江蘇揚(yáng)州附近的長江干流引水，利用京杭運(yùn)河及與其平行的現(xiàn)有河道輸水，提水總揚(yáng)長65 m，設(shè)13級(jí)泵站，中途以洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖作為調(diào)節(jié)水庫，地下穿過黃河后，地勢(shì)南高北低，可自流到天津，輸水主干線1 156 km，從東平湖向山東半島輸水線路長701 km。工程的主要受水區(qū)為黃淮海平原東部及山東半島。工程分三期建設(shè)，一期工程已于2013年全部完工，供水能力為90億m3左右，三期工程全部建成后，總供水將達(dá)到148億m3(圖3-6)。

圖3-6　南水北調(diào)工程線路圖
資料來源：博客網(wǎng).南水北調(diào)工程及線路圖.

第三節(jié)　水資源開發(fā)利用對(duì)水環(huán)境影響

過去人們?cè)陂_發(fā)利用水資源時(shí)，主要研究不同自然環(huán)境下的水資源量，以及如何開發(fā)利用；但在大規(guī)模開發(fā)利用水資源時(shí)，主要研究其對(duì)自然環(huán)境，特別是對(duì)水環(huán)境的影響，受其直接影響的是水生環(huán)境。

一、水體的污染

水體的污染簡稱水污染。主要指人類活動(dòng)排放污染物進(jìn)入水體，影響水的有效利用，危害人體健康或破壞生態(tài)環(huán)境，惡化水質(zhì)。水體污染類型分為有機(jī)污染、重金屬污染、化肥農(nóng)藥污染、放射性污染、病原微生物污染及熱污染等。

水體污染源，即水體污染物來源。人為污染源指人類生產(chǎn)和生活所形成的污染源，按污染物發(fā)生源地分為工業(yè)污染源、生活污染源、農(nóng)田污染源；按進(jìn)入水體方式分為點(diǎn)源污染、面源污染和內(nèi)源污染。

(1)點(diǎn)源污染：一般指有確定的空間位置、污染物數(shù)量大且較集中的污染量，可以是一座城市、大型工礦企業(yè)、大型養(yǎng)殖場(chǎng)，也可以指一個(gè)具體的排污口。點(diǎn)源污染量大而集中，易于形成較集中的污染區(qū)、污染帶，該污染較易監(jiān)測(cè)控制。

(2)面源污染：又稱非點(diǎn)源污染，無確切的空間位置，污染物以相對(duì)分散的方式進(jìn)入地表水或地下水，主要來自農(nóng)田排水和水體周邊地表堆積的各種垃圾和有害有毒物質(zhì)。由于面源污染范圍大而分散，監(jiān)測(cè)和防治均較困難。

(3)內(nèi)源污染：指污染物進(jìn)入水體后，經(jīng)長期的積累沉淀、附著，緩慢而持久地向水體擴(kuò)散有害有毒物質(zhì)，形成水體的二次污染。監(jiān)測(cè)和防治最為困難，一般是清淤挖除底泥，治理成本高。

全國污水排放量逐年增加，河流、湖泊、水庫、海洋、地下水都受到了嚴(yán)重的污染。據(jù)水利部門統(tǒng)計(jì)，2008年全國廢污水排放總量758億t，2009年全國廢污水排放總量768億t，2011年全國廢污水排放總量807億t。

1)河流的污染

2006年長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河和遼河等七大水系的197條河流408個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中Ⅰ～Ⅲ類、Ⅳ～Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)的斷面比例分別為46%、28%和26%。2008年長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河和遼河等七大水系的200條河流409個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中Ⅰ～Ⅲ類、Ⅳ～Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)的斷面比例分別為55%、24.2%和20.8%。2011年長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河、遼河、浙閩片河流、西南諸河和內(nèi)陸諸河十大水系監(jiān)測(cè)的469個(gè)國控?cái)嗝嬷校瘛箢?、Ⅳ～Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)的斷面比例分別為61.0%、25.3%和13.7%。2011年海河是污染最嚴(yán)重的一條河流，主要污染指標(biāo)為化學(xué)需氧量、五日生化需氧量和總磷。63個(gè)國控?cái)嗝嬷校瘛箢?、Ⅳ～Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)的斷面比例分別為31.7%、30.2%和38.1%。

