气候变化对水资源的影响的结语_气候对水质的影响

2024-10-21 04:05:36

1.国际上水资源研究的热点

2.中国应对气候变化国家方案的第二部分

3.全球环境变化及人类活动对地下水的影响

4.气候变化对地下水补给影响分析

5.全球气候变暖对水资源的影响

6.气候变化对水文循环的影响

气候变化对水资源的影响的结语_气候对水质的影响

气候变化对水资源可能带来的影响：改变区域降水分配，极端强降水事件增多，水体污染、富营养化，海平面上升，河川径流量变化，导致干旱区域增多，湖泊萎缩，湿地退化，冰川大范围缩小，雪盖面积下降，永久性冻土退化等。

国际上水资源研究的热点

气候变化的影响：影响粮食安全，影响水资源安全，影响生态安全，影响人类健康。

1、影响粮食安全。气候变化对全球粮食产量以不利影响为主。气候变化导致小麦和玉米平均每10年分别减产1.9％和1.2％。气候变化对我国粮食的影响，主要表现在种植结构和耕种制度改变、粮食产量波动，以及农业灾害加重等诸多方面。

2、影响水资源安全。降水变化和冰雪消融改变了水文系统，影响水资源量和水质，导致淡水资源缺乏。20世纪中叶以来，全世界200条主要河流中约有1/3的河流径流量明显减少。

3、影响生态安全。气候变化引起海洋酸化，影响海洋生态，气候变化造成我国水土流失、生态退化、物种迁移等。东北地区西部盐渍化和沙化土地扩展，西北地区沙漠化和荒漠化速度加快，西南地区石漠化显现。草原植被生产力显著降低，林火灾害范围和频次加大，有些地区甚至出现了物种消失。

4、影响人类健康。目前，气候变暖已导致一些地区与炎热有关的人类亡率增加，与寒冷有关的亡率下降。气候变化导致许多疾病媒介分布范围和季节在我国有所扩展，如疟疾、登革热、黄热病以及一些病毒性脑炎。

中国应对气候变化国家方案的第二部分

一、气候对水资源的影响

气候变迁导致资源性缺水。区域气候既具有稳定性又具有变异性。以中国为例，近5000年来，曾出现过四次温暖期和四次寒冷期。在3000年前，中原地区的气候比现在暖和得多，曾生存着许多热带和亚热带的动植物，热带动物大象几乎随处可见。从那时至今，气温波动明显，周期为400～800a，年均温振幅1℃～2℃。5000年的旱涝状况与气候冷暖交替基本一致。有人对中国东南部地区近2000年来旱涝记载进行分析，结果表明，以公元1000年为分时线，前期干旱时间短，湿润时间长，而后期则相反。近500年来旱灾多于水灾，以南涝北旱为常见，其中，16、17世纪旱灾多于涝灾，18、19世纪涝灾多于旱灾，20世纪以来旱灾又明显多于涝灾，说明15世纪下半叶至17世纪末为干旱阶段，17世纪末至19世纪末是湿润阶段，而20世纪末又进入干旱时期，且干旱发生频率北方高于南方。

全球气候变暖导致资源性缺水。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的全球第四次气候评估报告指出，在过去的100年，地球表面温度上升了0.74℃。预计到2100年，全球气温还将比1980～1999年升高1.1℃～6.4℃。全球变暖对水资源的影响主要是正常大气环流受阻、地区降水分布变异、极端水旱灾害频发、大量冰川融化、淡水储量减少、海平面上升、一些地区湿地大量减少等。以中国为例，2007年初发布的《气候变化国家评估报告》指出，近100年来，全国平均气温已上升了0.5℃～0.8℃，预测未来50～80年还将升高2℃～3℃。气候变暖对我国水资源影响的主要表现为:①西部冰川减少。据遥感监测调查，近30年来，青藏高原冰川总体呈明显减少趋势，周边冰川面积减少10%、腹地减少近5%，年均减少131.4km2，近年还有加速趋势。若不考虑全球气候加速变暖，预计到2050年，高原冰川面积将减到现有的72%，到2090年减到50%。②大部分河流径流量减少。除松花江上游和黄河上游的径流有所增加外，其他主要流域的径流量都呈减少趋势。全国的各大湖泊，从20世纪60年代到21世纪初，绝大多数水量入不敷出，每年平均有20余个湖泊消失。③湿地面积大大减少。我国湿地生态系统受到严重退化的威胁，特别是近50年来，湿地的退化和丧失以惊人的速度发展。据不完全统计，我国已丧失滨海滩涂面积约119×104km2;东南沿海的红树林湿地面积，1986年为2.12×104km2，到1995年实有面积仅为1.01×104km2;长江中下游在近30年内丧失湖泊面积12×104km2;其中洞庭湖面积由20世纪50年代初的4300×104km2减少到2000年的不足2270×104km2等。④冻土全面持续退化。近20年来，青藏高原多年冻土在不断萎缩、季节冻土不断增加。冻土相对面积减少4.3%，约3.1×104km2，相应地季节冻土面积增加3.1×104km2。⑤海平面上升。近50年全海域海平面呈总体上升趋势，平均上升速度为2.5mm/a，高于全球平均值1.8mm/a。其中，东海上升速度高于全国平均值，黄海持平，渤海和南海略低。

