王艷麗,王彥龍,高玉華
(黑龍江省水利水電勘測設計研究院,哈爾濱 150080)
水流失的概念是一個值得深入探討的問題,國內外的文獻對水土流失雖然有明確的定義,但是在水流失的概念上,一是理解上還存在一定的分歧和差異,缺乏對水流失概念深入的分析和詳細的解讀;二是由于水流失不像土流失一樣直觀、易于理解,導致水流失控制的思路不清晰,控制的措施上缺乏綜合性和整體性的考慮。
《中國水利百科全書·水土保持分冊》中將水土流失定義為:在水力、重力、風力等外營力作用下,水土資源和土地生產力遭受的破壞和損失,包括土地表層侵蝕及水的損失,又稱水土損失。在水土流失的詞條下,進一步說明水的損失在有些國家的水土保持文獻中是指植物截留損失、地面及水面蒸發損失、植物蒸騰損失、深層滲漏損失、坡地徑流損失。在中國,水的損失主要是指坡地徑流損失。而坡地徑流損失是指大于土壤入滲強度的雨水或融雪水因重力作用沿坡地流失的現象[1]。
從以上的定義可以看出,國外某些文獻中水流失的概念是廣義的概念,所包括的水損失的形式非常的寬泛,這個概念下的水損失很大一部分屬于水自然循環過程中的損失,或者是正常水循環的一個過程,因此這樣的水損失不應稱作水流失;而在中國水流失所指的坡地徑流損失是狹義的概念,這個概念所指的僅僅是坡面的徑流損失,對發生在流域內其它部位和其它形式的水損失并沒有考慮,所以狹義的水流失所包括的水損失概念過于狹窄。上述情況說明無論是廣義的水流失概念,還是狹義的水流失概念,均存在一定缺欠,有必要進一步探討和研究,使其更加明晰與完善。
水是一種非常復雜的資源,具有特有的自然特征和社會特征。
自然特征表現在:不同于其它固體資源,水資源補給的循環性,使水資源具有可恢復性,在水循環的過程中可不斷地恢復和更新,但流域水資源的恢復能力是以流域水資源的有限性為前提;水資源具有流動性,它是流動中形成的動態資源,地表、地下水資源始終處于流動狀態,流域的上下游不斷接受外界的補給,并在多年間保持大體上的平衡狀態;變化的復雜性,表現在時空分布極其不均勻和隨機特征,特別是與人口、經濟發展不相一致,給人類對水的利用帶來了困難;利用的廣泛性,在生產生活中以及自然環境中對水的利用無處不在;利害的雙重性,水的多寡是一把雙刃劍,利害雙重特征十分明顯[2]。
社會特征表現在:商品性,水的價格遵循市場經濟的價值規律;不可替代性,水資源是特殊商品,其他物質可以有替代品,而水則不可用其他物質替代,即使是經濟全球化的背景下,也不可能依賴水的進口,支撐一個國家的發展;水資源的環境特征,一方面水資源條件和開發利用對社會、經濟和可持續發展影響深遠,區域的產業、種植結構、用水方式受到水資源的制約,另一方面,水是重要的環境要素,水資源的開發利用可能產生一系列環境問題;水具有多功能的用途,除了供水外,還可以發電、航運、養殖,用于景觀娛樂等。
水是人類社會生存和發展不可或缺的自然資源和環境資源,水土保持是從水作為資源的角度,保護其資源的功能和作用。
現代生態水文學對與人類和生態系統有關的水的功能及角色進行了分類,提出了“藍”水和“綠”水的概念。“藍”水是在地表和地下運動的可見液態水流,即地表徑流和地下徑流。“綠”水是進入大氣的不可見水汽,分為生產性“綠”水和非生產性“綠”水。生產性“綠”水指植物的蒸騰量,它直接影響植物的生物量,非生產性“綠”水指地表水面直接蒸發和土壤水的蒸發與地表植物截留蒸發。“藍”水和“綠”水均維持生態功能,提供生態系統產品,二者皆為人類生存和發展的先決條件。