2)湖泊和水庫的污染

我國湖泊普遍遭到污染尤其是重金屬污染和富營養(yǎng)化問題十分突出。多數(shù)湖泊的水體以富營養(yǎng)化為特征，主要污染指標(biāo)為總磷、總氮、化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)。2011年監(jiān)測(cè)的26個(gè)國控重點(diǎn)湖泊(水庫)中，Ⅰ～Ⅲ類、Ⅳ～Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)的湖泊(水庫)比例分別為42.3%、50.0%和7.7%。中營養(yǎng)狀態(tài)、輕度富營養(yǎng)狀態(tài)和中度富營養(yǎng)狀態(tài)的湖泊(水庫)比例分別為46.2%、46.1%和7.7%。在幾大湖泊中，75%以上的湖泊富營養(yǎng)化，尤以太湖、巢湖和滇池污染最為嚴(yán)重。與2010年相比，滇池由重度富營養(yǎng)狀態(tài)好轉(zhuǎn)為中度富營養(yǎng)狀態(tài)，白洋淀由中度富營養(yǎng)狀態(tài)好轉(zhuǎn)為輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，鄱陽湖、洞庭湖和大明湖由輕度富營養(yǎng)狀態(tài)好轉(zhuǎn)為中營養(yǎng)狀態(tài)；于橋水庫、大伙房水庫和松花湖由中營養(yǎng)狀態(tài)變?yōu)檩p度富營養(yǎng)狀態(tài)；其他湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)均無明顯變化。

3)地下水的污染

2008年，根據(jù)641眼監(jiān)測(cè)井的水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，水質(zhì)適合于各種使用用途的Ⅰ～Ⅱ類監(jiān)測(cè)井占評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)井總數(shù)的2.3%，適合集中式生活飲用水水源及工農(nóng)業(yè)用水的Ⅲ類監(jiān)測(cè)井占23.9%，適合除飲用外其他用途的Ⅳ～Ⅴ類監(jiān)測(cè)井占73.8%。2011年，全國共200個(gè)城市開展了地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)，共計(jì)4 727個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，優(yōu)良-良好-較好水質(zhì)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)比例為45.0%，較差-極差水質(zhì)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)比例為55.0%。地下水超采與污染互相影響，形成惡性循環(huán)。水污染造成的水質(zhì)型缺水，加劇了對(duì)地下水的開采，使地下水漏斗面積不斷擴(kuò)大，地下水水位大幅度下降；地下水位的下降又改變了原有的地下水動(dòng)力條件，引起地面污水向地下水倒灌，淺層污水不斷向深層流動(dòng)，地下水水污染向更深層發(fā)展，使地下水污染的程度不斷加重。

4)海洋的污染

2011年全海域海水中無機(jī)氮、活性磷酸鹽、石油類和化學(xué)需氧量等指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，我國管轄海域海水環(huán)境狀況總體較好，但近岸海域海水污染依然嚴(yán)重。符合第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的海域面積約占我國管轄海域面積的95%，符合第二類、第三類和第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的海域面積分別為47 840 km2、34 310 km2和18 340 km2，劣于第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的海域面積為43 800 km2，比2010年略有下降。四個(gè)海區(qū)中，渤海和黃海的劣四類水質(zhì)海域面積分別增加了990 km2和3 010 km2，東海和南海的劣四類水質(zhì)海域面積分別減少了3 110 km2和5 120 km2。主要污染區(qū)域分布在黃海北部近岸、遼東灣、渤海灣、江蘇沿岸、長江口、杭州灣、浙江北部近岸、珠江口等海域。近岸海域主要污染物質(zhì)是無機(jī)氮、活性磷酸鹽和石油類。南海中南部中沙群島及南沙群島海域水質(zhì)狀況良好，海水中無機(jī)氮、活性磷酸鹽、石油類和化學(xué)需氧量等指標(biāo)均符合第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

表3-5　2007—2011年全海域未達(dá)到第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的各類海域面積(單位：km2)

續(xù)表3-5

注：數(shù)據(jù)來源于《中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》(2007—2011年).

二、水文特性的改變

人類通過興建各類水利工程除害興利，有效利用水資源。但是，自20世紀(jì)50年代以來，用水量激增，水利工程隨之增多，其弊端日益明顯，河流水量驟減和斷流，湖泊水位下降和湖面萎縮，水庫阻斷河流的完整生態(tài)系統(tǒng)，地下水超采導(dǎo)致地下水位下降、地面沉降及海水入侵等。

1)引用水量過大，黃河下游斷流

黃河下游自1972—1999年的28年總共發(fā)生斷流72次，累計(jì)斷流時(shí)長1 058天。根據(jù)1972—1999年斷流資料分析如下：

(1)斷流基本特征

① 斷流的空間特征—— 20世紀(jì)70—90年代，斷流河長逐年向上延伸而增加，黃河下游斷流從河口向上延伸，平均斷流河長291 km(接近濟(jì)南濼口站)，占下游河長(768 km)的38%；斷流河長最長的是1997年，斷流河長704 km，占下游河長的92%；斷流河長最短是1991年，斷流河長131 km，占下游河長的17%。

表3-6　黃河利津站斷流情況統(tǒng)計(jì)表

資料來源：馬柱國.黃河徑流量的歷史演變規(guī)律及成因[J].地理物理學(xué)報(bào)，2005，48(6)：1270-1275.

