第一章 地球上的水循环与水量平衡

1、第一节第一节 地球上的水资源及其分布地球上的水资源及其分布 第二节第二节 地球上的水循环地球上的水循环 第三节第三节 地球上的水量平衡地球上的水量平衡 第四节第四节 水循环的基本环节水循环的基本环节 第一章第一章 地球上的水循环和水量平衡地球上的水循环和水量平衡 第一节第一节 地球上的水资源及其分布地球上的水资源及其分布 1.1 1.1 水圈水圈 1.2 1.2 地球系统中水的组成地球系统中水的组成 1.3 1.3 地球系统中水的储量和分布地球系统中水的储量和分布 1.4 1.4 地球上的水资源地球上的水资源 1.5 1.5 小结小结 地球表面约有地球表面约有71%71%的面积被的面积被 水覆

2、盖。据估算，地球上总水水覆盖。据估算，地球上总水 量约量约13.8613.86亿亿kmkm3 3。如果把海洋。如果把海洋 中所有的水均匀地铺盖在地球中所有的水均匀地铺盖在地球 表面，地球表面就会形成一个表面，地球表面就会形成一个 厚度约厚度约2700m2700m的水圈。的水圈。 1.1 1.1 水圈水圈 水圈水圈(Hydrosphere)：指：指 连续性连续性通过水分循环，通过水分循环， 地球上各水体相互联系起来而形地球上各水体相互联系起来而形 成统一连续的圈层。成统一连续的圈层。 不规则性不规则性分布不均，有固、液、气三态，有分布不均，有固、液、气三态，有 海洋水与陆地水的差异，有大气水、地

3、面水、地下海洋水与陆地水的差异，有大气水、地面水、地下 水和生物水四大水体的不同。水圈的主体是海洋，水和生物水四大水体的不同。水圈的主体是海洋， 海洋水占地球总水量的海洋水占地球总水量的96.5%96.5%，而且在大气圈、地表，而且在大气圈、地表 面和地下内部也不均匀。面和地下内部也不均匀。 地球系统中地球系统中 的水的组成的水的组成 指存储于海洋、指存储于海洋、 湖泊、河流、冰湖泊、河流、冰 川、沼泽等水体川、沼泽等水体 中的水中的水 指赋存于土壤和指赋存于土壤和 岩石孔隙、洞穴、岩石孔隙、洞穴、 溶穴中的水溶穴中的水 指含在生物体内指含在生物体内 的水的水 指悬浮于大气中的指悬浮于大气中的

4、 水汽，包括以液态水汽，包括以液态 和固态形式悬浮于和固态形式悬浮于 大气中的水大气中的水 1.2 1.2 地球系统中水的组成地球系统中水的组成 地球的总储水量约地球的总储水量约 13.8613.86亿亿kmkm3 3，其中海水，其中海水 约约13.3813.38亿亿kmkm3 3，占全球，占全球 总水量的总水量的96.53%96.53%。余下。余下 的水量中地表水占的水量中地表水占 1.77%1.77%，地下水占，地下水占1.70%1.70%。 1.3 1.3 地球系统中水的储量和分布地球系统中水的储量和分布 人类可利用的淡水量约为人类可利用的淡水量约为0.350.35 亿亿kmkm3 3，

5、主要通过海洋蒸发和水，主要通过海洋蒸发和水 循环而产生，仅占全球总储水量循环而产生，仅占全球总储水量 2.53%2.53%。淡水中只有少部分分布。淡水中只有少部分分布 在湖泊、河流、土壤和浅层地下在湖泊、河流、土壤和浅层地下 水中，大部分则以冰川、永久积水中，大部分则以冰川、永久积 雪和多年冻土的形式存储。其中雪和多年冻土的形式存储。其中 冰川储水量约冰川储水量约0.240.24亿亿kmkm3 3，约占，约占 世界淡水总量的世界淡水总量的69%69%，大部分都，大部分都 存储在南极和格陵兰地区。存储在南极和格陵兰地区。 1.4 1.4 地球上的水资源地球上的水资源 （一）水资源概念（一）水资源

