第二章水量平衡ppt课件

二 水量平衡 根据 物质不灭定律 所谓水量平衡 是指任一区域 如一个流域 在任一时段 如一年 内 其收入水量等于支出水量和区域内蓄水变量之和 即 式中 叫为收入水量 为支出水量 以为蓄水变量 在多水期为正值 表示蓄水量增加 在少水期为负值 表示蓄水量减少 在多年情况下为零 表示多年中蓄水量平均起来是保持不变的 此时的平均水量即为 水量平衡方程式是水分循环的数学表达式 根据不同的区域可建立不同的水量平衡方程 一 通用水量平衡方程现以陆地上任一地区为研究对象 取其三度空间的闭合柱体 其上界为地表 下界为无水分交换的深度 这样 对任一闭合柱体 任一时间内的水量平衡方程式为 式中 P为时段内降水量 分别为时段内水汽凝结量和蒸发量 分别为时段内地表流入与流出水量 分别为时段内从地下流入与流出的水量 q为时段内工农业及生活净用水量 分别为时段始未蓄水量 若令E E2一E1为时段蒸发量 为时段内蓄水变量 则上式可改写为 5 1 此式即为通用水量平衡方程式 二 流域水量平衡方程若将通用公式应用于一个流域内 则称流域水量平衡方程 流域有非闭合流域 开放流域 和闭合流域 封闭流域 之分 若所研究的水量平衡区为非闭合流域 即流域的地下分水线与地表分水线不相重合 则通用水量平衡方程式中的R1 0 则其水量平衡方程式为 5 2 若所研究的水量平衡区为闭合流域 即流域的地下分水线与地表分水线相重合 则通用水量平衡方程式中的R1 0 R2 0 并令 则其水量平衡方程式为 5 3 在多年的情况下 蓄水变量 趋于零 于是多年闭合流域的水平衡方程式为 5 4 三 全球水量平衡方程地球上多年水量并元明显的增减现象 对于海洋上 多年平均降水量 P 和大陆上流入海洋的多年平均径流量 之和应等于多年平均蒸发量 其水量平衡方程式为 5 5 在大陆上 多年平均降水量 与流出大陆的多年平均径流量 之差等于多年平均蒸发量 其水量平衡方程式为 5 6 把式 5 5 十式 5 6 即得全球水量平衡方程式 5 7 也即是全球的降水量与蒸发量相等 5 8 从全球水量平衡中可以看出 它具有如下几个特点 全球水量是平衡的 海洋蒸发量大于降水量 而陆上蒸发量小于降水量 海洋是大气水和陆地水的主要来源 海洋气团在陆地降水中起主要作用 地球上的水量平衡各要素值 见表5 1 四 研究水量平衡的重要性 1 通过水量平衡研究 可以对研究地区的自然地理特征做出评价 若将式 5 4 两边均除以 则式中 为多年平均蒸发系数 为多年平均径流系数 两者之和等于1 这两个系数在不同的自然地理区内是不同的 它们综合地反映了一个地区的干湿程度 干旱区蒸发系数大 径流系数小 湿润区则蒸发系数小 径流系数大 2 水量平衡分析是水资源研究的基础 通过水量平衡研究 可了解各地区的水资源总量 为水资源的开发利用提供依据 3 水量平衡法是现代水文学研究的基本理论之一 水量平衡分析 是揭示自然界水文过程基本规律的主要方法 亦能校核水文计算成果 4 水量平衡法是揭示人与环境间相互影响的方法之一 通过水量平衡的研究 可以定量地揭示水循环过程对人类社会的深刻影响 以及人类活动对水循环过程的消极影响和积极控制的效果 例如 全球的温室效应 使冰川加剧消融 冰川蓄水量减少 陆地上许多内陆湖泊蒸发旺盛 水位下降 蓄水量减少 地下水也因蒸发和开采而使蓄水量减少 这三方面减少的水量最后汇人海洋 促使海平面上升 而修水库又可减少人海水量 第三节蒸发 evaporation 概念 一定温度下由液态水 水 转为气态水 水汽 的过程 由蒸发消耗的水量称为蒸发量 用蒸发失去的水层厚度 m 表示 1 e与E二者的对比是出现蒸发的关键eE出现凝结 过饱和 蒸发过程示意图 蒸发过程示意图 蒸发尾迹 2 影响蒸发速度快慢的主要因素 三个 蒸发的温度 蒸发的温度愈高 蒸发愈快 相反愈慢 蒸发的性质 同温度时 水面蒸发快于冰面 淡水快于海水 空气湿度和风 空气湿度大的蒸发速度小于空气干燥时 有风时大于无风 上述影响因素中 起决定作用 其次为风 3 日变化和年变化 与气温相同 4 蒸发量空间分布 因气温高低 海陆分布 水汽量多少而不同 实际年蒸发程度的世界分布图据估计 全球15 的水汽蒸发来自大陆 包括内陆水 85 来自海洋 全球年蒸发量分布图 2 云 cloud 云是空中凝结物 不同高度 不同形态的云是水圈水分循环的必经之路 武夷山云海 庐山云雾线 降水的形成 1 形成条件 e Ef 100 云滴要大 要能经历从云到地面的下落过程而不被蒸发掉 足够数量凝结核 2 不同纬度降水形成 低纬度 T 0 暖云降水 雨水 中 高纬度 常出现冰 水共存现象 常出现二种降水方式 雨 雨雪共存或雨 冰雹共存或冰雹或雪 3 人工降水概念 采用人工在云中播撒催化剂 干冰或碘化银 方法促云产生的降水 作用 弥补干季节庄稼 植物 地表水等缺水现象 实行地区 我国上海 南京 安徽 河北 湖北等地为常采用人工降水地区 地形雨 降水的时间分配常用降水量 降水时间 降水强度及降水季节变化 降水变率等表示 1 降水量常分日 月 年 月平均 年平均 多年平均降水量 2 降水时间一次降水过程从开始到结束持续的时间 用日 时 分表示 3 降水强度单位时间内的降水量 中央气