洪水存储
Ⅰ 张掖盆地的水资源调控条件
6. 1. 1 山前戈壁带的地下水动态特征及水资源调节能力分析
以 65 号长期监测孔为例进行分析。65 号孔位于民乐县祁连山前海潮坝河灌区和洪水河灌区之间，属海潮坝河和洪水河的洪积扇顶部大厚度潜水含水层分布区，孔深 300. 10m，初始地下水位埋深 218. 03m，1985 年 11 月成井。总体来看 ( 图 6. 1) ，65 号孔地下水位多年来呈持续下降状态，但持续下降过程中仍存在 1990 年、1994 年、1997 年和 1999 年的相对上升阶段，其中 1990 年最为明显。为进一步研究 65 号孔的地下水位动态变化特征，首先对地下水的补给影响因素做一简要分析。
图 6. 1 民乐县祁连山前戈壁带 65 号孔潜水位动态
其一，根据 65 号孔所处位置，可以肯定其地下水位的变化主要受两方面因素的控制，一是渠系渗漏和灌溉回归补给，二是天然河道渗漏补给。
其二，由于海潮坝河和洪水河的出山口径流监测资料很不完整 ( 海潮坝河没有监测资料，洪水河只有短期监测资料) ，将仅有的洪水河短期监测资料和西侧相邻的大堵麻河径流监测资料与黑河干流莺落峡的完整径流资料进行对比 ( 图 6. 2，图 6. 3) ，可以看出，三者之间的逐年和逐月径流量具有十分相似的变化规律。因此，可以根据莺落峡径流动态变化分析海潮坝河和洪水河冲洪积扇地下水的补给特征。
图 6. 2 民乐县祁连山前小型河流年径流量与黑河干流莺落峡年径流量比较
图 6. 3 1989 年黑河干流莺落峡与大堵麻河出山口逐月径流量比较
基于上述两点，就可以很好地解释 65 号孔地下水位动态变化的原因。
除个别丰水年外，3～11 月份，海潮坝河和洪水河出山地表径流全部引入灌区，渠系渗漏和灌溉回归成为戈壁带地下水主要的甚至唯一的补给来源; 12～2 月份，出山口地表径流量非常小，即使排入天然河道，对地下水的补给量也十分有限。因此，现状地下水补给量较天然条件下的河道渗漏补给量明显减少，65 号孔地下水位呈持续下降状态。
1989 年、1993 年、1996 年和 1998 年，黑河干流莺落峡年径流量分别为 23. 07×108m3、18. 06×108m3、18. 09×108m3和 21. 59×108m3，1989 年和 1998 年为保证率低于 5%的特大丰水年，1993 年和1996 年为保证率 15%左右的丰水年。可以认为，海潮坝河和洪水河在这 4 年也是丰水年，超过渠系引水能力的汛期洪水排入天然河道，渗漏补给地下水，是地下水位相对上升的原因。6～9 月份是上述丰水年汛期洪水在天然河道渗漏补给地下水的可能阶段，65 号孔地下水位分别在第二年的 4 月( 1990 年) 、10 月 ( 1994 年) 、8 月 ( 1997 年) 和 3 月 ( 1999 年) 达到相对最高时期，较天然河道渗漏补给分别滞后 ( 以 9 月份计) 7 个月、13 个月、11 个月和 6 个月。滞后期与补给量成反比的特点说明，单位时间渗漏量越大，补给速度越快，地下水接受的有效补给越多。
上述地下水动态变化很好地说明了戈壁带的水资源调控能力。在平面位置上，65 号孔位于海潮坝河和洪水河天然河道之间，到两河的距离在 3km 之内。65 号孔地下水位的变化滞后补给期6 ～ 12个月，代表了地表水转化为地下水的时间。进一步分析图 6. 1 中 65 号孔 1989 ～ 1991 年的地下水位动态变化，可以看出，地下水位达到相对最高后，可以在 1 年多 ( 14 个月) 的时间内保持高于前期的地下水位。因此，戈壁带内，汛期洪水 ( 特大丰水年) 通过天然河道渗漏补给地下水后，可以在 1 年半以上的时间内缓慢释放，这就说明戈壁带大厚度含水层具有非常好的调控能力。
6. 1. 2 张掖盆地含水层系统的水资源调节能力分析
为说明张掖盆地含水层系统的水资源调控能力，对黑河干流莺落峡年径流量与整个盆地地下水溢出量进行对比分析，如图 6. 4。其中，地下水溢出量的多年系列数据是在少数年份实测结果( 1966 年、1967 年、1984 年和 1986 年) 和典型泉水 ( 泉 6) 长期监测数据的基础上，利用均衡法推算得到的 ( 详见第 4 章) 。从图 6. 4 可以看出，莺落峡年径流量具有很好的长周期变化特征，丰枯周期在 12～15 年之间。张掖盆地地下水溢出量的动态变化可以分为两个阶段: 1978 年以前，呈现出长周期的、较平缓的动态变化特征，周期长度与莺落峡年径流量丰枯周期长度基本相同，但丰枯变化正好与莺落峡年径流量变化相反; 1978 年以后，虽然具有短周期的丰枯变化，但总体上呈持续衰减状态。
图 6. 4 黑河干流径流量与地下水溢出量关系