二、经济社会发展对水资源的影响

人口过快增长，人均水资源拥有量快速减少。人口发展是连续的历史过程，在人类大部分历史中，世界人口增长是相当缓慢的，每10年增长率远低于1%。世界性人口膨胀曾有两个主要时期。第一次发生于1750～1950年。这次人口膨胀由工业革命引起，增长率最高地区为欧洲、北美及大洋洲，增长率很少超过每年1.5%。第二次发生于1950年以后的40年，人口增长集中于发展中国家，增长率每年达2%～4%。据联合国估计，1950～1990年，发达国家总人口增长了45%(从8.2亿至11.9亿)，而发展中国家却增长了143%(从16.7亿至40.6亿)。在20世纪，人类利用水资源当中，农业用水占70%，工业用水占20%，市政、居民及其他用水占10%(表1－8)。

表1－8 20世纪全球水资源利用情况表单位:108m3

传统经济增长方式大量浪费水资源。传统经济增长方式是人类社会在工业化过程中长期采用的模式。所谓“传统”，是相对于循环经济增长模式而言，其特征是单纯靠增加资源投入扩大再生产，向环境排放不加任何处理的污染和废弃物。这是一种“资源—产品—污染排放”的单向线性开放式经济增长模式，是以消耗资源、牺牲环境为代价的粗放模式。循环经济也称为资源闭环利用型经济，其特征是减少资源消耗、资源有效回收利用、发展资源再生。发展循环经济是建设资源节约型、环境友好型社会和实现人类可持续发展的重要途径。上述两种经济增长方式的利弊，人们早就意识到，但限于认识水平、经济力量、技术条件和新旧经济增长方式的转换而长期没有大的改善。中国循环经济的试点2005年才开始。世界上部分国家，经济快速发展而经济增长方式落后，因而大量消耗和浪费了有限的水资源和其他资源，并污染了环境。2006年在墨西哥举行的第四届世界水资源论坛上发布《联合国世界水资源开发报告》指出，全球用水量在20世纪增加了6倍，其增长速度是人口的两倍。这些用水量中，50%的饮用水白白流失。在发展中国家，60%的灌溉用水被浪费，90%的弃水没有得到再生利用。中国是世界发展中大国，改革开放多年来经济快速增长，水资源浪费都十分严重:①农业用水方面，平均1m3灌溉水生产粮食约1kg，而世界先进水平(如以色列)可达2.5～3.0kg;全国节水灌溉面积占有效灌溉面积的比例为35%，而先进国家一般在80%以上;目前灌溉水有效利用系数为0.4～0.5，而以色列为0.7～0.8。②工业用水方面，重复利用程度较低，2004年万元GDP用水量为399m3，约为世界平均水平的4倍;万元工业增加值用水量为196m3，而发达国家一般在50m3以下;工业用水重复利用率约为60%～65%，而发达国家一般在80%～85%。③生活用水方面，公众节水意识不高，节水器具使用率普遍偏低，跑冒滴漏的自来水约100×108m3/a。北京各方面条件好，2006年节水器具普及率在单位达90%，但家庭仅为30%。

三、水污染

水污染加剧了水资源短缺。水污染起源于工业社会，随着经济发展而日益严重和获得治理，现已成为世界重大水问题之一。据调查，目前全世界约有200×104t/d垃圾被倒进水域，有超过4200×108m3/a的污水排入江河湖海，污染了约14%的淡水，加剧了世界水资源短缺。

当今世界水污染的形势可归结为以下三点:

(1)发达国家全面好转。历史上，发达国家的水污染，曾随着工业化、城市化、现代化的发展历经三代。第一代为黑臭缺氧为代表的有机污染，第二代为以重金属和有毒化学品为代表的污染，第三代为以营养元素超量为代表的污染。大体规律是像“环境库兹涅茨曲线”总结的那样，前期上升中期严重，到人均GDP达到6000～10000美元时出现转折。发达国家现已普遍进入后工业化阶段，水环境全面好转，只是在这一过程中的损失和治理代价不小。

