水的起源
从太空中看,我们居住的地球是一个椭圆形的、极为秀丽的蔚蓝色球体。水是地球表面数量最多的天然物质,它覆盖了地球70%以上的表面。地球是个名副其实的大水球。
水是一种平常的物质,江、河、湖、泊、地下、大气中有水,海洋中更有水。地球上的水不仅孕育了人类和一切生物,还为人类提供了各种资源和文明的物质基础。水是宝贵的自然资源。
现在我们知道,地球上的水面约占地球表面的71%,其水的总量约为13.8亿立方千米,其中海洋中的水约占96.5%,陆地冰川、河流、湖泊和地下水以及大气中的水汽加在一起,只占地球上全部水量的3.5%左右。
人们要问,地球上这么多的水到底是从哪里来的呢?
对于这个问题,根据目前科学发展现状,我们可以归纳为三种主要假说。
第一种假说认为,地球上的水来源于原始大气。他们推测,在地球历史的早期,地球的温度一定很高,地球上不可能有液态水存在。当时的水只能以水蒸气的方式存在于大气中。后来,地球慢慢地冷却,当温度达到水的沸点以下的时候,气态的水便凝结成液态的水,形成降水,落到地面。他们想象,原始大气中水的数量之大是十分惊人的,由气态水变成液态水的过程也一定很长很长。就是说,要经过数万年不间断的降水,才能使地球表面所有的低洼地方都积满水,这样,原始海洋也就形成了。
科学家们还找到了地球上最古老的沉积岩(由流水作用堆积而形成的岩石)。有了沉积岩,就可以证明当时有水的存在。他们用仪器测算出最古老的沉积岩年龄为35亿年~38亿年。也就是说,在遥远的38亿年前,地球上就已经出现了水。
大气来源说有它的不足之处。因为有人推测,在地球历史早期,地球的温度很高,地球上的水只能以水蒸气的形式弥漫在大气中,那么为什么这些水汽没有逸散到地球以外的宇宙空间去呢?
于是又有另外一种假说——岩浆析出说应运而生。岩浆析出说认为,地球上的水是本来就有的。只不过在地球早期,这些水没有从地球中分离出来,而是大部分以结晶水的形式藏在地球内部,或者干脆就直接溶解在岩浆中。后来,随着地球的演化,这些包含在地球内部的水通过火山喷发,也可能通过岩浆侵入等方式跑出来,进入地表。
我们知道,在地壳以下有一层很厚的地幔层。一位俄国科学家曾经做过这样的计算,他估计,地幔层中共储存水20×1024克。而现在地球表面所有的水加在一起也仅仅占其中的13%,剩下87%的水量仍然存在地幔里,成为不断补充地表水分的后备水源。有人还对地球上的火山喷发进入大气的水做过大概的估计,认为,目前全世界每年仅因为火山爆发,就带到大气中4000万吨~5000万吨的水。地球历史那样漫长,由于火山等原因进入地球表面的水分,最后形成海洋等巨大的水体一定不成问题。
最近,又有一种假说非常流行。他们认为,地球上的水是从宇宙空间来的。产生这种假说的重要根据,是他们发现地球周围的许多彗星原来是由冰晶组成。宇宙空间的彗星成千上万,并且不断和地球相遇,进入大气层,来到地球上。他们估计,大约每分钟就有20颗平均直径为10米以内的彗星进入大气,每颗彗星可以释放出100吨水。虽说一颗彗星的水量不是很大,但是频率很高,时间一长,足以形成地球上庞大的水体。
上述三种假说哪一种更接近科学呢?可以说,到现在为止,还没有一个公认的答案。大气来源说因为有较严重的缺陷,谈论的人已越来越少。另外两种说法也不能说哪个更接近科学,只能说各有各的道理。也许地球上的水本来就是多源的,既有地球内部的来源,也有“天外来客”。只推崇一种来源,而摒弃另一种来源,也许是不可取的。
一个小孩在用自来水冲冼西红柿时,突发奇想,问妈妈:世界上为什么会有水,它从哪里来?妈妈回答:从天上来!显然妈妈并没有考虑过这个问题,即使考虑了,也不一定答得出来。中国自古就流传着一句古话:“黄河之水天上来”。早在距今45亿~50亿年前,地球刚刚诞生时,没有河流,也没有海洋,更没有生命,它的表面是干燥的,大气层中也很少有水分。那么如今浩瀚的大海,奔腾不息的河流,烟波浩淼的湖泊,奇形怪状的万年冰雪,还有那地下的清泉伏流和天上的风云雾雨,这些水是从哪儿来的呢?
