第四章海洋和陸地水

第四章海洋和陸地水本章提綱地球水循環(huán)與水量平衡海洋起源與海水理化性質(zhì)海水的運動海平面變化河流湖泊與沼澤第一節(jié)地球水循環(huán)與水量平衡地球上水的分布水分循環(huán)和水量平衡地球上水的分布大氣圈中的水雨雹、霰、雪水蒸氣崖石圈中的水地下水巖漿水水合水生物圈中的水體液（細(xì)胞外液）細(xì)胞液（細(xì)胞內(nèi)液）生物聚合水化物（鍵合水）狹義水圈陸地水泉水、沼澤水塘水、湖水冰蓋、雪蓋河水、冰川河口區(qū)水淺海水海洋水大洋水海洋沉積物孔隙水

水圈各種礦物中的化合水、結(jié)合水被深部巖石所封存的水分海洋、河流、湖泊地下水大氣水分和冰

二、水分循環(huán)和水量平衡水分循環(huán)的定義：蒸發(fā)：海陸表面的水分因太陽輻射蒸發(fā)進(jìn)入大氣；降水：在適宜條件下水汽凝結(jié)發(fā)生降水：大部分直接降落在海洋中，形成海洋水分與大氣間的內(nèi)循環(huán)；降落到地面，出現(xiàn)三種情況：通過蒸發(fā)和蒸騰返回大氣；滲入地下形成土壤水或潛水；形成徑流匯入河流，最終回到海洋。

水量平衡定義：對于任意選擇的區(qū)域（或水體），在任意時段內(nèi):蓄水量變化值=收入水量-支出水量水量平衡的三個重要環(huán)節(jié)：降水量蒸發(fā)量徑流量全球水平衡的情況全球水量保持平衡，基本上長期不變；海洋是大氣水分和陸地水的主要來源；大陸氣團(tuán)對陸地降水的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及海洋氣團(tuán)的作用；海洋和陸地水最后通過徑流達(dá)到平衡。海洋蒸發(fā)量大于降水量；陸地降水量等于陸地蒸發(fā)量與入海徑流量之和；陸地上的蒸發(fā)量小于降水量。不同緯度的降水量和蒸發(fā)量第二節(jié)海洋起源與海水理化性質(zhì)海洋的起源海洋的構(gòu)成海水的組成海水的溫度、密度和透明度一、海洋的起源關(guān)于海洋的起源的假說：洋殼是原生的，地球形成初期大洋就已存在。泛大陸分離時海底擴張形成了洋殼。熔融巖漿侵入地殼并溢出地表冷凝，因其密度大．導(dǎo)致其下伏地殼沉入上地幔，最終形成洋殼。關(guān)于海水的假說：傾向于來自地殼和上地幔。

二、海洋的構(gòu)成—洋定義：遠(yuǎn)離大陸的，深度大，面積廣，不受大陸影響，具有穩(wěn)定理化性質(zhì)、潮汐系統(tǒng)以及強大洋流系統(tǒng)的水域。四大洋：太平洋：181.344(106km2)大西洋:94.314(106km2)印度洋:74.118(106km2)北冰洋:12.257(106km2)海洋的構(gòu)成—海定義：毗鄰大陸的，深度淺，面積小，兼受大洋和大陸影響，理化性質(zhì)較不穩(wěn)定，潮汐現(xiàn)象明顯，具有獨立海流系統(tǒng)的水域。海的分類邊緣海：位于陸地邊緣的海；陸間海：陸間海（地中海）內(nèi)陸海（黑海、波羅的海）

三.海水的組成海水的化學(xué)成分水：96.5％；其他物質(zhì)：3.5％；少量有機和無機懸浮固體物質(zhì)。氫和氧是海水中最主要的化學(xué)成分。在海水中已發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素周期表上的天然元素約有80種，不同元素的含量差別很大。