(2)发展中国家普遍污染严重，特点是:①由于历史上工业化、城市化滞后，获得机遇后经济快速发展，传统的经济增长方式使发达国家分期出现的三代污染集中出现，面广量大;②经济力量薄弱，技术水平有限，治理难度大;③公众意识有待提高，法制不健全，管理滞后，治理效果不佳。

(3)新的污染物不断出现，危害大。新的污染物主要指近20年来发现的POPs，即持久性有机污染物(Persistent Orgnic Pollutants，简称POPs)。这是由人类合成、能长期存在于环境中，可以通过生物食物链(网)累积，对人类健康有害的化学物质。2001年5月22日通过的《斯德哥尔摩公约》，提出了这类物质的首批受控名单，共3类12种，如滴滴涕(DDT)、六氯苯、多氯联苯、二英类。据统计，近几十年来，全世界已发生了60余起严重的持久性有机污染物(POPs)污染事件，导致40万～50万人生病，10余万人亡。调查发现，北极土著居民母乳中也测到了POPs。专家认为，这来自他们捕食的鱼类体内。

联合国致力于水资源工作的23个社团、机构和委员会共同为第三届世界水论坛起草的《世界水发展报告》(Water for People，Water for life)显示:①50%以上的发展中国家面临已被污染的水资源的威胁;②发达国家存在水污染，只是管理和治理较好，污染程度较轻;③按水质指数，对世界122个国家排名，位于前10位(水质好的)是芬兰、加拿大、新西兰、英国、日本、挪威、俄罗斯、韩国、瑞典和法国。排在后10位(水质差的)是卢旺达、中非、布隆迪、布基纳法索、尼日尔、苏丹、约旦、印度、摩洛哥和比利时。可见，当今世界水污染最严重的是亚洲和非洲的发展中国家。

全球环境变化及人类活动对地下水的影响

第二部分　气候变化对中国的影响与挑战

受认识水平和分析工具的限制，世界各国对气候变化影响的评价尚存在较大的不确定性。现有研究表明，气候变化已经对中国产生了一定的影响，造成了沿海海平面上升、西北冰川面积减少、春季物候期提前等，而且未来将继续对中国自然生态系统和经济社会系统产生重要影响。与此同时，中国还是一个人口众多、经济发展水平较低、能源结构以煤为主、应对气候变化能力相对较弱的发展中国家，随着城镇化、工业化进程的不断加快以及居民用能水平的不断提高，中国在应对气候变化方面面临严峻的挑战。

一、中国与气候变化相关的基本国情

（一）气候条件差，自然灾害较重。

中国气候条件相对较差。中国主要属于大陆型季风气候，与北美和西欧相比，中国大部分地区的气温季节变化幅度要比同纬度地区相对剧烈，很多地方冬冷夏热，夏季全国普遍高温，为了维持比较适宜的室内温度，需要消耗更多的能源。中国降水时空分布不均，多分布在夏季，且地区分布不均衡，年降水量从东南沿海向西北内陆递减。中国气象灾害频发，其灾域之广、灾种之多、灾情之重、受灾人口之众，在世界上都是少见的。

（二）生态环境脆弱。

中国是一个生态环境比较脆弱的国家。2005年全国森林面积1.75亿公顷，森林覆盖率仅为18.21%。2005年中国草地面积4.0亿公顷，其中大多是高寒草原和荒漠草原，北方温带草地受干旱、生态环境恶化等影响，正面临退化和沙化的危机。2005年中国土地荒漠化面积约为263万平方公里，已经占到整个国土面积的27.4%。中国大陆海岸线长达1.8万多公里，濒邻的自然海域面积约473万平方公里，面积在500平方米以上的海岛有6500多个，易受海平面上升带来的不利影响。

（三）能源结构以煤为主。

中国的一次能源结构以煤为主。2005年中国的一次能源生产量为20.61亿吨标准煤，其中原煤所占的比重高达76.4%；2005年中国一次能源消费量为22.33亿吨标准煤，其中煤炭所占的比重为68.9%，石油为21.0%，天然气、水电、核电、风能、太阳能等所占比重为10.1%，而在同年全球一次能源消费构成中，煤炭只占27.8%，石油36.4%，天然气、水电、核电等占35.8%。由于煤炭消费比重较大，造成中国能源消费的二氧化碳排放强度也相对较高。