原来,地球是由太阳星云分化出来的星际物质聚合而成的,它的基本组成有氢气和氮气以及一些尘埃。固体尘埃聚集结合形成地球的内核,外面围绕着大量气体。地球刚形成时,结构松散,质量不大,引力也小,温度很低。后来,由于地球不断收缩,内核放射性物质产生能量,致使地球温度不断增高,有些物质慢慢变软熔化,较重的物质,如铁、镍等聚集在中心部位形成地核,最轻的物质浮于地表。随着地球表面温度逐渐降低,地表开始逐步形成坚硬的地壳。但因地球内部温度很高,岩浆活动就非常激烈,火山喷发十分频繁,地壳也不断发生变动,有些地方隆起形成山峰,有些地方下陷形成低地与山谷,同时喷发出大量的气体。由于地球体积不断缩小,引力也随之增加,此时,这些气体已无法摆脱地球的引力,从而围绕着地球,构成了“原始地球大气”,原始大气由多种成分组成,水蒸气便是其中之一。
水蒸气又是从哪儿来的呢?组成原始地球的固体尘埃,实际上就是衰老了的星球爆炸而成的大量碎片,这些碎片多是些无机盐之类的东西,在它们的内部蕴藏着许多水分子,即所谓的结晶水合物。结晶水合物里面的结晶水在地球内部高温作用下离析出来就变成了水蒸气。
喷到空中的水蒸气达到饱和时便冷却成云,变成雨,落在地面上,聚集在低洼处,逐渐积累成湖泊和河流,最后汇集到地表最低区域形成海洋。
地球上的水在开始形成时,不论湖泊或海洋,其水量不会很多,随着地球内部产生的水蒸气不断地被送入大气层,地面水量也不断增多,经历几十亿年的地球演变过程,最后终于形成了我们现在所看到的江河湖海。
水少成患
翻开地图一看,便觉得海洋包围着大陆,浩瀚广阔,无边无沿。陆地中星罗棋布大小不等的湖泊,以及工程浩大的人工湖泊——水库。长流不息的江河,构成了蓝色的基调。据测地球上大约有14.5亿立方公里的水,这是个大得惊人的数量。如果把这些水均匀铺在地球表面上,那么平均水深可达2800多米。因此,地球可称为“水球”。有人要问,水是自然界里最普通的物质之一,从天上到地下,皆有水的源头,为什么还满足不了人们的生活、生产用水需要呢?这是因为,水在地球上虽然到处可见,但和人类关系最密切的却只是源于江、河、湖、泊、水库和地下的淡水。而占地球总水量94%的海水。因为盐分很高,还不能为人类直接利用。应该说地表上的淡水资源主要是固态水——冰川,它占陆地面积11%,厚度从几米、几百米一直到几千米。但它们多分布在南、北两极或人迹罕到的高山,目前还不能大量开发与利用。湖水虽然占一定比例,但也有一半是咸水。就是目前能为人们所利用的那些江河水、水库水,却又分布不均,而且只占淡水储量的30%左右。在干旱、半干旱和沙漠地区,降雨量少,河道有时常年干涸,地下水源又贫瘠。由此可见,地球上水虽然多,但目前能为人类所开发利用的却很少。随着人类经济活动的不断发展,随着人口和经济的快速增长,在人类即将步入21世纪大门的时候,当今世界上却有80个国家,约20多亿人口正面临淡水资源危机,其中26个国家的3亿多人正生活在缺水状态中,到2010年,还将增加8个国家。1972年召开的联合国人类环境会议上,许多国家的伛表都认定,缺水是个世界性的问题。如今的“水球”,水资源正面临着严峻的挑战。
中国既是个人口大国,也是个贫水大国。中国的水资源说起来并不算少,水资源总量为2.8万亿立方米,居世界第六位。但是同人口数量一除,就少得可怜了,人均占有量仅为2400立方米,只相当于世界人均水平的1/4,居世界第109位。从总体上看,中国是一个干旱缺水的国家,为世界13个贫水国之一。
中国是一个发展中国家,人口已由1949年时的4亿多人增长至12亿多人。城市数量已由1949年的不到200个,发展到目前的600多个。农业灌溉面积比1949年增长了两倍多。工业更是飞速发展,城市生活需水量几十倍、成百倍地增长。人要喝水,农业要喝水,工业要喝水,城市要喝水……中国水资源的紧缺已向人们亮出了“黄牌”。
中国的水还有其自身的毛病,降水时间集中,可利用水少。中国地处亚欧大陆东侧,由于受气候条件的影响,全年60%的降雨量集中在夏秋两季的3~4个月里。每逢汛期,暴雨降落,河水猛长,滔滔江水一泻千里,注入汪洋大海,只有很少一部分为水库、塘坝等蓄集。地区分布不均,东南多,西北少。由于季风气候的影响,南方雨量充沛,水资源丰富,但耕地面积只占全国的36.3%,人口占全国的54%。而西北则干旱、少水,但耕地占全国63.7%,人口约占全国的46%。特别是黄、淮、海河流域地区,水量只占全国径流量的5%,而人口占全国的30%,耕地占37%,形成了水少地多、人口多的局面。地下水与地表水不相适,难于取长补短。中国地下水资源约有7000亿立方米/每年,是比较丰富的。但在分布上,地表水多的地方地下水也多,地表水少的地方地下水也少,无法互补。
中国是农业大国,农业缺水量大。耕地平均分摊水量只有世界平均数的3/4。目前农业每年缺水约300亿立方米,受旱面积达2~3亿亩,还有8000万农村人口饮水困难。城市供水量也不足,中国517个城市中,有300多个缺水,年缺水量达58亿立方米,日缺水1600万吨,已严重制约城市经济发展和居民生活用水的需求。
干旱的土地水污染日趋严重。中国每年排放污水量达360多亿吨,其中80%的污水未经处理直接排入江河湖泊。目前七大江河水系中,近一半的河段污染严重,有的甚至鱼虾绝迹。流经城市的河段十有八九水质超标,每年因污染造成的直接经济损失达300亿元。而且水资源浪费严重。北方地区灌溉渠系是土渠,防渗性能差,水的利用系数仅为0.3%左右。城市及工业用水量浪费大,水的重复利用率均在50%左右。这些因素,更加剧了中国水资源的危机。“中国的水”,真不是一个轻松的话题呀!
