第一章地球上的水及其循環(huán)

1、第一節(jié)地球上的水及地下水的起源第一節(jié)地球上的水及地下水的起源 第二節(jié)自然界的水循環(huán)第二節(jié)自然界的水循環(huán)第三節(jié)與水文循環(huán)有關(guān)的第三節(jié)與水文循環(huán)有關(guān)的氣象、水文因素氣象、水文因素 第四節(jié)水文循環(huán)的水量平衡第四節(jié)水文循環(huán)的水量平衡 第一章第一章 地球上的水及其循環(huán)地球上的水及其循環(huán)第一節(jié)地球上的水及地下水的起源第一節(jié)地球上的水及地下水的起源 地球淺部層圈水的分布地球淺部層圈水的分布據(jù)聯(lián)合國教科文組織資料，轉(zhuǎn)引自中國大百科全書大氣科學(xué)海洋科學(xué)水文科學(xué)卷。未包括生物圈及巖石圈礦物結(jié)合水。 地球上的水從大氣到地球表面至地核各個(gè)層圈都賦存有水。地球上的水從大氣到地球表面至地核各個(gè)層圈都賦存有水。 即：地球淺

2、部層圈水，如大氣圈、地球表面、巖石圈和生即：地球淺部層圈水，如大氣圈、地球表面、巖石圈和生物圈中；地球深部的地幔和地核中。物圈中；地球深部的地幔和地核中。一、地球上的水一、地球上的水主要是降水和地表水等滲入地下形主要是降水和地表水等滲入地下形成成滲入水滲入水 。凝結(jié)水：凝結(jié)水：水汽凝結(jié)形成的地下水。水汽凝結(jié)形成的地下水。埋藏水：埋藏水：和沉積物同時(shí)生成或海水滲入到原生沉和沉積物同時(shí)生成或海水滲入到原生沉積物的空隙中而形成的地下水。積物的空隙中而形成的地下水。初生水：初生水：直接由巖漿中分離出來的氣體化合而成直接由巖漿中分離出來的氣體化合而成的，這種水是巖漿作用的結(jié)果。的，這種水是巖漿作用的結(jié)果

3、。脫生水：脫生水：水化礦物和含有結(jié)晶水的礦物，如石膏水化礦物和含有結(jié)晶水的礦物，如石膏CaSO42H2O、芒硝、芒硝NaSO410H2O、褐鐵礦、褐鐵礦Fe2O33H2O，當(dāng)存在環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，如深埋地下，當(dāng)存在環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，如深埋地下后受高溫高壓作用，結(jié)晶水脫出來，形成自由流動(dòng)后受高溫高壓作用，結(jié)晶水脫出來，形成自由流動(dòng)的地下水。的地下水。二、地下水的起源二、地下水的起源 第二節(jié)自然界的水循環(huán)第二節(jié)自然界的水循環(huán)自然界的水循環(huán)自然界的水循環(huán)地質(zhì)循環(huán)與水文循環(huán)關(guān)系示意圖地質(zhì)循環(huán)與水文循環(huán)關(guān)系示意圖 （據(jù)阿勃拉莫夫）（據(jù)阿勃拉莫夫）水文循環(huán)水文循環(huán)地球表層圈的水（大氣水、地表水和地殼巖石空隙的

4、地下地球表層圈的水（大氣水、地表水和地殼巖石空隙的地下水）的分布形式水）的分布形式 （1 1）定義）定義-在太陽熱力和重力的作用下，大在太陽熱力和重力的作用下，大氣圈、氣圈、 水圈和巖石圈中的水不斷相互轉(zhuǎn)化的水圈和巖石圈中的水不斷相互轉(zhuǎn)化的過程。過程。水文循環(huán)水文循環(huán)（2）產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因內(nèi)因：水體本身的性質(zhì)內(nèi)因：水體本身的性質(zhì)外因：太陽輻射外因：太陽輻射地心吸引力地心吸引力固氣液水循環(huán)的條件水循環(huán)的條件水循環(huán)的動(dòng)力水循環(huán)的動(dòng)力水體流動(dòng)的動(dòng)力水體流動(dòng)的動(dòng)力（3）水文循環(huán)的劃分）水文循環(huán)的劃分 循環(huán)路徑不同：循環(huán)路徑不同： 大循環(huán)（海大循環(huán)（海-陸）與小循環(huán)（海陸）與小循環(huán)（海-海，陸海，陸-陸