(四)人口众多。

中国是世界上人口最多的国家。2005年底中国大陆人口(不包括香港、澳门、台湾)达到13.1亿，约占世界人口总数的20.4%；中国城镇化水平比较低，约有7.5亿的庞大人口生活在农村，2005年城镇人口占全国总人口的比例只有43.0%，低于世界平均水平；庞大的人口基数，也使中国面临巨大的劳动力就业压力，每年有1000万以上新增城镇劳动力需要就业，同时随着城镇化进程的推进，每年约有上千万的农村劳动力向城镇转移。由于人口数量巨大，中国的人均能源消费水平仍处于比较低的水平，2005年中国人均商品能源消费量约1.7吨标准煤，只有世界平均水平的2/3，远低于发达国家的平均水平。

(五)经济发展水平较低。

中国的经济发展水平仍较低。2005年中国人均GDP约为1714美元(按当年汇率计算，下同)，仅为世界人均水平的1/4左右；中国地区之间的经济发展水平差距较大，2005年东部地区的人均GDP约为2877美元，而西部地区只有1136美元左右，仅为东部地区人均GDP的39.5%；中国城乡居民之间的收入差距也比较大，2005年城镇居民人均可支配收入为1281美元，而农村居民人均纯收入只有397美元，仅为城镇居民收入水平的31.0%；中国的脱贫问题还未解决，截至2005年底，中国农村尚有2365万人均年纯收入低于683元人民币的贫困人口。

二、气候变化对中国的影响

（一）对农牧业的影响。

气候变化已经对中国的农牧业产生了一定的影响，主要表现为自20世纪80年代以来，中国的春季物候期提前了2～4天。未来气候变化对中国农牧业的影响主要表现在：一是农业生产的不稳定性增加，如果不采取适应性措施，小麦、水稻和玉米三大作物均以减产为主。二是农业生产布局和结构将出现变动，种植制度和作物品种将发生改变。三是农业生产条件发生变化，农业成本和投资需求将大幅度增加。四是潜在荒漠化趋势增大，草原面积减少。气候变暖后，草原区干旱出现的概率增大，持续时间加长，土壤肥力进一步降低，初级生产力下降。五是气候变暖对畜牧业也将产生一定的影响，某些家畜疾病的发病率可能提高。

（二）对森林和其他生态系统的影响。

气候变化已经对中国的森林和其他生态系统产生了一定的影响，主要表现为近50年中国西北冰川面积减少了21%，西藏冻土最大减薄了4～5米。未来气候变化将对中国森林和其他生态系统产生不同程度的影响：一是森林类型的分布北移。从南向北分布的各种类型森林向北推进，山地森林垂直带谱向上移动，主要造林树种将北移和上移，一些珍稀树种分布区可能缩小。二是森林生产力和产量呈现不同程度的增加。森林生产力在热带、亚热带地区将增加1%～2%，暖温带增加2%左右，温带增加5%～6%，寒温带增加10%左右。三是森林火灾及病虫害发生的频率和强度可能增高。四是内陆湖泊和湿地加速萎缩。少数依赖冰川融水补给的高山、高原湖泊最终将缩小。五是冰川与冻土面积将加速减少。到2050年，预计西部冰川面积将减少27%左右，青藏高原多年冻土空间分布格局将发生较大变化。六是积雪量可能出现较大幅度减少，且年际变率显著增大。七是将对物种多样性造成威胁，可能对大熊猫、滇金丝猴、藏羚羊和秃杉等产生较大影响。

（三）对水资源的影响。

气候变化已经引起了中国水资源分布的变化，主要表现为近40年来中国海河、淮河、黄河、松花江、长江、珠江等六大江河的实测径流量多呈下降趋势，北方干旱、南方洪涝等极端水文事件频繁发生。中国水资源对气候变化最脆弱的地区为海河、滦河流域，其次为淮河、黄河流域，而整个内陆河地区由于干旱少雨非常脆弱。未来气候变化将对中国水资源产生较大的影响：一是未来50～100年，全国多年平均径流量在北方的宁夏、甘肃等部分省(区)可能明显减少，在南方的湖北、湖南等部分省份可能显著增加，这表明气候变化将可能增加中国洪涝和干旱灾害发生的概率。二是未来50～100年，中国北方地区水资源短缺形势不容乐观，特别是宁夏、甘肃等省(区)的人均水资源短缺矛盾可能加剧。三是在水资源可持续开发利用的情况下，未来50～100年，全国大部分省份水资源供需基本平衡，但内蒙古、新疆、甘肃、宁夏等省(区)水资源供需矛盾可能进一步加大。

（四）对海岸带的影响。

气候变化已经对中国海岸带环境和生态系统产生了一定的影响，主要表现为近50年来中国沿海海平面上升有加速趋势，并造成海岸侵蚀和海水入侵，使珊瑚礁生态系统发生退化。未来气候变化将对中国的海平面及海岸带生态系统产生较大的影响：一是中国沿岸海平面仍将继续上升。二是发生台风和风暴潮等自然灾害的概率增大，造成海岸侵蚀及致灾程度加重。三是滨海湿地、红树林和珊瑚礁等典型生态系统损害程度也将加大。