水少就意味着干旱。干旱缺水不仅给工业生产和城市居民生活带来影响,还会给农业造成严重损失。80年代以来,中国北方许多大中城市因缺水造成部分电厂、工厂停产或限产。工业缺水,每年因此损失产值1200亿元。山东淄博炼油厂,其水源地的地下水几乎一度接近抽干。南方一些省市陆续出现“水荒”。1991年深圳出现的水荒,每天的损失就达2000多万元。46年来的灾情统计表明,在中国自然灾害中,旱灾对农业产量的影响最大。进入90年代,每年受旱面积4亿亩左右,比50年代增加一倍半以上,成灾面积增加3倍。90年代,中国粮食生产有4年出现徘徊,4年因天旱减产粮食350多亿公斤。而且全国可发展灌溉面积约9.6亿亩。由于农田灌溉设施建设相对滞后,目前灌溉面积只有7.5亿亩,而每年的实际灌溉面积只有6亿亩,大大影响了粮食的产量。全国农村还有7000万人、6000万头牲畜饮水困难。1995年,本是大水之年,可是旱魔依旧不依不饶。南方是先涝后旱,东北是东涝西旱,西北是春旱连夏旱,全国有3000万亩土地几乎颗粒无收。
非洲,自1982年开始,遭到了百年不遇的旱灾,持续几年的旱灾,使600万人流离失所,36个国家的1.5亿人面临着饥饿的威胁。仅1983年就有1600万人死于饥饿和与营养不良有关的疾病。人们到处可以看见骨瘦如柴的人群、倒毙的牲畜、干涸的河流、龟裂的田地。以及儿童们饥饿难忍的神情、垂危老人绝望的目光……面对着灾难,联合国向世界各国政府发出了呼吁,称这次旱灾为“非洲近代史上人类最大的灾难”,要各国赶快抢救非洲的灾民。目前一般都认为,非洲的干旱与森林的破坏有直接的关系。1981年,肯尼亚再生能源调查委员会发表了一个惊人的调查报告说,他们担心,说不定再过十几、二十年,肯尼亚就不会再有森林或木柴了。这个国家的森林正在被各家各户的炭炉所烧掉。就是这些炭炉,每年要烧掉约720万吨木材,占肯尼亚全年木材消耗量的1/3以上。
森林的减少,已经对环境造成了四大恶果:首先,山洪骤然暴发变得更加频繁了。其次,暴雨会很快冲掉大量肥沃、珍贵、失而不可复得的土地,造成农业的日益减产。第三,供水力发电的水库有被污泥淤塞的危险。第四,由于森林面积减少,使气候发生了变化,雨水减少,即使在雨季,雨量也很少。
因此,调查报告最后警告说,假如屈指可数的森林继续按这样的速度受到破坏,那么,这个东非国家将会遭到生态上的巨大灾难。
我们居住的地球,70.8%的表面为水覆盖着,可就在这“水球”上,却闹起了水荒。
拿我国来说,素有“八水绕长安”之美称的古都西安市,前些年,缺水矛盾已非常突出。建国以来,西安市作为全国重点建设城市之一,工农业生产和城市建设事业突飞猛进,城市人口迅速增长,对水的需求呈直线上升之势。市区夏季高峰用水期有60%的地区水压低,影响63万人的正常生活。20%的地区经常断水,在一些地势较高的地区和供水管网末端区,有时人们只能等待政府派来的洒水车和消防车救急。工业发展也因缺水而受到限制,据统计,全市每年约有200家企业因缺水而转产或停产,因此,减少工业产值近50亿元。
有人可能会问,西安“八水绕长安”,为什么不从近郊的诸河中取水?可是这些河流自唐代后期起,由于森林遭到大肆破坏,水土失去涵养而日渐衰落,诸河流量逐年贫枯。有的河流每年垄断流长达120~250天。严重的水土流失使大部分的河流泥石俱下,水质特别浑浊,再加上上游不断兴建的水利设施,可给城市供水的水源就变得十分有限。另外,每天约70多万吨工业废水排入近郊河流,加上从渭河上游泄下的大量工业废水,使西安地区的浅层地下水遭到不同程度的污染,从而,开发地下水不管从质还是从量上说,都受到了限制。
对于生活在非洲草原上的班马来说,水源十分重要北京是我国的首都,地处半干旱的华北,水资源本来就不丰富。80年代初期,连年的干旱给北京的供水施加了巨大的压力。北京地区的官厅、密云、十三陵等80多座水库的蓄水量急剧下降,有的水库甚至干枯了。地表水不够用人们就开采地下水,打井成了热门行业,北京一下子就打了4万眼井,浅井不出水就打深井。由于超量开采地下水,已使北京地区1000平方千米的地下水水位下降。
天津以前是个“五河下梢”濒临渤海的“水乡之城”。后来,上游地区工农业迅速发展,需水量增多,造起了许多水库,天津的来水量便逐渐减少,使天津的水源发生了较大的变化。一遇到干旱年份,天津的水库蓄不上水,就会使天津水源奇缺。1980年,天津发生水荒。天津市一方面调水入城,另一方面采取措施,减少粮田用水,限量供给菜田用水,努力节约生活用水,把城市用水量压缩到原来的一半。可是1981年又遇到了持续的干旱,天津面临严重缺水的局面,城市自来水减少到原来的1/4,只能采取定时加压供水的措施,以保证人民生活的需要。
