世界河流与湖泊
塑造大陆、孕育生命、连接文明的淡水系统。
河流与湖泊仅占地球总水量的极小一部分,却承担着维系陆地生命的绝大多数功能。它们灌溉农田、驱动城市运转、运输货物、孕育生物多样性,并见证了人类文明伟大的城市实践。本文全面梳理世界上最重要的淡水系统,探讨其形成过程、依赖它们生存的人类群体,以及当前对其构成威胁的重重压力。
概述
地球通常被描述为水的星球,然而可供陆地生命利用的水量却少得出奇。据美国地质调查局统计,地球上不足三分之一的水是淡水,而其中绝大多数又被封存于冰川、极地冰盖和深层地下水中。地球总水量中,仅约千分之三以可获取地表淡水的形式存在,分布于河流、湖泊、水库和湿地之中。一切文明、庄稼、森林和淡水物种,都依赖这薄薄一层液态水而存续。
河流是流动的系统,将水、泥沙、营养物质和热量从高地输送至海洋、内陆海或终端盆地。湖泊是静止的水体,汇聚并储存由河流、降雨、泉水和冰川输入的水分。二者共同构成地球的循环系统,为土壤补充水分,循环碳和氮,并将大陆的化学物质输送至海洋。联合国环境规划署将淡水生态系统描述为地球上单位面积内生物多样性最为丰富的生态系统。
这些淡水系统在各个层面都发挥着实际作用。城市饮用水供应、粮食生产灌溉、工业用水、内河航运、水力发电、商业性与自给性渔业、旅游业以及休闲娱乐,无一不依赖河流与湖泊。它们还承载着难以替代的生态功能:洪泛平原的营养物质循环、地下水补给、蒸发作用下的气候调节,以及候鸟、两栖动物、鱼类和无数无脊椎动物的栖息地。
本文是系列专题文章之一。对水圈中咸水部分感兴趣的读者,可参阅世界海洋与海域一文;希望深入了解淡水所维系的生物群落的读者,可参阅生物群落与生态系统。本文重点介绍河流与湖泊本身,包括其地理特征、管理机制及未来走向。
重要数据
- 地球淡水占比
- 不足3%;其中约0.3%为可获取的地表淡水,分布于河流、湖泊、水库和湿地中
- 最长河流
- 存在争议。尼罗河传统上以约6,650千米位居榜首;部分现代测量结果将亚马孙河延伸至约6,992千米,具体数值因所选源头及河口界定方式不同而有所差异
- 流量最大的河流
- 亚马孙河,平均流量约为每秒209,000立方米,超过流量排名第二至第八位的河流之和
- 蓄水量最大的淡水湖
- 位于西伯利亚南部的贝加尔湖,蓄水量约23,615立方千米,约占全球未冻结地表淡水总量的五分之一
- 面积最大的湖泊
- 里海,面积约371,000平方千米;许多水文学家将其归类为湖泊,但周边数个国家将其视为海,且其水体为咸水而非淡水
- 面积最大的淡水湖
- 苏必利尔湖,面积约82,100平方千米,由美国和加拿大共同管辖
- 最深的湖泊
- 贝加尔湖,最深处约1,642米
- 海拔最高的主要湖泊
- 位于安第斯山脉的的的喀喀湖,海拔约3,812米,由秘鲁和玻利维亚共同拥有
- 淡水主要用途
- 饮用水、灌溉、工业用水、内河运输、水力发电、商业性与自给性渔业、休闲娱乐、生态系统服务
最长的河流
尼罗河与亚马孙河是通常被并列为全球最长的两条河流,其排名取决于测量方法。尼罗河自东非高原发源,向北流经非洲十一个国家,注入地中海,传统上测定长度约为6,650千米。亚马孙河从安第斯山脉东坡穿越南美大陆腹地,汇入大西洋,通常被引用的长度约为6,400千米;但若将源头追溯至秘鲁南部并将帕拉河口纳入计算,则长度超过6,900千米。这一争议提醒我们,河流长度并非固定的物理量,而是一种制图学上的约定。
位列两者之后的,是中国的长江——全球流经单一国家最长的河流,全长约6,300千米,流域面积约180万平方千米,流域内人口超过4亿。美国的密西西比河-密苏里河联合水系全长约6,275千米,流域覆盖美国本土四十八个州面积的41%。西伯利亚的叶尼塞河-安加拉河水系由贝加尔湖补给,全长约5,539千米。