5、）陸） 時(shí)空尺度不同：時(shí)空尺度不同： 全球水文循環(huán)，流域水文循環(huán)，水全球水文循環(huán)，流域水文循環(huán)，水-土土-生系生系統(tǒng)水文循環(huán)統(tǒng)水文循環(huán) （4）水文循環(huán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律）水文循環(huán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 海洋的蒸發(fā)量海洋的蒸發(fā)量降水量降水量 陸地的降水量陸地的降水量蒸發(fā)量蒸發(fā)量 大陸輸入水汽量與輸出水量基本平衡大陸輸入水汽量與輸出水量基本平衡水文循環(huán)水文循環(huán)水文循環(huán)示意圖水文循環(huán)示意圖水文循環(huán)尺度水文循環(huán)尺度全球、流域（區(qū)域）、水全球、流域（區(qū)域）、水-土土-生生 降水降水 蒸發(fā)蒸發(fā) 徑流徑流 水汽輸送水汽輸送 入滲入滲 蒸發(fā)蒸發(fā) 降水降水 水汽輸送水汽輸送 全球水文循環(huán)全球水文循環(huán) 水文循環(huán)的作用水文循環(huán)的作用通

6、過循環(huán)通過循環(huán)水的質(zhì)量得以凈化、水的數(shù)量得以再生水的質(zhì)量得以凈化、水的數(shù)量得以再生 水資源不斷更新與再生，可以保證在其再生速水資源不斷更新與再生，可以保證在其再生速度水平上的永續(xù)利用度水平上的永續(xù)利用也是可持續(xù)發(fā)展保證也是可持續(xù)發(fā)展保證第三節(jié)與水文循環(huán)有關(guān)的氣象、第三節(jié)與水文循環(huán)有關(guān)的氣象、水文因素水文因素 影響水文循環(huán)的因素影響水文循環(huán)的因素（1）氣象因素）氣象因素 （2）自然地理?xiàng)l件）自然地理?xiàng)l件 （3）人類活動(dòng)等）人類活動(dòng)等 無論哪種因素如果其影響的結(jié)果是：有利于無論哪種因素如果其影響的結(jié)果是：有利于蒸發(fā)，不利于徑流，就會(huì)促進(jìn)內(nèi)陸水文循環(huán)。蒸發(fā)，不利于徑流，就會(huì)促進(jìn)內(nèi)陸水文循環(huán)。一、主要

7、氣象因素一、主要?dú)庀笠蛩?氣溫：氣溫：地表的熱力狀況隨時(shí)間和空間的變化必然導(dǎo)致地表的熱力狀況隨時(shí)間和空間的變化必然導(dǎo)致氣溫的相應(yīng)變化。氣溫的相應(yīng)變化。 氣壓：氣壓：由于大氣的質(zhì)量隨高度增加而降低，因此壓力由于大氣的質(zhì)量隨高度增加而降低，因此壓力也隨高度增加而降低。而地表熱力狀況的差異，則造也隨高度增加而降低。而地表熱力狀況的差異，則造成氣壓在水平方向的變化。成氣壓在水平方向的變化。 濕度：濕度：大氣中水汽含量構(gòu)成了空氣濕度。水汽具有重大氣中水汽含量構(gòu)成了空氣濕度。水汽具有重量，所以也有壓力。量，所以也有壓力。 蒸發(fā)：蒸發(fā)：常溫下水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)進(jìn)入大氣的過程常溫下水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)進(jìn)入大氣的過程