（五）对其他领域的影响。

气候变化可能引起热浪频率和强度的增加，由极端高温事件引起的亡人数和严重疾病将增加。气候变化可能增加疾病的发生和传播机会，增加心血管病、疟疾、登革热和中暑等疾病发生的程度和范围，危害人类健康。同时，气候变化伴随的极端天气气候事件及其引发的气象灾害的增多，对大中型工程项目建设的影响加大，气候变化也可能对自然和人文旅游资源、对某些区域的旅游安全等产生重大影响。另外由于全球变暖，也将加剧空调制冷电力消费的增长趋势，对保障电力供应带来更大的压力。

三、中国应对气候变化面临的挑战

（一）对中国现有发展模式提出了重大的挑战。

自然资源是国民经济发展的基础，资源的丰度和组合状况，在很大程度上决定着一个国家的产业结构和经济优势。中国人口基数大，发展水平低，人均资源短缺是制约中国经济发展的长期因素。世界各国的发展历史和趋势表明，人均二氧化碳排放量、商品能源消费量和经济发达水平有明显相关关系。达到工业化国家的发展水平意味着人均能源消费和二氧化碳排放必然达到较高的水平，世界上尚没有既有较高的人均GDP水平又能保持很低人均能源消费量的先例。未来随着中国经济的发展，能源消费和二氧化碳排放量必然还要持续增长，减缓温室气体排放将使中国面临开创新型的、可持续发展模式的挑战。

（二）对中国以煤为主的能源结构提出了巨大的挑战。

中国是世界上少数几个以煤为主的国家，在2005年全球一次能源消费构成中，煤炭仅占27.8%，而中国高达68.9%。与石油、天然气等燃料相比，单位热量燃煤引起的二氧化碳排放比使用石油、天然气分别高出约36%和61%。由于调整能源结构在一定程度上受到资源结构的制约，提高能源利用效率又面临着技术和资金上的障碍，以煤为主的能源资源和消费结构在未来相当长的一段时间将不会发生根本性的改变，使得中国在降低单位能源的二氧化碳排放强度方面比其他国家面临更大的困难。

（三）对中国能源技术自主创新提出了严峻的挑战。

中国能源生产和利用技术落后是造成能源效率较低和温室气体排放强度较高的一个主要原因。一方面，中国能源开采、供应与转换、输配技术、工业生产技术和其他能源终端使用技术与发达国家相比均有较大差距；另一方面，中国重点行业落后工艺所占比重仍然较高，如大型钢铁联合企业吨钢综合能耗与小型企业相差200千克标准煤左右，大中型合成氨吨产品综合能耗与小型企业相差300千克标准煤左右。先进技术的严重缺乏与落后工艺技术的大量并存，使中国的能源效率比国际先进水平约低10个百分点，高耗能产品单位能耗比国际先进水平高出40%左右。应对气候变化的挑战，最终要依靠科技。中国正在进行的大规模能源、交通、建筑等基础设施建设，如果不能及时获得先进的、有益于减缓温室气体排放的技术，则这些设施的高排放特征就会在未来几十年内存在，这对中国应对气候变化，减少温室气体排放提出了严峻挑战。

（四）对中国森林资源保护和发展提出了诸多挑战。

中国应对气候变化，一方面需要强化对森林和湿地的保护工作，提高森林适应气候变化的能力，另一方面也需要进一步加强植树造林和湿地恢复工作，提高森林碳吸收汇的能力。中国森林资源总量不足，远远不能满足国民经济和社会发展的需求，随着工业化、城镇化进程的加快，保护林地、湿地的任务加重，压力加大。中国生态环境脆弱，干旱、荒漠化、水土流失、湿地退化等仍相当严重，现有可供植树造林的土地多集中在荒漠化、石漠化以及自然条件较差的地区，给植树造林和生态恢复带来巨大的挑战。

（五）对中国农业领域适应气候变化提出了长期的挑战。

中国不仅是世界上农业气象灾害多发地区，各类自然灾害连年不断，农业生产始终处于不稳定状态，而且也是一个人均耕地资源占有少、农业经济不发达、适应能力非常有限的国家。如何在气候变化的情况下，合理调整农业生产布局和结构，改善农业生产条件，有效减少病虫害的流行和杂草蔓延，降低生产成本，防止潜在荒漠化增大趋势，确保中国农业生产持续稳定发展，对中国农业领域提高气候变化适应能力和抵御气候灾害能力提出了长期的挑战。