6、概念 （二）水资源特性（二）水资源特性 （三）世界上的水资源（三）世界上的水资源 （四）中国的水资源及其特征（四）中国的水资源及其特征 1.4 1.4 地球上的水资源地球上的水资源 （一）水资源概念（一）水资源概念 广义水资源：地球上的一切水体；广义水资源：地球上的一切水体； 狭义水资源：在一定时期内，能被人类直接或间接利用的水体。狭义水资源：在一定时期内，能被人类直接或间接利用的水体。 （二）水资源特性（二）水资源特性 （1 1）循环再生性和有限性；）循环再生性和有限性； （2 2）时空分布不均匀性；）时空分布不均匀性； （3 3）利用的广泛性和不可替代性；）利用的广泛性和不可替代性； （4

7、 4）利、害的两重性。）利、害的两重性。 （三）世界上的（三）世界上的水资源水资源以多年平均径流量表示以多年平均径流量表示 包括南极冰川在内，世界各大洲陆地年径流总量为包括南极冰川在内，世界各大洲陆地年径流总量为4 4.68.68 万万kmkm3 3 。从各大洲水资源的分布来看，年径流量亚洲最多，。从各大洲水资源的分布来看，年径流量亚洲最多， 其次为南美洲、北美洲、非洲、欧洲、大洋洲。从人均径其次为南美洲、北美洲、非洲、欧洲、大洋洲。从人均径 流量的角度看，全世界河流径流总量按人平均，每人约合流量的角度看，全世界河流径流总量按人平均，每人约合 10 00010 000立方米。在各大洲中，大洋洲

8、人均径流量最多，其立方米。在各大洲中，大洋洲人均径流量最多，其 次为南美洲、北美洲、非洲、欧洲、亚洲。次为南美洲、北美洲、非洲、欧洲、亚洲。 最能反映水资源数量和特征的是：年降水量和河流的年最能反映水资源数量和特征的是：年降水量和河流的年 均径流量。世界各国通常采用均径流量。世界各国通常采用多年平均径流量多年平均径流量表示水资源表示水资源 量（量（P112P112）。）。 我国多年平均淡水资源我国多年平均淡水资源 总量为总量为2.82.8万亿万亿m m3 3，占世界，占世界 总量的总量的6 6左右，仅次于巴左右，仅次于巴 西、原苏联、加拿大，西、原苏联、加拿大，居居 世界第四位世界第四位。但人

9、均占有。但人均占有 量只有量只有23002300立方米，约为立方米，约为 世界人均水平的世界人均水平的1/41/4，世界，世界 排名排名121121位，是世界上位，是世界上1313个个 人均水资源贫乏国家之一。人均水资源贫乏国家之一。 （四）我国的水资源及其特征（四）我国的水资源及其特征 1. 1. 水资源总量水资源总量 2. 2. 我国水资源条件和问题我国水资源条件和问题 （1 1）水资源总量不少，但人均、亩均水量少；）水资源总量不少，但人均、亩均水量少； （2 2）水资源地区分布均匀，与人口、耕地分布不相适应；）水资源地区分布均匀，与人口、耕地分布不相适应； （3 3）水资源年内、年际变化

10、大，水旱灾害频繁；）水资源年内、年际变化大，水旱灾害频繁； （4 4）水土流失和泥沙淤积严重，降低了水资源利用效益；）水土流失和泥沙淤积严重，降低了水资源利用效益； （5 5）地下水是我国重要的水资源，要合理开发利用，防）地下水是我国重要的水资源，要合理开发利用，防 止过量开采；止过量开采； （6 6）水污染日趋严重，防止水质恶化，保护水源已是当）水污染日趋严重，防止水质恶化，保护水源已是当 务之急。务之急。 （一）分布广泛，形式多样。（一）分布广泛，形式多样。 地球上的水，以液态、固态和气态三种形式地球上的水，以液态、固态和气态三种形式 存在于地表、地下和空中，形成了海洋水、河流存在于地表、

