第四章 海洋和陆地水

本章提纲地球水循环与水量平衡海洋起源与海水理化性质海水的运动海平面变化河流湖泊与沼泽第一节地球水循环与水量平衡地球上水的分布水分循环和水量平衡一．地球上水的分布大气圈中的水雨雹、霰、雪水蒸气崖石圈中的水地下水岩浆水水合水生物圈中的水体液（细胞外液）细胞液（细胞内液）生物聚合水化物（键合水）狭义水圈陆地水泉水、沼泽水塘水、湖水冰盖、雪盖河水、冰川河口区水浅海水海洋水大洋水海洋沉积物孔隙水水圈存在于各种矿物中的化合水、结合水;被深部岩石所封存的水分；海洋河流湖泊地下水大气水分和冰二、水分循环和水量平衡水分循环的定义：海陆表面的水分因太阳辐射而蒸发进入大气。在适宜条件下水汽凝结发生降水。其中大部分直接降落在海洋中，形成海洋水分与大气间的内循环；另一部分水汽被输送到陆地上空以雨的形式降落到地面，出现三种情况：一部分通过蒸发和蒸腾返回大气；一部分渗入地下形成土壤水或潜水；另一部分形成径流汇入河流，最终注入海洋。水量平衡水量平衡定义：对于任意选择的区域（或水体），在任意时段内，其收入的水量与支出的水量的差额必等于该区域蓄水量的变化值。水量平衡的三个重要环节：降水量蒸发量径流量全球水平衡的情况全球水量保持平衡，基本上长期不变；海洋是大气水分和陆地水的主要来源；大陆气团对陆地降水的作用远远不及海洋气团的作用；海洋和陆地水最后通过径流达到平衡。海洋蒸发量大于降水量；陆地降水量等于陆地蒸发量与入海径流量之和；陆地上的蒸发量小于降水量。不同纬度的降水量和蒸发量第二节海洋起源与海水理化性质海洋的起源海洋的构成海水的组成海水的温度、密度和透明度一.海洋的起源关于海洋的起源的假说：认为洋壳是原生的，地球形成初期大洋就已存在。认为泛大陆分离时海底扩张形成了洋壳。认为熔融岩浆侵入地壳并溢出地表冷凝，因其密度大．导致其下伏地壳沉入上地幔，最终形成洋壳。关于海水的各种假说：倾向于来自地壳和上地幔的观点。二.海洋的构成—洋定义：是远离大陆的，深度大，面积广，不受大陆影响，具有稳定理化性质、潮汐系统以及强大洋流系统的水域。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)二.海洋的构成—海定义：是毗邻与大陆的，深度浅，面积小，兼受大洋和大陆影响，理化性质较不稳定，潮汐现象明显，具有独立海流系统的水域。分类：边缘海：位于陆地边缘的海；陆间海：陆间海（地中海）内陆海（黑海、波罗的海）三.海水的组成海水的化学成分水：约占96.5％；其他物质占3.5％；少量有机和无机悬浮固体物质。氢和氧是海水中最主要的化学成分。在海水中已发现的化学元素周期表上的天然元素约有80种，不同元素的含量差别很大。海水的盐度和氯度海水盐度：是指海水中全部溶解固体与海水重量之比，通常以每千克海水中所含的克数表示。海水的氯度：每千克海水中所含氯的克数。四.海水的温度、密度和透明度1.海水的温度：取决于海水的热量收支状况。海水主要的热量来源：太阳辐射大气对海面的长波辐射海面水汽凝结暖于海水的降水大陆径流地球内部向海水放出的热能海水热量消耗海面蒸发海面向空气的长波辐射海面与冷空气的对流热交换海水温度的变化季变化：主要取决于太阳辐射的季变化，季风和洋流也有一定影响。日变化：主要取决于太阳辐射的日变化。2.密度ρ定义：单位体积中的海水质量。单位：g/cm3。海水密度值比纯水大，约为：1.022~1.028。3.颜色与透明度海水的颜色取决于海水对太阳光线的吸收和反射状况：太阳光中的红光、橙光和紫光在水深20米以内即被吸收；绿光、黄光和蓝光伸入得更深一些，极少量蓝光能够伸进1000米以上；射入海水的光线还受到海水中悬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阳光，因而，生物丰富的海水和没有生物的海水颜色不同：沿岸海水多绿、黄和棕色，部分原因是由于生物丰富和河水带来泥沙所致。