新中国建立以来，张掖盆地修建了大量引水渠系，但 1978 年以前没有对渠系进行防渗处理，因此，即使通过人工渠系把大量河水引入灌区，对地下水的补给并没有减少。也就是说，1950～1978 年，张掖盆地的地下水补给由原来的天然河道入渗补给为主，变为河道和人工渠系共同补给为主，补给总量没有减少 ( 反而有可能增加，因为增加了地下水补给途径) ，因此地下水溢出量呈相对稳定的周期变化，且这种周期变化与地表水的丰枯周期变化正好相反，互为补充。1978 年以后，随着主要干渠的改建与防渗处理，地下水的渠系入渗补给量大幅度减少，成为地下水溢出量衰减的主要原因之一。
因此，1956～1978 年地下水溢出量的变化规律基本反映了张掖盆地含水层系统强大的水资源调节能力。即在地表水的丰水期，地下水得到较多补给，存储在大厚度含水层系统中，缓慢释放( 溢出) ，其对溢出量的影响达 10 年以上。通过含水层系统的调节，在地表水的枯水周期内，仍保持较高的地下水溢出量，可利用的水资源总量在时间上更趋稳定。
6. 1. 3 戈壁带地下水人工补给条件分析
下面主要从水源条件、工程措施条件和地下储存空间条件等对戈壁带地下水人工补给条件进行分析。
6. 1. 3. 1 水源条件
表6. 1 列出了1981 年以来莺落峡来水量与正义峡下泄量。如果以国务院1997 年批准的分水方案为参考标准，则 20 世纪 80 年代初期 ( 包括以前) 还处于比较理想的状况; 1985～2000 年，仅在丰水年和个别平水年达到分水要求; 2001 年以后，由于采取了一些强制性措施，也达到或超过了分水要求。
表 6. 1 黑河干流莺落峡来水量与正义峡下泄水量对比 单位: 108m3
注: 2003 年数据来源于黑河网//www. yrcc. gov. cn。
前面的分析中已经表明 ( 图 4. 11) ，1981 年以来，黑河干流经过的张掖、临泽、高台三县市的地表水引用量并没有增加，反而有所减少，造成正义峡下泄量减少的直接原因是张掖盆地地下水溢出量的持续减少。另外，洪水季节，天然河道径流量大大超过其渗漏能力。因此，适度截取丰水年份的汛期洪水，储存在地下含水层系统中，增加平、枯水年份的地下水溢出量，是现状水资源利用水平下，保证正义峡下泄水量目标的重要调控手段。在丰水年份截取的汛期洪水并没有消耗在张掖盆地，而是储存在张掖盆地，通过含水层系统的调节，增加平、枯水年份的地下水溢出量，进而增加正义峡下泄量，为达到分水目标提供保证。另外，截取汛期洪水的重要意义还在于袭夺地表水的无效蒸发，增加全流域可利用的水资源量，因为这部分洪水进入下游额济纳平原后，其效用主要是增加居延海的入湖水量，然后消耗于水面蒸发。
图 6. 5 莺落峡来水量与草滩庄以上引水量逐月变化特征
为确定在何种丰水年份可以合理截取汛期洪水进行地下水人工补给，图 6. 5 给出了黑河干流莺落峡代表性年份 ( 不同保证率水平) 逐月径流量 ( 来水量) 变化特征。可以看出，莺落峡来水量的丰枯水平主要取决于 7 月、8 月份的径流量。根据 2001～2003 年莺落峡来水量和正义峡下泄量的实际情况，在现状水资源利用水平下，莺落峡来水量保证率水平低于 25%的丰水年份，正义峡下泄量是较为有保证的。因此，初步确定，莺落峡来水量保证率在 25%以下的丰水年份，可以在 7月、8 月份截取一定量的洪水，用于张掖盆地地下水人工补给。具体操作过程中，由于难以准确预测莺落峡 7 月、8 月份的来水量，因此，以长期监测结果为依据，以 25%保证率水平年的 7 月、8 月份流量平均值 ( 125m3/ s) 为基准，当莺落峡来水量超过 125m3/ s 时，就可以利用多出部分进行地下水人工补给。另外，在确定可供用于地下水人工补给的洪水径流量时，没有考虑废弃平原水库后可能增加的正义峡下泄量。因此，在丰水年份，进行地下水人工补给是有水源保证的。
6. 1. 3. 2 工程措施条件
在卫星遥感图像 ( 图 6. 6) 上可以看出，在黑河干流草滩庄引水枢纽的河道西侧，为大片戈壁荒漠区，南北长约 20km，东西宽约 10km，面积约 200km2。通过实地调查，该地区地表以卵砾石堆积为主，地形相对较平缓，可以很方便地从草滩庄引水枢纽和西总干渠等引水至该地区，是理想的地下水人工补给场所。具体方案为: 以现有引水渠系为基础，修建多条简易渗水渠道，渠首位于草滩庄引水枢纽和引水干渠，渠的末端为黑河干流主河道; 在满足冲沙要求的前提下，尽量使渗水渠道保持较平缓的坡度 ( 如沿等高线走向) ，增加流程，使洪水充分地入渗补给地下水，剩余的水回归天然河道。
图 6. 6 黑河干流地下水人工补给区示意图
6. 1. 3. 3 入渗与储存条件
在西北干旱区戈壁带，如果引水渠系不做防渗处理，其利用系数只有 0. 3 左右，即 70%左右的引水量将损耗于渗漏补给地下水、包气带和水面蒸发，其中前者占总损耗量的 80%以上。因此，人工渗水渠道可以将 50%以上的引水量补给地下水，其余大部分回归天然河道，小部分消耗于包气带和水面蒸发。
第 4 章的计算结果表明，仅 20 世纪 90 年代，张掖盆地地下水储存量的消耗量就达到 20×108m3以上 ( 表 4. 31) 。因此，有足够的含水层空间用于存储人工补给的地下水。