11、地下和空中，形成了海洋水、河流 水、湖泊水、沼泽水、冰川水、地下水和大气水水、湖泊水、沼泽水、冰川水、地下水和大气水 等各种水体。等各种水体。 （二）地球上的水，（二）地球上的水，在空间上分布是很不均匀的。在空间上分布是很不均匀的。 （三）地球上的水储量丰富，但是（三）地球上的水储量丰富，但是淡水所占比重小淡水所占比重小， 数量极其有限。数量极其有限。 1.5 1.5 小结（地球上水的分布特点）小结（地球上水的分布特点） 第二节第二节 地球上的水循环地球上的水循环 2.1 2.1 水的奇异的物理性质水的奇异的物理性质 2.2 2.2 水循环及其成因水循环及其成因 2.3 2.3 水循环的模式和

12、类型水循环的模式和类型 2.4 2.4 水循环的影响因素水循环的影响因素 2.5 2.5 水循环对地理环境的影响水循环对地理环境的影响 2.6 2.6 水体的更替周期水体的更替周期 （一）（一） 水的密度水的密度 （1 1）水的密度在）水的密度在4 4C时最大，为时最大，为1kg/L1kg/L。 （2 2）当水的温度从）当水的温度从0 0C C上升到上升到4 4C C时，水的密度随温度的升高时，水的密度随温度的升高 而增大；（而增大；（0 044，热缩冷胀，热缩冷胀， 4 4时，热胀冷缩）时，热胀冷缩） （3 3）0 0C C的冰的密度比的冰的密度比0 0C C的液态水的密度减小的液态水的密度

13、减小10%10%（水变成（水变成 冰体积膨胀）。冰体积膨胀）。 （1 1）标准大气压下，纯水的冻结温度为）标准大气压下，纯水的冻结温度为0 0C C，沸点为，沸点为100100C C； （2 2）水的比热不仅比其他液体和固体大，而且随温度呈奇异变）水的比热不仅比其他液体和固体大，而且随温度呈奇异变 化，即在化，即在3030C C时，水的比热最小。时，水的比热最小。 （二）水的冰点和沸点（二）水的冰点和沸点 2.1 2.1 水的奇异物理属性水的奇异物理属性 （三）水的传热性（三）水的传热性 （四）水的表面张力（四）水的表面张力 （五）水的压缩率（五）水的压缩率 水的传热性比其他液体小。水的传热性

14、比其他液体小。 水的表面张力特别大。水的表面张力特别大。 水对一般固体的附着力大于内聚力，所以水能够很容易水对一般固体的附着力大于内聚力，所以水能够很容易 的润滑固体。的润滑固体。 水几乎是不可以压缩的。水几乎是不可以压缩的。 蒸蒸 发发 凝结凝结 凝结凝结 降降 水水 降降 水水 水汽输送水汽输送 降降 水水 下渗下渗 地下径流地下径流 地表径流地表径流 蒸蒸 发发 植物蒸腾植物蒸腾 水循环：水循环：是指地球上各种形态的水，在太阳辐射和 地心引力等作用下，以蒸发、水汽输送、凝结降水、下 渗和径流等方式进行周而复始的运动过程。 蒸发、降水、径流蒸发、降水、径流3 3个阶段个阶段 水分蒸发、水汽

15、输送、凝结降水、水分下渗、径流水分蒸发、水汽输送、凝结降水、水分下渗、径流5 5个环节个环节。 凝结凝结 内因（水的物理特性）内因（水的物理特性） 外因（太阳辐射和地心引力）外因（太阳辐射和地心引力） 水水 循循 环环 外因外因: : 太阳辐射和地心引力。太阳辐射的热力作用为水的太阳辐射和地心引力。太阳辐射的热力作用为水的“三态三态”转化转化 提供了条件；太阳辐射分布的不均匀性和海陆的热力性质的差异，造成提供了条件；太阳辐射分布的不均匀性和海陆的热力性质的差异，造成 空气的流动，为水汽的移动创造了条件。地心引力（重力）则促使水从空气的流动，为水汽的移动创造了条件。地心引力（重力）则促使水从 高

