王艳丽,王彦龙,高玉华
(黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨 150080)
水流失的概念是一个值得深入探讨的问题,国内外的文献对水土流失虽然有明确的定义,但是在水流失的概念上,一是理解上还存在一定的分歧和差异,缺乏对水流失概念深入的分析和详细的解读;二是由于水流失不像土流失一样直观、易于理解,导致水流失控制的思路不清晰,控制的措施上缺乏综合性和整体性的考虑。
《中国水利百科全书·水土保持分册》中将水土流失定义为:在水力、重力、风力等外营力作用下,水土资源和土地生产力遭受的破坏和损失,包括土地表层侵蚀及水的损失,又称水土损失。在水土流失的词条下,进一步说明水的损失在有些国家的水土保持文献中是指植物截留损失、地面及水面蒸发损失、植物蒸腾损失、深层渗漏损失、坡地径流损失。在中国,水的损失主要是指坡地径流损失。而坡地径流损失是指大于土壤入渗强度的雨水或融雪水因重力作用沿坡地流失的现象[1]。
从以上的定义可以看出,国外某些文献中水流失的概念是广义的概念,所包括的水损失的形式非常的宽泛,这个概念下的水损失很大一部分属于水自然循环过程中的损失,或者是正常水循环的一个过程,因此这样的水损失不应称作水流失;而在中国水流失所指的坡地径流损失是狭义的概念,这个概念所指的仅仅是坡面的径流损失,对发生在流域内其它部位和其它形式的水损失并没有考虑,所以狭义的水流失所包括的水损失概念过于狭窄。上述情况说明无论是广义的水流失概念,还是狭义的水流失概念,均存在一定缺欠,有必要进一步探讨和研究,使其更加明晰与完善。
水是一种非常复杂的资源,具有特有的自然特征和社会特征。
自然特征表现在:不同于其它固体资源,水资源补给的循环性,使水资源具有可恢复性,在水循环的过程中可不断地恢复和更新,但流域水资源的恢复能力是以流域水资源的有限性为前提;水资源具有流动性,它是流动中形成的动态资源,地表、地下水资源始终处于流动状态,流域的上下游不断接受外界的补给,并在多年间保持大体上的平衡状态;变化的复杂性,表现在时空分布极其不均匀和随机特征,特别是与人口、经济发展不相一致,给人类对水的利用带来了困难;利用的广泛性,在生产生活中以及自然环境中对水的利用无处不在;利害的双重性,水的多寡是一把双刃剑,利害双重特征十分明显[2]。
社会特征表现在:商品性,水的价格遵循市场经济的价值规律;不可替代性,水资源是特殊商品,其他物质可以有替代品,而水则不可用其他物质替代,即使是经济全球化的背景下,也不可能依赖水的进口,支撑一个国家的发展;水资源的环境特征,一方面水资源条件和开发利用对社会、经济和可持续发展影响深远,区域的产业、种植结构、用水方式受到水资源的制约,另一方面,水是重要的环境要素,水资源的开发利用可能产生一系列环境问题;水具有多功能的用途,除了供水外,还可以发电、航运、养殖,用于景观娱乐等。
水是人类社会生存和发展不可或缺的自然资源和环境资源,水土保持是从水作为资源的角度,保护其资源的功能和作用。
现代生态水文学对与人类和生态系统有关的水的功能及角色进行了分类,提出了“蓝”水和“绿”水的概念。“蓝”水是在地表和地下运动的可见液态水流,即地表径流和地下径流。“绿”水是进入大气的不可见水汽,分为生产性“绿”水和非生产性“绿”水。生产性“绿”水指植物的蒸腾量,它直接影响植物的生物量,非生产性“绿”水指地表水面直接蒸发和土壤水的蒸发与地表植物截留蒸发。“蓝”水和“绿”水均维持生态功能,提供生态系统产品,二者皆为人类生存和发展的先决条件。