（六）对中国水资源开发和保护领域适应气候变化提出了新的挑战。

中国水资源开发和保护领域适应气候变化的目标：一是促进中国水资源持续开发与利用，二是增强适应能力以减少水资源系统对气候变化的脆弱性。如何在气候变化的情况下，加强水资源管理，优化水资源配置；加强水利基础设施建设，确保大江大河、重要城市和重点地区的防洪安全；全面推进节水型社会建设，保障人民群众的生活用水，确保经济社会的正常运行；发挥好河流功能的同时，切实保护好河流生态系统，对中国水资源开发和保护领域提高气候变化适应能力提出了长期的挑战。

（七）对中国沿海地区应对气候变化的能力提出了现实的挑战。

沿海是中国人口稠密、经济活动最为活跃的地区，中国沿海地区大多地势低平，极易遭受因海平面上升带来的各种海洋灾害威胁。中国海洋环境监视监测能力明显不足，应对海洋灾害的预警能力和应急响应能力已不能满足应对气候变化的需求，沿岸防潮工程建设标准较低，抵抗海洋灾害的能力较弱。未来中国沿海由于海平面上升引起的海岸侵蚀、海水入侵、土壤盐渍化、河口海水倒灌等问题，对中国沿海地区应对气候变化提出了现实的挑战。

气候变化对地下水补给影响分析

早在1972年，联合国第一次环境与发展大会就已经发出警告：“石油危机之后，下一个危机便是水”。由联合国教科文组织（UNESCO）、国际水文科学协会（IAHS）、国际水文地质学家协会（IAH）等联合组办的“未来地下水资源危机（FGR）”国际学术会议在举行了第一届（芬兰，1994年）、第二届（中国长春，1998年）后，第三届学术会议在葡萄牙举行（2001年）。世界各国的科学家已经认识到水资源危机对人类社会的威胁，正在探讨通过国际间的合作——通过研究经验、方法理论、技术措施等的交流和学习，来解决水资源危机的问题（Lin Xueyu，Zhao Yongsheng，1998）。可以预见，在21世纪，水资源问题仍将是全世界科技工作者研究、探索的热点和难点问题之一。

目前，在世界范围内普遍存在着水资源的问题，主要有以下3个方面：水资源供需矛盾日益尖锐；水污染严重，水环境恶化；旱涝灾害频繁。地球上的水资源一直在进行着循环，构成了一个全球性的水循环系统。因此，很有必要在全球尺度上对水资源进行研究，研究全球环境变化及人类活动对水资源的影响。

一、全球环境变化

（一）气候变化的影响

气候变化对全球水资源的影响非常巨大，因为地表水和地下水的主要补给来自降水，降水量的变化直接影响着水资源的循环和平衡。任何气候的异常，如厄尔尼诺现象，会导致地球上一些地区发生严重的干旱，而在另一些地区则造成洪涝灾害。全球气候变化的研究是气象工作者的难点问题，如温室效应、海平面上升问题等等（陈梦熊，1998年）。目前人们对全球气候变化规律的研究还不太成熟，对长期降水的预报还存在着问题。然而，气候变化的研究对于水资源问题是非常重要的。

（二）生态环境的影响

水是地球上生态环境中最活跃的因子，某地区水资源的丰富程度，决定着其生态环境的质量。而生态环境的恶化，如土地的退化、沙漠化等又会导致降水量的减少，二者相辅相成。

二、人类活动的影响

人类对水资源不合理的开发利用、对地球生态环境的破坏都可能使地球上的水循环、水均衡遭受破坏，使淡水资源发生危机。如不合理的地表水开发、过量开采地下水、森林的乱砍滥伐、污染物的随意排放等会导致河流的断流、含水层的疏干和水质的恶化，造成淡水资源短缺的危机。同时带来一系列的生态环境问题，如土地的退化、沙漠化、湿地的消失等。

所以，未来对全球水循环的研究，对生态环境以及人类活动负效应的治理措施等的研究，是解决未来水资源危机的关键。

全球气候变暖对水资源的影响

一、计算方法

多年平均地下水可开采量采用下述步骤进行计算。首先对研究区地下水总补给量由下式：

∑Qre=Qrre+Qwre+Qlre+Qfre+Qpre++Qlere (7-5)

式中：∑Qre为地下水系统补给量之和；Qrre为河道渗漏补给量Qwre为井灌回归量；Qlre为侧向流入补给量；Qfre为渠灌田间渗漏补给量；Qpre为降水入渗补给量；Qlere为越流流入补给量。

