水循環(huán)與水量平衡

水循環(huán)與水量平衡1第1頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月一、水文循環(huán)及水量平衡水文學(xué)：

研究地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等各種水體的存在數(shù)量、分布及變化規(guī)律的科學(xué)。與氣象學(xué)、地理學(xué)、生態(tài)環(huán)境學(xué)等關(guān)系密切。2第2頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1水文循環(huán)：

（1）地球上水的存在形式：

汽態(tài)、液態(tài)、固態(tài)

（2）存在位置：

空氣中、地表、地下、生物體內(nèi)

3第3頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月水文循環(huán)的概念：

地球表面的廣大水體，在太陽輻射作用下蒸發(fā)變成水汽，上升到空中，被氣流帶動(dòng)輸送到各地，在這過程中，水汽遇冷凝結(jié)，以降水的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分水，再從河道或滲入地下以地下水形式補(bǔ)給河流流入海洋。水分這種往返循環(huán)、不斷轉(zhuǎn)移交替的現(xiàn)象稱為水文循環(huán)或水循環(huán)。

4第4頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月水循環(huán)示意圖5第5頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月

水循環(huán)的外因：

太陽輻射能和地球引力的存在

水循環(huán)的內(nèi)因：

水物理三態(tài)(氣、液、固)之間的相互轉(zhuǎn)化6第6頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月海洋上空大陸上空海洋地下陸面降水蒸發(fā)返回大氣地面徑流海洋蒸發(fā)降水氣流輸運(yùn)大循環(huán)：小循環(huán)：自然界水循環(huán)據(jù)其規(guī)模及涉及的地域可分為：

大循環(huán)/小循環(huán)地下徑流匯入河川7第7頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月水文循環(huán)的意義：①直接影響氣候變化：②改變地表形態(tài)：③造成再生資源：④負(fù)面影響：干旱，洪澇災(zāi)害8第8頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2水量平衡：指地球任一區(qū)域(可以是某個(gè)流域、湖泊、沼澤、海洋或某個(gè)地區(qū)，也可以是整個(gè)地球)，在一定時(shí)段內(nèi)(時(shí)段可以是日、月，也可以是一年、數(shù)十年或更長的時(shí)間)，收入的水量與支出的水量之差等于該區(qū)域內(nèi)的蓄水變量(蓄水變量指時(shí)段始末區(qū)域內(nèi)蓄水量之差)。水量平衡是水文循環(huán)的定量描述，是質(zhì)量守恒定律在水文循環(huán)中的特定表現(xiàn)形式。9第9頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月

式中:

I

—

給定時(shí)段內(nèi)輸入研究區(qū)域的總水量；

O

—

給定時(shí)段內(nèi)輸出研究區(qū)域的總水量；

△W

—

時(shí)段內(nèi)研究區(qū)域蓄水量的變化量。上式中各變量的單位：km3

或mm

I－O=△W水量平衡方程：10第10頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月

若以地球陸地為研究水量平衡對(duì)象，某時(shí)段△t內(nèi)的水量平衡方程可寫成：

△Wc

=Pc－

R－Ec式中:Ec：在時(shí)段內(nèi)陸地的蒸發(fā)量；

Pc：在時(shí)段內(nèi)陸地的降水量；

R

：時(shí)段內(nèi)由陸地流入海洋的徑流量；

△Wc

：在時(shí)段內(nèi)陸地蓄水量的變化量。（1）地球上的水量平衡11第11頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月若以海洋為研究水量平衡對(duì)象，某時(shí)段△t內(nèi)的水量平衡方程可寫成：

△Ws

=Ps＋R－Es式中:Es

：海洋在時(shí)段內(nèi)的蒸發(fā)量；Ps

：海洋在時(shí)段內(nèi)的降水量；R

：時(shí)段內(nèi)由陸地流入海洋的徑流量；△Ws

：海洋在該時(shí)段內(nèi)蓄水量的變化量。12第12頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月上二式相加得：或：式中：—陸地水量平衡方程—海洋水量平衡方程在多年平均的情況下，△Wc→0，△Ws→0，則13第13頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月河流流域的定義：河流某斷面以上，匯集地表水和地下水的區(qū)域（稱做地面集水區(qū)和地下集水區(qū)）統(tǒng)稱做河流在該斷面以上的流域。

由分水線包圍的集水區(qū)域。（2）河流流域的水量平衡14第14頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月非閉合流域/閉合流域：★非閉合流域：

若地面分水線與地下分水線在位置上不完全重合，即地面和地下集水區(qū)不相重合常稱這種流域?yàn)榉情]合流域。★閉合流域：

若流域的地面水和地下水分水線在位置上重合，即地面和地下集水區(qū)相重合，則稱這種流域?yàn)殚]合流域。15第15頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月不閉合流域的水量平衡示意圖PERSO△WqRGIRGO地面分水線地下分水線16第16頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月

P+RGI=E+RSO+RGO+q+△W式中:P：流域給定時(shí)段的降雨量；E：凈蒸發(fā)量；對(duì)于不閉合流域，其水量平衡方程為：△W

：時(shí)段初及時(shí)段末流域蓄水量的變化量。q：給定時(shí)段內(nèi)流域內(nèi)工農(nóng)業(yè)及生活凈用水量；RGO：給定時(shí)段內(nèi)從地下流出的水量；RSO

：給定時(shí)段內(nèi)從地面流出的水量；RGI：給定時(shí)段內(nèi)從地下水流入的水量；17第17頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月不閉合流域的水量平衡示意圖PERSO△WqRGIRGO地面分水線地下分水線18第18頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月

P=E+R+△W閉合流域水量平衡方程為：

對(duì)于閉合流域:閉合流域的多年平均水量平衡方程式為：其中，

在方程

P+RGI=E+RSO+RGO+q+△W中RGI=0，如果q較小，則可取q=0，合并RSO+RGO=R19第19頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月式中:：流域內(nèi)多年平均降水量；：流域內(nèi)多年平均徑流量；：流域內(nèi)多年平均蒸發(fā)量。對(duì)于多年平均的情況，閉合流域的水量平衡方程式為：20第20頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月令～多年平均徑流系數(shù)，其反映流域降雨量轉(zhuǎn)換成徑流量的比例系數(shù)。～多年平均蒸發(fā)系數(shù),其反映流域降雨量轉(zhuǎn)換成蒸發(fā)量的比