演示文稿10水圈与水平衡

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,水圈的组成,地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于空中、地表与地下，成为海洋水、河流水、湖泊水、沼泽水、土壤水、地下水、冰川水、大气水以及存在于动、植物有机体内的生物水。这些水体，通过水循环组成了一个统一的相互联系的包围地球的水圈。在这其中，海水构成水圈的绝大部分，海水量约占地球总水量的,96%,97%,；其次为分布在极地及陆地上的冰川固态水，约为,3x10,16,m,3,；而陆地上的河、湖、土壤水、地下水等约为,4x10,12,m,3,，水体分布很广，但其所占比重却很小。,第,六,章,2,盐度：,每千克海水所含的盐类物质的质量。,海水的盐度,3,海洋的盐度,4,海洋表层盐度、温度随纬度的变化,C,D,B,A,E,影响盐度分布的主要因素,5,蒸发量与降水量之差、淡水汇入、洋流等,6,世界盐度极值区,世界最高盐度：红海,42,世界最低盐度：波罗的海 不超过,3,7,海水的温度,表层温度（受纬度、太阳的直射角影响）,8,表层海水温度的水平分布规律,不同纬度海区,低纬水温高，高纬水温低。,纬度,同一海区，不同季节,同一纬度，不同海区,暖流流经海区水温高,寒流流经海区水温低,夏季水温高，冬季水温低,气象,洋流,9,北半球海洋热量收支随纬度的变化,A,C,D,E,B,10,海水温度的垂直变化,太平洋西经,170,附近三个观测站,水温随深度而变化的曲线,水温垂直变化规律：,从表层向深层，水温渐低，,海深,1000,米以下的水温变化很小,11,大洋平均温度典型垂直分布（,Pickard et al, 1990,）,12,海水的密度,海水的密度主要受海水的温度、盐度和压力（决定于海洋的深度）的控制。,13,陆地水,陆地水主要包括河流水、湖泊和沼泽、地下水和冰川。,河流,14,地表水：江河水、湖沼水、冰川,地下水：潜水、承压水,按水体更新循环周期分,静态水资源：冰川、内陆湖泊、深层地下水,动态水资源：地表水和浅层地下水,人类利用的淡水资源，主要是,河流水,、,淡水湖泊水,，以及,浅层地下水,，但储量仅占淡水总储量的,0.3,。,按空间,分布分,15,16,一、河流、水系和流域,（一）河 流,陆地表面经常或间歇有水流动的泄水凹槽，称为河流。即为流动的水与凹槽的总称，它主要是由于水流侵蚀作用的结果。,河流是水分循环的一个重要组成部分，是地球上重要的水体之一。它是塑造地表形态的动力，对气候和植被等都有重要的影响。自古以来，河流与人类的关系很密切，它是重要的自然资源，在灌溉、航运、发电、水产和城市供水等方面发挥着巨大的作用。但河流也会给人类带来洪涝灾害。因此，要开发利用河流，变水害为水利，就必须深入研究河流。,17,较大的河流可分河源、上游、中游、下游、河口等五个部分，河源是河流的发源地。河口是河水的出口处。上游、中游、下游是从河源到河口之间的三个河段，它们有着不同的水文地貌特征。,这些特征是从上向下逐渐变化,的。上游的特点是：河谷呈“,V”,字形，河床多为基岩或砾石；比降大；流速大；下切力强；流量小,;,水位变幅大。中游的特点是：河谷呈“,U”,字形；河床多为粗砂；比降较缓；下切力不大而侧蚀显著；流量较大；水位变幅较小。下游的特点是：河谷宽广,呈“,”,形,河床多为细砂或淤泥；比降很小；流速也很小；水流无侵蚀力，淤积显著；流量大；水位变幅较小。,18,水系,一条河流的干支流构成了脉络相通的水道系统，这个水道系统便称为水系或河系。,水系特征主要包括河长、河网密度和河流的弯曲系数。,河长是从河口到河源沿河道的轴线所量得的长度。,19,河网密度是指流域内干支流的总长度和流域面积之比，即单位面积内河道的长度。可用下式表示：,D,L/ F,式中：,D,为河网密度（,km/km2,）；,L,为河流总长度（,km,）；,F,为流域面积（,km2,）。