海水的透明度以直径30厘米的白圆盘投入海水中的可见深度来表示。影响因素：水中的悬浮物质海水的颜色浮游生物海水的涡动入海径流天空的云量第三节海水的运动潮汐与潮流海洋中的波浪洋面流和水团运动一.潮汐与潮流潮汐的定义：由月球和太阳的引力引起的海面周期性升降现象，称为潮汐。和潮汐相关的概念：涨潮：海面升高，海水涌上海岸；落潮：海面下降，海水从岸上后退；高潮：涨潮时海水面最高处；低潮：落潮时海水面最低处；潮差：高潮与低潮的高差。潮差的变化规律以朔望月为周期变化。大潮：潮差最大时；小潮：潮差最小时。潮汐的周期变化潮流潮流的定义：海水受月球和太阳的引力而发生潮位升降的同时所发生的周期性流动。二、海洋中的波浪（海浪）波浪定义：海水质点以其原有平衡位置为中心，在垂直方向上作周期性圆周运动的现象。波浪要素：波峰波谷波长波高波浪要素波浪的分类按波浪成因分为：“风浪”：由风的作用而产生的波浪；“海啸”：因地震或风暴而产生的波浪；“潮波”：由引潮力引起的波浪；“气压波”：由气压突变而产生的波浪；“船行波”：因船行作用而产生的波浪。按波长和水深的相对关系分为：“深水波”（短波）“浅水波”（长波）按作用力的作用情况分为：“强制波”“自由波”（余波）三、洋面流和水团运动•洋流的定义：海水沿着一定的方向有规律的水平流动。•洋流的主要动力：•风力•地球偏转力•海陆分布•海底起伏•洋流对于自然地理成分，尤其是对气候发生巨大的（虽然并不是直接的）影响，许多沿海地区的温度和降水状况，都与附近的洋流有关。1.洋流的成因和分类洋流按照成因可分为：摩擦流重力-气压梯度流潮流摩擦流—风海流摩擦深度：盛行风对水面摩擦力的作用，以及风在波浪迎风面上所施的压力，迫使海水向前运动。海水开始运动后，由于受到科里奥利力的影响，流向与风向并不一致。在北半球海水表面流向偏于风向右方45°，在南半球偏左45°，偏角随着深度增加而增加，但流速随深度的增加而减小，到某一深度处，流速只为表面流速的1/23，这个深度称为摩擦深度。风海流的定义：由于风对水面的摩擦而产生的海水水平流动。2.大洋水团定义：大洋中具有特别温度和盐度值的、性质相同的大团水体。第四节海平面变化海平面在总体上是逐渐上升的。P.K.课林格（1980）估算：40亿年前海平面比目前低2490m；20亿年前低1500m；10亿年前低620m；5亿年前仍低320m。第五节海洋资源和海洋环境保护海洋资源海洋对地理环境的影响海洋环境保护一.海洋资源•海洋资源：主要是指与海水本身有着直接关系的物质和能量而言。•海洋资源包括：•溶解于海水中的化学元素；•海洋生物；•海底矿藏；•由海水运动所产生的能量；•贮藏在海水中的热量。二.海洋对地理环境的影响海洋本身构成了地理环境的基本要素之一。海洋是地球上真正的生命摇篮，最早的生命即产生于海洋。海洋形成了最大的生态系统——海洋生态系统。海洋是到达地球表面的太阳能的主要接收者，也是主要的蓄积者。海洋借助自己与大气的物质和能量交换过程间接影响了气候和受气候影响的各种自然现象。三、海洋环境保护限制入海的污染物；适当安排生产和资源开发。第六节河流河流、水系和流域水情要素河川径流河流的补给流域的水量平衡一.河流、水系和流域陆地水主要的主要组成：河流湖泊沼泽冰川地下水1.河流、水系和流域的概念河流的定义：指在重力的作用下，集中于地表凹槽内的经常性或周期性的天然水道的通称。水系：由河流综合沿途的很多支流，形成的复杂的干支流网络系统。流域：某一条河流或水系从一定的陆地面积上获得水分的补给，这部分陆地面积称为河流或水系的流域。2.水系形式水系形式：是一定的岩层构造、沉积物性质和新构造应力场的反映。水系形式通常分为：树枝状：一般发育在抗侵蚀能力比较一致的沉积岩或变质岩区；格状：经常出现在岩层软硬相间、地下水源比较丰富的平行褶皱构造区；长方形：往往和巨大的断裂构造相联系。