16、处向低处流动。从而实现了水分循环。高处向低处流动。从而实现了水分循环。 水循环发生的原因水循环发生的原因 内因内因: : 水的水的“三态三态”变化，也就是在常温的条件下，水的气态、液变化，也就是在常温的条件下，水的气态、液 态、态、 固态可以相互转化。这使水分循环过程的转移、交换成为可能固态可以相互转化。这使水分循环过程的转移、交换成为可能; ; （一）大循环（一）大循环 又称外循环或全球水分循环，是指发生于海洋又称外循环或全球水分循环，是指发生于海洋 与陆地之间的水分交换过程。与陆地之间的水分交换过程。 1. 1. 循环活动的范围大，循环运动中包括水汽蒸循环活动的范围大，循环运动中包括水汽蒸

17、 发、水汽输送、凝结降水、水分下渗和水的流动发、水汽输送、凝结降水、水分下渗和水的流动 （径流）（径流）5 5个过程。个过程。 2. 2. 水分在循环过程中既有垂向交换，又有横向交换。水分在循环过程中既有垂向交换，又有横向交换。 2.3 2.3 水循环的模式和类型水循环的模式和类型 特点：特点： 海 洋 水汽输送 地下径流 地表径流 下渗 植物蒸腾 蒸发 降水 降水 蒸发 基 岩 海洋小循环 海陆间大循环 陆地小循环 凝结凝结 （二）小循环（二）小循环 又称内循环或局部水循环，是指发生在海洋与又称内循环或局部水循环，是指发生在海洋与 大气之间或陆地与大气之间局部地区的水分交换大气之间或陆地与大

18、气之间局部地区的水分交换 过程。过程。 1.1.陆地小循环陆地小循环 2.2.海洋小循环海洋小循环 1. 1. 陆地小循环陆地小循环 指从陆地表面蒸发的水汽或海洋输向内陆的水指从陆地表面蒸发的水汽或海洋输向内陆的水 汽，在陆地上空凝结，然后再降落到陆地表面所汽，在陆地上空凝结，然后再降落到陆地表面所 构成的局部地区的水分循环。构成的局部地区的水分循环。 特点特点： （1 1）循环比较复杂，从水汽来源看，既有陆面自循环比较复杂，从水汽来源看，既有陆面自 身蒸发的水汽，也有来自海洋的水汽；身蒸发的水汽，也有来自海洋的水汽； （2 2）从循环的强度来看，地区差别较大，具有自）从循环的强度来看，地区差

19、别较大，具有自 海洋向内陆深处逐步递减的趋势。海洋向内陆深处逐步递减的趋势。 (1)(1)外流区小循环外流区小循环 (2)(2)内流区小循环内流区小循环 2. 2. 海洋小循环海洋小循环 又称海上内循环，它是指从海洋表面蒸发的又称海上内循环，它是指从海洋表面蒸发的 水汽，在海洋上空凝结，然后再降落到海洋表水汽，在海洋上空凝结，然后再降落到海洋表 面所构成的局部地区的水分循环。面所构成的局部地区的水分循环。 特点：特点：循环比较简单，只包括水分蒸发和降循环比较简单，只包括水分蒸发和降 水两大环节，即水分在循环过程中只有垂直交水两大环节，即水分在循环过程中只有垂直交 换。换。 （二）小循环（二）小

20、循环 无论是海洋小循环还是陆地小循环，其共同的无论是海洋小循环还是陆地小循环，其共同的 特点是活动范围小，循环运动中可能缺少某些环特点是活动范围小，循环运动中可能缺少某些环 节。节。 1. 1.在自然界当中，这几种循环并不是独立存在的。在自然界当中，这几种循环并不是独立存在的。 2. 2.地球上的水循环，实际上是由一系列的既紧密地球上的水循环，实际上是由一系列的既紧密 联系，相互影响，又相对独立的大小循环组成。联系，相互影响，又相对独立的大小循环组成。 3. 3.地球上的水圈是一个动态的系统。地球上的水圈是一个动态的系统。 （三）小（三）小 结结 2.3 2.3 水循环的模式和类型水循环的模式