其他几条大河通常也跻身前十之列。黄河蜿蜒流经中国北方约5,464千米,携带的泥沙量居世界主要河流之首。西西伯利亚的鄂毕河-额尔齐斯河水系全长约5,410千米。南美洲的巴拉那河、中非的刚果河以及中俄边境的黑龙江均超过4,400千米。流域面积往往比长度更能反映一条河流的生态与经济影响:亚马孙河流域面积约700万平方千米,刚果河约400万平方千米,密西西比河-密苏里河约300万平方千米。
各大洲主要河流系统
非洲拥有四大具有全球影响力的河流系统。尼罗河是东北非的文化与经济动脉,由埃及、苏丹、南苏丹、埃塞俄比亚、乌干达等十一个国家共享。刚果河位于非洲大陆腹地,流量居全球第二,其流域是亚马孙流域以外世界上最大的热带雨林区。尼日尔河蜿蜒穿越西非约4,180千米。赞比西河自南部非洲向东流淌,在赞比亚与津巴布韦边境形成维多利亚瀑布,随后注入印度洋。
亚洲拥有全球人口最为密集的河流流域。长江与黄河是中华文明的根基。湄公河自青藏高原发源,流经六个国家注入南海,沿岸内陆渔业养活了数千万人口。恒河、印度河和雅鲁藏布江从喜马拉雅山脉流经印度、巴基斯坦、尼泊尔、不丹和孟加拉国,灌溉着地球上面积最广阔的连片农业区。底格里斯河与幼发拉底河发源于土耳其东部山区,汇流后注入波斯湾,流经伊拉克,承载着古代美索不达米亚文明的水文遗产。
欧洲由一系列中等规模的河流构成水系,数百年来深刻影响着该大陆的经济格局。伏尔加河自瓦尔代丘陵发源,注入里海,全长约3,531千米,是欧洲最长的河流,流域覆盖欧洲俄罗斯三分之二的面积。多瑙河发源于德国黑森林,流经或接壤十个国家后注入黑海,是世界上流经国家最多的河流。莱茵河连接瑞士阿尔卑斯山与北海,至今仍是全球最繁忙的内河航道之一。第聂伯河穿越乌克兰腹地,注入黑海。
北美洲围绕几大洲际规模的水系构建。密西西比河及其主要支流密苏里河整合了美国内陆腹地的水系。圣劳伦斯河将五大湖水系引入大西洋,通过圣劳伦斯航道将北美内陆与远洋航运相连。麦肯齐河承接加拿大西北部水系,注入北冰洋。科罗拉多河流经美国西南部,面临巨大的水资源分配压力;格兰德河则构成得克萨斯州与墨西哥之间的大部分边界线。
南美洲由三大水系主导。亚马孙河独占鳌头,无可比拟。巴拉那河-巴拉圭河水系整合了巴西、巴拉圭和阿根廷的水系,汇入拉普拉塔河口湾。委内瑞拉和哥伦比亚的奥里诺科河通过辽阔的季节性洪泛平原——亚诺斯平原,将安第斯山脉与加勒比海相连。澳大利亚则仅有一条大陆规模的河流系统:东南部的墨累-达令河,是该国大部分灌溉用水的来源。
世界最大湖泊
里海毗邻俄罗斯、哈萨克斯坦、土库曼斯坦、伊朗和阿塞拜疆,是世界上最大的封闭水体,面积约371,000平方千米,比德国国土面积还大,其表面积比本榜单上所有其他湖泊的总和还大约40%。里海水体为咸水而非淡水。关于里海究竟是湖还是海,数十年来争议不断,因为这一定性对海洋边界划定和资源权益归属具有深远影响;五个沿岸国最终于2018年达成一项框架公约,将里海作为国际法下的特殊案例加以处理。
北美洲的劳伦琴五大湖是全球按表面积计算最大的淡水系统。苏必利尔湖面积约82,100平方千米,是全球面积最大的淡水湖。休伦湖、密歇根湖、伊利湖和安大略湖共同构成这一系统,五湖合计约储存全球地表淡水总量的21%。五大湖由美国和加拿大根据1909年《边界水域条约》通过国际联合委员会共同管理。美国国家海洋和大气管理局下设的五大湖环境研究实验室负责监测湖泊水位、冰盖及生态系统健康状况。