8、 降水降水 ：一個(gè)地區(qū)降水量的大小，決定了該地區(qū)水資一個(gè)地區(qū)降水量的大小，決定了該地區(qū)水資源的豐富程度源的豐富程度 絕對濕度絕對濕度 某一地區(qū)某一時(shí)刻空氣中水汽的含量。代某一地區(qū)某一時(shí)刻空氣中水汽的含量。代表符號：重量單位表符號：重量單位m，壓力單位，壓力單位e某一溫度下，空氣中可能被容納的水汽數(shù)量稱為飽和某一溫度下，空氣中可能被容納的水汽數(shù)量稱為飽和水汽含量（水汽含量（M或或E）。）。相對濕度：絕對濕度和飽和水汽含量之比。相對濕度：絕對濕度和飽和水汽含量之比。re/E二、水文因素（徑流）二、水文因素（徑流） 1、河流的特征、河流的特征1）河系）河系:匯入某河干流的全部支流的總和。匯入某河干流

9、的全部支流的總和。2）流域）流域:指分水線或分水嶺以內(nèi)河系集水指分水線或分水嶺以內(nèi)河系集水面積的范圍。面積的范圍。3）河流的補(bǔ)給類型）河流的補(bǔ)給類型:地表水和地下水地表水和地下水2、徑流及影響徑流的因素、徑流及影響徑流的因素徑流徑流:一個(gè)流域內(nèi)的降水除去消耗于蒸發(fā)以一個(gè)流域內(nèi)的降水除去消耗于蒸發(fā)以外的全部水流?？梢苑譃椋旱乇韽搅骱偷赝獾娜克鳌？梢苑譃椋旱乇韽搅骱偷叵聫搅鳌Ｏ聫搅?。河流的流域河流的流域I干流；干流；、一支流；一支流；1干流的分水嶺；干流的分水嶺；2、3一支一支流的分水嶺。流的分水嶺。徑流的研究方法徑流的研究方法徑流的研究方法徑流的研究方法（1）流量流量Q 單位時(shí)間內(nèi)通過河流某

10、一過單位時(shí)間內(nèi)通過河流某一過水?dāng)嗝嫠鞒龅乃?，水?dāng)嗝嫠鞒龅乃浚琺3/s。Q=v*F （2）徑流總量（）徑流總量（W）W=Q*T Q=v*FQ單位時(shí)間內(nèi)通過河流某一斷面的水量稱為徑流量，單位為（m3/s）F過水?dāng)嗝婷娣e（m2）v通過該斷面的平均流速（m/s）T某一時(shí)段（一般為一年）徑流的研究方法徑流的研究方法（ 3 ）徑流模數(shù)（）徑流模數(shù)（M） 指單位面積 F 上平均產(chǎn)生的流量 公式：M=Q/F*103 單位：L/s.km2（4 ）徑流深度（）徑流深度（Y) 指計(jì)算時(shí)段內(nèi)的總的徑流量，均勻分布于測站以上整個(gè)流域面積上所得到的平均水層厚度。 公式：Y=W/F 單位：mm（5）徑流系數(shù)（）徑流

11、系數(shù)（a） 指同一時(shí)段內(nèi)流域面積上的徑流深度與降水量的比值 公式：a=Y/X （以小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示）徑流特征值換算關(guān)系徑流特征值換算關(guān)系徑流特征值換算關(guān)系徑流特征值換算關(guān)系三、氣象、水文資料的收集與整理三、氣象、水文資料的收集與整理1、資料的收集由該地區(qū)氣象、水文站獲得2 2、資料整理分析、資料整理分析（1）平面等值線圖：用于大面積范圍內(nèi)的小比例尺各種圖件，年等降水量曲線圖，年等溫線圖。（2）時(shí)程曲線圖：以時(shí)間為橫坐標(biāo)，各種氣象要素值為縱坐標(biāo)，相互對應(yīng)的曲線或柱狀圖。第四節(jié)水文循環(huán)的水量平衡第四節(jié)水文循環(huán)的水量平衡 一一 水量平衡水量平衡 通用水量平衡方程通用水量平衡方程（1）水文學(xué)（水文地質(zhì)

