1 地球上的水循環(huán)與水量平衡[沐風(fēng)教學(xué)]

1、水文與水資源學(xué) 第一章第一章 地球上的地球上的 水循環(huán)與水量平衡水循環(huán)與水量平衡 1 1優(yōu)講課堂 一、地球上水的分布 二、地球上的水循環(huán) 三、地球上的水量平衡 四、水循環(huán)研究的進展 目 錄 第一節(jié) 地球上水的分布 液態(tài) 固態(tài) 氣態(tài) u分布廣泛 第一節(jié) 地球上水的分布 u分布廣泛 地下 地表空中 生物 水水 第一節(jié) 地球上水的分布 u分布不均 第一節(jié) 地球上水的分布 u分布不均 第一節(jié) 地球上水的分布 u分布不均 第一節(jié) 地球上水的分布 第二節(jié) 地球上的水循環(huán) 一、水循環(huán)的概念和類型 u定義 1 定義 地球上各種形態(tài)的水，在太陽輻射、地球引力等作用下，通過水 分蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、下滲、徑

2、流等五個環(huán)節(jié)，不斷發(fā) 生的周而復(fù)始的運動過程 第二節(jié) 地球上的水循環(huán) 一、水循環(huán)的概念和類型 第二節(jié) 地球上的水循環(huán) 一、水循環(huán)的概念和類型 u定義 2 意義 l促進自然地理環(huán)境中物質(zhì)和能量遷移轉(zhuǎn)化（整體：地質(zhì)循環(huán)、大氣循環(huán)、生 物循環(huán)、水循環(huán)） l影響地殼運動和塑造地貌形態(tài)（巖石圈：地震、滑坡、泥石流等；侵蝕、搬 運、沉積等） l影響天氣現(xiàn)象和氣候特征（大氣圈：蒸發(fā)、降水、水汽輸送均在大氣中完成） l形成區(qū)域水文現(xiàn)象和水資源（水圈：更新、凈化） 第二節(jié) 地球上的水循環(huán) 一、水循環(huán)的概念和類型 u定義 3 成因 l內(nèi)因：水在常溫下三態(tài)共存并能相互轉(zhuǎn)化 l外因： p太陽輻射 水的三態(tài)轉(zhuǎn)化及水汽輸

3、送的能量來源 p地球引力 降水和徑流的能量來源 第二節(jié) 地球上的水循環(huán) 一、水循環(huán)的概念和類型 u定義 4 影響因素 l自然因素： p氣象因素 主導(dǎo)因素 決定作用 p地質(zhì)地貌、土壤、植被等因素 加速或延緩作用 l人為因素： p工程措施 修建水庫、跨流域調(diào)水 p生物措施 植樹造林、農(nóng)業(yè)開發(fā) 第二節(jié) 地球上的水循環(huán) 一、水循環(huán)的概念和類型 u類型 根據(jù)發(fā)生的地域范圍 l大循環(huán)： p海陸水分交換 p環(huán)節(jié)齊全，縱向交換和橫向交換都有 l小循環(huán)： p海洋小循環(huán) 只有縱向交換 p陸地小循環(huán) 內(nèi)流區(qū)小循環(huán) 只有縱向循環(huán) 外流區(qū)小循環(huán) 縱向交換和橫向交換都有 第二節(jié) 地球上的水循環(huán) 二、水體的水分交換更新周期

4、 u定義 水體在參與水循環(huán)過程中，全部水被交換更新一次所需要的時間 u公式 T：水體水分交換更新周期； W1：水體靜儲水量，即水體多年平均儲水量； W2：水體的年動態(tài)水量，即水體一年內(nèi)向外排出的水量 1 2 W T W 第二節(jié) 地球上的水循環(huán) 二、水體的水分交換更新周期 u意義-反映水循環(huán)強度和水資源可利用率 lT ，v ，開發(fā)價值 lV取水v，水資源可持續(xù)開發(fā)利用 u各種水體的水分交換更新周期（P13 表1-3：會計算） 第三節(jié) 地球上的水量平衡 一、水量平衡 u概念 任意區(qū)域在任一時段，其收入水量與支出水量的差額等于蓄水量的變化量 u意義 l定量揭示水循環(huán)與自然地理環(huán)境和人類社會的關(guān)系 l