,20,河网密度表示一个地区河网的疏密程度。河网的疏密能综合反映一个地区的自然地理条件，它常随气候、地质、地貌等条件不同而变化。一般地说，在降水量大，地形坡度陡，土壤不易透水的地区，河网密度较大；相反则较小。例如我国东南沿海地区比西北地区河网密度大。,21,根据干支流分布的形状，可进行水系分类，主要可分,5,类：,扇状水系：,干支流呈扇状分布，即来自不同方向的各支流较集中地汇人干流，流域成扇形或圆形。我国的海河水系就属此类。,羽状水系：,支流从左右两岸相间汇人干流，形呈羽状。如滦河水系。,22,平行状水系：,几条支流平行排列。如淮河左岸的洪河、颖河、西浘河、涡河、浍河等。,树枝状水系：,干支流的分布呈树枝状。大多数河流属此种类型。如珠江的主流西江水系。,格状水系：,干支流分布呈格子状，即支流多呈,90,度角汇人干流。这是由于河流沿着互相垂直的两组构造线发育而成。如闽江水系。,一般较大的水系，难以用一种类型概括，大多是由两种或两种以上的水系类型所组成。,23,扇状水系,24,羽状水系,25,平行状水系,26,树枝状水系,27,格状水系,28,格状水系,29,水系类型不同，对水情变化的影响不同。例如，扇状水系，由于支流几乎同时汇人干流，当整个水系普降大雨时，就易造成干流特大洪水。海河历史上多水灾的原困之一即在于此。而羽状水系因支流洪水是先后汇人干流的，因此各支流汇人的水量分先后排出，故不易形成水灾。滦河少水灾的原因之一，即是由于其为羽状水系的缘故。,30,流域,划分相邻水系（或河流）的山岭或河间高地，称为分水岭。分水岭最高点的连线，称为分水线或分水界。,如秦岭是黄河和长江的分水岭，而秦岭的山脊线便为黄河和长江的分水线。,地表分水线主要受地形影响，分水线不是一成不变的。河流的向源侵蚀、切割，下游的泛滥、改道等都能引起分水线的移动，不过这种移动过程一般进行得很缓慢。,分水线所包围的区域，称为流域。由于分水线有地表分水线和地下分水线，故流域也是指汇集地表水和地下水的区域。,31,流域面积、流域形状、流域高度、流域的坡度、流域的倾斜方向、干流流向等是流域的重要特征。,这些特征对河川径流的影响是明显的。例如：流域面积大，河水量也大，洪水历时长，且涨落缓慢；流域形状圆形较狭长形的洪水集中，且洪峰流量大；流域高度越高，河水量越多；流域向南倾斜的比向北的流域降雪易于消融；在中高纬度地区，冬季有结冰的大河流，若在北半球，其流向自南往北流的，则易产生凌汛。,32,河水温度与冰情,河流的补给特征是影响河水温度状况的主要因素。由冰川和积雪补给的河流，水温必然较低；从大湖泊流出的河流，春季水温低而秋季水温高；地下水补给量丰富的河流，冬春季水温较高。还有许多其他因素影响河水温度，例如，太阳辐射和流域的气温状况，等等。河水温度也随时间而变化。夏季水温有明显的日变化，而且中低纬河流比高纬河流显著。季节变化表现为夏季水温高，冬季水温低。北方河流并可以发生结冻现象。,33,径流,（一）径流的形成和集流过程,径流的形成是一个连续的过程，但是可以划分为几个不同的特征阶段。了解这些阶段的特点，对于水文分析是重要的。,34,降水落到流域内一部分被植物截留，另一部分被土壤吸收，然后经过下渗，进入土壤和岩石孔隙中，形成地下水。所以降水初期不能立即产生径流。降水进行到大于上述消耗时，便在一些分散洼地停蓄起来。这种现象称为填洼。停蓄于洼地的水也不能立即变为径流，所以这个阶段叫做停蓄阶段。对于径流形成而言，停蓄阶段是一个耗损过程；但是，从增加雨水对地下水的补给和减少水土流失来说，这个阶段是具有重要意义的。,35,降水进行到植物截留和填洼都已达到饱和，降水量超过下渗量时，地表便开始出现沿天然坡向流动的细小水流，即坡面漫流。坡面漫流逐渐扩大范围，并分别流向不同的河槽里，叫漫流阶段。,36,坡面漫流的水进入河道中，沿河网向下游流动，使河流流量大为增加，叫做河槽集流。河槽集流阶段，大部分河水流出河口外，只有小部分渗过河谷堆积物补给地下水，待洪水消退后，地下水又反过来补给河流（图,5-7,）。