② 斷流的時(shí)間特征。從1972年起到1999年的28年間，黃河下游有22年斷流，而1996、1997、1998年連續(xù)三年的斷流時(shí)間均超過100天，1998年則長達(dá)144天。從70年代到90年代，斷流天數(shù)增多，平均斷流天數(shù)逐年增加，從12.3天增至102.4天。黃河斷流呈現(xiàn)一定的季節(jié)變化，每年5～7月是斷流的多發(fā)季節(jié)，6月份最為集中。這種情況在2000年以后得到了改變，2000年之后黃河沒有出現(xiàn)明顯的斷流。

(2)黃河下游斷流原因

黃河是地上河，具有向兩岸(左岸主要是海河流域, 右岸主要是淮河流域)送水的良好條件。黃河斷流是兩岸從黃河引水后在其下段所造成的干涸現(xiàn)象。黃河斷流的原因有很多，主要分為自然原因和人為原因。

① 自然原因?qū)S河斷流的影響。根據(jù)觀測(cè)，20世紀(jì)70年代開始，太陽輻射量在不斷增強(qiáng)，地球氣溫不斷升高，蒸發(fā)加強(qiáng)，使我國黃河流域乃至華北、西北地區(qū)更加干旱,從而對(duì)黃河斷流有很大的影響；20世紀(jì)90年代中期，處于太陽黑子兩個(gè)極值年之間，導(dǎo)致我國的季風(fēng)勢(shì)力較往年減弱，尤其表現(xiàn)在黃土高原和華北地區(qū)，使季風(fēng)降雨帶多徘徊于長江中下游地區(qū)，造成我國華北干旱顯著(如1997年黃河斷流最嚴(yán)重)，用水量增加，從而對(duì)黃河斷流影響很大；當(dāng)今世界處在第四紀(jì)的亞間冰期，氣溫逐年上升，降水量逐年下降，尤其在黃河流域，出現(xiàn)干旱氣候，黃河河南花園口以上流域1990—1995年間平均降水量減少12%；1912年以后至20世紀(jì)90年代，北半球火山活動(dòng)相對(duì)較少，大氣混濁程度減少，可以吸收更多的太陽輻射。因此氣溫增高，形成一個(gè)溫暖期，蒸發(fā)加強(qiáng)，氣候變得干燥。另外，黃河流域徑流的補(bǔ)給主要靠降水，而降雨的年內(nèi)分配不均勻，且年際變化大。降水量本來就不充沛，水資源不足，進(jìn)入溫暖期后蒸發(fā)加強(qiáng)，降水減少，旱情加重，水資源供求關(guān)系更加吃緊。黃河下游流經(jīng)華北平原，河床寬坦，水流緩慢，泥沙大量淤積，成為世界上著名的地上河，使該段黃河不僅得不到兩岸地下含水層的水源補(bǔ)給，反而要用河水下滲補(bǔ)給地下含水層，越是干旱越是下滲嚴(yán)重。黃河徑流主要來自于中上游以降水補(bǔ)給為主的地表徑流與地下徑流，流域內(nèi)降水量的下降直接減少了徑流的水源補(bǔ)給量，最終導(dǎo)致黃河斷流現(xiàn)象出現(xiàn)。

② 黃河斷流的人為原因：

· 長期的濫砍濫伐使黃河流域的植被覆蓋嚴(yán)重縮減，土地的蓄水保水能力下降。植被狀況的惡化對(duì)黃河斷流影響很大，黃河流域的森林覆蓋率遠(yuǎn)低于全國平均水平，其生態(tài)破壞的趨勢(shì)遠(yuǎn)未能得到根本性的遏制，甚至于有所發(fā)展。水土流失量大，使得土地蓄水、保水性能很差。生態(tài)環(huán)境的惡化、森林的消失是造成黃河洪災(zāi)與斷流并存的人為原因。

