前奏曲：

     点评：高层建筑基础建设排掉的水近年来不断增加，值得关注。漏斗危害见下文：

焦点直击:北京地下水超采15年 形成约1千平方公里漏斗区

http://society.kankanews.com/radio/2014-04-26/4414838.shtml

 

  灾害的积累、爆发与防治

           杨学祥

 

人类的任何行动都不是孤立的，对自然界的任何侵犯都具有无数的效应，其中许多是不可预料的。这是G. 哈定提出的生态学第一定律，可称为多边效应原理。人们为了某一种经济目的盲目地开发某一种资源，其后果是破坏了大量的其他自然资源。如采掘地下矿物破坏地表植被，破坏和污染地下水资源，使有毒性、放射性、致癌、致畸变的元素散布到世界各地，进入人类的食物链中，造成不可挽回的生命和财产损失以及难以恢复的环境灾害。从整体思维出发，实施集约式综合矿物和资源开发，充分利用矿物和资源的各种有用物质元素，兼顾生态环境效应，才能最大限度的提高经济效益，避免负面效应造成的经济损失。排水致旱、毁林沙化以及DDT杀虫剂也是最鲜明的实例。任何新开发项目必须经过“多边效应”检验，因小失大的教训不能继续重演。

 

一、量变积累发生质变的几个例子

任何事物的发展变化都有一个量变到质变的过程，其规律是：少则为宝，多则为害。古今中外，莫不如此。现举数例，以备世人参考。

例一：1939年瑞士人保罗·穆勒制成了有卓越杀虫特性的农药DDT，并为此而获得诺贝尔奖金。此后，DDT和其他农药的生产发展迅速，迄今全世界已生产了DDT200万吨以上，各种有机化学农药的总产量每年达250万吨，全球农药的销售额从1970年的30亿美元上升到1990年的200亿美元。农药的使用已成为现代农业必不可少的手段。随着农药的大量使用，其生态学恶果日渐显著。农药在制造、运输与施用过程中造成人畜中毒事件的报道已屡见不鲜。1984年12月美国联合炭化公司在印度博帕尔市农药厂的毒气泄漏事件造成2000多人死亡，20多万人受到不同程度的伤害。施用农药时会把害虫及其天敌一并杀死，部分害虫重新繁殖起来时，其危害程度往往加倍甚至数倍于施药之前。大量施用农药造成的食物和环境污染日趋严重，现已查明多种农药属于致癌物，随着农药的广泛使用，中毒事件、癌症发病率与畸形婴儿等都在不断增加。

例二：美国亚利桑那州的凯白勃鹿长期以来与当地的草原及其天敌美洲狮、狼和郊狼处于一种平衡状态，鹿群数量维持在4000头左右。1906年该地由森林保护区变为狩猎保护区。为了保护鹿群，开始执行一项捕杀其天敌的计划，到1915年已捕杀了600头美洲狮，1925年完全消灭了狼，并猎杀了3000只郊狼。鹿群以每年20%的速度增值，1918年达到10万头。结果草原被啃吃殆尽，土壤日趋瘠薄，树叶被啃吃的高度愈来愈高，使当地的环境遭到严重的破坏，最后鹿群成批的饿死，到1932年减少至2万头左右，到40年代又下降至几千头的水平。澳大利亚的野兔成灾是另一个著名的例子。

 

二、地下水过度开采所造成的危害

19世纪初，一些城市化较早的地区已出现地下水位的下降，例如伦敦市在1820年发现其自流水压下降，1843年地下水位下降了7.5m，1936年下降了100m。目前研究最详细的一个大型地下含水层的枯竭是美国中西部的欧加拉腊含水层，它北起南达科他州，向南延伸，包括怀俄明州、内布拉斯加州、科罗拉多州、堪萨斯州、俄克拉何马州、新墨西哥州和得克萨斯州等七个州的部分地区。这个含水层灌溉着美国1/5的农田，喂养着美国40%的肉用牛，全部农牧业年产值达320亿美元。这个含水层补给速度极其缓慢，开采速度8倍于补给速度，在南部的4个州里有时开采速度竟比补给速度高出100倍。专家们预测这个含水层将于2020年完全抽干，现在有些地方井深已达2000m，高昂的提水费用开始使一些农民望而却步，有5个州的水浇地面积已在减少，农民不得不改种耗水较少的作物。

