地球上的水循環(huán)課件VIP

地球上的水循環(huán)一、水循環(huán)基本過程（一）水循環(huán)基本過程水循環(huán)是指地球上各種形態(tài)的水，在太陽輻射、地心引力等作用下，通過蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、下滲以及徑流等五個環(huán)節(jié)，不斷地發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)換和周而復(fù)始運動的過程。（二）水循環(huán)機(jī)理水循環(huán)服從于質(zhì)量守恒定律水循環(huán)的基本動力是太陽輻射與重力作用。水循環(huán)廣及整個水圈，并深入大氣圈、巖石圈及生物圈。全球水循環(huán)是閉合系統(tǒng)，但局部水循環(huán)卻是開放系統(tǒng)地球上的水分在交替循環(huán)過程中，總是溶解并攜帶著某些物質(zhì)一起運動。第一節(jié)

水循環(huán)概述二、水循環(huán)的類型與層次結(jié)構(gòu)（一）水循環(huán)的基本類型大循環(huán)：大循環(huán)發(fā)生于全球海洋與陸地之間的水分交換過程，由于廣及全球，故名大循環(huán)，又稱外循環(huán)。主要特點：在循環(huán)過程中，水分通過蒸發(fā)與降水兩大基本環(huán)節(jié)，在空中與海洋，空中與陸地之間進(jìn)行垂向交換，與此同時，又以水汽輸送和徑流的形式進(jìn)行橫向交換。小循環(huán)：小循環(huán)是指發(fā)生于海洋與大氣之間，或陸地與大氣之間的水分交換過程。小循環(huán)又稱內(nèi)部循環(huán)，前者又可稱為海洋小循環(huán)，后者稱陸地小循環(huán)。

（二）全球水循環(huán)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)三、水體的更替周期水體的更替周期，是指水體在參與水循環(huán)過程中全部水量被交替更新一次所需的時間，通常可用下式作近似計算：

T=W/ΔW式中，T為更替周期（年或日、時）；W為水體總貯水量（米3）；ΔW為水體年平均參與水循環(huán)的活動量（米3/年）。水體周期水體周期極地冰川10000a沼澤水5a永凍地帶地下冰9700a土壤水1a世界大洋2500a河水16d高山冰川1600a大氣水8d深層地下水1400a生物水12h湖泊水17a

水體的更替周期是反映水循環(huán)強(qiáng)度的重要指標(biāo)，亦是反映水體水資源可利用率的基本參數(shù)。四、水循環(huán)的作用與效應(yīng)（一）水文循環(huán)與地球圈層構(gòu)造水是大氣圈的有機(jī)組成部分，擔(dān)當(dāng)了大氣循環(huán)過程的主角；水循環(huán)積極參與巖石圈中化學(xué)元素的遷移過程，為地質(zhì)大循環(huán)的主要動力因素；水作為生命活動的源泉，生物有機(jī)體的組成部分，全面的參與了生物大循環(huán)，成為溝通無機(jī)界和有機(jī)界聯(lián)系的紐帶水循環(huán)將4大圈層串聯(lián)在一起，組合成相互影響、相互制約的統(tǒng)一整體。（二）水循環(huán)與全球氣候水循環(huán)是大氣系統(tǒng)能量的主要傳輸、儲存和轉(zhuǎn)化者。水循環(huán)通過對地表太陽輻射能的重新再分配，使不同緯度熱量收支不平衡矛盾得到緩解。水循環(huán)的強(qiáng)弱及其路徑，直接影響天氣過程，決定氣候基本特征。

