伴随着人类对水资源系统干扰程度的不断增加,越来越多的学者开始对经济社会系统中水循环的运动过程进行研究,与自然水文循环概念相对应的人工(或社会)水循环概念被提了出来。如提出与“Hydrological Cycle”相对应的术语“Hydrosocial Cycle”[113],有学者指出:“水文学在其发展过程中,出现了又一次重大转折,进入了水资源水文学发展阶段,从此水文学不仅要研究水在自然界中的循环、平衡和变化,还要扩展到人类社会之中,研究水在开发利用过程中的循环、平衡和变化”[114]。总之,在现代社会,人类社会系统与自然水资源系统的相互作用是空前的,水在社会经济系统的活动状况正成为控制社会系统与自然水系统相互作用过程的主导力量。因此,在研究水在自然界中的运动过程的同时,也应关注水在经济社会系统的运动过程。
如果说水的自然循环是自然因子驱动的结果,那么水的社会循环就是人文因子驱动的结果。水的社会循环是水的自然循环的一个子系统,是指社会经济系统对水资源的开发利用及各种人类活动对水循环的影响。水的社会循环包括“取水—输水—用水—排水—回用”等5 个基本环节,在水资源按用途分类并重复利用、维护最低成本的原则下,水的社会循环系统包括“供应必需的水量并满足必要水质”的水供应系统和“对水环境负直接责任”的用水系统和排水系统以及二者之间的循环再利用系统。
地球上的水处于自然大循环和社会小循环交织成的往复循环运动之中。水的社会循环依赖于自然循环又影响着自然循环(见图6.1)。
图6.1 水的自然循环和社会循环示意图
水在经济社会系统的运动过程与水在自然界中的运动过程一样,也具有循环性的特点。社会水循环通过取用水、排水与自然水循环相联系,这两个方面相互矛盾,相互依存,相互联系,相互影响,构成了矛盾着的统一体——水循环的整体(见图6.2)[115],其中取水、回归水是社会经济系统水循环与自然生态系统水循环之间联系的纽带,也是社会经济系统水循环对自然生态系统水循环影响最敏感、最重要形式。
图6.2 水的二元循环示意图(www.daowen.com)
水资源是一种可更新、再生性的自然资源,其更新的速度与再生性依赖于自然界水的保存形式和水的循环性,(见表6.1)。
表6.1 淡水更新周期
注 资料来源:UNEP1993,Freshwater Pollution,世界环境。
地球上的水体包括海洋、地下水、冰川、湖泊、土壤水、河川径流、沼泽水和大气水等形式。最活跃的是大气水和河流水,特别是河流水是人类主要利用的水资源。在无人类干扰的情况下,这些水的自然循环保持着良性状态,这种良性循环使得水资源能够不断地更新,如大气中的水汽平均每8天多循环更新一次,河水平均每16 天多更新一次,因而能够维持天然生态系统的稳定与平衡。如果自然界不存在水循环现象,那么水资源亦就不能再生,无法永续利用。但必须指出的是,水资源的再生性和永续利用不能简单地理解为“取之不尽,用之不竭”。因为地球上绝大部分淡水以冰川和地下水的形式保存,其中冰川与永久积雪占68.70%,地下水占30.06%,这些淡水资源更新周期非常长,短时期内难以恢复。所以对于特定地区而言,可开发利用的水资源量是有限的,必须重视水资源的合理利用与保护。只有在开发利用强度不超过地区水循环更新速度以及控制水污染的条件下,水资源才能不断获得更新,才能永续利用。
人类对水资源的开发利用从本质上讲是对自然界水文循环的一种干预活动。对于水资源这一可再生资源,其单位时间里允许开发利用的资源量是有限的,自然生态系统中留存的水量与社会经济系统对水的开发利用程度和社会经济系统内部对水的消耗程度有着密切关系,如果开发利用率、消耗率过高,则留给自然生态系统的水就会急剧减少,水资源得不到及时的补充,造成水资源的枯竭。同时,水资源的自净能力是有限的,人类排入各种水体的废弃物不应超过水体的纳污自净能力,否则就会产生水质性缺水,形成恶性循环。从社会经济系统退回到自然生态系统的水与未被人类利用的水在本质上存在很大差异,大量的回归水会造成自然生态系统水质的下降。社会水循环的存在,使得自然水循环出现许多随机性,大规模的社会水循环有可能导致自然水循环部分环节出现问题,阻滞水的正常循环,使得水资源在短时期内不可再生。因此,必须调控社会水循环,使社会水循环的取水量不超越自然水文循环的水资源再生能力,排水及其污染物不超过自然水体的纳污自净能力,使其处于一种水质平衡的循环过程,从而实现自然水循环与社会水循环的动态平衡。
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