海水的鹽度和氯度海水鹽度：海水中全部溶解固體與海水重量之比，常以每千克海水中所含的克數(shù)表示。海水的氯度：每千克海水中所含氯的克數(shù)。四.海水的溫度、密度和透明度海水的溫度：取決于海水的熱量收支狀況。主要的熱量來源：太陽輻射大氣對海面的長波輻射海面水汽凝結(jié)暖于海水的降水大陸徑流地球內(nèi)部向海水放出的熱能海水熱量消耗海面蒸發(fā)海面向空氣的長波輻射海面與冷空氣的對流熱交換海水溫度的變化季變化：取決于太陽輻射的季變化，季風(fēng)和洋流也有一定影響。日變化：取決于太陽輻射的日變化。2.密度ρ定義：單位體積中的海水質(zhì)量。單位：g/cm3。海水密度值比純水大，約為：1.022~1.028。3.顏色與透明度顏色取決于海水對太陽光線的吸收和反射狀況：紅光、橙光和紫光在水深20米以內(nèi)都被吸收；綠光、黃光和藍(lán)光伸入得更深一些，極少量藍(lán)光能夠伸進(jìn)1000米以上；受到海水中懸浮微粒和水分子的散射；海水中的浮游生物也吸收和反射太陽光，生物豐富的海水和沒有生物的海水顏色不同：沿岸海水多綠、黃和棕色，部分原因是由于生物豐富和河水帶來泥沙所致。海水的透明度以直徑30厘米的白圓盤投入海水中的可見深度來表示。影響因素：水中的懸浮物質(zhì)海水的顏色浮游生物海水的渦動入海徑流天空的云量第三節(jié)

海水的運動潮汐與潮流海洋中的波浪

洋面流和水團(tuán)運動一.潮汐與潮流潮汐的定義：由月球和太陽的引力引起的海面周期性升降現(xiàn)象，稱為潮汐。和潮汐相關(guān)的概念：漲潮：海面升高，海水涌上海岸；落潮：海面下降，海水從岸上后退；高潮：漲潮時海水面最高處；低潮：落潮時海水面最低處；潮差：高潮與低潮的高差。潮差的變化規(guī)律以朔望月為周期變化。大潮：潮差最大時；小潮：潮差最小時。

潮汐的周期變化

潮流定義：海水受月球和太陽的引力而發(fā)生潮位升降的同時所發(fā)生的周期性流動。二、海洋中的波浪

（海浪）波浪定義：海水質(zhì)點以其原有平衡位置為中心，在垂直方向上作周期性圓周運動的現(xiàn)象。波浪要素：波峰波谷波長波高

波浪要素波浪的分類按波浪成因分為：“風(fēng)浪”：由風(fēng)的作用而產(chǎn)生的波浪；“海嘯”：因地震或風(fēng)暴而產(chǎn)生的波浪；“潮波”：由引潮力引起的波浪；“氣壓波”：由氣壓突變而產(chǎn)生的波浪；“船行波”：因船行作用而產(chǎn)生的波浪。按波長和水深的相對關(guān)系分為：“深水波”（短波）“淺水波”（長波）按作用力的作用情況分為：“強制波”“自由波”（余波）三、洋面流和水團(tuán)運動洋流的定義：海水沿著一定的方向有規(guī)律的水平流動。洋流的主要動力：風(fēng)力地球偏轉(zhuǎn)力海陸分布海底起伏洋流對于自然地理成分，尤其是對氣候發(fā)生巨大的（雖然并不是直接的）影響，許多沿海地區(qū)的溫度和降水狀況，都與附近的洋流有關(guān)。1.洋流的成因和分類洋流按成因分為：摩擦流重力-氣壓梯度流潮流

摩擦流—風(fēng)海流摩擦深度：盛行風(fēng)對水面摩擦力的作用，以及風(fēng)在波浪迎風(fēng)面上所施的壓力，迫使海水向前運動。海水開始運動后，受到科里奧利力的影響，流向與風(fēng)向不一致。在北半球海水表面流向偏于風(fēng)向右方45°，在南半球偏左45°，偏角隨著深度增加而增加，但流速隨深度的增加而減小，到某一深度處，流速只為表面流速的1/23，這個深度稱為摩擦深度。風(fēng)海流的定義：由于風(fēng)對水面的摩擦而產(chǎn)生的海水水平流動。2.大洋水團(tuán)定義：大洋中具有特別溫度和鹽度值的、性質(zhì)相同的大團(tuán)水體。第四節(jié)海平面變化海平面在總體上是逐漸上升的。課林格（1980）估算：40億年前海平面比目前低2490m；20億年前低1500m；10億年前低620m；5億年前仍低320m。第五節(jié)