6. 1. 4 袭夺地下水无效蒸发的潜力分析
袭夺地下水浅埋带的无效蒸发是干旱区增加可利用水资源量的重要途径，但需要处理好与生态保护的关系。均衡计算结果表明，张掖盆地水位埋深小于 10m 的浅埋带地下水蒸发量为 1. 95×108m3/ a ( 见表 2. 27) 。除局部地区外，张掖盆地大部分天然绿洲已逐渐改造为人工绿洲，只要保持适当的地下水位，就不会对生态环境造成明显影响。因此，袭夺地下水浅埋带的无效蒸发量具有较大潜力。
为进一步论证袭夺浅埋带地下水无效蒸发的能力，利用地下水数值模型 ( 见第 8 章) ，模拟了增加地下水开采对溢出量、蒸发量和储存量的消耗量的影响。结果表明 ( 表 6. 2) ，在现状地下水补给量不变的情况下，维持目前地下水开采布局，每增加 1×108m3的开采量，仅可夺取浅埋带地下水蒸发量 0. 21×108m3，其余靠消耗地下水储存量和减少地下水溢出量补偿。因此，不改变现状地下水开采布局，仅增加开采量，难以取得袭夺无效蒸发量的理想效果。
表 6. 2 现状补给量条件下不同开采量的数值模拟成果表 单位: 108m3/ a
由于大量关闭现有地下水开采井是不现实的，因此，为有效袭夺地下水无效蒸发，需要在现状地下水开采布局的基础上，增加浅埋带地下水开采量。如何达到这一目的，主要应考虑两方面的问题。一是地下水浅埋带为多层含水层结构，需要确定合理的开采层位; 二是在确定开采层位的基础上，设计合理的开采布局。下面对确定合理的开采层位进行分析。
图 6. 7 是浅埋带同一位置不同深度监测孔地下水位 ( 头) 动态变化曲线 ( 监测孔信息见表6. 3) 。可以看出，不同位置潜水与承压水之间的关系呈三种类型:
一是潜水与承压水之间存在一定的水头差，且年际和季节动态变化均不一致 ［图 6. 7 中 ( a)( b) ( c) ］。潜水位多年来呈相对稳定状态，季节动态变化明显受灌溉影响; 而承压水水头多年来呈持续下降趋势，季节变化与开采密切相关。这说明，潜水与 ( 浅层) 承压水之间的水力联系较弱。
二是潜水与承压水的年际与季节变化基本一致，潜水与浅层承压水的水头接近，但与深层承压水存在一定的水头 ( 位) 差 ［图 6. 7 中 ( d) ( e) ］。这说明，潜水与浅层承压水之间的水力联系较强，两层承压水之间的联系较弱。
三是潜水与浅层承压水的水位 ( 头) 相同，且动态变化完全一致 ［图 6. 7 中 ( g) ( h) ］) ，说明二者之间有很强的水力联系。对图 6. 7 ( e) ，虽然潜水与承压水的季节动态变化不一致，但总体下降的趋势是一致的; 仔细分析可看出，受开采影响，承压水季节下降幅度较大，潜水向下渗漏补给承压水，因此年内潜水的最低水位期滞后于承压水，到高水位期潜水与承压水的动态变化趋于一致。图 6. 7 ( e) 表现出的特点也说明潜水与承压水之间存在很好的水力联系。
上述潜水与 ( 浅层) 承压水的关系说明，为有效袭夺地下水无效蒸发，在潜水与承压水联系较弱的地区，应以增加潜水的开采为主; 在潜水与承压水联系较强的地区，应共同增加潜水与浅层承压水的开采量才能取得较好效果。
在地下水浅埋带，一般潜水含水层富水性较差 ( 单位涌水量低) ，地下水矿化度较高，侧向径流缓慢，因此，在以增加潜水开采量为主的地区，应以较高密度均匀布井，且与地表水或承压水混合 ( 或交替) 使用; 在需要共同增加潜水与浅层承压水开采量的地区，宜以较高密度均匀布设潜水井，以较低密度 ( 潜水井数量的 1 /3 ～ 1 /4) 布设浅层承压水井，潜水与承压水混合利用。
表 6. 3 张掖盆地地下水浅埋带部分观测孔信息
图 6. 7 张掖盆地地下水浅埋带同一位置潜水与承压水动态变化曲线
6. 1. 5 小结
目前，张掖盆地的引水渠系建设已达到一定规模。根据国务院批复的 《黑河流域近期治理规划》( 2001) ，在今后一段时期内，重点加强干、支、斗渠的高标准衬砌，这势必会进一步减少张掖盆地地下水的补给量，加剧地下水溢出量的衰减。因此，采取一定的工程措施，将丰水年份多余的洪水存储在戈壁带大厚度含水层系统中，增加地下水的补给，是实现张掖盆地地表水、地下水的联合调度与优化利用的重要手段之一。
上述分析表明，张掖盆地大厚度含水层系统是一巨大的天然地下水库，具备水资源调控的有利条件且经济可行，可以达到以丰补歉、多年调节的目的，对减少水面蒸发，增加可利用的水资源量，保证平、枯水年份达到正义峡下泄量目标具有重要作用。
袭夺地下水浅埋带无效蒸发是增加黑河流域可利用水资源量的重要途径，关键是在处理好与生态保护关系的基础上，确定合理的开采层位和开采布局。上面的分析中给出了初步结论，具体实施过程中还需做进一步的工作。
Ⅱ 长江水为什么不储存下来呢
长江水为什么不储存下来呢？
在古代时候，大家便开始整治水灾问题。古代人民有时也会运用长江的一些淡水资源，可是他们并害怕对长江水开展存储，由于一不小心就很容易导致洪水灾害。在古代时候，大家是没办法存储长江的河流。当代很多人为了足够的运用长江的淡水资源，建立了南北方调水工程项目。但是人们仍然没办法将长江水保存起来。由于长江的江河量太大，一旦阻拦就极有可能会引起洪水灾害。