21、和类型 （一）气象因素：温度、风速、风向、湿度等；（一）气象因素：温度、风速、风向、湿度等； （二）自然地理条件：地形地貌、地质构造、土（二）自然地理条件：地形地貌、地质构造、土 壤和植被情况等；壤和植被情况等； （三）人类活动：水利措施和农业措施等；（三）人类活动：水利措施和农业措施等； （四）地理位置。（四）地理位置。 2.4 2.4 水循环的影响因素水循环的影响因素 气象因素是主导气象因素是主导 2.5 2.5 水循环对地理环境的影响水循环对地理环境的影响 （一）水分循环将地球上的四大圈层联系在一起。（一）水分循环将地球上的四大圈层联系在一起。 （二）水分循环是海洋与陆地之间相互联系的主

22、要纽带。（二）水分循环是海洋与陆地之间相互联系的主要纽带。 （三）地球上的水分循环，不仅是巨大的物质流，（三）地球上的水分循环，不仅是巨大的物质流， 也是巨大的能量流，是具有全球意义的能量的传递、也是巨大的能量流，是具有全球意义的能量的传递、 输送者。输送者。 （四）由于水分循环，水才能周而复始地被重复利（四）由于水分循环，水才能周而复始地被重复利 用，成为可再生资源。用，成为可再生资源。 2.6 2.6 水体的更新周期水体的更新周期 （一）概念（一）概念 水体在参与水文循环过程中，全部水量被交水体在参与水文循环过程中，全部水量被交 替更新一次所需的时间。替更新一次所需的时间。 W T W T

23、T更新周期更新周期, W, W水体总储水量；水体总储水量；W W 水体年平均参与水循环量。水体年平均参与水循环量。 水体的更新周期是反映水体的更新周期是反映水循环强度水循环强度的重要指标，的重要指标， 也是反映也是反映水体水资源可利用率水体水资源可利用率的基本参数。的基本参数。 （二）地球系统中水的更新速度（二）地球系统中水的更新速度 地球的总储水量约地球的总储水量约13.813.8亿亿kmkm3 3， 但平均每年只有但平均每年只有57.757.7 万万kmkm3 3的水参与水文循环，按此速度，地球上全部的水的水参与水文循环，按此速度，地球上全部的水 量都参与循环一次，或者说全部水量更新一次，

24、大约需量都参与循环一次，或者说全部水量更新一次，大约需 要要24002400年。年。 水体类别水体类别更新时间更新时间水体类别水体类别更新时间更新时间 极地冰川、长极地冰川、长 年积雪年积雪 约约10000年年土壤水土壤水1年年 世界大洋世界大洋2500年年河流水河流水16日日 高山冰川高山冰川1600年年大气水大气水6日日 深部地下水深部地下水1400年年生物水生物水12小时小时 湖泊水湖泊水17年年全球全球2400年年 沼泽水沼泽水5年年 地球上各种水体中水的更新时间地球上各种水体中水的更新时间 第三节第三节 地球上的水量平衡地球上的水量平衡 3.1 3.1 水量平衡原理水量平衡原理 3.

25、2 3.2 水量平衡方程水量平衡方程 （一）通用水量平衡方程（一）通用水量平衡方程 （二）流域水量平衡方程（二）流域水量平衡方程 （三）全球水量平衡方程（三）全球水量平衡方程 水量平衡（水量平衡（Water balanceWater balance）是指任意区域（或是指任意区域（或 水体），在任意时段内，其收入水量与支出水水体），在任意时段内，其收入水量与支出水 量的差额，等于储水量的变化量。量的差额，等于储水量的变化量。 3.1 3.1 水量平衡原理水量平衡原理 研究对象：研究对象：全球、某区（流）域、某单元水全球、某区（流）域、某单元水 体（如河段、湖泊、沼泽、海洋等）。体（如河段、湖泊、

26、沼泽、海洋等）。 研究时段：研究时段：分钟、小时、日、月、年，更长分钟、小时、日、月、年，更长 的尺度。的尺度。 3.1 3.1 水量平衡原理水量平衡原理 研究意义：研究意义： 水量平衡是自然界的一条基本规律。它是现代水文学水量平衡是自然界的一条基本规律。它是现代水文学 的理论基础之一，是研究各种水文要素之间数量关系的的理论基础之一，是研究各种水文要素之间数量关系的 基本原理，也是水资源量估算的基本出发点，在水文和基本原理，也是水资源量估算的基本出发点，在水文和 水资源研究中得到广泛应用。水资源研究中得到广泛应用。 研究水量平衡的意义，在于研究水量平衡的意义，在于它可以定量揭示水循环它可以定量