大城市用水告急,小城市用水告急,农村用水也告急。水资源贫乏的地方用水告急,水资源丰富的地方用水也告急。这一连串的用水告急正在困扰着神州大地,缺水已成为人民生活中普遍性的问题,成为制约国民经济发展的重要因素。特别是我国北方地区,水资源短缺已经成为当地国民经济和社会发展的最大制约因素。目前全国600多座城市中,有300多座城市缺水,其中严重缺水的有108座。
新中国成立后46年的灾情统计表明,在我国自然灾害中,旱灾对农业产量影响最大。进入90年代,每年受旱面积4亿亩左右,比50年代增加一倍半以上,成灾面积增加3倍。90年代以来,我国粮食产量有4年出现徘徊,4年因干旱减产粮食350多亿千克。全国可发展灌溉面积约9.6亿亩,由于农田灌溉设施相对滞后,目前灌溉面积只有7.5亿亩,而每年的实灌面积才6亿多亩,大大影响了粮食产量。全国农村还有7000万人、6000万头牲畜饮水困难。我国缺水,世界上许多国家也如此。如美国,本是个水资源远比我国丰富的国家,他们也同样感到用水紧张。由于降水的时空不均匀,用水量的不断增加,缺水现象已在美国出现。大量开采地下水,导致世界上许多城市的地下水位下降,进而引发地面沉降,甚至塌陷。美国的加利福尼亚州、英国的伦敦、俄罗斯的莫斯科、泰国的曼谷、意大利的威尼斯等地都有这样的报道。在日本,由于地下水的过度开发抽取,全国已有29个都、道、府、县,41个地区发生了地面沉降。据观测,1919~1979年的60年间,日本关东平原南部的最大沉降量竟达459厘米,仅1979年一年就下沉了9.6厘米。
如此巨大的沉降,尽管速度非常缓慢,但仍然对建筑物造成了破坏,降低了引水渠道和排水渠道的引水和排水的能力,增加了洪水和潮水的威胁。
1993年1月18日,第47届联合国大会通过决议,确定每年3月12日为“世界水日”,旨在使全世界都关心并解决淡水资源短缺这一日益严重的问题,要求世界各国根据自己的国情,开展相应活动,以提高公众的水资源开发与保护意识。
“世界水日”呼唤地球儿女,要珍惜每一滴水。曾有人说过:“如果人类继续破坏和浪费水资源,那么人类看到的最后一滴水将是自己的眼泪。”这并不是耸人听闻,而是真真切切的事实!
水资源短缺的问题几乎遍布了世界各地。全世界60%的地区面临供水不足,根据联合国的一些官员预测,世界一些主要城市将严重缺水。他们认为到2010年不论是发展中国家还是发达国家的城市,包括北京、休斯敦、雅加达、洛杉矶和华沙等都将面临严重的缺水问题。而开罗、拉各斯、达卡、上海、圣保罗和墨西哥城等最有可能面临严重的水荒。
随着全球都市化的发展,到本世纪末,世界将有一半人口住在城市。然而城市周围的淡水资源是有限的,人口的膨胀,必将带来水资源的紧缺。许多缺水城市的管道和供水系统非常陈旧,而且保养极差,因此有很大一部分水白白漏掉。所谓“去向不明的水”、漏掉的水和非法连接的水管盗用的水,在菲律宾首都马尼拉占58%,在韩国首都汉城占42%。肯尼亚首都内罗毕失水问题也极其严重,失掉的水足以供应这个国家的第二大城市蒙巴萨。
全球水污染情况也不容乐观。全世界只有5%的家庭和工业垃圾得到有效处理,每天大约有200万吨人类的垃圾要用城市供水冲走。而80%的疾病和1/3的死亡是与缺乏清洁用水有关。在印度尼西亚的泗水,穷人为得到清洁水而付给小贩的水费是自来水费的20~60倍。在海地首都太子港,居民付给小贩的水费最高可达自来水费的100倍。
还有许多城市过量地开采地下水,造成地面下沉的严重后果。在过去的70年里,由于人们不断从地下蓄水层抽水,致使墨西哥城部分地区下陷了约10.7米。在威尼斯为了避免被海水淹没的危险。而不得不停止抽取地下水。
然而,随着世界人口的迅猛增长,人类的过度开采和浪费,工业污染以及干旱沙化等,使得水资源越来越匮乏。由于缺水、一些国家的江河干涸,农作物枯萎,牲畜断水,火灾频繁,甚至在一些国家和地区间爆发了“水战”。
水资源的日益短缺,极易成为不安定因素,导致一些国家为争夺水资源而发生冲突。世界银行副行长萨拉杰丁于1996年初说:“下个世纪的战争将是由水而不是由于石油或政治引起的。”此话并非危言耸听。当今世界上有40%的人口生活在250个河流流域,许多国家为争夺这些水资源已采取或正采取种种措施,潜伏着爆发争端的危机。
在南亚、中亚、中东地区,由于水引起的冲突可以追溯到5000多年前,至今这些地方仍存在出现紧张局势的可能性。埃及、苏丹和埃塞俄比亚关于尼罗河水的争吵从未间断。土耳其、叙利亚和伊拉克迄今未就幼发拉底河水利用问题达成实质性协议。巴基斯坦和印度也在争抢比亚斯河、萨特莱杰河和拉维河的流水。玻利维亚批评智利调走劳卡河的流水而降低了它的地下水位。水源已成为国家之间、民族之间冲突的原因之一!
