地球上的水循环与水量平衡PPT精品文档

1、1水文与水资源学水文与水资源学第一章第一章 地球上的地球上的水循环与水量平衡水循环与水量平衡1一、地球上水的分布一、地球上水的分布二、地球上的水循环二、地球上的水循环三、地球上的水量平衡三、地球上的水量平衡四、水循环研究的进展四、水循环研究的进展目目 录录第一节第一节 地球上水的分布地球上水的分布液态液态固态固态气态气态u分布广泛分布广泛第一节第一节 地球上水的分布地球上水的分布u分布广泛分布广泛地下地下地表地表空中空中生物生物水水第一节第一节 地球上水的分布地球上水的分布u分布不均分布不均第一节第一节 地球上水的分布地球上水的分布u分布不均分布不均第一节第一节 地球上水的分布地球上水的分布u

2、分布不均分布不均第一节第一节 地球上水的分布地球上水的分布第二节第二节 地球上的水循环地球上的水循环一、水循环的概念和类型一、水循环的概念和类型u定义定义1 定义定义地球上各种形态的水，在地球上各种形态的水，在太阳辐射太阳辐射、地球引力地球引力等作用下，通过水等作用下，通过水分蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗、径流等分蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗、径流等五个环节五个环节，不断发，不断发生的周而复始的运动过程生的周而复始的运动过程第二节第二节 地球上的水循环地球上的水循环一、水循环的概念和类型一、水循环的概念和类型第二节第二节 地球上的水循环地球上的水循环一、水循环的概念和类型一、水循环的概念和

3、类型u定义定义2 意义意义l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、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）生物循环、水循环）l影响地壳运动和塑造地貌形态（影响地壳运动和塑造地貌形态（岩石圈岩石圈：地震、滑坡、泥石流等；侵蚀、：地震、滑坡、泥石流等；侵蚀、搬运、沉积等）搬运、沉积等）l影响天气现象和气候特征（影响天气现象和气候特征（大气圈大气圈：蒸发、降水、水汽输送均在大气中完：蒸发、降水、水汽输送均在大气中完成）成）l形成区域水文现象和水资源（形成区域水文现象和水资源（水圈水圈：更新、净化）：更新、净化）第二节第二节 地球上的

4、水循环地球上的水循环一、水循环的概念和类型一、水循环的概念和类型u定义定义3 成因成因l内因：水在常温下三态共存并能相互转化内因：水在常温下三态共存并能相互转化l外因：外因：p太阳辐射太阳辐射 水的三态转化及水汽输送的能量来源水的三态转化及水汽输送的能量来源p地球引力地球引力 降水和径流的能量来源降水和径流的能量来源第二节第二节 地球上的水循环地球上的水循环一、水循环的概念和类型一、水循环的概念和类型u定义定义4 影响因素影响因素l自然因素：自然因素：p气象气象因素因素 主导因素主导因素 决定决定作用作用p地质地貌、土壤、植被等因素地质地貌、土壤、植被等因素 加速或延缓作用加速或延缓作用l人为

5、因素：人为因素：p工程措施工程措施 修建水库、跨流域调水修建水库、跨流域调水p生物措施生物措施 植树造林、农业开发植树造林、农业开发第二节第二节 地球上的水循环地球上的水循环一、水循环的概念和类型一、水循环的概念和类型u类型类型根据发生的地域范围根据发生的地域范围l大循环：大循环：p海陆水分交换海陆水分交换p环节齐全，纵向交换和横向交换都有环节齐全，纵向交换和横向交换都有l小循环：小循环：p海洋小循环海洋小循环 只有纵向交换只有纵向交换p陆地小循环陆地小循环 内流区小循环内流区小循环 只有纵向循环只有纵向循环外流区小循环外流区小循环 纵向交换和横向交换都有纵向交换和横向交换都有第二节第二节 地

6、球上的水循环地球上的水循环二、水体的水分交换更新周期二、水体的水分交换更新周期u定义定义 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u公式公式 T：水体水分交换更新周期；：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；：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：水体的年动态水量，即水体一年内向外排出的水量12WTW第二节第二节 地球上的水循环地球上的水循环二、水体的水分交换更新周期二、水体的水分交换更新周期u意义意义-反映水循环强度和水资源可利用率反映水循环

7、强度和水资源可利用率lT ，v ，开发价值，开发价值lV取水取水v，水资源可持续开发利用，水资源可持续开发利用u各种水体的水分交换更新周期（各种水体的水分交换更新周期（P13 表表1-3：会计算）：会计算）第三节第三节 地球上的水量平衡地球上的水量平衡一、水量平衡一、水量平衡u概念概念 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u意义意义l定量揭示水循环与自然地理环境和人类社会的关系定量揭示水循环与自然地理环境和人类社会的关系l反映水文要素之间的数量关系反映水文要素之间的数量关系l检验水文观测结果的合理性检验

