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第10章 珍贵的湖泊资源(1)

丰富的水资源

中国的湖泊众多,其中等于和大于1平方公里以上的湖泊约有2600余个,而且还拥有人工湖泊——大、中、小型水库8万余座,其面积数倍于天然湖泊。

湖泊水资源不仅是一种静态资源,而且还反映了动态水的蓄积量。但是,对人们最有用途的湖泊淡水资源,乃是积极参加水分循环过程的那些水量,大气降水为其补给的源泉。湖泊水量与河川水量关系密切,是地表水资源的重要组成部分。中国河川水量比较丰沛,正常年径流量为27000亿立方米,占世界河川径流总量的6.8%,仅次于巴西、原苏联、加拿大、美国及印尼,居世界第六位。中国湖泊水资源的贮量,据不完全统计为7330亿立方米左右(不包括面积不足1平方公里的湖泊),其中淡水资源的贮量为2210亿立方米,占湖水贮量的30.2%。如果连同全国大、中、小型水库的淡水贮量,则湖泊、水库的淡水贮量共达6210亿立方米左右,约占中国河川年径流量的23.0%。众多的湖泊、水库蕴藏着丰富的水量,为中国各族人民从事耕耘土地,发展工业,进行养殖,沟通航运,提供了充足的水源,经过劳动人民千百年的奋斗,不少湖区已成为中国的鱼米之乡。

1.湖泊水位的变化。湖泊水位的高低,可视为湖泊贮水量变化的量度。表示湖面高低的水位值,是在不断变化着的,有水位的日变化、年变化和多年变化。引起湖泊水位变化的主要原因是水量平衡各要素间的变化,此外亦受风、气压、地壳运动和宇宙力等的影响。

中国湖泊水位的日变化,大多小于2~3厘米,尤其是较大的内陆湖泊,水位变化更小。长江、淮河沿岸的一些通江湖泊,每当进出水量急剧变化的汛期,水位的日变化较大,鄱阳湖于1970年7月11日~7月25日的一次洪峰过程中,康山水位站的水位从7月12日的16.82米增至7月16日的18.51米,4天水位升高了1.69米,其中7月14日和7月15日的日变幅分别达到0.54米和0.52米。

水位有周期性和非周期性两类日变化。非周期性的变化,主要是湖泊水量平衡各要素间的变化所引起的湖水位的变化,但风和气压所引起的非周期性水位的变化,有时也较显著。1971年9月24日,太湖曾刮了一次西北大风,迎风岸的吴溇水位站的水位自2.48米增至3.12米,而背风岸的百渎口水位站的水位则从3.06米减至2.64米。如上海市郊淀山湖受潮汐的影响,一天之内水位有两次涨落过程,每日潮差达0.8~0.9米。以融冰化雪作为水源的湖泊,水位的日变化以16~18时为最高,晚上冰雪消融停止,水位下降,一天内水位呈现一涨一落的现象。湖泊水位的年变化,主要取决于进出湖泊水量的变化。中国多数地区的湖泊,一年中最高水位常出现在多雨的7~9月。受融冰化雪水量补给的湖泊,夏季水位稍有上升,而最低水位常出现在少雨的冬春季节。湖泊水位的年变幅,以长江中游的湖泊最大。洞庭湖鹿角水位站的水位年内变幅达11.75米,鄱阳湖康山水位站的水位变幅达5.86米。水位变幅大,湖泊面积和水量的变化就大,这些湖泊具有“枯水一线,洪水一片”的自然景象。淮河流域及长江下游区湖泊的水位年变幅次之,一般为1.50~2.50米。云南高原湖泊的水位变幅较小,为1.00~1.50米。而青海、新疆及内蒙古等地区的大型内陆湖泊,水位年内变幅最小,大多在1米以内。