海洋資源和海洋環(huán)境保護(hù)海洋資源海洋對地理環(huán)境的影響海洋環(huán)境保護(hù)

一.海洋資源海洋資源：與海水本身有著直接關(guān)系的物質(zhì)和能量。溶解于海水中的化學(xué)元素；海洋生物；海底礦藏；由海水運動所產(chǎn)生的能量；貯藏在海水中的熱量。

二.海洋對地理環(huán)境的影響海洋本身構(gòu)成了地理環(huán)境的基本要素之一。海洋是地球上的生命搖籃，最早的生命產(chǎn)生于海洋。海洋形成了最大的生態(tài)系統(tǒng)——海洋生態(tài)系統(tǒng)。海洋是到達(dá)地球表面的太陽能的主要接收者，也是主要的蓄積者。海洋借助自己與大氣的物質(zhì)和能量交換過程間接影響了氣候和受氣候影響的各種自然現(xiàn)象。

三、海洋環(huán)境保護(hù)限制入海的污染物；適當(dāng)安排生產(chǎn)和資源開發(fā)。

第六節(jié)河流河流、水系和流域水情要素河川徑流河流的補給流域的水量平衡一.河流、水系和流域陸地水主要的主要組成：河流湖泊沼澤冰川地下水1.河流、水系和流域的概念河流的定義：在重力的作用下，集中于地表凹槽內(nèi)的經(jīng)常性或周期性的天然水道。水系：由河流綜合沿途的很多支流，形成的復(fù)雜的干支流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。流域：河流或水系從一定的陸地面積上獲得水分的補給的部分陸地。2.水系形式水系形式：是一定的巖層構(gòu)造、沉積物性質(zhì)和新構(gòu)造應(yīng)力場的反映。水系形式通常分為：樹枝狀：發(fā)育在抗侵蝕能力比較一致的沉積巖或變質(zhì)巖區(qū)；格狀：出現(xiàn)在巖層軟硬相間、地下水源比較豐富的平行褶皺構(gòu)造區(qū)；長方形：往往和巨大的斷裂構(gòu)造相聯(lián)系。3.河流的縱橫斷面河流縱斷面能夠很好地反映河流比降的變化。河流的縱斷面圖的繪制方法：以落差為縱軸；距河口的距離為橫軸；據(jù)實測高度值定出各點的坐標(biāo)；連接各點。

相關(guān)的概念總落差：河源與河口的高度差。落差：某一河段兩端的高度差。比降：單位河長的落差。

影響河流縱斷面的因素流域內(nèi)巖層的性質(zhì)地貌類型的復(fù)雜程度河流的年齡4.河流的分段河源：指河流最初具有地表水流形態(tài)的地方，是全流域海拔最高的地方。上游：指緊接河源的河谷窄、比降和流速大、水量小、侵蝕強烈、縱斷面呈階梯狀并多急灘和瀑布的河段。中游：水量逐漸增加，但比降已較和緩，流水下切力已開始減小，河床位置比較穩(wěn)定，侵蝕和堆積作用大致保持均衡，縱斷面往往成平滑下凹曲線。下游：河谷寬廣，河道彎曲，河水流速小而流量大，淤積作用顯著，到處可見淺灘和沙洲。河口：是河流入海、入湖或匯入更高級河流處。