西伯利亚南部的贝加尔湖是地球上最深、蓄水量最大的淡水湖。它是一座构造湖,形成于大陆裂谷,距今约2,500万年,储存了近五分之一的地球未冻结地表淡水。东非裂谷的三大湖泊——坦噶尼喀湖、马拉维湖和维多利亚湖,共同构成地球上第二大湖水集中区。维多利亚湖面积最大,坦噶尼喀湖是仅次于贝加尔湖的世界第二深湖,且拥有极高比例的特有鱼类。
其他具有全球意义的湖泊还包括:加拿大北部的大熊湖和大奴湖,均跻身按表面积排名的全球十大淡水湖之列。吉尔吉斯斯坦山地中的伊塞克湖是一座高山环境中的大型咸水湖。位于安第斯山脉秘鲁和玻利维亚边境的的的喀喀湖是南美洲蓄水量最大的湖泊,也是世界上海拔最高的主要通航湖泊,海拔3,812米。
湖泊类型与形成
湖泊的形成源于少数几种独特的地质过程,国际湖泊环境委员会基金会即依据成因对湖泊进行分类。冰川湖是北半球中纬度地区最常见的湖泊类型,它们充填于更新世大陆冰盖进退过程中侵蚀或堵塞形成的盆地中。劳伦琴五大湖、纽约州的手指湖、斯堪的纳维亚地区的湖群,以及散布于加拿大和美国北部的数以万计的冰蚀湖,均为冰川作用的产物。
构造湖形成于地壳运动所创造的盆地之中。最典型的例子分布于大陆裂谷系统沿线。贝加尔湖位于贝加尔裂谷带,欧亚板块在此缓慢分裂。东非裂谷的主要湖泊,包括坦噶尼喀湖、马拉维湖和图尔卡纳湖,均分布于东非裂谷的各支系上。构造湖通常呈狭长形,深度极大,往往是地球上历史最悠久的湖泊之一。
火山湖占据火山口、破火山口或被熔岩流堵塞的谷地。俄勒冈州的火口湖是北美洲最具代表性的例子。牛轭湖由河流弯道被截断主河道后形成,留下弯月形静止水体,常见于缓流河流的洪泛平原上。内流湖占据无出海口的封闭盆地,水分仅通过蒸发散失,溶解盐分因此不断积聚。里海、咸海、犹他州的大盐湖和澳大利亚中部的艾尔湖均属内流湖。
水库是通过筑坝拦截河流而形成的人工湖泊,已成为增长速度最快的内陆水体类型。加纳的沃尔特水库、赞比亚-津巴布韦边境的卡里巴水库、埃及阿斯旺高坝后的纳赛尔湖以及中国三峡大坝水库均属规模最大之列。水库兼具湖泊与河流的双重特征,在泥沙淤积、季节性水位消落和生态变化方面面临独特的管理挑战。
河流与文明
最早的城市文明均诞生于河流沿岸。在尼罗河谷,每年的洪水在河岸沉积富含矿物质的肥沃淤泥,使荒漠气候下的密集农业成为可能,沿河聚落逐渐融合,孕育出人类历史上延续时间最长的国家之一。在美索不达米亚,底格里斯河与幼发拉底河滋润了今伊拉克境内的平原,灌溉农业、文字、成文法律以及最早的城市均在公元前四至三千年间在此兴起。印度河流域文明沿印度河及其支流繁荣于今巴基斯坦和印度西北部,孕育出哈拉帕和摩亨佐-达罗等规划有序的城市。沿黄河,早期中华文明在中国北方黄土高原上发展壮大,肥沃而易涝的自然环境从早期便推动了集中式水利工程的兴起。
河流与国家之间的关系从来不只是农业层面的。河流提供了交通走廊,以远超铁路出现之前任何陆路运输方式的速度和成本优势,运载着粮食、金属、木材和人口。河流既构成天然边界——如莱茵河和多瑙河对于罗马帝国——也充当天然通道——如伏尔加河和第聂伯河对于中世纪基辅罗斯及其后继国家。欧洲列强向非洲、美洲和亚洲内陆扩张的殖民进程,也大多沿可通航的河流系统推进。如今许多最大的现代城市,从开罗到伦敦、从上海到布宜诺斯艾利斯,都坐落于河港或河口。
有关这些河流沿岸所兴起的城市文化的深入探讨,请参阅古代文明。这些文明留下的水文遗产——运河网络、梯田农业以及围绕水源布局的城市格局——在许多现代景观中依然清晰可见。
三角洲与湿地
当河流汇入静止水体时,水流速度减缓,携带的泥沙随之沉积,形成向外展开的低洼扇形地带,分布着众多分支水道。这些三角洲是地球上生产力最高的地理景观之一。尼罗河三角洲在埃及极小部分的土地面积上养活了数千万人口。恒河-雅鲁藏布江三角洲由印度和孟加拉国共享,是世界上最大的三角洲,居住着约1.4亿人,同时孕育着孙德尔本斯红树林及其中的孟加拉虎。路易斯安那州的密西西比河三角洲曾不断向墨西哥湾延伸出新的陆地,而今却深陷地面沉降、海平面上升以及上游水利工程导致泥沙匮乏的困境。