湖泊水位的年际变化,与各年水量的多寡有关。1954年,江、淮流域普降大雨,年降水量超过年正常降水量一半以上,使湖泊水位显著抬高,不少湖泊的最高水位创解放后的记录。对于小型湖泊,特别是内陆湖泊,由于气候变化而引起湖区及流域内降水量的变化,亦能使湖泊水位发生升高或降低的现象。人类经济活动对水位的年际变化也产生一定的影响。例如1954年洪泽湖建闸蓄水后,水位显著抬高,年平均水位变化在11.33~12.87米之间,而建闸前湖泊年平均水位则变化在9.62~11.99米之间,建闸前后年平均水位相差1.0~2.5米之间;内蒙古呼伦湖自1958年堵塞了穆得那亚河口后,湖面显著扩大,到1962年水位竟上升了2.5米,以后出口被打开,湖水位方缓慢下降。

2.湖泊水量的分布。中国湖泊的淡水贮量,主要分布在青藏高原、东部平原及云贵高原三大湖区内。三大湖区的淡水贮量高达1998亿立方米,占湖泊淡水总贮量的90.4%,其他地区的湖泊淡水贮量尚不及淡水总贮量的10%。

中国湖泊分布最多的省份是西藏自治区,湖水面积为25152平方公里,占全国湖泊面积的33.9%,湖水贮量为3696亿立方米,其中淡水水量仅占湖水贮量的16.9%。青海省的湖泊面积次之,为12335平方公里,湖水贮量为1690亿立方米,其中淡水水量占湖水贮量的20.7%。新疆维吾尔自治区湖泊面积为5086平方公里,居全国第四位,湖水贮量为520亿立方米,其中淡水水量仅占湖水贮量的4.2%。而位于长江中下游的湖南、湖北、江西、安徽、江苏及云贵高原的湖泊多为淡水湖,湖泊淡水贮量在992亿立方米左右,这些湖区人烟稠密,生产水平和人民生活水平均比较高,水资源开发利用的价值远大于人烟稀少的边远地区。

长期以来,人们习惯把鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖及巢湖称为中国五大淡水湖。其实像太湖、洪泽湖及巢湖,面积虽然不小,但湖水较浅,湖泊贮水量多在50亿立方米以下,远不如青藏高原和云贵高原的一些深水湖泊的贮水量。如果按湖泊贮水量的大小来进行湖泊分类的话,那么中国五大淡水湖泊,就应该是江西的鄱阳湖,贮水量259亿立方米;西藏的玛旁雍错,贮水量202亿立方米;云南的抚仙湖,贮水量189亿立方米;湖南的洞庭湖,贮水量178亿立方米;青海省的鄂陵湖,贮水量为108亿立方米。

中国湖泊的水量大致有着自南向北、由东向西逐步递减的趋势。在比较湿润的东部平原,湖泊水量比较充沛;西北干旱地区湖泊水量则较贫乏。位于较湿润气候区的湖南、湖北、江西、安徽、江苏及云南等省的湖泊面积虽然只占全国湖泊面积的1/3,但湖泊淡水贮量却接近全国湖泊淡水总贮量的一半左右;而位于蒙新干燥地区的湖泊,面积约占全国湖泊面积的1/8,但湖泊淡水贮量尚不及全国湖泊淡水总贮量的1%。

此外,根据统计分析,长江、淮河流域一带的湖泊,年补给水量约为5000亿~6000亿立方米;东北及内蒙古的镜泊湖、松花湖、呼伦湖的年补给水量为100亿立方米左右;新疆的博斯腾湖年补给水量为20亿立方米左右;青藏高原的札陵湖和鄂陵湖年补给水量约为10亿立方米,班公错为8.4亿立方米,玛旁雍错的年补给水量约为4.7亿立方米。

在比较湿润的东部平原,以流域降水所形成的地表径流,是湖泊补给的主要来源,入湖河流的水量约占湖泊补给水量的90%以上;在干旱地区,降水少,蒸发量大,补给湖泊的水量除冰川或积雪融水所形成的地表径流外,地下径流量也占有一定的比例。

湖面降水量占湖泊补给水量的比重,因湖泊所处的地区不同而有所差异。东部湿润地区的湖泊,湖面降水量一般占湖泊补给水量的5%以下,西北干旱地区的内陆湖泊,湖面降水量约占湖泊补给水量的15%~40%。