5、反映水文要素之間的數(shù)量關(guān)系 l檢驗水文觀測結(jié)果的合理性 l為建立水文模型和區(qū)域水資源合理開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ) 第三節(jié) 地球上的水量平衡 圖A圖B 某一地區(qū)某 一段時期內(nèi) 某一地區(qū)某 一段時期內(nèi) 儲水變量 （增加） 儲水變量 （減少） 原有水量水量的支出水量的收入 第三節(jié) 地球上的水量平衡 二、通用水量平衡方程 u基本形式 u通用水量平衡方程式 P：降水量； E1：水汽凝結(jié)量；E2：蒸發(fā)量；Rs：地表徑流量； Rg：地下徑 流量；（1為流入，2為流出） q：人工補（?。┧浚唬?為補水，2為取水） S：不同時段蓄水量 IQs 第三節(jié) 地球上的水量平衡 三、閉合流域水量平衡方程 P E1 Rg2

6、s q2 Rg1 Rs2 地面分水線 地下分水線 Rs1 q1 E2 第三節(jié) 地球上的水量平衡 三、閉合流域水量平衡方程 u假設(shè)條件 u通用水量平衡方程式 P：降水量；E：有效蒸發(fā)量；R=Rs+Rg：徑流總流出量； q=q2-q1：人工凈取水量；s=s2-s1：蓄水變化量 三、閉合流域水量平衡方程 u流域多年平均水量平衡方程式 (q=0，s=0） P0：流域多年平均降水量；E0：多年平均蒸發(fā)量；R0：多年平均徑流量 u徑流系數(shù)和蒸發(fā)系數(shù)及其意義 降水量中轉(zhuǎn)化成為徑流量的比例 降水量中消耗于蒸發(fā)而轉(zhuǎn)化為水汽的比例 用來衡量一個地區(qū)的干濕程度， ，水資源越豐富 第三節(jié) 地球上的水量平衡 四、全球水

7、量平衡方程 u海洋水量平衡方程式 （任一時段） （多年平均） u陸地水量平衡方程式 （任一時段） （多年平均） 第三節(jié) 地球上的水量平衡 四、全球水量平衡方程 u全球水量平衡方程式 在水循環(huán)過程中，全球總水量不變，不等于各種水體之間相對數(shù)量亦恒定不變。 據(jù)分析，自本世紀(jì)初至60年代期間，全球氣溫平均上升了1.2，由此引起冰川消融， 全球冰川體積每年大約減少 250109米3 ；這些消融的水入海后，使海平面上升了0.7 毫米。 第三節(jié) 地球上的水量平衡 四、全球水量平衡方程 u全球水量平衡方程式 第三節(jié) 地球上的水量平衡 四、全球水量平衡方程 u全球水量平衡方程式 1、將全球的陸地作為一個獨立的

8、單元系統(tǒng)，已知多年平均降水量 Pe=119000km3、多年平均蒸發(fā)量Ee=72000km3、試根據(jù)區(qū)域水量平衡原理 （質(zhì)量守恒原理）計算多年平均情況下每年從陸地流入海洋的徑流量R為多少？ 2、將全球作為一個獨立的單元系統(tǒng)，當(dāng)已知全球海洋的多年平均蒸發(fā)量 Eo=505000km3、陸地的多年平均蒸發(fā)量Ec=72000km3，試根據(jù)全球的水量 平衡原理推算全球多年平均降水量為多少？ 第三節(jié) 地球上的水量平衡 一、研究進展 u基本資料庫的建立 u水循環(huán)的大氣過程模擬研究 l水汽含量模擬研究 l水汽輸送與水汽收支研究 u水循環(huán)的陸面過程模擬研究 u陸-氣相互作用與耦合 第四節(jié) 水循環(huán)研究進展 二、發(fā)展趨勢 u基本資料的獲取及同化 u陸-氣耦合原理、模型、尺度匹配 u全球變化及人類活動對水循環(huán)