地球,实际上是个“水球”,这早就被中国人所认识。公元1267年,即元世祖至元四年,元代天文学家礼马鲁鼎,做了一个木地球仪,球面七成是水,涂以绿色,三成是土,涂以白色,画上河湖,并划出方格以示距离。他的估计令当今科学家所惊讶。据现代测定:地球表面,水体占71%,陆地面积占29%,全世界60亿人就生活在这块有限的土地上。但是,水源短缺,目前世界上有80个国家正面临淡水资源不足,其中26个国家的3亿多人生活在缺水状态中。例如以色列这个水荒最严重的国家,已有人提出淘汰农业,粮食全部进口,使民生之水不致匮乏的“国策”。在我国,全国缺水城市有300多个,严重缺水的有100多个。32个百万以上人口的大城市,就有30个长期饱受缺水困扰。全国城市目前日缺水1600万立方米。西安、太原等城市不得不定时供水,8200万农民饮水困难。据称,16世纪英国女王曾经宣布:为提出海水淡化有效方法者颁发巨额奖金。可惜,这笔奖金至今还没有人拿到手。
早在1977年,联合国水资源会议就提醒世人,水,不久将成为一种严重的社会危机。国际人口行动组织的报告指出,到2025年时,全球生活用水量不足地区的人口,将由1990年的3.35亿激增至30亿。我国用水量的年增长速度为5.3%,照此发展,到2000年,我国实际用水量将达到7000亿立方米以上,它意味着要增加1500亿立方米的水源。可是我国长期以来靠抽水解旱,同时我国及世界局部地区差不多每隔几年就有一次旱灾,这为解决供水问题带来了新的压力。
现代社会里,没有水就没有工业,人类也无法生活,开采1吨石油,需要10吨水。生产1吨钢,需要20吨水。生产1吨纸,需要200吨水。生产1吨氮肥,需要500吨~600吨水。生产1吨人造纤维,需要1200吨~1700吨水。生产1吨粮食需要灌溉1000吨水,其中1公顷小麦需要灌水5000吨,而水稻用水是它的3倍~4倍。节水已是迫在眉睫的大事。目前,德国将60%的工业用水重复利用,许多造纸厂采用新工艺,7公斤水就可生产1公斤纸。日本的工业采用废水循环使用,使工业用水比过去减少了25%。以色列采用电脑控制的滴灌和喷灌技术,使农业用水减少了30%,同时将全国近70%的废水经过处理后又用于农业灌溉,每立方米淡水的农业产出值比过去翻了两番。墨西哥对全国抽水马桶进行节水改造,使一次冲水量从19升降到7.2升,每年节水约32亿升。加拿大专家根据蜘蛛网能吸附雾聚的原理,发明截雾取水法,一座雾水处理厂日供水1.1万升,浓雾季节可达13万升。这项技术,目前已推广到20多个国家。我国农业灌溉,如采用喷灌,每亩可节水300立方米,按全国15亿亩耕地计算,节约的水可称上天文数字。北京的一些宾馆,平均一个床位每天如节约2吨水,就是北京市民每人每天用水量的20倍。又如,使用节水型冲厕一次可少用一半水,推广开去,那又可节约多少水?
水多成灾
在各种自然灾害中,水灾造成的损失至今仍是第一位。有防汛任务的省、市、自治区,常常从年头忙到年尾,每到汛期,如临大敌,不敢有丝毫闪失,否则将酿成不可想象的后果。
可是水灾给人们带来的灾难总是没有尽头的。据史料记载,1949年前的2155年间,中国较大的洪涝灾害发生了1029次,几乎两年一次。20世纪90年代以来的3场大水,几乎一次比一次严重。1991年的江淮大水,淮河、太湖流域一片汪洋。这场大水超过了1954年的灾情,为有记录以来最严重的一次,直接经济损失779亿元。1994年,珠江、长江、辽河、黄河流域的部分支流发生了解放以来最大洪水,在受灾、成灾面积及受灾人口等方面情况严重,直接经济损失骤增,达到1991年的两倍多。1995年,长江中下游的洞庭湖、鄱阳湖水系,松辽流域的辽河、浑河、太子河等相继发生了大洪水,其直接经济损失与1994年持平,近1700亿元。这连年的自然灾害,连年的巨额损失,我们这个并不富裕,正急待腾飞的国家又怎么承受得起?
自古以来,大江大河流域就是工业发达地区,人口稠密、城市林立。在那里有着中国的1/2的人口、1/3的耕地、创造70%工农业产值的工厂农村,然而这一切都处在洪水水位以下几米,甚至十几米的地方,一旦再遇特大洪涝灾害,其后果不堪设想。
大约在公元前21世纪,中国有个帝王叫尧。尧是一个不幸的帝王,大旱之后又碰到了洪水。根据历史记载,那时有过的一次大洪水,时间长达22年之久。全中国都受到了洪水的灾害,情形可怕极了。大地到处都是一片汪洋,人们没有居住的地方,只得扶老携幼,四处漂泊。
做天子的尧当然忧心如焚,但却想不出办法来解救人们的痛苦,只得召集各方官员商议对策。官员们推举鲧去治水,天子尧当时就十分担心,因为他知道,鲧刚愎自用,不能接受众人的意见,可是除他之外,又无其他更合适的人选,尧只好同意让鲧试试。