流域地表径流量、地下径流量与湖面降水量,经过湖泊的调蓄后,不是排出湖外就是消耗于自然水面的蒸发或者被人们所利用。在外流湖泊中,湖泊水量的消耗,以出湖地表径流为主,约占总支出水量的90%以上,消耗于蒸发的水量,占总支出水量的10%以下;干旱的内陆地区,湖泊收入的水量几乎为蒸发所消耗。

中国地处东亚季风区,降水随时间的分配极不均匀,因而湖泊的水量不仅年际之间,就是年内各月的变化也是很大的。以融雪径流补给为主的博斯腾湖,其水量的年际变化较小,丰水年的水量是枯水年水量的2倍左右;鄱阳湖、洱海和镜泊湖的水量年际变化较大,丰水年水量是枯水年水量的4~5倍;在已有的资料中,位于湿润气候到半干燥气候过渡带的洪泽湖,其年际变化最大,丰水年的水量几乎是枯水年水量的20倍。湖泊水量年内各月的变化也是比较大的,鄱阳湖、洱海和洪泽湖,最大月径流量是最小月径流量的7~11倍;镜泊湖和乌伦古湖的变化更大,最大月径流量是最小月径流量的100~200倍。

3.湖泊水资源的开发利用。湖泊水量是一项重要的自然资源,它不但是人们日常生活不可缺少的生活资料,而且也是工农业生产所必需的重要资源,与国民经济建设和人民群众的生活休戚相关。湖泊水资源的作用,主要表现在以下几个方面:

(1)湖泊能蓄积水量,调节河川径流,因此河湖关系密切。河流补给湖泊,湖泊吞吐江河,发挥着巨大的调节效应。鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖及巢湖,是中国东部平原五大淡水湖泊,湖泊贮水量近528亿立方米,贮水量是长江干流年径流量的5%左右,为淮河年径流量的2倍。湖泊蓄积的水量是城市人民生活用水、农业灌溉用水和工业给水的重要水源。湖南省洞庭湖滨湖地区只占全省面积的1/17,因其水利条件好,土壤又肥沃,对全省贡献很大,是湖南粮、棉、水产的重要基地,多年来粮食产量占全省产量的1/5,棉花产量占全省产量的2/3,水产产量占全省产量的一半。江苏洪泽湖自兴建三河闸、二河闸及高良涧闸等水利工程以来,使淮河下游广大地区迅速改变了长期遭受洪涝威胁的局面。每年从洪泽湖经灌溉总渠输向里下河地区的灌溉水量达70亿~140亿立方米,灌溉面积已扩大到1800万亩,其中自流灌溉的面积就有400万亩。由于农田获得了充足的灌溉水源,使一些落后地区的面貌较为迅速地得到改观。云南滇池坝子是全省重要的粮食产地,这里80%以上的农田是依赖滇池湖水进行灌溉,灌溉的面积近70余万亩。湖泊能调节径流、削减洪峰,调蓄性能是非常显著的。1954年是中国长江流域近百年来较大的一次洪水,该年6月17日进入鄱阳湖的最大流量为48580立方米/秒,经过鄱阳湖调蓄后,于6月20日自湖口泄入长江,最大泄水量仅为22400立方米/秒,削减洪峰流量达26380立方米/秒,洪峰出现的时间延后了三天,既减轻了下游长江无为段大堤的防洪压力,又为他们抗洪抢险赢得了宝贵时间。