· 隨著城市的迅速發(fā)展，城市生活用水和工業(yè)用水急劇增多，加上用水浪費(fèi)，導(dǎo)致黃河水資源嚴(yán)重減少。黃河供水地區(qū)年均耗水量逐步增加，而同時(shí)年均降水量反而有所下降。水資源供需矛盾尖銳，黃河水資源供遠(yuǎn)小于求，再加上黃河流域水污染程度逐年加重，水體質(zhì)量的下降，降低了黃河水資源的開發(fā)利用率，水資源供需矛盾更加尖銳。

· 黃河流域的農(nóng)業(yè)灌溉方式一直得不到改善，用水量大，水資源利用率低。粗放經(jīng)營的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式使黃河水資源的有效利用率不及40%，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。農(nóng)業(yè)灌溉用水即占全河流用水總量的90%以上，而引黃渠每立方米水費(fèi)僅為0.36分，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于供水的生產(chǎn)成本，低廉的水價(jià)難以引起人們的節(jié)水意識(shí)。

· 化石燃料的大量使用加劇溫室效應(yīng)，導(dǎo)致氣候持續(xù)變暖。隨著工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，世界能量的消耗迅速增長。二氧化碳等溫室氣體產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，加速了氣溫的升高，蒸發(fā)量增大，降水減少，干旱加劇。城市的熱島效應(yīng)形成局部的熱力環(huán)流，導(dǎo)致降水量比郊區(qū)多，一般可增加5%～10%。近年來，眾多的城市群對(duì)進(jìn)入大陸空氣中的水分有明顯的“截流”作用，使之在當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生降水，減少了進(jìn)入內(nèi)陸(如黃河中上游地區(qū))的水量，使黃河主要補(bǔ)給區(qū)降水減少。

(3)緩解斷流對(duì)策

① 調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高水資源有效利用率。適當(dāng)控制灌溉面積，調(diào)整作物結(jié)構(gòu)，壓縮耗水量大的水稻種植面積；改造灌區(qū)輸水設(shè)施提高其利用系數(shù)；推廣節(jié)水技術(shù)和節(jié)水方法；適當(dāng)提高農(nóng)業(yè)用水水價(jià)。

② 加強(qiáng)水土保持，減少入黃泥沙。嚴(yán)格執(zhí)行《中華人民共和國水土保持法》，按照《全國生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃》、《黃河流域黃土高原地區(qū)水土保持建設(shè)規(guī)劃》的總體部署，統(tǒng)一規(guī)劃，綜合治理。以多沙粗沙來源區(qū)為重點(diǎn)，以小流域?yàn)閱卧瑢?shí)行山、水、田、林(草)、路綜合治理。從山頂(梁、峁、塬)到山坡，植樹種草，加大退耕還林(草)力度；在侵蝕溝道修建治溝骨干壩、淤地壩等，形成治溝壩系工程；大力開展塘壩、水窖、澇池、旱井等小型蓄水保土工程建設(shè)。

③ 加快骨干工程建設(shè)，科學(xué)調(diào)配水量。隨著黃河干流水利工程的建設(shè)完成及調(diào)節(jié)作用的發(fā)揮，特別中游水利工程建設(shè)的完成使得社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水的需求以及防洪減淤的需要得到滿足。21世紀(jì)以來，黃河下游連續(xù)多年未發(fā)生斷流，主要是上游工程放棄發(fā)電水量，增加中下游來水，以及小浪底工程水量調(diào)配的結(jié)果。

④ 流域外水量的調(diào)入。在節(jié)水前提下，從流域外調(diào)水，即實(shí)現(xiàn)南水北調(diào)，進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)水是解決缺水的根本方法。

