从大禹治水到黄河断流看中国水资源枯竭的原因EEDU.docx

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从大禹治水到黄河断流探索中国水资源枯竭的原因

致中国环境生态网：

首先，祝愿中国环境生态网越办越好。

本文是我对中国生态环境的观点、意见和建议，是对身边生态环境在40年内发生巨大变化的总体回顾。

其中有不少言论措辞激烈，只是为了引起国人关注而已。

您如果是这方面的专家，或者本文转到专家您这里，您会毫不费力地发现其中的问题和错误，因为作为一个基层的科技工作者，个人的知识、经历和信息来源是很有限的。

然而，最让我担心的是：

您有可能把其中最重要的内容否决掉，让我的心血付之东流。

一、从大禹治水到解放初期中国水资源概况

众所周知，早在四千多年前的尧、舜时代，因黄河水患鲧、禹父子两代曾多年治水。

特别是大禹治水十三年，足迹走遍九州大地，终于将洪水治住。

这一历史事实说明：

中国，特别是黄河流域是一个水资源极其丰富的地区，水资源竟然丰富到水满为患的程度。

到距今约一千八百年之前的汉魏时期，中国出现地理学方面著作《水经注》一书。

说明当时我国河湖密布、水资源丰富，故得书名。

到距今约八百九十年，即1117年的北宋末期，黄河在沧州、河间一带决口，一百万人葬身河水。

黄河流域仍然处于水满为患的状态。

到距今约三百年的清代康熙年间，康熙不惜任何代价决心根治黄河水患，治理重点放在黄河中、下游地区。

经八年治理，成效甚巨。

直到解放初期，中国都把治理黄河和治理海河作为基本大事常抓不懈。

因此，中国在建国之前的千万年来一直就是一个水资源极其丰富的国家，是地球上为数不多的地理位置最好的国家之一。

绝大部分地区和绝大部分人完全没有必要为缺水问题而担忧，相反常常倒是水满为患。

二、自然界中水循环关系

那么千万年来，中国大地源源不断、生生不息的水资源到底是从何而来的呢？

要搞清楚这一点，首先从对流层、地球大气大循环、陆地水系小循环、我国水系大循环、我国总体风向特点以及地表水和海洋水之间的关系等这样几个基本概念说起。

所谓对流层是指，下界与地表相接，上界在中纬度地区为10公里到12公里，在低纬度地区为17公里到18公里范围内的地球大气层。

对流层包括下层、中层和上层共三层。

其中，中层与上层之间，以距地表高度约6公里为分界。

所谓地球大气大循环是指，地球赤道附近的空气在太阳的直射下向上移动，然后经对流层中层及其以上空间流向两极，而两极的冷空气沿对流层中层及其以下空间再流回赤道，完成一次循环；地球大气这样周而复始的流动过程叫地球大气大循环。

地球大气大循环具有这样的特点：

空气中水气含量大时气流循环速度慢，相反空气中水气含量小时气流循环速度快。

所谓陆地水系小循环是指，地表水经太阳照射蒸发上升，遇冷空气凝结成雨或雪再次下落到地表的局部性循环过程。

所谓水系大循环就我国而言是指，地球赤道附近的太平洋和印度洋在太阳的照射下，水气蒸发上升，在地球大气大循环的推动下经对流层中层及其以上空间由我国领空流向北极，北极冷空气经对流层中层及其以下空间由我国领空流向赤道，当北上的富含水气的热空气和南下的冷空气在我国上空相遇时，便产生下雨或下雪过程，当地表土壤吸收水分饱满之后，多余的水分进入潜水层，经河流汇集再流入海洋。

这样就完成了一次水系大循环的过程。

因为我国国土面积地处北半球中纬度和低纬度地区，根据地球大气大循环的理论，我国的总体风向本来应该是以北风为主的，但是由于我国西部青藏高原海拔较高，地球大气在由北向南流动的过程中遇青藏高原阻挡，有相当一部分气流改向，向东流动。

这样在向南和向东的大气气流的共同作用下，我国全年整体呈现西北风向特点。

但在夏季，由于太阳直射北回归线，我国境内北风减弱，由于西部青藏高原海拔高、大面积冰雪常年不化，造成我国东部与西部地区温差加大，这时我国大部分地区应呈现西风为主的风向特点。