越南南部的湄公河三角洲是东南亚重要的水稻产区,同样高度暴露于地面沉降、海水入侵和上游建坝的威胁之下。内陆三角洲和湿地综合体同样具备泥沙截留和栖息地营造的功能,即便其水系未能入海。博茨瓦纳的奥卡万戈三角洲是一个引人注目的例子:奥卡万戈河从安哥拉高地发源,流入卡拉哈里沙漠后漫散为广阔的季节性湿地,最终以蒸发告终,而非汇入海洋。巴西、玻利维亚和巴拉圭境内的潘塔纳尔是全球最大的热带湿地,每年有半年时间处于洪泛状态。
湿地提供的生态系统服务难以货币化,却极易失去:水储存与缓慢释放、洪水消减、营养物质过滤、碳封存,以及为水鸟、两栖动物和鱼类提供栖息地。《拉姆萨尔湿地公约》于1971年在伊朗城市拉姆萨尔通过,是现今仍在执行的最早的多边环境协议。缔约国将具有重要国际意义的湿地列入名录,并承诺对其进行合理利用;截至2020年代中期,已有逾2,500处湿地被列入名单,覆盖面积约250万平方千米。
水电与水利基础设施
水电是历史最悠久、至今仍是规模最大的可再生电力来源。全球装机容量最大的水电设施是中国长江上的三峡大坝,装机容量为22,500兆瓦。位于巴西-巴拉圭边境巴拉那河上的伊泰普大坝为两国提供了相当比例的电力。科罗拉多河上的胡佛大坝建成于1936年,成为大型多功能混凝土坝的原型,其水库米德湖是美国最大的水库。尼罗河上的阿斯旺高坝建成于1970年,调节了流经埃及的尼罗河水量,并形成纳赛尔湖。
新的发电能力仍在持续投产。埃塞俄比亚青尼罗河上的大埃塞俄比亚复兴大坝在2020年代初分阶段蓄水,是非洲规模最大的水电项目,深刻改变了尼罗河流域的政治经济格局。大坝除发电外还具有多重功能:防洪、供水、灌溉调度和航运保障。其效益显著,但代价同样不容忽视:大型水库迁移沿岸社区,淹没考古遗址和生态敏感地带,截留原本应滋养下游洪泛平原和三角洲的泥沙,改变河流水温并阻断河流连通性,妨碍溯河洄游鱼类和河内洄游鱼类的迁徙。
相关机构的权衡取舍日益成为联合国粮食及农业组织全球水资源信息系统(AQUASTAT)、世界自然基金会淡水项目以及国际河流等民间社会组织关注的焦点,这些机构追踪建坝活动对世界主要流域的累积影响。当代实践更加注重鱼道建设、环境流量下泄以及对已超过使用寿命的老旧大坝实施拆除的方案选择。尤为值得关注的是,美国在二十一世纪已拆除了埃尔瓦河、克拉马斯河及太平洋西北地区其他河流上的数座大型水坝。
河流与湖泊面临的威胁
淡水生态系统的衰退速度超过陆地或海洋生态系统。污染是最为显著的压力来源。工业废水排放、携带氮磷化肥的农业径流、未经处理的生活污水、矿山尾矿、药物残留,以及日益增多的塑料碎片,无一不汇入河流与湖泊网络。营养物质富集导致水体富营养化:藻华大量消耗溶解氧,使鱼类窒息死亡,并产生危害饮用水安全的藻毒素。联合国环境规划署已认定,非洲、亚洲和拉丁美洲大多数受监测河流系统存在严重的水质退化问题。
过度取水是第二大主要压力。曾经奔流入海的河流,如今往往在抵达海口之前便已断流。科罗拉多河、黄河、格兰德河、印度河和阿姆河在近几十年内均出现过断流现象。中亚咸海的萎缩是最为触目惊心的例证——这片曾是世界第四大湖的水体,因苏联时期为灌溉棉田而对阿姆河和锡尔河进行大规模引水,从1960年代至2010年代期间损失了约90%的水面面积及几乎全部渔业资源,裸露的湖床成为携带盐分和农药残留的扬尘源,污染物随风扩散至整个地区。