此外,湖泊对河川径流的调蓄作用也较为明显。汛期湖泊蓄积了一定的水量,抬高了湖泊水位,汛期一过,蓄积在湖泊内的水量,将从湖内缓缓泄出,增加了河川径流。

(2)湖泊能调节气候。生活在较大湖区的人们,都会感到这里的气候比较温暖,昼夜温差不大。为什么会出现这种情况呢?这是由于水的吸热能力特别强,在1个大气压力下,把1立方厘米纯水的温度提高1度所需要的热量是1卡;同是1卡的热量,却可使3257立方厘米的空气温度升高1度,这就是说湖水的热容量是空气的3200多倍。白天,湖泊和远离湖区的陆地在太阳的照射下,由于水的热容量大,太阳的辐射热被湖水储存起来,所以湖面上和附近陆地上的气温升高不多;晚上,湖水把储存的热量又慢慢地释放出来,使气温缓慢地下降,因此湖水对气温起着一定的调节作用。

水的“三态”转化,对气温的变化有着明显的影响。液态的水或固态的冰吸收周围的热量,蒸发变为气态水,风的紊动作用,加速了这一变化的进程。炎热的夏季由于湖水大量蒸发的结果,就会起着降低气温的作用;反之,当气温降至冰点以下,液态的水又会变成固体的冰,这一转换过程,要向四周放出热量。在严寒的季节,湖水由于结冰,而放出的热量,使湖周气温稍有升高,以安徽的巢湖为例,靠近巢湖的忠庙村月平均最高气温要比同纬度远离湖泊的含山县低1.6℃左右,月平均最低气温又比含山县高3℃左右。湖区湿度也有所提高,忠庙村相对湿度≤30%的天数,每年仅3天左右,而含山县则可达20天;忠庙村年平均霜日为35天,离巢湖稍远的几个县为45~60天;冰冻天数忠庙村亦比其他县少4~11天。湖区优越的气候条件,无疑能促进这里的农业生产更好地发展。

(3)湖泊蕴藏了丰富的水力资源。分布在高原、山区的一些湖泊,不但具有丰富的水量资源而且出口有较大的水位落差,因而蕴藏了较为丰富的水力资源。水力资源的蕴藏量可用下式表示:N=AQH。式中N表示水流的实际功率,单位千瓦;Q表示流量的大小,单位立方米/秒;H表示落差或水头差,单位米;A为出力系数。

中国湖泊水力资源蕴藏量比较大的湖泊有松花湖、洱海、日月潭、镜泊湖、羊卓雍错及滇池等等。新中国成立前,中国湖泊水力资源只有松花湖、镜泊湖、日月潭及滇池得到开发利用。云南的洱海调节库容在2亿立方米以上,湖水源自西洱河,流经峡谷之间,水流湍急,现正进行梯级水力开发,装机容量在20.5万千瓦以上,接近台湾日月潭和东北镜泊湖两座水电站装机容量的总和。洱海电站的建成,将为云南边疆的工农业建设,提供廉价的动力。我国还有一些平原湖泊,许多低水头小型水力发电站已相继建成,促进了当地工农业生产的发展。如江苏的洪泽湖,通过治理淮河,并先后建成高良涧、三河闸等小型水电站,发电能力为3千瓦左右。洪湖还建成了新堤小型水电站。这些小型水电站发电能力虽然不大,但它与灌溉、排洪相结合,做到了一水多用,且投资小,见效快,是湖泊综合利用的方向。随着中国社会主义建设的深入,湖泊水电事业必将获得进一步的发展。

(4)湖泊便于舟楫。在水、陆运输中,水运的费用最为低廉,发展湖上交通运输,对沟通城乡物资交流,促进生产发展,均能发挥巨大的作用。中国东部平原的湖泊,因与长江、淮河、大运河及海河等河流息息相通,水系纵横交错,湖泊与江河联成了四通八达的航运网,一些大的湖泊都是水上运输的枢纽。例如洞庭湖,北通长江,南联湘、资、沅、澧四水,形成一个水上运输网络。主要的水运干线有浩河至城陵矶,临资口至白沙,常德至茅草街,津市至茅草街,茅草街至鲇鱼口,长沙至岳阳、城陵矶等。鄱阳湖,上通赣、抚、饶、信、修各河,下连长江。湖中辟有南昌至波阳、余干,九江至湖口、星子、都昌、波阳等多条航线。对已建闸控制的湖泊,均相应建有船闸,以利湖泊航运。

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