其中，由西北风变为西风，再变为西北风的过程是随季节缓慢变化的过程。

究竟水系大循环、陆地水系小循环、我国总体风向与我国气候之间存在怎样的关系呢？

当地表水没有被破坏的时候，即地表土壤内水分饱满的时候，大陆上各地区水系小循环随着当地气温的生高，强度增大、频度提高，特别是当夏季到来的时候，早晨大雾弥漫，在午后两、三点钟大雾升腾而成云朵，太阳处于我国中部上空，使这一地区温度升高，来自东南沿海上空的水气与来自西部、北部的冷空气以及处于局部性水系小循环的水气在我国中部地区相遇，条件成熟时，水系大循环中的水气被水系小循环的水气捕捉而落到地面，使我国绝大部分地区得到滋润、我国大陆上的水系大循环过程得以进行。

因而夏季我国呈东南风向特点。

当冬季到来的时候，由于全国各地土壤水分充足，虽然西北风强劲，但是地区性水系小循环仍然可以向水系大循环吸取水分而形成下雪或下雨天气，这样在冬季我国淮河以北白雪皑皑，阳光被反射到太空使北方冬季更冷而特别有利于保持地表土壤水分。

这样，千万年来水系大循环和陆地水系小循环相互作用共同滋润着我国，气候的良性循环使黄河、长江等江河之水生生不息流向大海。

那么，地表水对大陆地区水系小循环和我国的水系大循环即我国的气候会产生什么影响呢？

即地表水和我国气候之间有什么关系呢？

就大陆而言，要进行局部性的水系小循环，其关键条件是当地地表水。

如果当地地表水面积大、水分含量高的话，阳光对地表照射越强烈，地表水蒸发成水气的浓度就越大，造成当地大雾弥漫的概率就越高，当地气温由于大雾遮盖就会相对降低，处于对流层中层极其以上空间的、向北漂移的暖湿气流由于当地温度较低就越易于凝结成雨或雪降落下来，同时由于当地空气中水气较浓，水气垂直上升和下降过程频繁，使北风和西风的速度降低，这样势必降低处于对流层中层极其上方向北漂移的暖湿气流的速度，导致从印度洋漂移过来的水气在当地越积越浓，当地下雨或下雪的概率也就越大。

正如气象谚语所说的那样，“雾不散就是雨”。

这句谚语说明：

有了局部性的水系小循环才可能有整体的水系大循环，也就是说，当地地表水越充足，当地从天空向海洋取得水分的概率就会越大。

当大陆地表水或当地地表水被破坏之后，地表土壤会变得十分干燥。

如果干燥的地表土壤面积大到一定范围——假如对流层上界按20公里计算的话，那么地表水破坏范围直径达200公里以上时，当地同心圆直径在100公里范围内的水系小循环将被彻底破坏。

这样阳光对地表照射越强烈，当地气温就越高，没有水气的干热的上升气流会把向北漂移过来的暖湿气流托起，使当地从天空向海洋吸取水分的概率大大降低，造成当地少雨、少雪的干旱性气候增多。

特别是当较干旱的冬、春两季到来的时候，由于淮河以北大部分地区少雪或无雪的天气增多，导致这一地区吸收阳光过多而气温相对升高，土壤水分易于蒸发而不成雾气，我国东部与西部温差因青藏高原的存在而加大，西风增大，造成这一地区水分以及从印度洋北上的暖湿气流更容易被西风吹出我国大陆。

这样，恶性循环的干旱性气候将逐步形成，我国将由水资源极其丰富的国家最终变为干旱少雨的贫水国家。

因此，地表水越充分，当地从天空向海洋吸取水分的可能性就越大，当地的气候就越湿润，越易形成良性循环；相反，地表水越贫乏，当地从天空向海洋吸取水分的可能性就越小，同时由于我国总体西北风向和西风风向特点的长期作用，当地的气候就会变得越来越干燥，越易形成干旱的恶性循环。

