1 地球上的水循环与水量平衡

水文与水资源学第一章地球上的水循环与水量平衡1一、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水固态气态分布广泛第一节地球上水的分布分布广泛地下地表空中生物水第一节地球上水的分布分布不均第一节地球上水的分布分布不均第一节地球上水的分布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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定义2意义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）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）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）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定义3成因内因：水在常温下三态共存并能相互转化外因：太阳辐射水的三态转化及水汽输送的能量来源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定义4影响因素自然因素：气象因素主导因素决定作用地质地貌、土壤、植被等因素加速或延缓作用人为因素：工程措施修建水库、跨流域调水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类型根据发生的地域范围大循环：海陆水分交换环节齐全，纵向交换和横向交换都有小循环：海洋小循环只有纵向交换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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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意义-反映水循环强度和水资源可利用率T↓，v↑，开发价值↑V取水＜v，水资源可持续开发利用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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意义定量揭示水循环与自然地理环境和人类社会的关系反映水文要素之间的数量关系检验水文观测结果的合理性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基本形式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PE1Rg2△sq2Rg1Rs2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假设条件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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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，α↑，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海洋水量平衡方程式（任一时段）（多年平均）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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250×109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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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基本资料库的建立水循环的大气过程模拟研究水汽含量模拟研究水汽输送与水汽收支研究水循环的陆面过程模拟研究陆-气相互作用与耦合第四节水循环研究进展二、发展趋势基本资料的获取及同化陆-气耦合原理、模型、尺度匹配全球变化及人类活动对水循环的影响及反馈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