鲧治水9年,丝毫没有成绩。因为他不识水性,用错了方法。他治水靠的是用泥土筑堤堵塞洪水。这种方法在洪水不大时,还能收到一些效果,但在洪水滔天时,再用这种办法自然就无济于事了。水不但填塞不了,反而越长越高。有些堤防被冲垮,泥土冲到了下游,淤塞了河道,以前洪水不泛滥的地方也泛滥起来了。鲧治水终于以失败而告终。
大禹治水到了舜做天子的时候,他任命鲧的儿子大禹去治理洪水。大禹继承父志,深入到各部落了解情况,并认真地总结了他父亲失败的教训,终于发现,光是被动地筑堤叠坝,并不能从根本上解决洪水的问题,如果不把洪水疏导到固定的河道中去,坝筑得再高也没有用处。于是大禹断然采取了修堤堵水与疏通河道相结合而以疏通为主的治水方法,终于使洪水驯服,百川归海。
相传大禹为治水走遍天下。他在治水的13个年头中,攀山涉水,察看地形,丈量土地,竖立标帜。他不断地调查研究、不断地征询意见,认为必须分别情况开渠凿道,疏理江河,让水流出去。
山西省河津县西北的龙门山,横亘在黄河中游,在河水奔腾直下时,它恰恰堵塞了河水去路,河水只能从山脚下一条很窄的河道穿过,每逢上游洪峰来临,水就溢涌四野,酿成水灾。大禹在那里观察地形后,就带领大家开凿龙门山。当时工程极其艰巨:夏天烈日当空,山石烁人。冬天冰天雪地,寒风刺骨。再加上毒蛇猛兽的侵扰,更是苦不堪言。整整花了5年的时间,才算开出了一道豁口,水畅通了。龙门从此便成了一个非常神奇的地方,传说黄河的鲤鱼每年春天都要游到龙门山下相会,并且争先恐后地向龙门跳跃,跳过的就会化为腾云驾雾的飞龙。
在开凿龙门山后,大禹又在底柱山挖了一条深沟,由孟津往北,连开9条大河,顺着水势,引滔滔洪水往低洼处疏导,终于使白浪滔天的黄河平静下来。“禹疏九河”的传说就是这样来的。
在13年治水的悠悠岁月中,大禹率领百姓日日夜夜与河水搏斗,疏通江河,兴修沟渠,风里来,雨里去,脸变得又黑又瘦。为治水,他手脚上都长出了老茧,指甲磨光了,人得了大病,腿也变瘸了。传说大禹娶妻后三日就离家治水,在13年中,他好几次路过家门,听见自己孩子的哇哇哭声,都没有去看一眼。大禹的这种自责、自励、自强、自己征服自己的精神,激励着世世代代的劳动人民与困难作斗争。
四川巴蜀大地众多的江河中,有一条古老的河流,它就是发源于松潘高原岷山南麓的岷江,是长江的一条支流。这条江水穿过崇山峻岭,千回百转,从灌县城西进入成都平原后,河面骤然开阔,河流显得平坦,流速渐慢。从上游带来的大量泥沙和卵石,逐年沉积,淤塞了河床。古时,每逢汛期,山洪咆哮,如野马奔驰、猛虎下山,人畜房舍付之东流,生息于岷江两岸的人民深受其害。特别是在灌县城西南面,有一座玉垒山,阻碍江河东流。每年的夏季洪水季节,西边往往江水泛滥,东边却常常发生旱灾。相传大禹曾率领部落人民疏导过它。到了春秋时代,蜀王杜宇对这个流域也曾开沟挖渠,排积引水,但都没有驯服它。真正驯服江水、化害为利、为人造福的功臣,要算秦代的李冰和他的儿子了。
在战国秦昭王时期,蜀郡守李冰于公元前227年创建的都江堰,是中国最古老的水利工程,是中国科技史上的一座丰碑,也是中国治水史上的一座丰碑,被誉为世界奇观。都江堰是一纵横千里的水利工程,它的渠首工程,是都江堰灌溉系统中的关键工程设施。现在成为到四川的旅游者必看的景点之一。渠首主要由鱼嘴分水堤、宝瓶口引水工程和飞沙堰溢洪道三大工程组成。2250多年来,都江堰滋润着川西平原。因有都江堰分洪减灾,引水灌溉,才使蜀地有“天府之国”的美誉。都江堰是“天府”富庶之源,至今仍发挥着无可替代的巨大作用,灌溉着1000多万亩良田。而“深淘滩,低作堰”的治水格言,也一直延用到今天。
为了寻查水患的由来,李冰父子翻山越岭,迈着艰难的步子察看岷江地势,掌握了岷江出高山峡谷后河面宽广、流速骤减的特点,发现了可以修渠的有利位置,因势利导巧妙地在这里布置了都江堰的渠首工程。由于玉垒山阻碍江水东流,常造成东旱西涝,李冰决定凿穿玉垒山,把水引向东边。于是就组织了上万民工,凿石开山,打响了都江堰工程的第一炮。因为山石坚硬,开始工程进度很慢。李冰听取民工的建议,先在岩石上开些沟槽,放上柴草,点火燃烧,再往烧热的岩石上浇水,岩石终于开裂。接着就用简陋的铁钎凿向微微开裂的岩石,这样就加快了开凿速度,铁棒磨成针,终于把玉垒山开出了一个20多米的口子。因这段渠道像个瓶口,所以称它为“宝瓶口”。被分开的玉垒山的末端,状如大石堆,后人称它为“离堆”。
为了使岷江水能够东流,除了开凿宝瓶口以外,李冰还采取了在江心中构筑分水堰的办法,把江水分为两支,逼使其中一支流进宝瓶口。