8、水文观测结果的合理性l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第三节 地球上的水量平衡地球上的水量平衡图图A图图B某一地区某某一地区某一段时期内一段时期内某一地区某某一地区某一段时期内一段时期内 储水变量储水变量（增加）（增加） 储水变量储水变量（减少）（减少）原有水量原有水量水量的支出水量的支出水量的收入水量的收入第三节第三节 地球上的水量平衡地球上的水量平衡二、通用水量平衡方程二、通用水量平衡方程u基本形式基本形式u通用水量平衡方程式通用水量平衡方程式 P：降水量；：降水量； E1：水汽凝结量；：水汽凝结量；E2：蒸发量；：

9、蒸发量；Rs：地表径流量；：地表径流量； Rg：地下：地下径流量；（径流量；（1为流入，为流入，2为流出）为流出） q：人工补（取）水量；（：人工补（取）水量；（1为补水，为补水，2为取水）为取水） S：不同时段蓄水量：不同时段蓄水量IQs第三节第三节 地球上的水量平衡地球上的水量平衡三、闭合流域水量平衡方程三、闭合流域水量平衡方程P E1Rg2sq2Rg1Rs2地面分水线地下分水线Rs1q1E2第三节第三节 地球上的水量平衡地球上的水量平衡三、闭合流域水量平衡方程三、闭合流域水量平衡方程u假设条件假设条件u通用水量平衡方程式通用水量平衡方程式 P：降水量；：降水量；E：有效蒸发量；：有效蒸发

10、量；R=Rs+Rg：径流总流出量；：径流总流出量； q=q2-q1：人工净取水量；：人工净取水量；s=s2-s1：蓄水变化量：蓄水变化量三、闭合流域水量平衡方程三、闭合流域水量平衡方程u流域多年平均水量平衡方程式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；：流域多年平均降水量；E0：多年平均蒸发量；：多年平均蒸发量；R0：多年平均径流量：多年平均径流量u径流系数和蒸发系数及其意义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，

11、用来衡量一个地区的干湿程度， ，水资源越丰富，水资源越丰富 第三节第三节 地球上的水量平衡地球上的水量平衡四、全球水量平衡方程四、全球水量平衡方程u海洋水量平衡方程式海洋水量平衡方程式 （任一时段）（任一时段） （多年平均）（多年平均）u陆地水量平衡方程式陆地水量平衡方程式 （任一时段）（任一时段） （多年平均）（多年平均）第三节第三节 地球上的水量平衡地球上的水量平衡四、全球水量平衡方程四、全球水量平衡方程u全球水量平衡方程式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。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

12、，自本世纪初至据分析，自本世纪初至60年代期间，全球气温平均上升了年代期间，全球气温平均上升了1.2，由此引起冰川消融，由此引起冰川消融，全球冰川体积每年大约减少全球冰川体积每年大约减少 250109米米3 ；这些消融的水入海后，使海平面上升了；这些消融的水入海后，使海平面上升了0.7毫米。毫米。第三节第三节 地球上的水量平衡地球上的水量平衡四、全球水量平衡方程四、全球水量平衡方程u全球水量平衡方程式全球水量平衡方程式第三节第三节 地球上的水量平衡地球上的水量平衡四、全球水量平衡方程四、全球水量平衡方程u全球水量平衡方程式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

13、降水量、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、多年平均蒸发量Ee=72000km3、试根据区域水量平衡原理、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（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？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、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、陆地的多年平均蒸发量Ec=72000km3，试根据全球的水量，试根据全球的水量平衡原理推算全球多年平

14、均降水量为多少？平衡原理推算全球多年平均降水量为多少？第三节第三节 地球上的水量平衡地球上的水量平衡一、研究进展一、研究进展u基本资料库的建立基本资料库的建立u水循环的大气过程模拟研究水循环的大气过程模拟研究l水汽含量模拟研究水汽含量模拟研究l水汽输送与水汽收支研究水汽输送与水汽收支研究u水循环的陆面过程模拟研究水循环的陆面过程模拟研究u陆陆-气相互作用与耦合气相互作用与耦合第四节第四节 水循环研究进展水循环研究进展二、发展趋势二、发展趋势u基本资料的获取及同化基本资料的获取及同化u陆陆-气耦合原理、模型、尺度匹配气耦合原理、模型、尺度匹配u全球变化及人类活动对水循环的影响及反馈全球变化及人类活动对水循环的影响及反