12、學(xué)）研究的基本原理）水文學(xué)（水文地質(zhì)學(xué)）研究的基本原理 物質(zhì)不滅（質(zhì)量）、能量守恒定律為基本原理物質(zhì)不滅（質(zhì)量）、能量守恒定律為基本原理 （2）通用水量平衡方程：）通用水量平衡方程：區(qū)域區(qū)域段段要素要素 I = O + (W1 - W2) = O + W 其中，其中，I ：時(shí)段內(nèi)輸入?yún)^(qū)域的各種水量之和：時(shí)段內(nèi)輸入?yún)^(qū)域的各種水量之和 O ：時(shí)段內(nèi)輸出區(qū)域的各種水量之和：時(shí)段內(nèi)輸出區(qū)域的各種水量之和 W =W1 -W2： 區(qū)域內(nèi)時(shí)段始末的儲(chǔ)水量區(qū)域內(nèi)時(shí)段始末的儲(chǔ)水量 不同區(qū)域、不同研究對象可以寫出具體的水量平衡方不同區(qū)域、不同研究對象可以寫出具體的水量平衡方程式程式二我國水量平衡二我國水量平衡河河

13、 流流 流流域域面面積積（%） 降降水水量量（mm） 徑徑流流量量（mm） 蒸蒸發(fā)發(fā)量量（mm） 太平洋 56.72 918 391 527 印度洋 6.51 739 518.6 220.4 北冰洋 0.53 357 215.9 141.1 外外流流河河域域 總計(jì) 63.76 896 403.4 492.6 內(nèi)內(nèi)流流河河域域 36.24 164 33.8 130.2 全全國國合合計(jì)計(jì) 1 10 00 0 6 62 29 9 2 26 69 9. .5 5 3 35 59 9. .5 5 太平洋流域太平洋流域內(nèi)流區(qū)域內(nèi)流區(qū)域印度洋流域印度洋流域北冰洋流域北冰洋流域中中 國國 水水 系系三全球水量

14、平衡三全球水量平衡分區(qū)分區(qū) 水量平衡要素水量平衡要素 年水量（年水量（k km3） 年水深（年水深（mm） 降水量降水量 110000110000 924 徑流量徑流量 4700047000 395395 外流區(qū)外流區(qū) 蒸發(fā)量蒸發(fā)量 6300063000 529529 降水量降水量 90009000 300300 內(nèi)流河域內(nèi)流河域 蒸發(fā)量蒸發(fā)量 90009000 300300 降水量降水量 458000458000 12701270 徑流量徑流量 4700047000 130130 世界海洋世界海洋 蒸發(fā)量蒸發(fā)量 505000505000 14001400 降水量降水量 577000577000 11301130 全球全球 蒸發(fā)量蒸發(fā)量 577000577000 11301130 主要原因：主要原因： 1、全球氣候轉(zhuǎn)暖，冰雪融水匯入海洋，使海平、全球氣候轉(zhuǎn)暖，冰雪融水匯入海洋，使海平面上升面上升0.7mm。 2、氣候變暖使陸地蒸發(fā)加強(qiáng)，可使海平面上升、氣候變暖使陸地蒸發(fā)加強(qiáng)，可使海平面上升0.2mm。 3、人類修筑山塘水庫減少入海徑流量，海平面下、人類修筑山塘水庫減少入海徑流量，海平面下降降0.1mm。4、氣溫升高使地下水位降低，地下水減少的儲(chǔ)量、氣溫升高使地下水位降低，地下水減少的儲(chǔ)量若匯入海洋，可使海平面上