第二章地球上的水循环3.ppt

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EE2一E1为时段蒸发量，为时段内蓄水变量，则上式可改写为：（51）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R10，则其水量平衡方程式为：,（52）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：,（53）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：,（54）,（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（55）十式（56），即得全球水量平衡方程式：（57）也即是全球的降水量与蒸发量相等：（58）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51。,（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（54）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eEf100%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T0，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