在修筑分水堰的过程中,开始采用在江心抛石筑堰的办法,但是筑起的石堰接连几次都被洪水冲垮了,没有成功。李冰毫不灰心。他看到岷山盛产竹子,并且受到当地人用竹子盖房、编竹笼盛东西的启示,于是就让竹工用竹子加工成长两丈、宽二尺的大竹笼,再把它装满鹅卵石,然后一个一个地沉入江底,终于战胜了急流的江水,筑成了分水大堤。大堤前头形状像鱼头,所以取名叫“鱼嘴”。它迎向岷江上游,把岷江分为内江和外江,西面是岷江正流,叫外江。东面是人工渠道,叫内江,是灌溉渠系的总干渠,水流经宝瓶口再分成许多大小沟渠河道,组成一个纵横交错的扇型水网,灌溉了成都平原千里良田。
都江堰工程为进一步控制流入宝瓶口的水量,在鱼嘴分水堤的尾部,又修建了分洪用的平水槽和“飞沙堰”溢洪道。飞沙堰溢洪道,古时称为“待郎堰”,又叫“中减水”,位置在鱼嘴分水堤和离堆之间。飞沙堰宽200米,是控制进入内江水流量的关键工程之一。夏季洪水时,因宝瓶口宽度限制,堵住洪峰,使宝瓶口前的水位升高,加上左岸张扉岩的支引,使飞沙堰处洪水产生强烈的反冲和顶托,迫使洪水直冲飞沙堰,江水夹带的泥沙也随洪水排往外江。因其作用既能排洪又能飞沙,故名飞沙堰溢洪道。飞沙堰也用竹笼装鹅卵石筑成,堰顶筑到适当高度。当内江水位过高的时候,洪水就经由平水槽漫过飞沙堰流入外汇,以保障内江灌区免遭水淹。同时,由于漫过飞沙堰流入外江的水流的旋涡作用,有效地减少了泥沙在宝瓶口前后的沉积。
鱼嘴分水堤,是李冰根据岷江河流的自然特点,利用水势地形修筑的无坝引水堤,分水堤为半月形堤坝,全长500多米。堤身左侧称“内金刚堤”,右侧称“外金刚堤”,使内江引水渠构成从左向右的弧形弯道,迫使岷江表层水自右向左进入内江,底层水夹带泥沙奔向正流,减少内江泥沙淤积,其作用主要是引水避沙。鱼嘴又是控制水量的重要设施,汛期六分水由鱼嘴分水堤排往外江,四分水分入内江。枯水期则正好相反。
宝瓶口是节制内江水量的关口。经过多年的实际观察,人们掌握了宝瓶口水位的变化与灌溉用水需求的规律,于是,李冰命人在水边刻凿了三个石人,并刻上说明“干毋及足,涨毋及肩,年中水量,以此为度”。意思是说,水少时,水面不要降到石人脚,因为碰到脚时所引之水下游就不够用了。水多时,水面也不要碰到肩,因为引水超过了肩,下游就有可能要发大水了。因此,一年中水量应维持在这两者之间。随着经验的积累,后人在宝瓶口左边的山石上,加划了几十件分划。当水到达11划时,内江灌溉区用水充足,超过19划时,就要向外江排水。因此,宝瓶口上的石人和几十件分划,是我们文明古国最早的水位标尺。用现在的话来说,宝瓶口实际上还是个水文观测点。宝瓶口引水口是内江进水咽喉,是内江能够“水旱从人”的关键水利设施。宝瓶口自然景观瑰丽,有“离堆锁峡”之称,属历史上著名的“灌阳十景”之一。
太湖流域除了水体污染之外,还有洪涝灾害的威胁。太湖流域有3万平方千米为平原,占流域面积的六分之五,地势十分平坦,因此一遇稍大的降雨,即发生泛滥,极易成灾。在总体上讲,太湖流域虽然水资源量较为丰富,但是流域农业发达,又是水稻高产区,农业用水量特别大。加上近年来乡镇工业发展较快,工业用水量也大大增加,这样水资源量已出现供需矛盾,据初步计算,遇到干旱年,需从长江引水100亿~200亿立方米。
为了解决这些问题,经过长达27年的讨论研究,于1985年7月出台了太湖流域综合治理方案。这一方案同时考虑防洪、供水、航运和环境保护,按照“统筹兼顾、综合治理,全面发展、分期实施”的方针,安排各项措施。治理方案的主要措施包括十项骨干工程。
十项骨干工程可以概括为“拓浚河道,加固堤防,增设抽水”三大类,总计拓浚和新建河道达20条,总长454千米,土方2亿多立方米,加固和新修湖堤、河堤共560千米。在长江沿岸和杭州湾增设抽水站7处。大部分既可排水又可引水。这些工程建成后,能起到丰富水源、改善水质、免除洪涝、控制调度等作用。
综合治理方案在沿长江一线拓浚和新辟河道7条,并增设7座抽水站,这既可把流域洪水和地区涝水排入长江,又可引长江水补充流域水量之不足。据初步计算,最大引江能力达每秒1000立方米。引水沿线经过太湖西部缺水地区,既满足了该地区工农业用水的需要,同时可以将大量的水引入太湖,经太湖调蓄后,供给杭嘉湖地区和黄浦江,解决这些地区的用水需要。从长江引水,并经太湖调蓄,将水送到各用水地区,是太湖流域长期供水计划的主要措施,可以保证流域内今后经济发展对水资源的要求,也是地区经济发展的主要基础设施之一,它将大大改善这一地区的生活环境和经济环境。
淮河是我国七大河流之一,全长1000余千米,位于长江和黄河之间。淮河发源于河南省桐柏山区,横贯安徽省北部,流入江苏省后汇入洪泽湖,是洪泽湖的主要补给水源。
淮河历来就是一条特殊的河、麻烦的河。
淮河处于一个非常特殊的地理位置上。它是南方多雨气候和北方干旱气候的接合部。是北半球亚热带和温带的接合部。又是沿海和内地的接合部。在地球上,这种接合部是典型的多灾地区。