（三）水循環(huán)與地貌形態(tài)及地殼運動水循環(huán)過程中的流水重新塑造了全球的地貌形態(tài)。水循環(huán)影響地殼表層內(nèi)應(yīng)力的平衡，是觸發(fā)地震，甚至引起地殼運動的重要原因。（四）水循環(huán)與生態(tài)平衡水是生命之源，又是生物有機(jī)體的基本組成物質(zhì)。水循環(huán)的強(qiáng)度及其時空變化，是制約一個地區(qū)生態(tài)環(huán)境平衡、影響地區(qū)內(nèi)生物有機(jī)體活動主要因子。水循環(huán)強(qiáng)度的時空變化，是造成本區(qū)洪、澇、旱等自然災(zāi)害的主要原因。（五）水循環(huán)與水資源開發(fā)利用水資源與其它自然資源相比較主要不同點是水資源具有再生性和可以永繼利用的特點。水資源的再生性和可以永繼利用是有條件的。第二節(jié)水量平衡一、水量平衡概述水量平衡，是指任意選擇的區(qū)域（或水體），在任意時段內(nèi)，其收入的水量與支出的水量之間差額必等于該時段區(qū)域（或水體）內(nèi)蓄水的變化量，即水在循環(huán)過程中，從總體上說收支平衡。從本質(zhì)上說，水量平衡是質(zhì)量守恒原理在水循環(huán)過程中的具體體現(xiàn)。二、通用水量平衡方程基于上述水量平衡基本原理，可列出如下水量平衡方程式的通式：

寫成差分形式為：

式中，I為水量收入；Q為水量支出，s為區(qū)域的蓄水量，t為時間；上式為水量平衡的基本表達(dá)式。以陸地上任一地區(qū)為研究對象，則水量平衡方程式為：

p+E1+R表+R地下

+

S1=E2+R′表+R′地下

+

q

+

s2式中s1、s2分別為時段始末蓄水量。令E

=

E2

-

E1為時段內(nèi)凈蒸發(fā)量；Δs=s2-s1為時段內(nèi)蓄水變量，則上式可改寫為（P

+

R表

+

R地下）-（E+R′表+R′地下

+

q）=Δs三、全球水量平衡方程（一）海洋水量平衡方程式如以全球海洋為研究對象，則任意時段內(nèi)的水量平衡方程為：

P海+R-E海=Δs海多年平均狀態(tài)下Δs?！?，所以上式改寫為：

式中，P海，E海，R分別為海洋上任意時段降水量、蒸發(fā)量及入海徑流量。由上式可知，在多年平均狀態(tài)下，整個海洋的降水量加上入海徑流量與海面水蒸發(fā)量處于動態(tài)平衡狀態(tài)。（二）陸地水量平衡方程整個陸地系統(tǒng)的多年平均水量平衡方程為：

（三）全球水量平衡方程式將上述海洋水量平衡方程式與陸地水量平衡方程式組合一起，就構(gòu)成全球水量平衡方程式：

必須指出，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。四、研究水量平衡的意義通過水量平衡的研究，可以定量地揭示水循環(huán)過程與其它圈層相互聯(lián)系和相互制約的關(guān)系：通過水量平衡研究，可以對區(qū)域的自然地理特征進(jìn)行評價；水量平衡分析是水資源研究的基礎(chǔ)；水量平衡研究是自然界水文過程基本規(guī)律的主要方法；水量平衡法是揭示人與環(huán)境間相互影響的方法；水量平衡方法是水資源工程正式投入運行后合理處理各部門不同用水需要，進(jìn)行合理調(diào)度，科學(xué)管理，充分發(fā)揮工程效益的重要手段。第三節(jié)水循環(huán)的基本環(huán)節(jié)一、蒸發(fā)

蒸發(fā)是水由液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w狀態(tài)的過程，亦是海洋與陸地上的水返回大氣的唯一途徑。蒸發(fā)是水和熱量的綜合反映。二、水汽擴(kuò)散與輸送

水汽擴(kuò)散與輸送是將海水、陸地水與空中水聯(lián)系在一起的紐帶。通過擴(kuò)散運動，使得海水和陸地水源源不斷地蒸發(fā)升入空中，并隨氣流輸送到全球各地，再凝結(jié)并以降水的形式回歸到海洋和陸地。所以水汽擴(kuò)散和輸送的方向與強(qiáng)度，直接影響到地區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)。對于地表缺水，地面橫向水交換過程比較弱的內(nèi)陸地區(qū)來說，水汽擴(kuò)散和輸送對地區(qū)水循環(huán)過程具有特別重要的意義。三、降