二.水情要素水位流速流量溫度與冰情1.水位定義：河流中某一標(biāo)準(zhǔn)基面或測站基面上的水面高度。水位高低是流量大小的主要標(biāo)志。2.流速流速：指水質(zhì)點在單位時間內(nèi)移動的距離。流速取決于縱比降方向上水體重力的分力與河岸和河底對水流的摩擦力之比。3.流量定義:單位時間內(nèi)通過某過水?dāng)嗝娴乃浚瑔挝粸閙3/s。計算公式：流量的變化會引起流水蝕積過程等特征值的變化。流量的變化會引起水位的變化。4.河流的溫度影響河流溫度的主要因素：河流的補給特征；隨時間而變化；隨流程遠(yuǎn)近而發(fā)生變化。

三.河川徑流徑流的形成和集流過程徑流的變化特征徑流1、徑流的形成和集流過程長時間連續(xù)降水典型模式：停蓄階段漫流階段河槽集流階段2、徑流的變化年內(nèi)變化：

汛期平水期枯水期冰凍期年際變化：由降水量的年際變化引起，常以徑流的離差系數(shù)來表示年徑流的變化程度。3、特征徑流洪水徑流：水位超過一定高度，給城市或村莊帶來災(zāi)害的徑流。連續(xù)的強降水枯水徑流：一年內(nèi)沒有洪水時期的徑流。補給方式：地下水四.河流的補給補給形式：降落在地表的雨水冰川積雪地下水湖泊和沼澤2.各種補給的特點降水補給融水補給地下水補給湖泊與沼澤水補給人工補給五.流域的水量平衡流域水量平衡的原理：進(jìn)入任意流域空間的水量，減去所消耗的水量，等于它原來水量的絕對增加量。意義：可利用流域水量平衡的原理把進(jìn)入某一流域的各種水量來源進(jìn)行比較，確定各自對水量情勢的影響程度。第七節(jié)湖泊與沼澤湖泊沼澤一、湖泊—湖泊的成因和類型湖泊的定義：地面洼地積水形成較為廣的水域。湖泊形成的條件：地貌條件：湖盆物資基礎(chǔ)：水當(dāng)?shù)孛矖l件與物質(zhì)資料不匹配時：巨大的封閉盆地卻缺水（如塔里木盆地）；擁有足夠水量而盆地地形缺乏封閉性，以致都不能發(fā)育較大湖泊的情況，如四川盆地。1、湖盆的形成1構(gòu)造湖：一部分地殼斷陷、下沉形成；火山湖：死火山口或熔巖高原的噴口形成；冰川湖：冰蝕洼地中冰磧丘陵間或終磧后方；堰塞湖：山崩、熔巖流或冰川阻塞河谷形成；

湖盆的形成2風(fēng)蝕湖：風(fēng)蝕盆地積水形成；巖溶湖：巖溶作用形成；潟湖：淺水海灣（或海港）被沙堤（或沙嘴）與海水分隔開來形成；牛軛湖：河流曲流裁曲取直后形成；熱融湖：多年凍土區(qū)地下冰融化后，地表下陷積水形成；2、湖泊的分類1按湖水的來源分為：海跡湖里海東錢湖陸面湖按湖水與徑流的關(guān)系分為：內(nèi)陸湖青海湖外流湖里海