27、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，为建立水文的数量关系，检验水文观测结果的合理性，为建立水文 模型提供理论基础，为区域水资源合理开发利用提供理模型提供理论基础，为区域水资源合理开发利用提供理 论基础。论基础。 WI WO = WS 式中，式中， W WI I给定时段内进入系统的水量；给定时段内进入系统的水量； W WO O给定时段内从系统中输出的水量；给定时段内从系统中输出的水量； W WS S给定时段内系统中蓄水量的变化量。给定时段内系统中蓄水量的变化量。 时段内进入系统的水量是

28、系统时段内进入系统的水量是系统“收入收入”水量，时段内从系统输出的水量，时段内从系统输出的 水量是系统水量是系统“支出支出”的水量，时段内系统中蓄水量的变化量是系统的水量，时段内系统中蓄水量的变化量是系统“库库 存存”水量的变化。水量的变化。 所以，该式实际上也就是系统的水量收支平衡关系式。所以，该式实际上也就是系统的水量收支平衡关系式。 水量平衡在水循环和水资源转化过程中是一个至关重要水量平衡在水循环和水资源转化过程中是一个至关重要 的基本规律。就某一系统来说，水量收入和支出差额等于该的基本规律。就某一系统来说，水量收入和支出差额等于该 系统的储水量的变化量。系统的储水量的变化量。 3.2

29、3.2 水量平衡方程水量平衡方程 （一）通用水量平衡方程式（一）通用水量平衡方程式 设想沿某地区边界做一垂直的柱体，以地表作为柱体的上界，设想沿某地区边界做一垂直的柱体，以地表作为柱体的上界， 地面以下无水分交换的深度作为下界，该柱体在任一时段内水量地面以下无水分交换的深度作为下界，该柱体在任一时段内水量 （P + E1 + R表入 表入 + R下入下入） ）-（E2 + R表出 表出+ R下出下出+ q） ）= W末 末- W初初 即：即：P =（E2 - E1）+（R表出 表出- R表入表入） ）+（R下出 下出- R下入下入） ） + q +（W末 末- W初初） ） 降水量（降水量（P

30、 P）、地表水汽凝结量（）、地表水汽凝结量（E E1 1）、地表水流入量（）、地表水流入量（R R 表入表入）、地下水流入量（ ）、地下水流入量（R R下入 下入）； ）； 柱体内的蒸发量（柱体内的蒸发量（E E2 2）、地表水流出量（）、地表水流出量（R R表出 表出）、地下水流 ）、地下水流 出量（出量（R R下出 下出）、工农业及生活净用水量（ ）、工农业及生活净用水量（q q）。）。 如果该柱体在研究时段始末的蓄水量分别为如果该柱体在研究时段始末的蓄水量分别为WW初 初和 和WW末 末，则 ，则 该柱体在任一时段内的水量平衡方程可写为：该柱体在任一时段内的水量平衡方程可写为： 收入收入

31、 项有项有 支出支出 项有项有 （二）流域的水量平衡方程（二）流域的水量平衡方程 如果所研究的区域是一个闭合流域，即外流域的地表如果所研究的区域是一个闭合流域，即外流域的地表 水或地下水不会流入该流域，该流域的地下水也不会从地水或地下水不会流入该流域，该流域的地下水也不会从地 下流到外流域，而是全部注入河流，与地表水一起流出流下流到外流域，而是全部注入河流，与地表水一起流出流 域。这样，通用的水量平衡方程式当中的域。这样，通用的水量平衡方程式当中的R R表入 表入= 0 = 0，R R下入 下入= 0 = 0。 则：则： P =P =（E E2 2- E- E1 1）+ +（R R表出 表出-