河槽集流过程在降水停止后还将继续很长时间。这个阶段包括雨水由坡面进入河网，最后流出出口断面的整个过程，它是径流形成的最终环节。,37,上述三个阶段是指长时间连续降水下发生的典型模式。实际上由于每次降水的强度和持续时间不同，各流域自然条件也不一样，所以，无论是不同流域，或是同一流域在不同降水过程中的径流形成，都可能有不同程度的差别。,38,径流的变化,流是多变的，其变化具有必然性和偶然性,（,l,）,年正常径流量,：,如果实测资料的年数增加到无限大时，多年平均径流量将趋于一个稳定的数值，此称为年正常径流量。（,2,）河川径流的年际变化。由于影响径流的重要因素,气候具有年际变化，因此，河川径流量和径流过程也有年际变化，再加上其他自然地理因素的综合作用的结果，使河川径流的年际变化十分复杂。研究和掌握河川径流的年际变化规律，对于一个地区自然地理条件的综合分析评价，以及为水利工程的规划设计都是很重要的资料。,39,2.,年际变化,径流量的年际变化往往是由降水量的年际变化引起的。通常以径流的离差系数来表示年径流的变化程度。我国中等河流的离差系数，长江以南一般在,0.30,以下，长江下游及黄河中游各河流和东北山区河流为,0.40,，淮河为,0.60,，海河为,0.70,。这种大致从南向北增长的趋势，与我国降水量变率的分布趋势基本一致。,40,河流补给的形式,降落在地表的雨水，除部分被植物截留、下渗和蒸发以外，其余的形成地表径流，汇入河网，补给河流。冰川、积雪、地下水、湖泊和沼泽，也都可以构成河流的水源。,41,根据降水形式及其向河流运动的路径的不同，河流补给可分为,:,雨水补给,积雪融水补给,冰川融水补给,湖泊和沼泽水补给,地下水补给,42,（二）各种补给的特点,雨水补给,雨水是全球大多数河流最重要的补给来源。降水补给为主的河流的水量及其变化，与流域的降水量及其变化有着十分密切的关系。我国广大地区，尤其是长江以南地区的河流，降水补给占绝对优势。据估计，我国河流的年径流量中，降水补给约占,70,，河流水量与降水量分布一样，表现出由东南向西北递减的趋势；河流多在夏秋两季发生洪水，也与降水集中于夏秋两季有关。,43,积雪融水补给,融水补给为主的河流的水量及其变化，与流域的积雪量和气温变化有关。这类河流在春季气温回升时，常因积雪融化而形成春汛。春季气温和太阳辐射的变化，不像降水量变化那样大，所以春汛出现的时间较为稳定，变化也较有规律。我国东北北部地区有的河流融水补给可占全年水量的,20,，松花江、辽河、黄河的融水补给，可以形成不太突出的春汛。,44,冰川融水补给,西北山区河流中山地带的积雪及河冰融水，是山下绿洲春耕用水的主要来源。高山冰川的融水补给时间略迟，常和雨水一起形成夏季洪峰。,45,地下水补给,河流从地下所获得的水量补给，称地下水补给。地下水是河流较经常的水源，一般约占河流径流总量的,1530,。地下水补给具有稳定和均匀两大特点。深层地下水因受外界条件影响较小，其补给通常没有季节变化，浅层地下水补给状况则视地下水与河流之间有无水力联系而定。,46,湖泊与沼泽水补给,湖泊、沼泽水补给量的大小和变化，取决于湖泊和沼泽对水量的调节作用。湖泊面积愈大，水量愈多，调节作用就愈显著。一般说来，湖泊沼泽补给的河流，水量变化缓慢而且稳定。,47,人工补给,从水量多的河流、湖泊中，把水引入水量缺乏的河流，向河流中排放废水等，都属于人工补给范围。,48,河流与地理环境的相互影响,河流是所在流域内自然地理总背景下的产物。河水是以不同形态和经过不同转化途径的降水为补给来源的。显然，只有进入河床的水量足以保持经常流动，即在足以补偿蒸发和渗漏所造成的损耗时，才能够形成河流。湿润地区河网密集，径流充沛而干燥地区河网稀疏径流贫乏，说明河流的地理分布受着气候的严格控制。实际上，河流的水文特征，包括水源的补给形式及其比例，水位、流量及其季节变化，结冰与否及结冰期长短，等等，无一不受气候条件制约 。,49,另一方面，河流对地理环境也有显著的影响。