2)超采地下水引發(fā)地面沉降

地面沉降是地表面在鉛直方向發(fā)生的高程降低的現(xiàn)象。產(chǎn)生地面沉降除自然地質(zhì)作用外，主要是超采地下水的人為原因。地面沉降造成的危害，包括損壞建筑物和生產(chǎn)設(shè)施，造成近海平原或低洼地區(qū)排水困難，土地鹽堿化加重，更易遭受洪水和海潮侵襲。地面沉降是目前世界上許多取用地下水的平原井灌區(qū)共同面臨的嚴(yán)重問題。因開采地下水，美國的長灘市地面下降9.5 m，日本東京4.6 m、大阪2.88 m，墨西哥城為6 m；美國加利福尼亞州、泰國曼谷、日本東京、意大利威尼斯、英國倫敦都是世界上地面沉降強(qiáng)烈地區(qū)，部分沿海濱海城市甚至面臨著市區(qū)被淹沒的危險(xiǎn)。中國最早發(fā)現(xiàn)地面沉降的是上海，地面沉降不易察覺，但易造成十分嚴(yán)重的后果。生態(tài)和工程學(xué)家研究認(rèn)為，地面下沉還能致使地下水遭受污染和造成某些地區(qū)發(fā)生大地震。華北平原大量開采地下水已經(jīng)使地下水儲(chǔ)存量減少約1 300 億m3，因?yàn)槌稍斐傻臏\層地下水漏斗超過2萬km2，深層地下水漏斗7萬km2，已經(jīng)成為世界上最大的地下水漏斗。由于過量大面積抽取地下水，截至2012年9月，河北省已有20多個(gè)地下水漏斗區(qū)，造成地下水漏斗與地面沉降，進(jìn)而導(dǎo)致地下水污染。

2011年，20個(gè)省級(jí)行政區(qū)對(duì)地下水位降落漏斗(以下簡稱漏斗)進(jìn)行了不完全調(diào)查，共統(tǒng)計(jì)漏斗70個(gè)，年末總面積6.5萬km2。在36個(gè)淺層(潛水)漏斗中，年末漏斗面積大于500 km2的有12個(gè)，以河南安陽-鶴壁-濮陽漏斗、山東的淄博-濰坊和莘縣-夏津漏斗面積較大，分別達(dá)6 660 km2、5 422 km2和3 696 km2；年末漏斗中心水頭埋深大于20 m的有24個(gè)，以甘肅山丹縣城關(guān)鎮(zhèn)漏斗最深，為132 m。在34個(gè)深層(承壓水)漏斗中，年末漏斗面積大于500 km2的有15個(gè)，以天津的第Ⅲ含水組漏斗、第Ⅱ含水組漏斗和江蘇南通第Ⅲ含水組漏斗面積較大，分別為7 145 km2、4 983 km2和3 580 km2；年末漏斗中心水頭埋深大于50 m的有11個(gè)，以西安市城區(qū)嚴(yán)重超采區(qū)漏斗、山西太原漏斗、山西運(yùn)城漏斗和天津第Ⅲ含水組漏斗較深，超過了100 m。2011年，年末與年初相比，淺層漏斗面積擴(kuò)大的有11個(gè)，中心水位下降的有10個(gè)；深層漏斗面積擴(kuò)大的有11個(gè)，中心水頭下降的有18個(gè)。2003年以來，平原區(qū)地下水位降落漏斗總體狀況有所好轉(zhuǎn)。深層漏斗中，江蘇蘇錫常漏斗面積減小2 612 km2；河北的冀棗衡深層漏斗已經(jīng)演變?yōu)闁|滏陽區(qū)漏斗和南宮琉璃廟區(qū)漏斗，漏斗面積在2003—2006年期間有所增加，但在2006年以后面積逐年減少。淺層漏斗中，山東單縣、莘縣-夏津漏斗面積分別減小6 360 km2、2 612 km2。

3)超采地下水引起海水和地下咸水入侵

瀕臨海水及原生地下咸水的地區(qū)，由于地下淡水的長期過量開采，超過了其天然補(bǔ)給恢復(fù)能力，從而改變了地下水的天然流場(chǎng)，導(dǎo)致與淡水接壤的海(咸)水沿含水層向淡水區(qū)方向潛移、補(bǔ)給，占領(lǐng)和侵染了部分淡水分布地段，造成該地段水質(zhì)惡化的現(xiàn)象稱為海(咸)水入侵。導(dǎo)致沿海一帶海水入侵問題的主要原因是水資源的開發(fā)，尤其是地下水的強(qiáng)烈開采。我國的渤海、黃海、南海沿岸不少地區(qū)都有海水入侵問題，其中山東、遼東半島、臺(tái)灣屏東地區(qū)最為突出，河北、江蘇、廣西等地也有發(fā)生。

山東省海水入侵較嚴(yán)重的是龍口、萊州；咸水入侵較嚴(yán)重的是昌邑、壽光，這兩個(gè)最具代表性區(qū)域的入侵面積均隨著降水量和水資源開發(fā)利用程度的變化而變化，具有明顯的互動(dòng)性。遼東半島的海水入侵主要出現(xiàn)在大連地區(qū)，市區(qū)和近郊出現(xiàn)了十余個(gè)入侵地段，總?cè)肭置娣e達(dá)223.5 km2，若干個(gè)供水源地報(bào)廢。