对于典型井灌区，地表水严重枯竭(张光辉等，2012)，河道渗漏量(Qrre)可计为0；渠灌渗漏补给量(Qfre)可计为0。故在典型井灌区尺度上，地下水总补给量计算公式变为：

∑Qre=Qpre+Qwre+Qlre+Qlere (7-6)

由包气带水量平衡方程式可知，在灌溉季节降水入渗补给量和井灌回归补给量可用下式计算：

Qwre+Qpre=P+I+Eg-R-E-ΔW (7-7)

式中：P为大气降水量，mm；I为实际灌水量，mm；Eg为潜水蒸发量，mm，该区地下水埋藏较深，该项计为0；R为地表径流量，mm，对于典型井灌区，该项计为0；E为实际作物蒸散发量，mm；ΔW为土壤水变量。故式(7-7)可变为：

Qwre+Qpre=P+I-E-ΔW (7-8)

式中符号意义均同前。当P+I-E＞0时，多余水分进入土壤，增加土壤含水量，当土壤含水量大于田间持水量时，形成大气降水入渗补给；当P+I-E＜0时，土壤水分形成蒸散发，无法形成大气降水入渗补给。

在非灌溉季节降水入渗补给量用下式计算：

Qpre=P-E-ΔW (7-9)

式中符号意义均同前。当P-E＞0时，多余水分进入土壤，当土壤含水量大于田间持水量时，形成大气降水入渗补给；当P-E＜0时，土壤水分减少部分，形成蒸散发，大气降水入渗补给计为0。

将式(7-8)和式(7-9)带入式(7-6)得到：

∑Qre=P+I-E-ΔW+Qlre+Qlere (7-10)

式中符号意义均同前。对于多年平均土壤含水量(ΔW)基本保持不变，记为0。计算过程中认为侧向流入补给量(Qlre)和越流流入补给量(Qlere)基本保持不变，采用多年平均实测值(张兆吉等，2009)。

二、对年际变化的影响

在利用式(7-5)～式(7-10)计算农业区总补给量的计算过程中，农作物灌溉定额是一个重要的计算参数。考虑到未来节水技术的发展，农业灌溉定额可能会降低。在计算过程中分采用现状灌溉定额，300mm(采用河北省DB13/T1161.1-2009发布的标准灌溉定额)、在现状基础上降低20%(240mm)和在现状基础上降低30%(210mm)三种情景。

利用公式(7-5)～式(7-10)可计算得到研究区2011～2060年系列多年平均地下水总补给量。现状气候条件RCP下，采用现状灌溉定额进行计算，地下水总补给量为211mm。《华北平原地下水可持续利用调查评价》(张兆吉等，2009)中石家庄平原区总补给量为189.7mm，误差率为11%，为了保证计算结果的准确性，在计算过程中将利用上述公式计算的总补给量修正到189.7mm，其余计算情景按同比例修正。计算结果见表7-2。

表7-2 不同气候情景及灌溉定额下石家庄平原农业区未来地下水补给量变化特征

从表7-2可以看出，RCP4.5气候情景的地下水补给量较现状气候条件均有不同程度的增大，且随着灌溉定额的减小，补给量增大幅度有所减少。在300mm灌溉定额下，RCP4.5气候情景的补给量较现状气候条件增大10.7mm；在240mm灌溉定额下，增大8mm；在210mm灌溉定额下，增大6.3mm。

从地下水超采角度来看，RCP4.5气候情景的地下水超采量较现状气候条件均有不同程度的减少。在300mm灌溉强度下，RCP4.5气候情景的超采量较现状气候条件减少9.9mm；在240mm灌溉定额下，减少7.2mm；在210mm灌溉定额下，增大5.5mm。

三、对年内变化的影响

利用公式(7-1)和公式(7-3)计算RCP 和RCP4.5两种气候情景下，以月为计算单元的多年平均(50%)年份灌溉需水量，利用公式(7-5)～公式(7-10)计算以月为计算单元的多年平均地下水总补给量，如图7-9所示。

图7-9 不同气候情景下粮食作物需水量及地下水总补给量年内变化特征

a—现状气候条件灌溉定额为300mm；b—现状气候条件灌溉定额为240mm；c—现状气候条件灌溉定额为210mm；d—RCP4.5气候情景灌溉定额为300mm；e—RCP4.5气候情景灌溉定额为240mm；f—RCP4.5气候情景灌溉定额为210mm

在农作物灌溉需水量方面，4种气候情景下的年内变化趋势基本相同，1～4月呈连续大幅上涨趋势，4月达到峰值，从气候变化角度分析，RCP4.5气候情景的峰值较现状RCP减小10mm；5～8月一直呈下降趋势，9月小幅上涨后，10～12月连续下降。4～6月是主要灌溉需水月份，也是井灌区需要开采灌溉的主要月，两种气候情景占全年需水量的比例分别是61%和63%。

