第二节 水资源转化关系

水资源系统的各要素（或环节）之间存在着复杂的相互作用关系，一个要素（或环节）受其他要素（或环节）的影响或制约，同时它们之间又相互转化，不仅包括自然水循环而且包括社会水循环，构成了一个复杂的“自然-社会”水循环系统。

在水资源工作中，往往要在明确研究区域水资源转化关系的基础上，再进行水资源量的估算。这对于掌握研究区域供水、用水状况，进行水量平衡分析和需水量计算具有重要的意义。本节将介绍水资源转化关系，有助于理解水资源评价、规划和管理等工作。

一、自然水循环形成的水资源转化关系

自然界中的水资源转化过程主要表现在大气水、地表水、地下水之间的相互转化。大气降水是水资源的主要补给来源，降落到地面的水在经过植物截流后，一部分产生径流流入河川、湖泊或水库形成地表水；一部分渗入到地下贮存并运动于岩石的孔隙、裂隙或溶隙中，形成地下水；还有一部分通过地球表面的蒸发返回到大气中。河流是水循环的主要途径，降水落到地面后，除了满足下渗、蒸发、截留、填洼等损失外，多余的水量以地面径流（又称漫流）的形式汇集成溪流，再由许多溪流汇集成江河。渗入到土壤和岩土中的水分，除一小部分被蒸发到大气中外，大部分形成了地下水，贮存于地下岩石的孔隙、裂隙和溶隙中，并以地下径流的形式运动，当运动到地势比较低的地方则以泉水的形式溢出。通常，把考虑了大气水、地表水与地下水之间由于水的循环和流动而引起的单向或双向补给的转化关系称为“三水”转化关系。如果再考虑土壤水的作用关系，则称为“四水”转化关系。

水资源的这种复杂转化关系在我国西北干旱地区表现十分明显，水资源在流域水循环过程中补给、转化、耗散。通常干旱区河流上游山区为径流形成区，海拔较高且基本没有人类活动，径流沿程加大。河流在出山口以下为径流消失区，降水稀少，大部分地区基本不产流。径流出山后以地表水与地下水两种形式相互转换，其间不断地蒸发和渗漏，最终消失。

二、社会水循环形成的水资源转化关系

在人类活动未涉及之前，水资源是一个天然的系统，其降水补给、产流、汇流、径流过程以及地表水与地下水转化等作用是按照自然规律进行的。但在人类活动影响作用下，人为改变原有的水资源系统（包括水资源系统结构、径流过程以及作用机理等），使原来的水资源系统更加复杂。人类活动对水资源转化的影响主要表现在：①兴建蓄水、调水工程，改变水资源自然的流动特性和转化过程；②兴建引水、提水工程，大量开采地表、地下水，增加水资源的使用量和消耗量；③生活污水、工业废水、灌溉退水的排放，改变了天然水体的水质状况。图3-2是包含了人工作用的水资源转化关系示意图，其中左边部分是天然状况下的水资源转化过程，右边部分是受人工作用影响的水资源转化过程。

图3-2 水资源形成与转化关系示意图

下面，以干旱区一般水资源转化关系为例来简单分析。在干旱地区，一般水资源来源比较单一，主要是由上游山区降水或冰雪融水产生的出山径流量，而坐落于中下游平原区的城市和灌区则靠大量引用地表水、地下水得以维持和发展。随着地表水、地下水的引入，复杂的水资源转化过程在城市和灌区中开始。总的来说，可以归纳为以下转化关系。

（1）地表水包括城市和灌区引用的水库蓄水、河川径流和外流域调水。引用的径流在渠道输水、用水过程中，通过蒸发、渗漏转化为大气水、土壤水和地下水。

（2）地下水来源于地表水与降水的入渗补给、区外（山前）侧渗补给，其消耗是：通过潜水蒸发补给非饱和带土壤水、通过侧渗以地下水的形式排入河道、通过抽水作为引用水水源、通过越层入渗补给深层地下水。

（3）土壤水是“四水”转化的中心环节，来源于地表水的入渗和地下水的潜水蒸发补给。土壤水除少量补给地下水外，主要转化为大气水，消耗于蒸发。

（4）大气水指降水与蒸散发的水量。城市和灌区的降水除少量入渗补给地下水和排水外，多数直接被蒸发而消耗掉。蒸发总量是当地最终的水资源消耗量。