我国华北平原地下水位的下降也遵循同样的规律。北京城区明代时仍有部分自流井，至明末清初因地下水位下降不再自流。北京西郊的承压水层所形成的自流井一直延续到1960年以后才因水位下降而干涸，1960年以来，北京的地下水位每年下降约1m。目前，我国北方地下水超采严重，北方37个城市每年超采地下水63亿m³，深层地下水位则以每年2m的速度下降。目前一些地区出现“井旁经济”，大范围推广将加速地下水位下降。

以过量开采地下水来抗旱救灾只能是应急之举，决非长久之计。地下水层被抽干以后，其物理性质与力学性质发生变化，在上覆层的压力下发生沉陷。第二次世界大战以后有些城市迅速膨胀，地面沉陷幅度也很大。地面较大幅度沉陷带来一系列问题：地表渠道与地下管线损坏、路面与建筑物破坏，这些均需耗费大量人力物力进行维修、加固和重建。美国加州洛杉矶以南的长滩市1940年开始发现地面沉陷，70年代中期沉陷区中心部分下沉9m，造成的经济损失估计达1亿美元。1958年开始大量注水，充填原来采油的岩层，几年以后制止了沉陷，1963年地面回升15%。墨西哥城也是一个迅速发展的城市，1895年人口为50万，1975年发展到800万（1988年达1920万），与此同时地面沉陷了7m，1937年建成的美术馆下沉了3m，一楼已完全变成地下室。世界上面积最大的沉陷区之一是美国加利福尼亚州的圣华金谷地，沉陷区面积达13500km²，沉陷幅度平均为1m，最大处达10m。谷地中长达112km的地段沉陷3m以上，整个沉陷区的体积达180km³。

我国大城市的地面沉降也有类似情况。天津市1959至1982年累计最大地面沉陷量达2.3m，平均每年沉陷250px。上海市区的地面沉陷量已达2m以上，以50年代后期沉陷最严重，市区平均每年沉陷量达275px，沉陷中心（普陀区）达2875px，沉陷大于1250px的面积达66.1km²。常州、苏州和无锡的沉陷也很明显，年平均沉陷量在14~950px，南通市的年沉陷量达125px。据目前统计，天津、北京、西安、太原等二十多个城市出现地面沉降。沉降量在100~600mm的达34000km²，600~1100mm达5000km²。

 

三、过量使用地表水造成的危害

黄河断流始于本世纪70年代。1991年以来，黄河年年断流，1997年断流达224天，断流距离为700公里。黄河水90%用于农业，近年的耗水量已经达到488×10⁶m³。这将对北方农业及生态环境产生不利影响。

许多河流断流已成为西部干旱区的普遍问题。如中国最长的内陆河塔里木河由四大支流补给变为两大支流补给，并且自铁干里克以下完全断流，河道缩短了近300km。大量引水也带来了湖泊面貌的极大变化。如新疆建起了482座水库，总库容为61亿m³，水域面积近2000km²，但这也导致新疆的湖泊面积由9700km²缩减至4748km²，丧失近5000km²。罗布泊、玛纳斯湖、艾丁湖、台特马湖等许多著名湖泊相继消失，艾比湖也由302km²锐减至23.6km²，接近消亡边缘。水库与湿地沼泽相比，缺少漂浮植物和芦苇等水生植物的光合作用保护—一部分太阳能转化为化学能减少水分蒸发。水库和自然湖泊的易位是得不偿失的。塔里木河干流上游年径流量为50亿立方米，由于任意截流引水，至中游已下降到10亿立方米。卡拉水文站20世纪50年代流量为13.5亿立方米，1997年已减至1.44亿立方米，以至下游300公里的“绿色走廊”因河流断流而大部分沦为一片沙漠。