水系形式其他的分类方式按构成的几何形态来划分：扇状水系：众多支流集中汇入干流；羽状水系：支流比较均匀地分布于干流两侧，交错汇入干流；梳状水系：一侧支流很少，而另一侧支流众多；平行水系：支流与干流平行，至河口附近才汇合。根据水系流向的相互关系划分：向心水系辐散状水系3.河流的纵横断面河流纵断面能够很好地反映河流比降的变化。河流的纵断面图的绘制方法：以落差为纵轴，距河口的距离为横轴，据实测高度值定出各点的坐标，连接各点即得。相关的概念•总落差：河源与河口的高度差。•落差：某一河段两端的高度差。•比降：单位河长的落差。影响河流纵断面的因素流域内岩层的性质地貌类型的复杂程度河流的年龄4.河流的分段河源：指河流最初具有地表水流形态的地方，是全流域海拔最高的地方。上游：指紧接河源的河谷窄、比降和流速大、水量小、侵蚀强烈、纵断面呈阶梯状并多急滩和瀑布的河段。中游：水量逐渐增加，但比降已较和缓，流水下切力已开始减小，河床位置比较稳定，侵蚀和堆积作用大致保持均衡，纵断面往往成平滑下凹曲线。下游：河谷宽广，河道弯曲，河水流速小而流量大，淤积作用显著，到处可见浅滩和沙洲。河口：是河流入海、入湖或汇入更高级河流处。5.流域特征对河流的影响流域面积的影响：一般是流域面积愈大，河流水量也愈大。流域形状的影响：圆形或卵形流域，降水最容易向干流集中，从而引起巨大的洪峰；狭长形流域，洪水宣泄比较均匀，因而洪峰不集中。流域的高度的影响：主要影响降水形式和流域内的气温，并通过降水形式和气温间接影响到流域的水量变化。流域方向或干流方向的影响：对冰雪消融时间有一定的影响。河网密度D定义：流域中干支流总长度和流域面积之比。单位为km/km2。计算公式：决定河网密度大小的因素：流域气候植被地貌特征岩石土壤的渗透性和抗蚀能力FLD二.水情要素水位流速流量温度与冰情1.水位定义：河流中某一标准基面或测站基面上的水面高度。水位高低是流量大小的主要标志。2.流速流速：指水质点在单位时间内移动的距离。流速取决于纵比降方向上水体重力的分力与河岸和河底对水流的摩擦力之比。3.流量定义:单位时间内通过某过水断面的水量，单位为m3/s。计算公式：流量的变化会引起流水蚀积过程等特征值的变化。流量的变化也会引起水位的变化。vAQ4.河流的温度影响河流温度的主要因素：河流的补给特征影响河流温度河水温度随时间而变化河水温度还随流程远近而发生变化。三.河川径流径流的形成和集流过程径流的变化特征径流•径流的形成和集流过程长时间连续降水下发生的典型模式：停蓄阶段漫流阶段河槽集流阶段2.径流的变化年内变化：汛期平水期枯水期冰冻期年际变化：径流量的年际变化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。3.特征径流洪水枯水四.河流的补给1.河流补给的形式：•降落在地表的雨水•冰川•积雪•地下水•湖泊和沼泽2.各种补给的特点降水补给融水补给地下水补给湖泊与沼泽水补给人工补给五.流域的水量平衡•流域水量平衡的原理：进入任意流域空间的水量，减去所消耗的水量，等于它原来水量的绝对增加量。•意义：可利用流域水量平衡的原理把进入某一流域的各种水量来源进行比较，确定各自对水量情势的影响程度。第七节湖泊与沼泽湖泊沼泽一、湖泊—湖泊的成因和类型湖泊的定义：地面洼地积水形成较为广的水域。湖泊形成的条件：湖盆是形成湖泊的必要地貌条件；水则是形成湖泊不可或缺的物资基础。当地貌条件与物质资料不匹配时：巨大的封闭盆地却缺水（如塔里木盆地）；拥有足够水量而盆地地形缺乏封闭性，以致都不能发育较大湖泊的情况，如四川盆地。湖盆的形成构造湖：一部分地壳断陷、下沉形成；火山湖：死火山口或熔岩高原的喷口形成；冰川湖：冰蚀洼地中冰碛丘陵间或终碛后方；堰塞湖：山崩、熔岩流或冰川阻塞河谷形成；风蚀湖