从图7-9可以看出，年内地下水总补给量演变大体上可分为地下水缓慢累积、持续超采和逐步恢复三个阶段。

1～3月为地下水缓慢累积阶段。此阶段粮食作物需水量较小，降水量基本能满足作物生长需求，不需要进行开采灌溉，地下水补给量得以不断累积增加，但补给量较小。从气候变化分析，现状气候条件下1～3月的地下水补给量约占全年的比例的5.2%，RCP4.5气候情景较现状比例增大5.7%左右，达到10.9%。

4～6月为地下水持续超采阶段。此阶段农作物需水量大幅增加，现状气候条件较1～3月增加了543%，RCP4.5气候情景增加了573%。但是降水量仍然较小，现状气候条件较1～3月增加了427%，RCP4.5气候情景增加了183%，远远不能满足作物的生长需求，需要大幅开采地下水进行灌溉，两者气候情景作物灌溉需水量分别是1～3月的6.9倍和7.5倍。由于降水量较少，至6月份，现状气候条件下地下水总补给量仅为43.1mm，RCP4.5气候情景为64.59mm。按研究区灌溉制度，4、5和6月各进行一次灌溉，灌溉定额按300mm、240mm和210mm计算，现状气候条件在三种灌溉定额下的超采量分别为171.3mm、126.2mm和110.3mm，RCP4.5气候情景较现状气候条件在三种定额条件下的超采量均有不同程度的缩小，分别为160.4mm、118.2mm和103.9mm。

7～12月是地下水逐步恢复阶段。其中，7月和8月是研究区雨季，降水量除能满足农作物生长需求外，还可以产生大量降水入渗补给，是产生地下水资源补给的主要时段，决定了全年的地下水资源可恢复程度。从气候变化角度分析，在现状气候条件下，7、8月产生的地下水总补给量占全年比例的56%，RCP4.5气候情景占全年地下水总补给量的比例较现状气候条件有所减小，为38%。至12月底，现状气候条件在三种灌溉定额下的超采量较6月底分别恢复了36%、61%和76%。RCP4.5气候情景在三种定额下的超采量较6月底分别恢复了38%、64%和80%。

从以上讨论可以看出，4～6月因作物需水量增大，降水量较少，需大量开采地下水进行农业灌溉，灌溉定额(开采量)的大小决定了地下水超采量的多少。从气候变化角度来分析，RCP4.5气候情景下的超采量较现状气候条件有所减少。7～12月在降水量增大和开采量减小的双重影响下，地下水超采得到逐步恢复，且灌溉定额越小，恢复程度越大。从气候变化角度来分析，RCP4.5气候情景下的地下水超采恢复程度较现状气候条件有所增大。

气候变化对水文循环的影响

全球气候变暖对水资源的影响如下：

如果天气气候的变化范围超过了正常波动的上限或者下限，就会出现极端天气气候事件，极端事件的发生往往伴随着较大的社会影响。以降水为例，降水过多会带来暴雨洪涝，危及房屋、土地、农田甚至生命安全。而降水过少则会带来干旱，影响作物生长甚至人畜饮水等。

在气候变化影响下，全球气候带正在发生着变化。主要特点是热带地区上升运动在加强，副热带地区下沉运动也在加强。简单说，就是本来降水多的地方降水更多，而副热带干旱少雨地区降水在减少。此外，大气湿度也在增加，更加潮湿。

全球气候变暖原因

1、人口剧增因素

人口的剧增是导致全球变暖的主要因素之一，同时，这也严重地威胁着自然生态环境间的平衡。这样多的人口，每年仅自身排放的二氧化碳量就将是一惊人的数字。其结果就将直接导致大气中二氧化碳的含量不断地增加，这样形成的二氧化碳温室效应将直接影响着地球表面气候变化。

2、大气环境污染因素

环境污染的日趋严重已构成一全球性重大问题，同时也是导致全球变暖的主要因素之一。21世纪，关于全球气候变化的研究已经明确指出了自上个世纪末起地球表面的温度就已经开始上升。

3、海洋生态环境恶化因素

海平面的变化是呈不断地上升趋势，根据有关专家的预测到下个世纪中叶，海平面可能升高50cm。如不采取及对措施，将直接导致淡水资源的破坏和污染等不良后果。另外，陆地活动场所产生的大量有毒性化学废料和固体废物等不断地排入海洋，发生在海水中的重大泄（漏）油事件等都是导致海水生态环境遭破坏的主要因素。

气候变化对水文循环的影响有全球水文循环、影响水体温度、影响水资源数量。