Ⅲ 长江汛期发洪水，为什么不能用大型制冰机把多余的水变成冰，存放起来
理论上可行，事实上绝无可能。长江汛期的流量可以达到几万立方米每秒，一台大功率的水泵，其抽水流量也只能达到数百到数千立方米每小时，换言之要抽取长江里的水，可能需要数万甚至数十万台水泵同时作业抽水才行，所需的电功率是非常夸张的。而且水只是被抽走了，它还在啊，而且用制冰机把水变成冰，体积是不降反增的，上哪找这么大的冰库（冰库也需要长时间制冷）去存放，而要保持这么大体量的水处于冰冻的状态，还需要极大量的压缩机同时工作制冷，这用电量只怕比水泵的还要更夸张。
按照您的构想，抽取长江水并制成冰临时储存确实解决了大水对人民生活的影响，但所消耗的成本和社会资源，可能反而是任由大水淹城的数百倍了。并且一个事实就是，几乎不可能有任何城市的电厂能负担起前述的抽水泵、压缩机的电力负荷，这个设计只可能是想想罢了。目前处理大江大河流域的水灾问题，主要还是通过兴建水库实现水资源跨时空调配为主，没有其他更好的方法，而因为水库库容只是按常规汛期的水平（可能预留一定的余量）进行设计的，当遭遇非正常的洪水时，该装不下还是会装不下。而您所说的用泵排的做法，几乎只适用于相对小规模的城市街道内涝等场景，冰冻就更不可能了（即便是城市积水也只是用泵运走到能排放的地方）。
如有用请采纳。
Ⅳ 为什么长江水都白白流入大海，而自身无法储存
随着人们经济的发展，现代人类用水量越来越多，从而导致在中国很多地方都出现了缺水的现象。而有些人可能会萌发这样的想法，长江和黄河中就存在着大量的淡水资源。如果我们利用现代的技术，把长江和黄河中的全部淡水资源给科学的储存下来，再把这些淡水资源放到干旱地区去使用，那么就可以真正的解决了干旱地区的用水问题。这个想法从理论上看是一个十分完美的想法，但是在实际中是不可行的。因为在现代中，人们已经利用已有的科学技术尽可能的利用了长江和黄河中的水资源了。如果我们把长江和黄河的水全部都拦截了，那么很有可能会导致在长江周围的一些地区会发生洪涝灾害。所以长江的有一部分淡水资源只能白白的流入大海，没有办法储存。
长江水是没有办法大量储存的，因为容易造成洪涝灾害。
Ⅳ 中国的淡水资源问题
张宏仁
（原地质矿产部副部长、国际地科联主席）
淡水是可再生资源，靠大气降水补给。静态库容只是调节空间，不能解决长期供水需要。我国单位面积淡水资源并不少，接近全球平均值，但由于人口密度比世界平均高3倍，人均淡水资源仅为世界人均值的1/3弱。我国大气降水在时间和空间上分布极不均匀，使蒸发量加大。农业离不开灌溉，更加剧了淡水资源的供需矛盾。淡水是少数几种无法依赖进口的资源之一。今后只能依靠节水和现有淡水资源的科学调节来解决我国的用水问题。地表水和地下水都是淡水资源的组成部分。地表水体传导水的能力强，但存储水的容积小；地下水含水层传导水的能力弱，但存储水的容积大。把两者结合起来联合调度，可以更加有效地实现淡水资源在时间上的调控。我国淡水资源南多北少，人口分布大体上与淡水资源分布相适应，应当避免人口过多地向缺水地区流动。南水北调可以缓解北方缺水的局面，但调水成本较高，应主要用于特殊干旱年份，供水的基本来源，仍应立足本地。我国南方降水量充沛，缺水主要是污染造成的，应当集中力量治理污染。为了合理分配淡水资源，有效治理水污染，有必要加强流域的统一管理。规定每一地区的取水量和排污总量的限额。深层封闭地下水资源潜力不大，长期大量开发会导致地面沉降等严重后果，要慎用、少用。
淡水是人们生产生活任何时候都离不开的资源。似乎应当属于常识范围内的事。然而每当听到有关“地表水、地下水哪个更重要”的争论，好心人关于“地球上最后一滴水”的警告，某某地方“地下大水库的发现”，以及一方面惊呼中国出现了“世界上最大的漏斗”，另一方面又把希望寄托于寻找新的深层地下水源，就感到人们对淡水资源的认识并不一致。而认识是否符合淡水资源的客观规律，对正确决策有很大影响。
一、淡水资源的主体靠自然再生，静态库容的作用是以丰补歉
各种自然资源均可划分为两大类：可再生资源和不可再生资源。这种划分的含义可以用一个家庭的经济收支平衡账来形象地说明。
大多数家庭每月都有经常性的收入。如果支出小于收入则把多余的钱存入银行。如果支出大于收入，就要动用银行存款。可以用公式简单表述如下：
银行存款的增量＝收入－支出
为了保证家庭可持续的生活，总是力图量入为出，每个月都略有节余。于是银行存款逐月增加。然而一旦有额外的消费需求，比如购买大件商品、假日旅游等，就可以用平时多月乃至多年积攒的存款。对这一类家庭来说，平时生活主要靠经常性的工资收入，银行存款的功能只是调节余缺。我们可以说，这样的家庭所依靠的财政资源是可再生的。