32、 0 - 0）+ +（R R下出 下出- 0 - 0）+ +（WW末 末- W - W初 初） ） 即：即：P =P =（E E2 2- E- E1 1）+ +（R R表出 表出+ R + R下出 下出） ）+ +（WW末 末- W - W初 初） ） R = R R = R表出 表出 + R + R下出 下出 WW末 末 - W - W初 初 = = S S P = E + R P = E + R S S （流域任一时段的水量平衡方程（流域任一时段的水量平衡方程 ） 流域多年平均的水量平衡方程流域多年平均的水量平衡方程 ： P = E + R 中国主要河流流域多年水中国主要河流流域多年水 量

33、平衡值量平衡值 R0 +E0=P0 多年平均多年平均 径流系数径流系数 多年平均多年平均 蒸发系数蒸发系数 （三）（三） 全球的水量平衡方程式全球的水量平衡方程式 陆地的水量平衡方程：陆地的水量平衡方程： 海洋的水量平衡方程：海洋的水量平衡方程： P陆 陆 - E陆陆 R = S陆 陆 P海 海 - E海海 + R = S海 海 （式中（式中S S陆 陆、 、S S海 海为研究时期内陆地和海洋蓄水量的 为研究时期内陆地和海洋蓄水量的 变化量，变化量，R R为由陆地经地面和地下入海的径流量。）为由陆地经地面和地下入海的径流量。） 陆地和海洋多年平均的水量平衡方程为：陆地和海洋多年平均的水量平衡方

34、程为： 全球的水量平衡方程全球的水量平衡方程 ： E陆 陆= P陆陆- R E海海= P海海+ R 即：即：P全球 全球 = E全球全球 P陆 陆+ P海海= E陆陆+ E海海 复习与思考题复习与思考题 1 1、试述水分循环的成因及其影响因素。、试述水分循环的成因及其影响因素。 2 2、绘图说明水分循环的类型模式及其特点。、绘图说明水分循环的类型模式及其特点。 3 3、试述水分循环的作用与效应。、试述水分循环的作用与效应。 4 4、试写出闭合流域的水量平衡方程，并说明其含、试写出闭合流域的水量平衡方程，并说明其含 义。义。 第四节第四节 水循环的基本环节水循环的基本环节 4.1 4.1 蒸发与

35、散发蒸发与散发 4.2 4.2 水汽扩散与输送水汽扩散与输送 4.3 4.3 降水降水 4.4 4.4 下渗下渗 4.5 4.5 径流径流 蒸散发：蒸散发：水在有水分子的物理表面上由液态或固水在有水分子的物理表面上由液态或固 态转化为气态向大气逸散的现象。态转化为气态向大气逸散的现象。 蒸散发是水循环的重要环节，是海洋与陆地上的蒸散发是水循环的重要环节，是海洋与陆地上的 水返回大气的唯一途径，陆地上约水返回大气的唯一途径，陆地上约60%60%的降水消耗于的降水消耗于 蒸散发，对陆地水来讲，蒸散发是降水转变为径流过蒸散发，对陆地水来讲，蒸散发是降水转变为径流过 程中的一项主要损失。程中的一项主要

36、损失。 4 4. .1 1 蒸发与散发蒸发与散发(Evapotrasnspiration)(Evapotrasnspiration) 据蒸发面不同分：据蒸发面不同分：水面蒸发水面蒸发、土壤蒸发土壤蒸发和和植物散发植物散发 （一）水面蒸发（一）水面蒸发 （二）土壤蒸发（二）土壤蒸发 （三）植物散发（三）植物散发 （四）区域蒸散发（四）区域蒸散发 物理过程物理过程 影响因素影响因素 确定方法确定方法 4 4. .1 1 蒸发与散发蒸发与散发 （一）水面蒸发（一）水面蒸发 蒸发与凝结同时进行蒸发与凝结同时进行 1. 1.水面蒸发的物理过程水面蒸发的物理过程 （1 1）从分子运动观点看，水面蒸发可视为

