水循環

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李煜紹與李佩怡(2024)。〈水循環〉。載於李煜紹(主編),《水資源資訊站》。香港:香港大學水資源技術與政策研究中心。

1. Water Cycle option 1 - cover

1. 水循環

所有的水都源於大自然,並在地球系統中不斷循環。適當的人類干預可確保淡水資源充足,水質良好,以滿足人類和自然生態的用水需求。

自然水循環

自然水循環是指水在地球系統中以不同形態循環, 包括在陸地、水體、生物體和大氣中的循環。

雨的形成是因為在土壤和水體(如海洋、海域、河流和湖泊) 的水分被蒸發, 以及植物的蒸騰所致。

蒸發到大氣中的水蒸氣凝結後聚合成雲。 當雲充滿水滴時,水滴便會落向地面,形成雨。

河盆,又稱為流域,為天然的集水區。 在河盆內的降水(如雨水或雪)會流向共同的出口,如河流、湖泊或海洋。

河盆通常被由山脊形成的分水嶺包圍。

雨水會流經河盆表面,以地表逕流的形式流向湖泊、河流,甚至大海。

雨水也可透過下滲和滲透作用向下移動,通過土壤滲入到地下水面。

下滲是指地面上的水被土壤吸收的過程,而滲透是指水向下移動, 穿過土壤到達地下水面的過程。

降雨會直接及間接增加河流的流量。

在河盆內,雨水在陸地表面流動形成地表逕流,或滲入土壤,最終匯入河流。

雨水亦可以滲透到地下成為地下水,被植物吸收,或成為滲入溪流和河流的基流。

人類為了滿足城市用水需求,以及發展農業及工業,改變了水的自然循環過程。

興建水塘是人為改變河盆的典型例子。

人類透過興建水塘收集淡水,從而滿足農業、工業及城市的用水需求。 興建水塘的第一步是建造一個橫跨河谷的堤壩。堤壩建成後,河流便會被攔截,然後河水會慢慢淹沒河谷,形成水塘。

另外,人類亦透過建造引水設施,如攔河堰、集水口和引水道等,將更多河水引導到水塘,進一步增加淡水供應。

水塘堤壩及引水設施一般是橫跨河谷而建, 河道上游的河水被攔截後會被引到水塘儲存。

因此,興建水塘及引水設施會減少河流下游的水流甚至令河流停止流動,嚴重損害下游生態系統和相關物種的棲息地。

城市水循環

城市水循環是指人類管理淡水資源以滿足城市需求的過程, 當中包括淡水的收集、過濾、分配和使用,以及污水處理及排放等程序。

集水區是指特別劃定用以收集雨水的土地範圍。流進集水區內天然河流及引水道的雨水,最終會匯集至水塘儲存,為城市供水。

總的來說,天然河盆匯集所有雨水並將之引導至湖泊和河流。集水區則是被劃定用作收集供人類使用的淡水的土地。

集水口是一種人工引水設施。 香港其中一種集水口的結構及外型類似於一個橫跨河道的雨水渠。當河流流至集水口時,河水會通過地下管道流向水塘。

引水道是一條沿著等高線建造的人工水道, 向水塘傾斜,使河水可以自然流入水塘。

落在集水區的降雨,會匯流到河流。當河流流至集水口和引水道時,河水會被引導到水塘進行儲存。

在集水區收集的雨水以地表逕流的形式流進河流。 隨後,河流在集水口被截流,再由隧道將河水引導到水塘成為淡水資源 。

水塘中的水會傳送到濾水廠進行過濾。完成食水處理過程後的水會抽送到不同區域的配水庫,作為短暫自來水儲備。 這些配水庫會充當區內供水的樞紐,按該區每日的自來水需求,有組織地將已過濾的水分配到不同大廈。 最終,居民打開家中的水龍頭便可直接得到乾淨的自來水。

家庭、工業、商業用的污水均具污染物。 這些污水會由污水渠收集,然後運送到污水處理廠進行處理,再排放到河流或海洋。

以可持續的方式地管理我們的淡水資源,我們便可以確保現在和未來有足夠的淡水來滿足人類的需求。

同時,我們可以應減少人類因取用淡水資源而對環境及氣候、生態系統和自然水循環造成的負面影響。