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全球水資源儲備減少的現狀令人擔憂。隨著氣候變化導致水文趨勢變異性加大,為了保證水、食物和能源的正常供給水平,需要更充足的水資源儲備。水資源的儲蓄是應對氣候變化最根本的預防措施之一,只有保障水資源的安全供給并保持水 - 食物 - 能源間的平衡,才能免受氣候變化影響,特別是在持續干旱時期。數千年來,人類通過修建大壩水庫蓄水以灌溉農作物并控制洪水,為工業和家庭用水提供水源。水力發電為糧食安全、人類發展以及經濟增長發揮了巨大作用。如今,許多大壩都不只局限于一種用途,但妥善應對供水需求的變化仍然是其基本功能。在20世紀,全球范圍內共建設壩高超過15 m的大壩45 000座,合計庫容達6 700~8 000 km3,占全球年徑流量的17%。
水、食品和能源的安全密不可分。 例如, 全世界大型水庫中約有50%的蓄水主要用于灌溉。 如果沒有充足的儲水量,農業灌溉就會完全受制于降雨和徑流變化模式。為了管理水資源,了解水資源儲量至關重要。簡單來說就是需水量的變化,即流量(供水)減去出流量(需水量)。更重要的是,蓄水量減少是否與供水減少、需求增加有關,或者與兩者都有關,值得探討。其實,蓄水量減少與兩者都有關,同時受到其他因素的影響,如氣候變化引起流量變幅增大,人口增長導致需水量增加,泥沙淤積導致庫容損失,以及由于環境和社會影響導致世界范圍內的建壩數量減少等。
(1)氣候變化。據有關研究預計,未來的氣候變化會加劇并導致極端水文事件的發生,且破壞程度比以往更大,如干旱時間延長和洪水致災更為嚴重。干旱時間延長會導致入庫流量減少,從而使蓄水量減少。如果用水需求保持不變,現有蓄水量將會面臨更大壓力。
(2)人口增長。據估計,2017年全球人口約為75億,而200 a前還不到10億。 人口與用水需求密切相關。隨著世界人口以每年約8 000萬的速度增長,人們滿足基本需求以及提高生活水平的愿望強烈,因此對水資源的需求也會不斷增加,將給現有的儲水設施帶來額外的壓力。
(3)泥沙淤積。由于泥沙淤積,世界上許多大型水庫的壽命都因此而縮短,導致許多地區的凈庫容減少。全球范圍內, 水庫庫容的年損失率約為0.5%~1.0%,全球每年損失庫容約40~80 km3。
大型水庫的建設曾在20世紀60~70年代達到頂峰,無論是數量還是庫容在當時都大幅增長。 但是,其中一些水庫建設對環境產生了極大的破壞,造成了不良的社會影響。因此,如今的大壩建設受到嚴格審查,全球范圍內的大壩建設數量明顯減少。
隨著建壩數量的減少、部分老舊水庫的停運以及泥沙淤積造成的蓄水量減少,全球水庫凈庫容量
正在降低,尤其是人均儲水量大幅減少。 庫容的減少很可能會削弱供水的可靠性。
與其他建設項目相比,大壩建設一直面臨著巨大爭議。 然而,大型水庫對環境和社會的影響各不相同,有的甚至差別很大。壩址在很大程度上決定了大壩對環境的影響。從環境的角度來看,選擇合適的壩址有利于大壩建設。而如果選址不當,后期會造成很多問題,而且難以通過相關措施進行補救。因此,為了順利開展大壩工程建設,需要選擇合適的壩址。
在氣候變化條件下,為應對世界范圍內水資源儲量減少的問題,緩解蓄水量需求增加的壓力,需要采取以下有效措施來保障可靠的水資源供應、灌溉和能源系統運作。
(1)要對現有水庫進行妥善管理,并認識到水庫對保障水資源可靠供應的重要性。 同時,要有效處置水庫泥沙淤積問題及其影響。 為了確保對現有水庫的有效利用,在利用先進信息技術的基礎上,可采用實時的水資源監測和管理手段。
(2)通過大壩加高或水庫群的合理調度等方式,增加現有水庫的蓄水能力。與新建一座大壩相比,以上方式通常更具成本效益和環境友好性。
(3)合適的壩址可減少不利的社會影響。好的選址是緩解大壩不良環境影響的最佳措施。
由于全球水庫凈庫容量減少,在分析大壩建設項目的可持續性和經濟影響時,需要采取不同的思路。作為決策者,爭論重點不在于是否需要建設更多的大壩,而是需要清楚認識到增加水資源儲量的必要性,并作出相應規劃。
何陽譯