河流是地球水分循环的一个重要的、不可缺少的环节，内陆河流把水分从高山输送到内陆盆地底部或湖泊中，实现水分小循环；外流河把大量水分由陆地带入海洋，弥补海水的蒸发损耗，实现水分大循环。同时，热量和矿物质也随水分一起输送。南北向河流把温度较高的水送往高纬地区，或者相反，对流域气温都具有调节作用。而固体物质的随河水迁移，则使地表的高处不断夷平和低处不断被充填。所以河流既是山地景观的创造者，又是大小冲积平原的奠基者，还是内陆和海洋盆地中盐类的积累者。,50,荒漠地区绝大多数绿洲的形成与河流有密切的联系。流入干旱区的河流，不仅给那里带来水分，而且使荒漠河岸林和灌溉农业得以发展，从而形成了生机勃勃的绿洲景观。,河流对于人类社会的发展也具有重要意义。它在交通运输、灌溉、发电和水产事业等方面都为人类带来了重要财富。,51,湖泊和沼泽水,湖泊是由湖盆、湖水及水中所含的矿物质、,有机质和生物等所组成的自然综合体。它是大陆封闭洼地的一种水体，并参与自然界的水分循环。,52,53,沼泽是地面长期处于过湿或潴滞着微弱流动的水，生长喜湿和喜水植物，并有泥炭积累的洼地。,3,个特征：地表多年积水或土壤处于过温状态；主要生长着沼生植物和湿生植物；有泥炭的形成和累积，或土壤仅具有严重潜育化形成的明显潜育层。,54,地下水,地下水是指存在于地表以下岩（土）层空隙中的各种不同形式的水。根据其埋藏的条件不同地下水分为上层滞水、潜水和承压水三类。,上层滞水,主水位,上层滞水,不受限制的水位水,承压水,水位,承压水位,55,冰川,在高纬度和高山地区，由于气候寒冷，大气降水为固体形式，地表被冰雪所覆盖。冰雪经过重结晶变成具有可塑性的冰川，冰川冰在重力和压力的作用下沿地表缓慢运动就形成了冰川。冰川根据成因、形态和存在地区不同分成大陆冰川和山岳冰川。,北半球雪盖,Yellow is ice cap,，,White is snow,56,蒸发,凝结,凝结,水汽输送,降水,地表径流,下渗,地下径流,海洋,蒸发,水汽输送,凝结,降水,地表径流,地下径流,江河汇聚,下渗,返回,57,凝结,降水,蒸发,水气输送,凝结,降水,海洋,蒸发,返回,58,河水在重力的作用下沿河槽不断向下游流动，重力是决定河水纵向运动的基本动力。河水在运动过程中，同时还受到地转偏向力、惯性离心力和机械摩擦力等作用，在这些力的影响下，河水除了沿河槽做纵向运动以外，还会产生各种形式的环流运动。按水流内在结构的差异，可将水流的运动状态分为层流和紊流两种类型。,环流,紊流,层流,河水的运动,第,六,章,59,60,61,62,63,64,65,66,67,洋流,洋流按成因分为：,A,）风海流,：是在风力作用下形成的，全球绝大部分洋流属于风海流。,B,）密度流：,是由于海水密度分布不均引起的海水运动。如大西洋的海水经过直布罗陀流向地中海，底步海水则由地中海流回大西洋。,温盐环流也是密度流。,C,）补偿流：,是由于某种原因海水从一个海区大量流出，而另一个海区海水流来补充而形成的,。,补偿流实际是风海流的一种，它具有一个完整的循环系统。,68,69,南赤道暖流,北赤道暖流,北太平洋暖流,西风漂流,70,赤道低气压带,副热带高气压带,副热带高气压带,副极地低气压带,副极地低气压带,60,30,0,30,60,极地高气压带,极地高气压带,90,东北信风带,东南信风带,西风带,极地东风带,西风带,极地东风带,赤道逆流,西风漂流,北赤道暖流,西风漂流,南赤道暖流,环流,环流,71,冬季,逆时针方向,北印度洋海区,72,夏季,顺时针方向,（,4,）,北印度洋海区,73,（,1,）,（,1,）,（,1,）中低纬度海区：,（,2,）,（,2,）北半球中高纬度海区：,（,3,）,（,3,）南极大陆外围：,洋流分布规律,以副热带海区为中心的,大洋环流，北顺南逆,逆时针方向环流,西风漂流,（,4,）北印度洋海区,：,74,75,世界洋流分布,世界洋流结构特点,反气旋型大洋环流：以南北回归线高压带为,中心；在北半球顺时针流动，南半球则逆时针,流动；,气旋型大洋环流：以北半球中高纬海上低压,为中心，在南半球中高纬则为西风漂流（由于,受南极冰盖影响，具寒流性质）；,绕极环流：南极周围，受极地东风作用，洋,流自东向西流；,季风漂流：北印度洋受季风影响，季节变化,明显，冬季逆时针流动，夏季顺时针流动。