水

降水是地表徑流的本源，亦是地下水的主要補(bǔ)給來源。降水在空間分布上的不均勻與時間變化上的不穩(wěn)定性又是引起洪、澇、旱災(zāi)的直接原因。

四、下滲

下滲又稱入滲，是指水從地表滲入土壤和地下的運動過程。它不僅影響土壤水和地下水的動態(tài)，直接決定壤中流和地下徑流的生成，而且影響河川徑流的組成。

在超滲產(chǎn)流地區(qū)，只有當(dāng)降水強(qiáng)度超過下滲率時才能產(chǎn)生徑流?？梢?，下滲是將地表水與地下水、土壤水聯(lián)系起來的紐帶，是徑流形成過程、水循環(huán)過程的重要環(huán)節(jié)。

五、徑流

流域的降水，由地面與地下匯入河網(wǎng)，流出流域出口斷面的水流，稱為徑流。由降水到達(dá)地面時起，到水流流經(jīng)出口斷面的整個物理過程，稱為徑流形成過程。

徑流是水量平衡的基本要素，它是自然地理環(huán)境中最活躍的因素。河川徑流的運動變化，又直接影響著防洪、灌溉、航運和發(fā)電等工程設(shè)施。因而徑流是人們最關(guān)心的水文現(xiàn)象。（一）徑流的表示方法1.流量Q

（流量過程線表示）

指單位時間內(nèi)通過某一斷面的水量，常用單位為立方米/秒。2.徑流總量W

指T時段內(nèi)通過某一斷面的總水量。常用的單位為立方米。3.徑流深度R

指將徑流總量平鋪在整個流域面積上所求得的水層深度，以毫米為單位。4.徑流模數(shù)M

是流域出口斷面流量與流域面積F的比值，單位為升/秒·平方千米5.徑流系數(shù)a

是某一時段的徑流深度R與相應(yīng)的降水深度P之比值。（二）徑流的形成過程1流域降雨階段

2流域蓄滲階段

1）、植物截留2）、下滲

3）、填洼：當(dāng)降雨強(qiáng)度大于下滲能力時，超出下滲強(qiáng)度的降雨（也稱超滲雨），形成地面積水，蓄積于地面洼地，稱為填洼。4）、徑流3坡地匯流階段

1）、坡面漫流：超滲雨水在坡面上呈片流、細(xì)溝流運動的現(xiàn)象，稱坡面漫流。2）、壤中流：壤中流（表層流）主要發(fā)生在近似地面透水性較弱的土層中，它是在臨時飽和帶內(nèi)的非毛管孔隙中側(cè)向運動的水流。3）、地下徑流：均勻透水的土壤有利于水滲透到地下水面，形成地下徑流。4河網(wǎng)匯流階段

各種徑流成分經(jīng)過坡地匯流注入河網(wǎng)后，沿河網(wǎng)向下游干流出口斷面匯集的過程，即河網(wǎng)匯流過程。1）、河岸容蓄

一部分河水補(bǔ)給地下水，增加兩岸的地下蓄水量，這稱為河岸容蓄。2）、河網(wǎng)容蓄

漲洪階段，出口斷面以上坡地匯入河網(wǎng)的總水量必然大于出口斷面的流量，因河網(wǎng)本身可以滯蓄一部分水量，稱為河網(wǎng)容蓄。3）、消退

當(dāng)上游補(bǔ)給量小于出口排泄量時，流量逐漸減小，水位相應(yīng)降低，漲洪時容蓄于兩岸土層的水量又補(bǔ)充入河網(wǎng)，直到降水在最后排到出口斷面為止。4）、河網(wǎng)調(diào)蓄作用

河網(wǎng)調(diào)蓄是對凈雨量在時程上的又一次再分配，故出口斷面的流量過程線比降雨過程線平緩得多。

在徑流形成中通常將流域蓄滲過程，到形成地面匯流及早期的表層流過程，稱為產(chǎn)流過程，坡地匯流與河網(wǎng)匯流合稱為流域匯流過程或匯流過程。產(chǎn)流過程與匯流過程（三）影響徑流的因素1、氣候因素

包括降水、蒸發(fā)、氣溫、風(fēng)、濕度等?！昂恿魇菤夂虻?/p>