37、水体与大）从分子运动观点看，水面蒸发可视为水体与大 气之间界面上的分子交换现象。气之间界面上的分子交换现象。 （2 2）从能态理论看，水分子具有一定的动能，动能）从能态理论看，水分子具有一定的动能，动能 大的分子先逸出水面，使水面动能减小，温度降低。大的分子先逸出水面，使水面动能减小，温度降低。 2.2.（水面）蒸发的控制条件（水面）蒸发的控制条件 蒸发面储存的水分多少蒸发面储存的水分多少 蒸发面上水分子获得蒸发面上水分子获得 的能量多少的能量多少 蒸发面上空水汽输送的蒸发面上空水汽输送的 速度（扩散、对流、风）速度（扩散、对流、风） 水面水面 蒸发蒸发 供水供水 条件条件 供能供能 条件条件

38、 动力动力 条件条件 内因（水体因素）内因（水体因素） 外因（气象因素）外因（气象因素） 水水 面面 蒸蒸 发发 外因外因: : 太阳辐射，水面温度，水汽压差，太阳辐射，水面温度，水汽压差， 气温、湿度、气压和风速等气温、湿度、气压和风速等 3.3.水面蒸发的影响因素水面蒸发的影响因素 内因内因: : 水面大小和形状，水深，水质等水面大小和形状，水深，水质等 太阳辐射：太阳辐射：自然界自然界 水的汽化所需要的热水的汽化所需要的热 能主要来自于太阳辐能主要来自于太阳辐 射，蒸发强弱与太阳射，蒸发强弱与太阳 辐射强弱密切相关。辐射强弱密切相关。 太阳辐射越强烈，所太阳辐射越强烈，所 提供的热能越多

39、，蒸提供的热能越多，蒸 发面温度越高，从水发面温度越高，从水 面逸出的水分子就越面逸出的水分子就越 多，蒸发就越强烈。多，蒸发就越强烈。 太阳辐射随纬度变化而有差异，并有强烈的季节变太阳辐射随纬度变化而有差异，并有强烈的季节变 化和昼夜变化，因此，水面蒸发也呈现强烈的时空变化化和昼夜变化，因此，水面蒸发也呈现强烈的时空变化 特性（图）。特性（图）。 20cm口径蒸发器口径蒸发器 80cm口径套盆蒸发器口径套盆蒸发器 E601蒸发器蒸发器 20m2和100m2的大型蒸发池蒸发池 由于蒸发器受到自身结由于蒸发器受到自身结 构和周围气候的影响，水热构和周围气候的影响，水热 条件与天然条件有所差异，条

40、件与天然条件有所差异， 故观测的蒸发量必需要通过故观测的蒸发量必需要通过 折算转化成天然水面的蒸发折算转化成天然水面的蒸发 量。折算系数与蒸发器类型、量。折算系数与蒸发器类型、 自然环境、季节变化等因素自然环境、季节变化等因素 有关。实际工作中，应根据有关。实际工作中，应根据 当地实测资料分析。当地实测资料分析。 4. 4. 水面蒸发的确定方法水面蒸发的确定方法 器测法、理论模型法、经验公式法、水量平衡法器测法、理论模型法、经验公式法、水量平衡法 土壤蒸发过程示意图土壤蒸发过程示意图 （二）土壤蒸发（二）土壤蒸发 土壤空隙中的水分离开土壤表土壤空隙中的水分离开土壤表 面向大气逸散的现象。面向大

41、气逸散的现象。 根据土壤供水条件差别及蒸发率根据土壤供水条件差别及蒸发率 的变化，分三个阶段：的变化，分三个阶段： （1 1）定常蒸发率阶段：）定常蒸发率阶段： （2 2）蒸发率下降阶段：）蒸发率下降阶段： （3 3）蒸发率微弱阶段：）蒸发率微弱阶段： （二）土壤蒸发（二）土壤蒸发 （1 1）定常蒸发率阶段：）定常蒸发率阶段：土壤含水量土壤含水量大于大于田间持水量田间持水量，蒸发，蒸发 速度快，蒸发率相对稳定，蒸发量大小速度快，蒸发率相对稳定，蒸发量大小主要受气象条件影响主要受气象条件影响； （2 2）蒸发率下降阶段：）蒸发率下降阶段：土壤含水量土壤含水量降至田间持水量以下降至田间持水量以下时，时， 蒸发率明显下降，蒸发量随之减小，直至蒸发率明显下降，蒸发量随之减小，直至毛管断裂含水量