,76,世界主要洋流系统,反气旋型大洋环流 在信风（,NE、SE）,作,用下，由东向西流（北赤道流、南赤道流），,遇到大陆后，分为两支：一支向赤道形成赤道,逆流，另一支向高纬流到纬度 40 50形,成西风漂流。,气旋型大洋环流：分布在 45 ,N 70N，,当西风漂流遇到大陆后，又分为两支，向高纬,一支（即阿留申暖流）在极地东风作用下沿西,海岸南流，最终汇入西风漂流。,南极绕极环流：,北印度洋季风漂流：冬季，东北季风漂流；,夏季，西南季风漂流。,77,湾流,湾流是世界上最强大的一支暖流，占据了北,大西洋,30N,以上表面积的,7,8,；从佛罗里,达海峡流出的水量为,900,亿,m,3,h,，相当于大,陆总径流量的,20,余倍；它源源不断地把热量,输向西北欧，使得,55N,70N,之间大洋,东岸的最冷月平均气温比大洋西岸高出,16,20,之多；在西岸拉布拉多半岛和加拿大,群岛是苔原带，而同纬度的大洋东岸却是针,叶林和针阔混交林带，在北极圈内出现了不,冻港（如俄罗斯的摩尔曼斯克）。,78,阿扬（,AYAN,）：,56N,贝尔根（,BERGEN,）：,61N,摩尔曼斯克（,MURMANSK,）：,69 N,-,30,C,58,C,-,41,C,2000,年,11,月,14,日西欧、俄罗斯东部天气状况,79,北大西洋暖流,增温增湿,80,澳大利亚西部,81,澳大利亚西部,82,澳大利亚西部,83,西澳大利亚寒流,84,智利太平洋沿岸地区,85,秘鲁寒流,降温减湿,86,黑潮,黑潮是仅次于湾流的世界第二大暖流，沿着北太,平洋西部边缘向北流动。黑潮因水质清澈深厚而,呈蓝黑色，它具有高温、高盐的特征，起源于菲,律宾东南，是北赤道流的一个向北分支的延伸。,主流沿巴士海峡东侧北上，经台湾东岸进入东海,向东北流，至奄美大岛以西折向东流离开东海返,回太平洋，并沿日本南岸东流、逐渐扩散。,黑潮流量约,3000,万,m,3,S,，平均宽度,150km,，厚,度约,1000m,；夏季水温,27,30,，冬季,20,。,舟山渔场和日本东部渔场与黑潮密切相关。,87,舟山渔港,88,世界四大渔场,秘鲁寒流,上升补偿流,日本暖流,千岛寒流,北大西洋暖流,东格陵兰寒流,墨西哥湾暖流,拉布拉多寒流,秘鲁渔场,北海道渔场,北海渔场,纽芬兰渔场,89,密度流,是由于海水密度差异而引起的海流。海水密度,分布不均匀而使海区形成了压力梯度，海水从高压,区向低压区流动，所以又称梯度流。,直布罗陀的表层流与深层流,90,直布罗陀海峡,Strait of Gibraltar,91,补偿流,是由于某种原因使海水从一个海区流出，而使,另一部分海水流入进行补充。补偿流可以是水平流,动，也可以是垂直流（上升流和下降流）。,92,风海流会造成岸边的升降流,南半球南美沿岸的升降流,93,94,95,96,（,2,）洋流按本身与周围海水温度的差异分为暖流和寒流。,暖流：,是指洋流水温比流经海区水温高的洋流。,寒流：,是指洋流水温比流经海区水温低的洋流,。,97,水平衡,通用水平衡方程,I Q = S,98,陸地上任一地區为研究对象,（,P + R,表,+ R,地下）,-,（,E + R,表,+ R,地下,+ q,）,= S,99,多年海洋水平衡方程,P,海,+ R E,海,= 0,P,海,+ R = E,海,海洋水平衡方程,P海 + R E海 = S,100,外流区水平衡方程,P外 E外R表 R地下= S 外,多年情况,P,外, E,外,R,表, R,地下,= 0 并且,则,101,内流区水平衡方程,102,陆地水平衡方程,(内外流区结合)：,103,全球水平衡方程,P,全球,= E,全球,104,The End 谢谢！,105,