筑坝对河流的改变会在数十年间逐渐显现:泥沙被拦截在水库中,沿海三角洲发生沉降和侵蚀,河流水温改变,依赖长距离洄游的鱼类种群减少。气候变化加剧了上述多重压力:喜马拉雅山脉、安第斯山脉和北美西部的积雪与冰川减少,改变了季节性径流的时机和总量;水温升高则有利于入侵物种扩张,并降低溶解氧含量。斑马贻贝在五大湖、尼罗河鲈鱼在维多利亚湖、水葫芦在热带水域的入侵,正在重塑整个生态系统的结构。湿地丧失、河道渠化和地下水过度开采进一步叠加加剧了上述各种影响。
跨境水资源治理
全球逾260条河流流域和数百个含水层跨越国际边界,对其进行管理需要通过条约、委员会和国际机构来共享数据、分配水量并调解争端。《联合国国际水道非航行使用法公约》于1997年通过,2014年生效,确立了公平合理利用、防止重大损害和开展合作的一般性义务,为更具针对性的流域协议提供了可援引的框架。
流域管理机构将一般原则转化为日常管理实践。湄公河委员会由柬埔寨、老挝、泰国和越南于1995年共同设立,负责协调下湄公河的监测、规划与对话;中国和缅甸以对话伙伴身份参与其中。多瑙河保护国际委员会汇聚十四个国家和欧盟,被广泛视为多边流域合作的典范。尼罗河流域倡议自1999年起致力于在十一个尼罗河国家之间建立互信,尽管上下游利益长期不对等。在南美洲,亚马孙合作条约组织协调八个亚马孙流域国家的政策。
北美五大湖由美国和加拿大通过国际联合委员会进行双边管理,八个五大湖州、安大略省和魁北克省通过《五大湖协议》及相关协定积极参与其中。这些安排并非无懈可击,也不能始终防止冲突,但在历届政府更迭中展现出显著韧性,并证明即便在双边关系整体紧张的背景下,就共享水域开展合作依然切实可行。联合国水机制协调联合国系统内的淡水工作,并每年发布《世界水资源发展报告》,综合反映全球在水资源获取、水质和治理方面的最新动态。
资料来源
CountryReports所有内容的详细引文、数据参考和机构来源均列于资料来源页面。以下政府机构、联合国机构、流域委员会和研究机构是本文的主要权威来源,每个链接均指向相应机构的官方主页。
政府科学机构
- 美国地质调查局(USGS) — 水文数据、径流监测站、地下水监测及全球水量平衡估算。
- 美国国家海洋和大气管理局(NOAA) — 气候与水文监测、降水数据及洪水预报。
- NOAA五大湖环境研究实验室(GLERL) — 五大湖水位、冰盖、生态系统研究及入侵物种监测。
- 美国国家航空航天局地球观测站 — 河流、湖泊和湿地变化的卫星图像与分析,包括咸海及主要三角洲系统。
联合国及多边机构
- 联合国环境规划署(UNEP) — 淡水水质、生态系统及政策的全球评估。
- 联合国水机制(UN-Water) — 协调联合国各机构在水与卫生领域的工作,《世界水资源发展报告》发布机构。
- 联合国粮农组织全球水资源信息系统(AQUASTAT) — 粮食及农业组织关于水资源和农业用水的全球信息系统。
- 拉姆萨尔湿地公约 — 湿地保护与合理利用国际公约;国际重要湿地名录。
流域委员会与研究机构
- 多瑙河保护国际委员会(ICPDR) — 涵盖十四个国家和欧盟的多边流域管理机构。
- 湄公河委员会 — 协调柬埔寨、老挝、泰国和越南下湄公河事务的政府间机构。
- 美加国际联合委员会 — 依据《边界水域条约》管理五大湖及其他共享水域的双边机构。
- 国际湖泊环境委员会基金会(ILEC) — 湖泊可持续管理领域的全球研究与能力建设机构。
- 亚马孙合作条约组织(ACTO) — 八个亚马孙流域国家的政府间合作组织。
非政府研究机构
- 世界自然基金会(WWF)淡水项目 — 针对河流、湖泊、湿地及依赖淡水物种开展的全球研究与保护工作。
- 国际河流 — 对大型水坝、流域开发及社区影响进行机构层面的分析研究。
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