湖泊的分類2按湖水存在的時間分為：間歇湖常年湖按礦化程度分為：淡水湖咸水湖碳酸鹽湖硫酸鹽湖氯化物鹽湖按溫度狀況分為：熱帶湖溫帶湖極地湖3、湖水性質(zhì)顏色透明度溫度化學(xué)成分湖水性質(zhì)1-顏色淺藍(lán)、青藍(lán)、黃綠及黃褐色：含沙量泥沙顆粒大小浮游生物的種類和數(shù)量湖水性質(zhì)2-透明度：太陽光線湖水含沙量溫度浮游生物湖水性質(zhì)3-溫度獲取熱量主要方式：太陽輻射熱量水汽凝結(jié)潛熱有機物分解產(chǎn)生的熱地表傳導(dǎo)的熱熱量損耗主要方式：湖水向外輻射和蒸發(fā)湖水性質(zhì)4-化學(xué)成分各種化學(xué)元素的含量存在較大的差異：不同類型的降水、地表徑流和地下水；降水量和蒸發(fā)量；湖水排泄?fàn)顩r；湖岸巖石性質(zhì)，水生物繁殖狀況等。4、湖泊水文特征湖水的運動定振波湖流水位變化和水量平衡1)湖水的運動—定振波定振波：全部湖水圍繞著某一個或幾個重心而擺動的現(xiàn)象，稱為定振波。定振波和波浪的區(qū)別：定振波不只是水面，而是整個水體的水分子都在運動。整個水體一側(cè)上升，另一側(cè)下降。擺動作用力消失后，擺動仍可延續(xù)一些時間。2)湖水的運動—湖流湖流產(chǎn)生的原因：由河流注入的湖，河流入口處的水面比外泄處略高，造成湖水發(fā)生單向緩慢流動；風(fēng)的作用使湖水隨湖面風(fēng)向運動。定振波造成水面傾斜后，湖水在重力作用下發(fā)生湖流；水溫變化造成湖水的垂直循環(huán)。二、沼澤定義：比較平坦或稍為低洼而過度濕潤的地面。特性：存在著各種喜濕植物及泥炭層。物質(zhì)組成：水：85~95％干物質(zhì)（主要是泥炭）：占5~10％沼澤的形成形成條件：主要為水分條件。過多的水分引起喜濕植物的侵入；土壤通氣狀況惡化；在生物作用下形成泥炭層。形成過程：水體沼澤化陸地沼澤

第八節(jié)

地下水定義：地殼巖石裂縫或土壤空隙中的水。埋藏于地表以下的各種狀態(tài)的水。一、水在巖石中存在的形式氣態(tài)水吸著水薄膜水毛管水重力水固態(tài)水

二、相關(guān)的概念飽水帶：重力水在重力作用下向下運動，聚積于不透水層之上，使這一帶巖石的所有空隙都充滿水分，這一帶巖石稱飽水帶。包氣帶：飽水帶以上的部分，除存在吸著水、薄膜水、毛管水外，大部分空隙充滿空氣，稱包氣帶。潛水面：包氣帶和飽水帶之間的界限。

三、地下水的分類按埋藏條件分為：上層滯水潛水承壓水按儲存空隙的種類（含水層性質(zhì)）分為：孔隙水裂隙水巖溶水1.上層滯水定義：存在于包氣帶中局部隔水層之上的重力水。分布范圍：補給區(qū)與分布區(qū)的范圍基本上一致。主要補給來源：大氣降水和地下水。主要耗損形式：蒸發(fā)和滲透。特點：分布不廣，上層滯水接近地表，受氣候、水文條件影響較大，水量不大，季節(jié)變化強烈。2.潛水定義：埋藏在地表下第一個穩(wěn)定隔水層上具有自由表面的重力水。埋藏深度：從地表到潛水面的距離。含水層：潛水面到下伏隔水層之間的巖層。而隔水層就是含水層的底板。潛水面以上通常沒有隔水層，潛水的補給：大氣降水、凝結(jié)水或地表水特性：大多數(shù)潛水的補給區(qū)和分布區(qū)是一致的，具有明顯的緯度地帶性和垂直地帶性特征。

潛水流和潛水湖潛水與河流相互補給關(guān)系3.承壓水定義：充滿于兩個隔水層之間的水。自流水：承壓水水頭高于上部隔水層（隔水頂板），在地形條件適宜時，其天然露頭或經(jīng)人工鑿井噴出地表的水。特性：隔水頂板妨礙了含水層直接從地表得到補給，故自流水的補給區(qū)和分布區(qū)常不一致。老忠實噴泉Geyser，Rotorua的天然噴泉冰島間歇泉海衛(wèi)一間歇泉土衛(wèi)二間歇泉

第四節(jié)

冰川定義：指發(fā)生在陸地上，由大氣固態(tài)降水演變而成的，通常處于運動狀態(tài)的一種天然冰體。特點：隨氣候變化而變化，但不是在短期內(nèi)形成或消亡。發(fā)生冰川的必要條件：雪線觸及地面。冰川是極地氣候和高山冰雪氣候的產(chǎn)物。一、冰川類型