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水文循環,大、小、內循環,水文學文獻已有論述。微循環充滿了水文循環全系統,是水文循環的基礎。如圖:任一降水點也是蒸發點,反之亦然;在陸地,每一經常性微分用地既是降水微區也是蒸發微區,反之亦然。這種降水蒸發在海湖、地面植物建筑物的微分空間,就位就近所形成的微循環,包括最為優良的陸生“植物體內外的水分循環”,是客觀存在的事實。但水文學從未把它提煉出來引導認識與實踐。以致貽誤了水文氣候建設。
在水文循環過程中,水(含冰雪)與汽是互為因果的。人類進化到今天,有必要對水文循環、水汽來一次再認識,以創立新的科學理論。宏觀上,大循環、陸空內循環的水汽在大陸未到達的地空(沙漠)屬于非良;已到達且降水足夠的屬良;不夠的則為欠良。微觀上,凡在大氣層的汽交換中,能向低汽密度區,輸送有效汽量的屬良。由此可認定,海空微、小、內循環和陸空微、小循環都屬良,連沙漠也有被這些循環水汽最終制服的可能。因為:地球水汽總量豐富;??账刎S,密度最大;沙漠水汽特貧,密度最?。粡暮Q蟮缴衬虚g隔有豐、多、適水與半干旱區,依序組成一個橫向水汽密度梯度的傳質系統;在分子傳質和湍流傳質機理下,海空水汽經陸空微、小循環反復儲存、再生、積累到相當的密度時,就會自發地漸進沙漠。前述之欠良、非良,將被消除。此乃良性水文循環論之梗概。
再從水汽資源開發利用、更新再生過程和方式的管理層面,將陸空微、小循環做具體設計。第一,地面、河川的坡降決定了兩者必須有對于降水、徑流的截留攔蓄滲蒸,才能達到水汽密度與地理位置要求,實現良性循環。前者遍布于降水區的地面,以經常性微分用地為單元,含水——土、植物——汽系統和水——房路、土、植物——汽系統。其中大量的綠色植物及為其配置的雨水供給技術、雨水池、魚鱗坑、水平溝等微型水工,單個水體多在1立方米以下,也有幾、幾十立方米的,稱為地面植物房路水工建筑水。后者為溝河湖小中大型水利工程——汽系統;單個項目流域面積從數千平方米到數十萬平方公里,蓄水量從幾百到數百億立方米,稱為河川水工建筑水。那些在外流區,經所有河流的梯級壩攔蓄不完的水,才會以陸地徑流的形式注入海洋。因此,兩者都具備相應于各自建設標準的陸空水汽自主擁有實力,一同加入大氣層的汽交換:賺???、富自己、輸內陸(含高原雪山冰川沙漠等)。氣象學[4]云:水汽“是自然界水分由海洋轉移到陸地的使者”,本文進而規劃了水汽到沙漠的途徑與條件。第二,水文資料顯示:生物水(含植物水)、大氣水、河川水(含河川水工建筑水)再生周期分別是幾小時、8天和16天。這些水是地球所有水體中再生速度最快或較快的。對比之下,地面植物房路水工建筑水因蒸發條件特優,能很快變成大氣水,其再生速度應與大氣水相當或稍快。這是非常有利和重要的:能自強不息地加快“海水陸調”的進程。第三,水汽原本就是生命源。在物質特性中,水汽具有最大的比熱容與相變潛熱效應;在太陽輻射下,水汽于對流層、下墊面、生物圈,具有反射、散射,吸收流動物質能量,調適溫度等功能;“地球上最重要的化學反應”光合作用過程總方程式CO2+H2O(CH2O)+O2凸顯水汽易冷凝溶解轉移CO2,是葉綠體利用CO2和光能,分解水分,合成有機物,釋放氧氣——供給生物,復加臭氧護層——的物質基礎。于是,統籌了以上第一、第二中的諸點,就創立了海水陸調的良性水文循環機制。以它富、活的陸空水汽量和強大的植物水汽光合力,足以達到CO2和太陽能量的合理利用、良性循環與轉化,從而保障生態平衡、環境和諧、氣候穩定。
然而有史以來,尤其在工業革命城鎮化進程中,由于水文循環理論的疏失,微循環、良性水文循環遭受了忽視。敬請關注:雨水池、水平溝、魚鱗坑等微型水工尚未做為氣候基礎設施的組成部分進入法律、政策、標準(規范)之內,以致實施少見;城鎮鄉村各種用地上的雨水流失比比皆是,其中房路幾乎滴水不留,房缺植物水汽覆蓋光合,路少林蔭水汽夾護光合,放縱日、碳在地球上雙雙燥熱升溫;植樹育林,不就地就近利用平時雨水,卻用自來水和早先土壤水;森林、疏林、荒山、草地都有輕重不同的雨水流失,裸土地、農耕坡地則是水土流失;梯地也有水流失;森林所剩不多;濕地明顯減少;地下水日漸枯竭;河川洪水入海大增,洪過卻又水枯斷流;大氣水儲量日趨削減,降水漸少;干旱致暖的荒漠幾乎吞噬了陸地的四分之一,且正以每年5-7萬平方公里的速度擴展。所有這些,在水汽資源管理上就構成了一個“陸水海調”的惡性水文循環機制。以它日趨貧弱的陸空水汽量和衰微的植物水汽光合力,不足以達到日、碳能量的合理利用、良性循環與轉化;不足以保障生態平衡、環境和諧、氣候穩定;以致災變頻頻,難民劇增。人類在高速發展的今天,終于還要憂慮如何生存。
到此,特建議世界各國和地區,用良性水文循環理論與機制來完成相關法政標規的科學制修,并立項為應對氣候變化的“千秋地球工程”:一是大力新建地面植物房路水工建筑水,要求所有城鄉,用植物、植物引用雨水技術、雨水池、水平溝、魚鱗坑等微型水工,分別達到不小于20、40毫米日降水量的水汽保持增雨標準;二是加強河川水工建筑水的續建與改善,將所有河流從上游逐步向下,建成以低壩淺水居多、高壩深水適度的階梯式蓄洪給水供汽增雨網絡;以強化人類的命脈——水文氣候經濟建設(其中有很大的就業機會),從根本上解決地球村的宜居問題。從現在起,倘若這樣認可施行,那么,可望用數十年遏制當代氣候變暖、洪旱極端、雪山冰川萎縮、兩極冰融、海平面上升等險惡勢頭;然后繼續憑此“設計圖”,穩步實現氣候文明。無論何時氣候變化疑團難解,堅持良性水文循環總能永遠立于不敗之地。