然而，社会上还有极少数人，他们没有经常性的工资收入，但祖先给他们留下了一大笔遗产存在银行里，如果不任意挥霍足够用100年。对这些人来说，上述公式中的收入项等于零，银行存款每个月都是负增长。直到花光为止。这些人的财政资源显然是不可再生的。用一点就会少一点。
矿产资源显然属于不可再生资源。以煤为例，其是在漫长的地质历史中形成的。现在地球上某些地方由植物变为煤炭的过程仍在进行，但进行得极为缓慢。每年新生成的煤炭与全球每年消费的煤炭相比微乎其微，可以忽略不计。我们今天所开采的煤炭，实质上是大自然留给人类的遗产。由于地球上煤炭的储量很大，足够满足几百年的需要，目前可以不必为今后发愁。再过100年，人类总能找到别的替代能源。
森林资源则属于可再生资源。因为林木不断地新生，只要合理规划，就可以保证每年砍伐量不大于再生量。如果砍伐量大于再生量，林木积蓄量就要减少，反之则会增加。
淡水资源的情况略为复杂一点，它的主体属于可再生资源。但在极特殊情况下，出于无奈，也有把地下地质历史上储存的水当做不可再生资源使用的例子。
地球的大气层是一个庞大的、以太阳能为动力的蒸馏水工厂。它不断地从海洋和地面把水蒸发上天，再以降水的形式向人们居住的陆地提供淡水。平均每年陆地上的大气降水约为119万亿立方米。扣除蒸发蒸腾损失，每年仍有42.7万亿立方米可转化为人类有可能利用的淡水资源。远远超过目前全人类每年约4万亿立方米的用水量。在可以预见的未来，淡水资源是永续不断的。不可能出现“最后一滴水”的危机。因此，从总体上讲，人类完全可以依赖可再生的淡水资源满足可持续发展的需要。
然而，淡水资源在地球上的分布很不均匀。有一些干旱地区降雨量极少，可再生淡水资源接近于零。如果这些地区人口稀少，又有地质历史上埋藏的、水质符合需要且存储量能满足当地不多的人口上百年需要的地下水，就可以在相当长一段时期靠“吃老本”过日子。例如在非洲北部的撒哈拉沙漠就有地质历史上埋藏的淡水，为埃及、利比亚等国提供了可供当地人口上百年需要的淡水。类似的条件，在地球其他地方极为罕见。
地下含水层储存的地下水可以和银行存款相类比。它能应付短时间入不敷出的紧急情况，但不能满足长期可持续发展的需要。此外，地下水的储存量也有不同于存款的地方。提取第一笔存款与提取后一笔存款在手续上没有区别。而随着地下水储存量的减少，地下水位随之下降。超过一定限度，即使有水也难以利用。
二、我国地均淡水资源并不贫乏，人均淡水资源少是人口多的结果
我国一些地区淡水资源供需矛盾日趋严重的状况，给人造成一种印象：好像中国是淡水资源特别贫乏的国家。这种印象并不符合实际。一个地区淡水资源的丰富程度可以用单位面积平均淡水资源来评价。全世界可再生淡水资源每年为42.7万亿立方米，全球陆地面积为1.34亿平方千米，或者134万亿平方米。于是：全球单位面积淡水资源＝全球淡水资源÷全球陆地面积＝42.7万亿立方米÷134万亿平方米/年＝319毫米/年
我国可再生淡水资源每年为2.8万亿立方米，国土面积为960万平方千米，单位面积淡水资源为292毫米/年。相当于全球平均值的91.5%。由此可见我国并不是淡水资源特别贫乏的国家。国土面积和我国差不多的美国，单位面积淡水资源为317毫米/年，差别也不大。然而，由于我国人口众多，单位面积人口密度是全世界平均值的3倍。因此，人均淡水资源仅为全世界的1/3弱。目前广泛引用的数字是1/4，实际上更接近1/3。美国则由于人口密度仅为中国的近1/5，人均淡水资源因此约相当于我国的5倍。总之，我国淡水资源紧张，并不是由于资源贫乏，而是由于人口众多。
三、淡水资源不能依赖进口，只能立足于国内
在各种自然资源中，淡水资源是用量最大的资源。所有其他自然资源用量的总和也抵不上淡水资源的一个零头。淡水又是最廉价的资源，经不起大量长距离运输。我国地势较高，大部分国际河流是出境河，只有新疆有少数入境河流。这一状况排除了淡水资源依赖进口的任何可能性。除非全球气候有重大变化，今后淡水资源总量预计不会有实质性的改变，而人口还将有所增长，不论今后国民经济如何发展，经济规模翻几番，都只能立足在现有每年2.8万亿立方米淡水资源的基础之上。在这一点上，有的人仍抱有开辟新来源的希望。以下本文将证明：开源虽有一定前景，但不可能对我国淡水资源总量有重大影响。
四、我国淡水资源时空分布极不均匀，加剧了供需矛盾
尽管我国人均淡水资源仅为全球平均值的1/3弱，每人每年仍有2300立方米。按目前的消费水平是够用的。然而我国的淡水资源无论在空间上还是在时间上的分布都极不均匀。这就进一步加剧了供需矛盾。
淡水资源的更新主要靠大气降水。我国大部分国土处于北半球中纬度干旱带，本应比较干旱。幸好来自太平洋和印度洋的东南亚季风带来了水汽。但也导致降水量分布的极度不均匀性。我国南部和东部降水量较多，而西北干旱。大体上，昆仑山、秦岭、淮河一线以南，总体上不缺水。如果有缺水问题，一般也主要是由污染造成的。而西北地区则干旱少雨，淡水资源因而比较贫乏。