这就是地表水和海洋水之间的关系，也是地表水与我国气候之间的关系。

三、垮落式采煤是造成中国水资源枯竭的根本原因

为了说明这一观点的正确性，我们先从地下水的分类、地下水和土壤水之间的相互关系谈起。

地下水按埋藏条件可分为三类：

包气带水、潜水和层间水。

包气带水和潜水埋藏条件如《图1》所示。

《图1包气带水和潜水关系》

包气带水是指在潜水位以上的土层中、季节性存在的暂时性无压水，包括土壤水和毛细带水，这带水对农业、林业、牧业这三大产业链有很大意义。

潜水是指埋藏在地表以下、第一个标准隔水层以上、具有自由水面的重力水。

潜水在自然界中分布极广，主要存在于第四纪疏松沉积物的孔隙及露出地表的基岩裂隙中。

它下面有一个稳定的隔水底板，而上面没有不透水岩层覆盖。

潜水可作为生活和工业用水，同时还可用于农业灌溉。

潜水埋藏特征如《图2》所示。

《图2潜水埋藏特征示意图》

aa’—地表面；bb’—潜水面；cc’—隔水层顶面；oo’—基准面；

h1—潜水埋藏深度；H—潜水位；h—含水层厚度；

层间水是指存在于潜水以下、两个不透水层之间的含水层中的水。

以前反复强调的地表水指的就是广义地表水。

即除江河、湖泊和沼泽以外，还包括土壤水、毛细带水和潜水。

潜水在没有被破坏之前在我国分布具有以下三个特征：

第一、分布范围广，潜水在我国分布极为广泛，凡是有人或曾经有人居住过的地方就曾经有潜水，比如娄兰古国。

第二、埋藏深度浅，潜水在我国埋藏深度很浅，古代吃水用井的深度就是当地潜水的埋藏深度。

比如北京故宫内干枯的古井，其深度大约只有4米到5米，说明北京地区以前潜水的埋藏深度只有4、5米。

第三、凡是潜水存在的地方，其上部必然有土壤水和毛细带水以及相应的动植物等。

那么，土壤水、毛细带水和潜水之间存在怎样的关系呢？

在多雨季节，天气降水补给土壤水，当土壤中水分饱和之后再通过下面的毛细带水补给潜水。

到干旱季节，地表土壤因水分蒸发而变干，于是土壤中的水分通过毛细带水由潜水补充，使土壤中水分不致过分干燥。

特别是当地表有茂密的森林时，即便在夏季遇到最干旱的天气，由于森林的根系可以穿过土壤层直接到达潜水层，这样太阳照射越强烈，森林生长越茂密，而地表土壤由于森林覆盖同样不致过分蒸发，甚至通过光合作用可以直接把潜水吸到树叶中，再散发到空气中形成雾气。

综上所述可以看出，潜水、毛细带水和土壤水共同构成了当地的地表水微循环水系，这样的水系在没有被破坏的时候，对当地植被来说是一种很好的海绵体水系。

而潜水与江河湖泊又存在怎样的关系呢？

其实，江河湖泊是潜水的一面镜子。

如果江河断流、湖泊干涸就说明当地潜水已经不复存在了。

即当地的海面体水系已经被彻底破坏。

那么，当地的海绵体水系是怎样被破坏掉的呢？

众所周知，我国的煤炭资源极其丰富，几乎每一寸土地底下都埋藏着具有开采价值的煤炭资源，正是这丰富的煤炭资源再加上垮落式采煤方法构成了中国水资源枯竭的杀手。

所谓垮落式采煤方法是指，把埋藏在距地表深度从几百米到几千米、可采厚度从一米到十几米的煤炭从地下采出，运到地面之后，随着开采的进程，对于覆盖在煤层之上的由岩石构成的顶板，或者任其自行塌落，或者人为强迫其垮落而不予充填。

这就是我国普遍采用的垮落式采煤方法。

采煤工程师都知道，用这种方法采煤，过一段时间之后，从地底到地表会出现如《图3》所示的情况。

《图3采煤过后岩石层移动状况》

1—地表塌陷区；2—岩层开始移动边界线；3—岩层移动稳定边界线；

（Ⅰ）—冒落带；（Ⅱ）—裂隙带；（Ⅲ）—弯曲下沉带；

即从采空区到地表依次形成冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。

这三个地层带的出现导致了这样一个结果：

从煤层到地表的各层岩石之间原本是密实的、连续的、完整封闭性的整体，这正是地表水特别是潜水赖以存在的基础；但是把煤挖空之后，由于顶板的冒落，地层的密实性、连续性、完整封闭性遭到破坏，也就是说地表水特别是潜水赖以存在的基础被人为破坏，当地潜水、毛细带水和土壤水在重力的作用下通过裂隙流入采空区，由于地表水特别是潜水中能流动的纯水总体积远远小于其下面所采出的煤炭总体积，所以当地的地表水将全部流入采空区——这样，比采空区水平投影面积大百倍甚至千万倍的地表，其海绵体水系功能被永久破坏——即当地地表中不再有潜水和毛细带水，到多雨季节，无法把多余的水分存入潜水层；到干旱的季节，当土壤需要水分时，潜水层也无水向土壤提供水分。

根据采煤规程规定：

可采煤层的回采率至少要达到75%以上，也就是说100平方公里范围内只有不到25平方公里的地表不下沉，但是这对阻止地表水下沉是没有任何意义的。

特别值得一提的是，我国垮落式煤炭开采，从北到南、从东到西范围之大遍及全国，这就使得采空