從流域的角度看,降水是其水資源的主要來源,其中的一部分在綠地生態系統以植被蒸騰和潮濕面蒸發(“綠”水)的形式消耗,剩余的補給地下含水層和河流(“藍”水),供社會和水生生態系統使用。“綠”水系統支持陸地生態系統和雨養農作物生產,包括森林、草場及雨養農作物的耗水。“藍”水系統支持水生生態系統,形成能被人類直接利用的水資源[3]。
按照現代生態水文學的分類,“藍”水是人類直接可以利用的水資源,是徑流形成和可能導致水土流失發生的水資源,也是水流失控制應該重點研究和保護的水資源。
流失是指資源在沒有被有效利用的情況下,被白白地放棄和損失。
從降雨、入滲、產流發生,到集水區匯流、形成河川徑流,流向其它的水域,在這個過程中,水在流域內經歷了復雜的循環過程,流域是一個重要和獨立的地理單元。將流域作為基本單元,識別流域內水循環的方式,研究不同循環方式間的轉換過程,判斷流域水資源在不同的循環過程中發揮的生態功能,確定水的資源功能和屬性是不是在流域水循環的過程中得到了發揮與體現。傳統的水流失概念,忽略了以下幾點:
1)水具有循環的特征性,保持水天然的流動是維持水的徑流、形成河川溪流的前提。上游的徑流或是流到下游,在下游得到利用,或是滲入地下補給地下水,增加了流域的地下水資源。所以,與其它資源不同的是,流域內的水是必須有一定自然和正常的“流失”。
2)維護流域內植物、森林等生態系統的“綠水”,是水資源重要的生態功能之一,植物的葉面截留、蒸發、蒸騰作用會造成一定的水的消耗和損失,但這部分水資源卻發揮和體現出自身的生態作用和價值,不應該把這部分水資源的消耗,看成是水的流失。
3)世界上的大量研究成果多認為森林覆蓋率增加會減少河川年徑流量,造成下游的水資源量的減少,砍伐森林,將林地改變成草地或耕地,會降低流域蒸發散,從而使流域總的產水量增加。然而,森林植被影響水文過程、促進降雨再分配、影響土壤水運動、改變產匯流條件,進而在一定程度上起到消減洪峰、減小地表徑流,控制土壤侵蝕、改善河流水質的作用[4],這樣就不能單純從形成河川徑流的大小來評價水的損失與否,還應該考慮流域水的綜合效益和生態功能。同時,上游地區的植被能起到涵養水源的作用,流域上游的枯枝落葉,形成很好的儲水層,不僅可以消減上游降水可能形成的洪峰流量,而且能夠增加下游地區的枯水流量,改善枯水期水質。
4)水流失和水浪費不同,水流失是由于自然環境和人為作用的改變或保水措施的不當,造成了不應有的水損失,而水浪費是由于管理不善或缺乏綜合利用的意識和考慮,在開發利用水資源的過程中,造成了水的損失。水土流失所研究的水流失,應該是前者。
綜合以上分析和探討,筆者認為,水流失是指由于流域的人為活動或自然災害的破壞,造成流域的地表植被稀疏或缺失、地表涵養水分的能力和土壤滲透能力下降,導致降雨后的匯流歷時縮短,大量的地表徑流快速匯流到溝谷、溪流和河川中,形成猛漲猛落的洪水,導致流域內水的流失,同時伴有土壤侵蝕的發生。
因此,水流失的控制要以流域為單元,重點強化流域上游地區的森林和植被的保護,改善流域水資源的涵養能力,提高地表徑流的入滲量,減緩降水形成徑流匯入溝谷、溪流的速度;同時,流域水流失的控制也應配以相應的截留、蓄水等工程措施,截留和存蓄一部分坡地洪水,削減汛期入河洪峰流量,減少水的流失。
[1]王禮先.中國水利百科全書水土保持分冊[M].北京:中國水利水電出版社,2004.
[2]王開章.現代水資源分析與評價[M].北京:化學出版社,2006.
[3]任立良,束龍倉,譯.人與自然和諧的水需求-生態水文學新途徑[M].北京:中國水利電力出版社,2006.
[4]魏曉華,孫閣.流域生態系統過程與管理[M].北京:高等教育出版社,2009.