应当指出，我国几千年来一直以农业为主。农业又与淡水资源紧密相连。由于千百年随机流动的结果，我国的人口分布大体上与淡水资源的分布相适应。一般不宜轻易改变。随着我国生产力的发展，依附于耕地的农业人口的比重将逐渐减少。人口按耕地分布的前提将逐渐弱化。向干旱地区迁移人口将不再具有很大的必要性，任何向干旱、半干旱地区的移民，必然增加该地区对淡水的需求，进一步扩大淡水资源的供需矛盾，一定要慎之又慎。
淡水资源在时间上分布的不均匀性是导致我国北方供需矛盾紧张的重要原因。从多年平均降水量来看，我国华北许多地方虽不算很丰富，但也不能算太少。以北京为例，年降水量平均为630毫米，和法国巴黎、俄罗斯莫斯科、奥地利维也纳、匈牙利布达佩斯等差不多，比英国伦敦、德国柏林还要略多一些。那么为什么欧洲比较湿润，而我国华北比较干旱呢？这是由于欧洲许多地方降水量随时间的分布，无论是年内还是年际都出奇的均匀。这是一直生活在亚洲大陆的人所难以想象的。
欧洲大部分地区空气湿度大，蒸发量远小于降水量。我国北方地区与欧洲相比反差极为强烈。以北京地区为例，6、7、8月个月的降水量，占年总降水量的3/4以上，而从11月到次年4月的半年时间的降水量不到全年降水量的1/10。由于旱季延续时间很长，年蒸发量大多在1000毫米以上，远远超过年降水量。不仅年内，而且年际降水量变化也很大，连续3年的干旱时有发生。大气降水只有一小部分能转化为有效的淡水资源，大部分被重新蒸发上天。此外，由于雨季降水过于集中，经常有一部分水库装不下的降水以洪水的形式入海，无法加以利用，有时甚至造成洪灾。欧洲降水均匀带来的另一个好处是农田灌溉用水不多，大气降水能满足农作物生长对水的大部分需要，许多地方甚至完全不需要灌溉；留给工业及生活用的水资源就比较多了。而我国，特别是北方地区，农业离不开灌溉。农田灌溉用水占用了淡水资源的绝大部分，能留给生活和工业生产用的水资源很有限。总之，降水量随时间分布的不均匀性，一方面使有效淡水资源减少；另一方面使农业用水量增多。这大大加剧了淡水资源的供需矛盾。
五、找矿与“找水”
我国的淡水资源是否还有未被发现的潜力。有人把希望寄托在“找水”上。
地表水不存在“找”的问题，一切都摆在光天化日之下，比较清楚。“找水”实际上指的是找地下水。“找水”的提出显然是受“找矿”的影响，特别是“找油”的影响。石油是含油层中的流体，地下水也是地层中的流体。可以找油，为什么不能找水呢。当然，石油天然气和地下水的流动都遵循渗流力学的基本规律。有许多可以相互借鉴的东西。但是有一点根本不同：石油天然气是不可再生资源，地下水的主体只能是可再生资源。
作为不可再生资源的矿产，开采一点，已探明的资源量就会少一点，早晚会枯竭。为了保证可持续发展，必须努力寻找接替资源。而且大多数情况下确实有矿可找。因为，由于人们认识的局限性，远不是所有的矿产都已被查明。整个找矿的历史可以归结为：露头矿找完了找隐伏矿；浅部矿找完了找深部矿。这种经验推广到淡水资源领域里来就成了：地表水不够了找地下水；浅层地下水不够了找深层地下水。
然而，地下水完全是另外一回事。前面已经讨论过，地下水的储存量只能用于调节丰枯，而不能依靠它长期生活。人类可以依赖的主要是不断更新的可再生淡水资源。而这种资源就在我们眼皮子底下，并不需要专门去“寻找”。从宏观战略的大账着眼，“找水”并不能解决淡水资源的“开源”问题。
但在某些既缺乏地表水、浅部地下水含盐量又高的干旱地区，有的地方地下深部有水质较好的含水层。于是就提出了深部含水层“找水”的问题。深部含水层绝大多数属于封闭的承压含水层，由于极难得到大气降水的补给，所含的淡水资源属于不可再生资源。大量长期开采这种深层地下水会导致地下水位迅速下降和地面沉降。只有在人少地广、单位面积取水量很小的条件下，如为边防哨所和牧区人畜饮用供水，或者在极端干旱年份短期用水，可以适度开采这种资源。
还有一种情况可以被称为“找水”，那就是在缺乏有效含水层的地区，如大片花岗岩或变质岩分布的地区。在这些地区需要用地质、地球物理的方法，寻找隐伏的构造破碎带。因为只有在岩石破碎的地段，才有足够的孔隙存储和传导地下水，简单地说，只有这种情况才能使水井或其他集水工程出水。
不管是哪种情况，“找水”并不能解决淡水资源的战略性大账，而是主要着眼于人口不多的缺水居民点人畜用水问题。
那么，淡水资源开源的潜力何在？淡水资源的潜力不在于“找水”，但也不是没有潜力可挖。可以从减少我国大气降水在时间上分布不均匀性造成的损失方面，想办法挖掘潜力。主要有两个方面：一是夺取蒸发量。我国，特别是干旱地区，大气降水的大部分被蒸发上天。这里面潜力是很大的。二是夺取入海弃水。由于汛期降雨量集中，地表水库没有足够的库容拦蓄洪水，有一部分水白白跑到海里去了。这部分水如果被拦蓄起来，水量也是很可观的。
然而，这两条说起来容易，实际上做起来却很难。要夺取蒸发量，就要设法让大气降水更多地渗入地下，减少太阳的暴晒。要夺取入海弃水，就要设法把汛期的洪水存储起来。为此就需要有足够的调节库容，地表水库就是为此而修建的。北京潮白河上的密云水库多年平均来水量10多亿立方米，而库容有40亿立方米，是一个可以实现多年调节的好水库。可惜，在大多数别的流域，现有的地表水库和预计可以修建的地表水库加在一起，总库容仍远不足以满足这一要求。而地下水含水层则具有比地表水库大得多的调节库容。
