第二節 水資源轉化關系

水資源系統的各要素（或環節）之間存在著復雜的相互作用關系，一個要素（或環節）受其他要素（或環節）的影響或制約，同時它們之間又相互轉化，不僅包括自然水循環而且包括社會水循環，構成了一個復雜的“自然-社會”水循環系統。

在水資源工作中，往往要在明確研究區域水資源轉化關系的基礎上，再進行水資源量的估算。這對于掌握研究區域供水、用水狀況，進行水量平衡分析和需水量計算具有重要的意義。本節將介紹水資源轉化關系，有助于理解水資源評價、規劃和管理等工作。

一、自然水循環形成的水資源轉化關系

自然界中的水資源轉化過程主要表現在大氣水、地表水、地下水之間的相互轉化。大氣降水是水資源的主要補給來源，降落到地面的水在經過植物截流后，一部分產生徑流流入河川、湖泊或水庫形成地表水；一部分滲入到地下貯存并運動于巖石的孔隙、裂隙或溶隙中，形成地下水；還有一部分通過地球表面的蒸發返回到大氣中。河流是水循環的主要途徑，降水落到地面后，除了滿足下滲、蒸發、截留、填洼等損失外，多余的水量以地面徑流（又稱漫流）的形式匯集成溪流，再由許多溪流匯集成江河。滲入到土壤和巖土中的水分，除一小部分被蒸發到大氣中外，大部分形成了地下水，貯存于地下巖石的孔隙、裂隙和溶隙中，并以地下徑流的形式運動，當運動到地勢比較低的地方則以泉水的形式溢出。通常，把考慮了大氣水、地表水與地下水之間由于水的循環和流動而引起的單向或雙向補給的轉化關系稱為“三水”轉化關系。如果再考慮土壤水的作用關系，則稱為“四水”轉化關系。

水資源的這種復雜轉化關系在我國西北干旱地區表現十分明顯，水資源在流域水循環過程中補給、轉化、耗散。通常干旱區河流上游山區為徑流形成區，海拔較高且基本沒有人類活動，徑流沿程加大。河流在出山口以下為徑流消失區，降水稀少，大部分地區基本不產流。徑流出山后以地表水與地下水兩種形式相互轉換，其間不斷地蒸發和滲漏，最終消失。

二、社會水循環形成的水資源轉化關系

在人類活動未涉及之前，水資源是一個天然的系統，其降水補給、產流、匯流、徑流過程以及地表水與地下水轉化等作用是按照自然規律進行的。但在人類活動影響作用下，人為改變原有的水資源系統（包括水資源系統結構、徑流過程以及作用機理等），使原來的水資源系統更加復雜。人類活動對水資源轉化的影響主要表現在：①興建蓄水、調水工程，改變水資源自然的流動特性和轉化過程；②興建引水、提水工程，大量開采地表、地下水，增加水資源的使用量和消耗量；③生活污水、工業廢水、灌溉退水的排放，改變了天然水體的水質狀況。圖3-2是包含了人工作用的水資源轉化關系示意圖，其中左邊部分是天然狀況下的水資源轉化過程，右邊部分是受人工作用影響的水資源轉化過程。

圖3-2 水資源形成與轉化關系示意圖

下面，以干旱區一般水資源轉化關系為例來簡單分析。在干旱地區，一般水資源來源比較單一，主要是由上游山區降水或冰雪融水產生的出山徑流量，而坐落于中下游平原區的城市和灌區則靠大量引用地表水、地下水得以維持和發展。隨著地表水、地下水的引入，復雜的水資源轉化過程在城市和灌區中開始。總的來說，可以歸納為以下轉化關系。

（1）地表水包括城市和灌區引用的水庫蓄水、河川徑流和外流域調水。引用的徑流在渠道輸水、用水過程中，通過蒸發、滲漏轉化為大氣水、土壤水和地下水。

（2）地下水來源于地表水與降水的入滲補給、區外（山前）側滲補給，其消耗是：通過潛水蒸發補給非飽和帶土壤水、通過側滲以地下水的形式排入河道、通過抽水作為引用水水源、通過越層入滲補給深層地下水。

（3）土壤水是“四水”轉化的中心環節，來源于地表水的入滲和地下水的潛水蒸發補給。土壤水除少量補給地下水外，主要轉化為大氣水，消耗于蒸發。

（4）大氣水指降水與蒸散發的水量。城市和灌區的降水除少量入滲補給地下水和排水外，多數直接被蒸發而消耗掉。蒸發總量是當地最終的水資源消耗量。