1 地球上的水循环与水量平衡【沐风教学】

水文与水资源学第一章第一章 地球上的地球上的水循环与水量平衡水循环与水量平衡1 1优讲课堂一、地球上水的分布二、地球上的水循环三、地球上的水量平衡四、水循环研究的进展目 录第一节 地球上水的分布液态固态气态u分布广泛第一节 地球上水的分布u分布广泛地下地表空中生物水水第一节 地球上水的分布u分布不均第一节 地球上水的分布u分布不均第一节 地球上水的分布u分布不均第一节 地球上水的分布第二节 地球上的水循环一、水循环的概念和类型u定义1 定义地球上各种形态的水，在太阳辐射、地球引力等作用下，通过水分蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗、径流等五个环节，不断发生的周而复始的运动过程第二节 地球上的水循环一、水循环的概念和类型第二节 地球上的水循环一、水循环的概念和类型u定义2 意义l促进自然地理环境中物质和能量迁移转化（整体：地质循环、大气循环、生物循环、水循环）l影响地壳运动和塑造地貌形态（岩石圈：地震、滑坡、泥石流等；侵蚀、搬运、沉积等）l影响天气现象和气候特征（大气圈：蒸发、降水、水汽输送均在大气中完成）l形成区域水文现象和水资源（水圈：更新、净化）第二节 地球上的水循环一、水循环的概念和类型u定义3 成因l内因：水在常温下三态共存并能相互转化l外因：p太阳辐射 水的三态转化及水汽输送的能量来源p地球引力 降水和径流的能量来源第二节 地球上的水循环一、水循环的概念和类型u定义4 影响因素l自然因素：p气象因素 主导因素 决定作用p地质地貌、土壤、植被等因素 加速或延缓作用l人为因素：p工程措施 修建水库、跨流域调水p生物措施 植树造林、农业开发第二节 地球上的水循环一、水循环的概念和类型u类型根据发生的地域范围l大循环：p海陆水分交换p环节齐全，纵向交换和横向交换都有l小循环：p海洋小循环 只有纵向交换p陆地小循环 内流区小循环 只有纵向循环外流区小循环 纵向交换和横向交换都有第二节 地球上的水循环二、水体的水分交换更新周期u定义 水体在参与水循环过程中，全部水被交换更新一次所需要的时间u公式 T：水体水分交换更新周期；W1：水体静储水量，即水体多年平均储水量；W2：水体的年动态水量，即水体一年内向外排出的水量12WTW第二节 地球上的水循环二、水体的水分交换更新周期u意义-反映水循环强度和水资源可利用率lT，v ，开发价值lV取水v，水资源可持续开发利用u各种水体的水分交换更新周期（P13 表1-3：会计算）第三节 地球上的水量平衡一、水量平衡u概念 任意区域在任一时段，其收入水量与支出水量的差额等于蓄水量的变化量u意义l定量揭示水循环与自然地理环境和人类社会的关系l反映水文要素之间的数量关系l检验水文观测结果的合理性l为建立水文模型和区域水资源合理开发利用提供理论基础第三节 地球上的水量平衡图A图B某一地区某一段时期内某一地区某一段时期内 储水变量（增加）储水变量（减少）原有水量水量的支出水量的收入第三节 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：水汽凝结量；E2：蒸发量；Rs：地表径流量；Rg：地下径流量；（1为流入，2为流出）q：人工补（取）水量；（1为补水，2为取水）S：不同时段蓄水量IQs第三节 地球上的水量平衡三、闭合流域水量平衡方程P E1Rg2sq2Rg1Rs2地面分水线地下分水线Rs1q1E2第三节 地球上的水量平衡三、闭合流域水量平衡方程u假设条件u通用水量平衡方程式 P：降水量；E：有效蒸发量；R=Rs+Rg：径流总流出量；q=q2-q1：人工净取水量；s=s2-s1：蓄水变化量三、闭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：多年平均蒸发量；R0：多年平均径流量u径流系数和蒸发系数及其意义 降水量中转化成为径流量的比例 降水量中消耗于蒸发而转化为水汽的比例 用来衡量一个地区的干湿程度，水资源越丰富 第三节 地球上的水量平衡四、全球水量平衡方程u海洋水量平衡方程式 （任一时段）（多年平均）u陆地水量平衡方程式 （任一时段）（多年平均）第三节 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 在水循环过程中，全球总水量不变，不等于各种水体之间相对数量亦恒定不变。据分析，自本世纪初至60年代期间，全球气温平均上升了1.2，由此引起冰川消融，全球冰川体积每年大约减少 250109米3；这些消融的水入海后，使海平面上升了0.7毫米。第三节 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节 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、将全球的陆地作为一个独立的单元系统，已知多年平均降水量Pe=119000km3、多年平均蒸发量Ee=72000km3、试根据区域水量平衡原理（质量守恒原理）计算多年平均情况下每年从陆地流入海洋的径流量R为多少？2、将全球作为一个独立的单元系统，当已知全球海洋的多年平均蒸发量Eo=505000km3、陆地的多年平均蒸发量Ec=72000km3，试根据全球的水量平衡原理推算全球多年平均降水量为多少？第三节 地球上的水量平衡一、研究进展u基本资料库的建立u水循环的大气过程模拟研究l水汽含量模拟研究l水汽输送与水汽收支研究u水循环的陆面过程模拟研究u陆-气相互作用与耦合第四节 水循环研究进展二、发展趋势u基本资料的获取及同化u陆-气耦合原理、模型、尺度匹配u全球变化及人类活动对水循环的影响及反馈u生态脆弱区水循环过程第四节 水循环研究进展一、名词解释 水循环 水分交换更新周期 水量平衡 径流系数二、问答题 1、水循环的意义、成因及影响因素 2、径流系数和蒸发系数的意义 3、计算（水量平衡、径流系数、水分交换更新周期）复习题