因此，无论是夺取蒸发量还是夺取弃水，地下水含水层都具有极其重要的作用。
六、地表水体与地下水含水层的关系
在许多人的心目中，地表水和地下水是两种不同的水源。这是一种片面的看法，不利于对整个淡水资源的科学、合理的利用。从作为可再生资源的角度看，地表水和地下水都来自大气降水，而且，它们还相互转化。以新疆、甘肃的内流河盆地为例。盆地底部的极少量降水几乎全部被蒸发而形不成任何有效的淡水资源。当地的淡水资源主要来自盆地周围山区的降水以及随后的积雪融化。这些水汇集到山区的河流中奔向山麓，有很大一部分入渗到由砾石、粗沙组成的山前洪积扇中，转化为地下水。洪积扇的碎屑物质从上游向下游逐渐变细，传输地下水的能力也逐渐减弱。最后地下水被臃阻在洪积扇的边缘而以泉水的形式溢出地表，又转化为地表水。在那些地区，人为地划分地表水和地下水资源，没有实质性的意义。
从更广泛的意义上讲，河流的流量在一年的很长时间要靠地下水维持。河流具有很高的传输地表水的能力。雨季的大气降水汇入河川以后，会在很短时间内被排放入海。雨季以后许多河流河水常流不断要归功于地下水含水层。地下水含水层能存储大量由降水入渗形成的淡水。由于地下水含水层传输水的能力远低于地表水体，雨季存储在含水层中的地下水只能缓慢地释放出来。所有这些涓涓细流，最后汇集到河川中，形成可观的流量，保持河水常流不断。汛期以后的河川水流被叫做“基流”。基流是淡水资源中最可宝贵的部分，而它恰恰来自地下水含水层。
地表水体和地下水含水层都是天然淡水资源的载体，但它们各自有不同的特点。
地表水体作为水的容器摩擦阻力小，因而具有很高的传输水的能力。另外，陆地上的淡水体面积仅占陆地面积的1%不到，因而存储水的能力很小。地下水含水层则相反，由于水在岩石的孔隙中流动，受到很大的摩擦阻力。在同样的水力坡度下，地下水的流速比地表水要小好几个数量级。但是，地下水含水层广泛分布，几乎无处不在，有比地表水体大得多的存储水的能力。可以用直流电阻、电容电路来比喻以上两种情况。地表水体就像是电阻小、电容也小的电路，也就是说时间常数很小的电路，地下水含水层则像是电阻大、电容也大的电路，即时间常数很大的电路。地表水体中的水来得快、去得快。地下水含水层中的水来得慢、去得慢，能够对短暂的洪峰脉冲进行滤波，把极不均匀的降水拉平。而这正是降水量极不均匀的地区所需要的。
地下水含水层不仅能调节丰水年和枯水年，而且还能大大减少蒸发量。大气降水一旦渗入地下，蒸发量就会急剧减少。如果地下水位在地面1米以下，蒸发量实际上接近零。
陕西北部神木煤田所在地区有两条河，一条是窟野河，另一条是秃尾河。两条河都从西北向东南相互平行地流入黄河，相距只有几十千米。窟野河所流经的地区岩石裸露，每当雨季，洪水携带大量泥沙很快泄入黄河，旱季则长时间干涸缺水。而秃尾河上游有大片地区被毛乌素沙漠的边缘所覆盖，雨季时雨水被沙漠吸收，很少形成洪水，雨季过后，地下水慢慢从沙漠渗出，保持秃尾河常年有比较均匀的流量。由于沙漠的保护，秃尾河流域蒸发量大大减少。有一半以上的大气降水都能转化为有效的淡水资源。这在黄土高原是极为可贵的。
地下水含水层的特点是“肚子大，嗓子眼小”，接收大气降水补给比较缓慢。这就给我们利用它增加了困难。北京地区就是一个很好的例证。永定河冲积、洪积扇有巨厚的含水层。曾经是北京市的主要供水水源地。它的巨大库容曾经帮助首都度过了一个又一个的缺水年。经过多年的超量抽取地下水使得地下水位大幅度下降，形成较大的地下库容。这本应是调蓄水资源的绝好场所。20世纪70年代进行了可行性论证，发现永定河每年行洪期只有十几天。而北京市年取水量几十亿立方米。即使每年人工回灌1000万立方米，也解决不了多大问题。然而要在10天内完成即使这一不起眼的任务，汛期每天就要回灌100万立方米，这就需要建设庞大的回灌工程。而且汛期河水含泥沙量高，会很快把地下水含水层的入渗面淤死。当时建设的西黄村人工回灌试验场，虽然地质、地理条件很优越，但也只能在非汛期用水库弃水进行人工回灌。
实践给我们上了很重要的一课。要取得较大的回灌效果，光靠人工措施是不够的。针对北京地区的具体情况，我们提出了“虚拟回灌”的办法。北京地区现有抽取地下水的设施能力已经很大。再大的回灌设施能力也不可能超过抽水能力。在保持现有抽水设施运行的情况下，每回灌1亿立方米水，与不进行回灌，但减少抽水1亿立方米在物理上是等价的。因此，减少抽水等于增加回灌，是一种“虚拟”的回灌。这种回灌不需要专门的回灌设施，但需要有别的水源来代替减少的抽水量。这部分水量可以来自丰水年多余的大气降水。如果在北京市建设两套供水设施，一套用地表水供水，另一套用地下水供水，那么每一套都能单独满足全市供水的需要。如果在丰水年把抽取地下水的设施停下来，就等于不用任何回灌设施，一年就回灌了上10亿立方米的水存储在地下。到枯水年就可以少用地表水，而抽取地下的库存以度过水荒。用这种办法还可以对淡水资源进行年调节，汛期前，尽量多用水库准备“空库迎汛”的“弃”水，代替抽取地下水，少用地下库存。