麻烦还在于气候多变。如淮河南部大别山区,最大年降水量可达2000毫米以上,而北部平原区只有200多毫米。全流域的年降雨量虽是800多毫米,但仅汛期3个月却常集中降雨500~600毫米。丰水年和贫水年的降水量平均相差4~5倍,碰上特殊的年份,如1954年的水年和1978年的旱年相比,相差达30~40倍。
淮河的地形上陡下平。在1000余千米河道中,上游河道占1/3,水面落差较大,平均每百千米下降50米,进入中游平原区,河道坡降突然变缓,变为每百千米下降3米。所以,淮河水出山区后,便在原地打转转,就是流不下去。
真正给淮河带来麻烦的是它的“大哥哥”黄河。历史上,黄河多次裹带巨量泥沙改道。公元1194年,黄河从阳武决口,霸占了淮河的河道,这就是通常所说的“黄河夺淮”。黄河霸占了淮河的河道达600余年。一直到公元1855年,黄河再次在兰考钢瓦厢决口,扭头北去。黄河虽去,淮河却面目全非,风华尽失。至今流下四大后遗症:一是由于黄河带来大量的泥沙,使淮河的入海通道被淤毁,淮河成了一条排水不畅的“无尾河”。二是下游淤出一个浩浩荡荡、湖底高于河底1~2米的洪泽湖,淮河水要入海,先得“爬进”洪泽湖。三是淮河主干道淤积严重,年复一年,成了“悬河”。四是淮北支流淤积严重,渍涝盛行。
正是由于这样一些原因,淮河总是多灾多难。
千百年来,筑堤防潮是沿海群众防御潮灾的最有效手段之一。特别是平原地区,如果缺少堤防守护,潮水上涨可一泻千里,其危害不堪设想。在过去,人们在沿海平原滩地上建有不少堤坝。在众多堤坝中,最负盛名的莫过于范公堤了。
范公堤,是指北宋时期范仲淹率领百姓修筑的捍海堤。它位于江苏沿海,地处长江口以北,俗称苏北堤,北起阜宁,南至启东的吕四,全长500多公里。远在唐代(公元766年),当时的黜陟使李承受朝廷派遣巡视苏北时,发现沿海一带的风暴潮严重威胁着盐场和农田,便令地方官员动员民众,修筑了由阜宁至盐城的防潮堤,挡住潮水内灌,保证了盐场和农田的丰收,故誉此堤为“常丰堰”。此堤至五代延至东台以南。后经数百年潮涌浪激,平日又不注意维修,到了北宋初年,常丰堰早已名存实亡,失去了防潮能力。这时范仲淹受命为西溪(今东台县城西)盐官,正值秋潮鼎盛时期,潮水为患肆虐,百姓流离失所,盐田荒芜,民不聊生。范仲淹巡视灾区,耳闻目睹百姓的惨状,毅然上书朝廷并获准修建海堤,经过3年的艰辛,终于在1023年建成了百公里长的海堤。雄伟的堤身犹如一道海上长城屹立于滨海,抵挡住狂泻潮水的进,百姓誉之为“捍海堰”。海堤建成后,随即产生了效果,当年秋收丰盛,3000户流民定居下来,渔盐各业复苏兴旺,后人为表彰范仲淹修堤的功勋,将捍海堰更名为“范公堤”一直延续至今,成为千古佳话。
当初建成的捍海堰,大致位于盐城至东台一线。这道约百公里长的海堤,高约5米,底宽10米,面宽约3米,为夯实的土堤。在河流穿堤入海处则有砖石加以围衬,并在堤内插柳植草,以固堤防。施工技术完善,有些措施至今仍在沿用。如插柳植草,既能保护堤防,又可美化环境。明代诗人曾以“参差万柳障遥天,翟拂芳堤捍海边”的诗句加以赞颂。
范公堤的作用为历代廉正官吏所共识,都纷纷作为任期内的一项保民安邦之举而加以修缮,使得范公堤得以维护和扩充,逐渐向南北延长。突出的有狄遵于庆历年间(公元1041~1049年)在通州境内修建的“狄堤”,张子正和魏钦在淳熙年间(公元1174~1190年)修建的“桑子河堰”和“泰州月堰”。到南宋时,海堤已北抵阜宁,南达吕四,连成一线。在历代修建的海堤中,以范仲淹建成的海堤最为壮观,真正体出了他自己标立的“先天下之忧而忧,后天下之乐而乐”的座右铭。后人为怀念范仲淹的为人,就把整个苏北沿海大堤统称为范公堤。
后来,历经元、明、清、民国时期,又多次维修范公堤,都未超过原先的规模。直到新中国成立后,沿岸人民,特别是启东县群众,在老石堤挡浪墙的基础上,不断加固、扩建范公堤,先后投资近2亿元,用了300万吨石料和大量土方,筑成了30多公里长的混凝土标准堤。近十几年来,随着改革开放和经济发展的需要,一座现代化的高大的防潮海堤,出现在与范公堤相平行的海岸线内侧,在防潮保地方面正发挥着巨大的经济和社会效益。
据不完全统计,我国其他沿海地段为防御风暴潮的侵袭,已筑起海堤1.2万多公里,其中标准海堤长度已达3000多公里。1992年我国沿海发生的近百年罕见的一次特大潮灾中,福建省200多公里达标海堤无一决口,保护了4万多公倾农田和120万人民群众生命财产的安全。浙江沿海的堤坝,在这次特大潮灾面前也显示了其防潮作用,凡是形成闭合区的标准海堤,堤内人民生命财产均安然无恙,如温州市管辖的标准海堤就较好地抗御了这次特大潮灾。