从流域的角度看,降水是其水资源的主要来源,其中的一部分在绿地生态系统以植被蒸腾和潮湿面蒸发(“绿”水)的形式消耗,剩余的补给地下含水层和河流(“蓝”水),供社会和水生生态系统使用。“绿”水系统支持陆地生态系统和雨养农作物生产,包括森林、草场及雨养农作物的耗水。“蓝”水系统支持水生生态系统,形成能被人类直接利用的水资源[3]。
按照现代生态水文学的分类,“蓝”水是人类直接可以利用的水资源,是径流形成和可能导致水土流失发生的水资源,也是水流失控制应该重点研究和保护的水资源。
流失是指资源在没有被有效利用的情况下,被白白地放弃和损失。
从降雨、入渗、产流发生,到集水区汇流、形成河川径流,流向其它的水域,在这个过程中,水在流域内经历了复杂的循环过程,流域是一个重要和独立的地理单元。将流域作为基本单元,识别流域内水循环的方式,研究不同循环方式间的转换过程,判断流域水资源在不同的循环过程中发挥的生态功能,确定水的资源功能和属性是不是在流域水循环的过程中得到了发挥与体现。传统的水流失概念,忽略了以下几点:
1)水具有循环的特征性,保持水天然的流动是维持水的径流、形成河川溪流的前提。上游的径流或是流到下游,在下游得到利用,或是渗入地下补给地下水,增加了流域的地下水资源。所以,与其它资源不同的是,流域内的水是必须有一定自然和正常的“流失”。
2)维护流域内植物、森林等生态系统的“绿水”,是水资源重要的生态功能之一,植物的叶面截留、蒸发、蒸腾作用会造成一定的水的消耗和损失,但这部分水资源却发挥和体现出自身的生态作用和价值,不应该把这部分水资源的消耗,看成是水的流失。
3)世界上的大量研究成果多认为森林覆盖率增加会减少河川年径流量,造成下游的水资源量的减少,砍伐森林,将林地改变成草地或耕地,会降低流域蒸发散,从而使流域总的产水量增加。然而,森林植被影响水文过程、促进降雨再分配、影响土壤水运动、改变产汇流条件,进而在一定程度上起到消减洪峰、减小地表径流,控制土壤侵蚀、改善河流水质的作用[4],这样就不能单纯从形成河川径流的大小来评价水的损失与否,还应该考虑流域水的综合效益和生态功能。同时,上游地区的植被能起到涵养水源的作用,流域上游的枯枝落叶,形成很好的储水层,不仅可以消减上游降水可能形成的洪峰流量,而且能够增加下游地区的枯水流量,改善枯水期水质。
4)水流失和水浪费不同,水流失是由于自然环境和人为作用的改变或保水措施的不当,造成了不应有的水损失,而水浪费是由于管理不善或缺乏综合利用的意识和考虑,在开发利用水资源的过程中,造成了水的损失。水土流失所研究的水流失,应该是前者。
综合以上分析和探讨,笔者认为,水流失是指由于流域的人为活动或自然灾害的破坏,造成流域的地表植被稀疏或缺失、地表涵养水分的能力和土壤渗透能力下降,导致降雨后的汇流历时缩短,大量的地表径流快速汇流到沟谷、溪流和河川中,形成猛涨猛落的洪水,导致流域内水的流失,同时伴有土壤侵蚀的发生。
因此,水流失的控制要以流域为单元,重点强化流域上游地区的森林和植被的保护,改善流域水资源的涵养能力,提高地表径流的入渗量,减缓降水形成径流汇入沟谷、溪流的速度;同时,流域水流失的控制也应配以相应的截留、蓄水等工程措施,截留和存蓄一部分坡地洪水,削减汛期入河洪峰流量,减少水的流失。
[1]王礼先.中国水利百科全书水土保持分册[M].北京:中国水利水电出版社,2004.
[2]王开章.现代水资源分析与评价[M].北京:化学出版社,2006.
[3]任立良,束龙仓,译.人与自然和谐的水需求-生态水文学新途径[M].北京:中国水利电力出版社,2006.
[4]魏晓华,孙阁.流域生态系统过程与管理[M].北京:高等教育出版社,2009.