以上方案要求统一调度地表和地下两个水库，充分扬各自的“长”，避各自的“短”。结合每一地区的特点，还可能设计出别的方案。
总之，地表水和地下水并不是两种不同的水源，如果善于取长补短，发挥各自的优势，就能更好地利用有限的淡水资源。那种把地表水和地下水人为分割开来，各执一端的争论，是狭隘、片面的门户之见。
七、开放含水层与封闭含水层
地下水是赋存在地下岩石中的水。所有的岩石或多或少都含有地下水，但并不是所有地层都是含水层。只有那些既含有一定量的水，又能让地下水流动的地层才叫含水层，否则就是隔水层。当然，这种划分只是相对的。
按照地下水与含水层和隔水层的关系，地下水含水层可划分为“潜水含水层”和“承压含水层”。这两个引进的术语实在翻译得令人费解。不仅外行人听不懂，内行人也往往被搞糊涂了。笔者认为采用“开放含水层”与“封闭含水层”能更好地反映两种含水层的本质差别。
可以用人们比较熟悉的地表水来比拟。河湖属于开放水体，自来水管道属于封闭水体。河流中的淡水体积随着河水位的上涨而增大，流量也随之增大。自来水管道中的淡水体积随着水头只有极其微小的变化，小到几乎可以忽略不计，流量只与水力梯度有关，而与水头几乎无关。
如果含水层中的地下水没有充满整个含水层，情况就和河流、湖泊、水库等开放水体相似。当含水层中地下水体积增加或减少，地下水位就会上升或下降。这种含水层应当叫做“开放含水层”。但目前通行的术语则是“潜水含水层”。开放含水层由于它的开放性，很容易直接从大气降水或地表水体得到补给，因而其中的淡水资源比较容易得到再生，以保证可持续发展的需要。目前全世界抽取的地下水，绝大部分来自开放含水层。
如果含水层上面被隔水层所覆盖，而且地下水充满了含水层，就变得和封闭的自来水管道相似了。地下水位有升降变化时，含水层体积受上覆隔水层的限制，不能像开放含水层那样自由变化。这种含水层应当叫做“封闭含水层”，教科书上的科学术语则是“承压含水层”。
实际上，无论自来水管道还是封闭含水层，都不是绝对刚性的。它们都具有弹性和可压缩性。当水位上升时，体积会被胀大，反之则会被压缩变小。这种胀缩对自来水管道来说微不足道，通常被忽略不计。但对封闭含水层来说，由于下面将要谈到的原因，这种可压缩性和弹性却不能不加以考虑。
首先，封闭含水层传导水的能力比自来水管道小许多个数量级。任何一个末端自来水龙头放水，都能几乎立即从自来水厂的蓄水容器得到补给。其间的水头损失比较小。而含水层对水的摩擦阻力很大，从封闭含水层的侧向补给源到打井取水地点距离一般又很远。其间要达到稳定状态，需有很大的水头损失。实际上，在达到稳定状态之前，从水井抽出来的水，并不是来自远方的侧向补给源，而是来自水井周围含水层的压缩。水井的抽水，使地下水位下降，在水井周围形成降落漏斗。对封闭含水层来说，这就像液压千斤顶放油、汽车轮胎放气一样，使含水层压缩。这样就从含水层挤压出一些地下水来。水井抽取的地下水，实际上就是来自含水层压缩出来的那一部分水。早期，水井抽取的主要是水井周围近处含水层压缩出来的地下水，随着降落漏斗的扩展，抽出来的水逐渐更多地来自较远处的含水层。从开始抽水到大部分井水不再来自含水层的压缩，而是来自补给边界，需要很长的时间，如果补给边界离抽水井比较远，甚至需要几十年时间，那时抽水井水位将下降得很深，乃至抽水成本高到难以接受的程度。此外，封闭含水层中地下水位每下降1米，因压缩所能给出的水是很少的，只有开放含水层的千分之几到万分之几。因此，地下水位的降落漏斗体积，在同样出水量的条件下，比开放含水层要大成千上万倍。
按照质量守恒原理，从含水层抽取的地下水不可能凭空产生，总归要有来源。开放含水层比较好理解，从含水层抽取的水，部分来自含水层的疏干，部分来自地表水体的补给。而封闭含水层就有点令人费解。后者既没有疏干，也很难从地表水体得到补给。那么从井里抽出来的水是从哪里来的？20世纪初地下水水力学的一个重大进展是发现从封闭含水层抽取的地下水是由含水层体积压缩而来的。最终表现在地面沉降上。根据河北沧州和天津以往长期观测的结果，多年从封闭含水层抽取的地下水总体积，大体上等于地面沉降的总体积，侧向补给少得可以忽略不计。
从封闭含水层抽取地下水会导致地面沉降！这是一个严重的问题。到目前为止我们已经有了大量负面的案例。早在20世纪60年代，上海就因地面沉降而遭受了难以弥补的损失。由于地面沉降早期很难凭直觉发现，上海的教训并没有被别的地方及时汲取，天津随后也出现了类似的问题。长江三角洲的苏州、无锡、常州由于含水层不如上海宽阔，受局部断陷小盆地的制约，出现不均匀沉降，导致地面裂缝。西安的地裂缝也是长期从封闭含水层抽水的后果。
由此可见，从封闭含水层长期大量地抽取地下水，弊大于利，往往是得不偿失。抽不了多少水就会引起地下水位大幅度下降，而且经常导致严重的地面沉降后果。