位于中亚干旱区的咸海地区，在前苏联的农业生产上却居于重要地位，其棉花产量占前苏联的95%，水果占1/3，蔬菜占1/4，稻谷占40%。由于气候干旱，90%的农田依靠灌溉。随着生产的发展，在入流的阿姆河和锡尔河上挖掘了一系列的运河以引水灌溉，水浇地从50年代的290万公顷发展到现在的750万公顷，引水量每年达几十万立方公里。入海水量的大量减少使近30年咸海面积缩减了40%，贮水量减少了67%，海平面下降了14m，海水退缩后使30000km²的海底出露，变为沙漠，使原有几千人口的沿海城镇穆伊纳克和阿拉尔斯克处于风沙包围之中，入海两条大河三角洲的湖沼消失，当地70%~80%的动物灭绝。随着海水容量的减少，水中含盐量增加 2倍，严重破坏了生态系统，本地鱼种已完全绝迹，渔业也随之调零。干涸海底的含盐尘土被风吹扬至附近的农田，使作物减产。农民为了维持农作物的产量而大量施用化肥与农药，污染地下水。环境质量的恶化导致许多疾病的流行，据报导象传染性肝炎、伤寒、黄疸、肠道感染和癌症等病例均明显增多。大风还把灰尘、盐分和风干了的农药颗粒吹扬至几百公里以外，西达黑海，北达北极圈内。盐分与农药颗粒随雨水降落，所到之处，作物、草地牧场、森林和野生生物均受其影响。

 

四、灾害经济管理与水利工程管理

近年来中国北方的干旱和沙尘暴愈来愈频繁。地形地貌、构造运动、高温、少雨和超常强烈频繁的春风等自然因素，以及过度开垦、放牧、不合理使用水资源和砍伐森林等使生态恶化的人为因素，是其形成原因，缺水是问题的关键。加强科学管理力度十分必要。

西北沙漠带地处青藏高原、天山山脉、阿尔泰山脉和蒙古高原之间，是北半球西风带的天然风道，有丰富的沙源，高温、少雨和过度农、牧、林业生产使湖泊萎缩，湖底砂石出露，形成类似咸海地区的沙漠化过程。天然风道中的强风使黄土东飘，沙漠东扩，是地质时期黄土高原形成的原因。青藏高原高于6000米的冰山雪地集中在西南部，是印度河、恒河、湄公河和长江的丰富水源；而青藏高原东北部较低，全球变暖导致的冰融雪消使黄河的水源已日趋减少，源头沙化现象异常严重。西北冰川面积达2.8万km²，储水量28.5亿m³，积雪储水约361亿m³，是降水量只有100~200mm的平原地区重要水资源。在全球持续变暖和西北沙漠化加剧的条件下保存这些水资源，其必要性和紧迫性显而易见。

淡水资源短缺和土地沙漠化的严峻形势为中国治水方略提出了新的挑战：对于宝贵的淡水资源，是存还是放？把排水型的水利工程变为储水型的水利工程，已是水利工程建设的新趋势。问题是：我们能腾出多少空间来储存淡水？陈梦熊院士提出的“开发利用天然地下水库”方案意义重大（见：《科学新闻周刊》，第28期）。

人是第一可宝贵的，但过多的人口会使地球的资源不堪重负。人口的压力使恢复生态平衡的目标变得如此遥远——沙尘暴科考队的调查表明，尽管黄沙日复一日地侵吞了他们的良田和住房，由于燃料短缺，农民还是砍伐掉了唯一能阻挡黄沙的树林。如此看来，退田还林、退牧还草、退田还湖还不够，必须退人还原——还给大自然一个无人为干扰的生态空间。错误的抗灾措施导致更大的灾害发生，人不退出，自然生态环境就难以恢复。在人退沙进的条件下，集青藏高原融化的雪水，把中国西部浩瀚无人的沙漠变为淡水蓄存之地，成为中国北方的天然地下水库，实现西部源头的南水北调，是改造西部沙漠、防止东部沙化和预防未来淡水危机的上策，应该是中国西部大开发战略的重中之重。

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自杨学祥科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-789012.html

上一篇：3月末地震进入高潮：地震8级1次7级6次6级14次
下一篇：倒春寒来袭榆林四月飘雪：延迟的报到