水文及地球化学要素特征分析课件

水文及地球化学要素特征分析土地资源的水文要素，包括地表水和地下水两方面。它既是土地资源的重要组成因素，又与土地资源利用及开发紧密相关。水通过正常条件的三相转换循环，成为天气云雨变化的根源，同时还是地球物质和能量迁移与转化的重要媒介。水作为自然环境重要的外营力，制约着土地资源的形成与发展。

水是一种重要的生态条件，也是生物体重要的组成部分。一般植物体含有60％一80％的水分，有的甚至达90％以上；水直接参与绿色植物的光合作用过程；氮、磷、钾等无机元素也只有溶解在水中才能被植物吸收和利用。对动物来说，食物的消化作用，营养物质在体内的循环，呼吸作用产物的排出，也全要以水溶液状态进行输送。所以，任何生物缺少水，都不可能生存在活跃状态中，没有水，就没有生命。

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1、地表水

①地表水类型

地表水主要有河流、湖泊、冰川、沼泽等。

②地表水的数量和质量

我国河川径流总量2.7×104亿m3；冰川总储量3.0×104亿m3；

天然湖泊8万km2；沼泽11万km2。水质从东南到西北，水矿化

度逐渐增大。冰川融雪水矿化度低，是西北重要各类用水水源。

③地表水对土地资源及其利用的影响地表径流影响地貌类型的形成；地表水丰缺与农业灌溉用水以及干旱、洪涝关系密切；地表径流的冲刷作用往往导致不同程度的水土流失。2.1.3

水文及地球化学要素特征分析1、地表水

除气候极端寒冷或极端干旱的地区以外，几乎到处可见到地表水。地表流水是促使地壳，特别是温湿地带地壳变化、发展的一个强有力的地质动力，也是土地利用、人类生存的重要水源之一。

①地表水的类型与作用

1．河流河流是地面流水不断汇集的结果。

水文方面常年性河流间歇性河流河床类型下切性河流(山区、丘陵区)

地上性河流半地上、半地下河流平原区雨水补给型冰雪补给型地下水补给型河流补给类型秦岭一淮河以南、青藏高原以东的地区雨水补给一般占河流年径流的60％一80％，北方和西北地区逐渐减少。融雪补给包括流域内季节性积雪融化以后对河流的补给和高山地区多年冰雪融化后的补给，前者多见于纬度较高的地区和高山区。地下水补给是河川可靠而经常的来源，冬季和其他干旱季节所占比例更大。

我国河流径流的年内变化分为四个阶段：

一是春季春汛或平水、枯水期，此时的北方由于冰雪融化，河流水位上涨，水量增加形成春汛，其中以东北的河流显著；此时由于南方的春雨旱，径流迅速增加，径流量也大；但华北、西北地区春旱严重，河流大多处于枯水期。

我国河流径流的年内变化分为四个阶段：二是夏季洪水期，夏季是我国河流径流量最丰富的季节，大多数河流都出现夏季洪水期。三是秋季平水期，秋季是我国河流径流普遍减退的时期，是由夏季洪水过渡到冬季枯水之间的平水期。四是冬季枯水期，冬季是我国大部分河流最枯竭的季节，在干旱和半干旱地区小河常断流。我国河流径流的年内变化分为四个阶段：年内河流这四个阶段的水量变化，给土地资源的利用与人民生命财产的安全造成了极大的影响。在降水稀少的季节和地区，农业生产需要从河川取得补充水源用于灌溉，在降水集中季节，也总是在径流最大的时期，暴雨和洪水同时俱来，往往会引起严重洪涝灾害。为了改变河川径流在地区分布与时间分布上的不均匀性，就需要采取一系列的蓄水、引水、排水和提水等工程措施。

2湖泊湖泊是土地上较封闭的天然水域，是经常充满水的陆上洼地，也是湖盆与运动水体及水中物质互为作用的综合体。我国湖泊总面积1134.15万hm2，湖水的来源有雨水、地面流水、地下水、冰融水及古代海洋残留水等。

①地表水的类型与作用

湖泊的划分

按其水质可分为淡水湖、咸水湖和盐湖，淡水湖分布于外流区，多是河流作用的直接产物，是某一巨大水系的重要组成部分，具有调蓄洪水、发展农渔等重要作用；咸水湖和盐湖多分布于内陆干旱区，一个湖泊多自成一个小流域。当补给困难时，湖水则不断浓缩，湖面逐渐萎缩，直至干涸成盐湖；按分布地带不同可有高原湖泊和平原湖泊之分，从而也形成我国东部平原和青藏高原二大湖群。3．冰川冰川是由积雪变质成冰并能自行呈固体移动的水体，广泛分布于我国西南、西北的高山地带，依冰体温度可分为冷冰川和暖冰川。后者在我国很少，但因其消融强度高，故对土地利用作用大，尤其是西北冰川是绿洲农业的主要地表水来源。依其分布地带又可分为大陆性冰川和海洋性冰川，前者多为冷冰川，后者多为暖冰川。4．沼泽

沼泽是一种特殊的自然综合体，地表经常过湿或有薄层积水，其上主要生长着湿生植物或沼泽植物，土层严重潜育化或有泥碳的形成与积累。高纬度的冷湿地区主要是泥炭沼泽，如我国大小兴安岭的沟谷和三江平原等地；中低纬度的高湿地区主要是潜育沼泽，如长江中下游、东北、华北等地，分布相对集中。依其发育阶段，泥炭沼泽可分为低位、中位和高位沼泽，前者处于富营养阶段，后者处于贫营养阶段。地表水的数量和质量

地表水是土地资源中的重要组成部分，其数量和质量直接影响土地资源利用。我国河川径流资源丰富，流域面积在100km2以上的河流约有5万多条，径流总量约2.7万亿m3；外流水域约占总水量的2／3，内流水域占1／3；径流补给中，雨水约占60％～80％，地区不同，变幅较大。总的特点是南方多，北方少，沿海多，内陆少。而且地表水供农业生产需要的保证度南北方不同，这主要是耕地数量与水资源数量间的不平衡所致。长江、珠江和闽、浙诸河地区耕地占不到全国1/3，而水资源拥有量占全国的1/2以上，耕地每公顷均水量为全国平均数的2倍。黄、淮、海河地区耕地占全国的1/3以上，而水资源仅占1/16，耕地每公顷均水量为全国平均数的l/6。这一情况决定了南北方地表水开发利用程度不一，北方的一些河流径流利用率较高，像海河、滦河流域竟达55％(全国为15.9％)。尽管如此，北方农业用水仍很紧张，解决用水问题仍是长期而艰巨的任务。

我国现代冰川面积约5.7万km2，总储水量近3.0万亿m3

，年融水量约504.6亿m3；全国天然湖泊中，其中在lkm2以上的有2800多个，总面积8.0万km2

；湿地总面积约66.0万km2(包括沼泽面积11.0万km2)，其中部分为可开垦的荒地。

由于我国自然条件复杂，季节变化明显，地表水质随着时空变化差异较大，除滨海外，从东南向西北大陆，水的矿化度逐渐提高，可由东部的30mg／L上升到西部的近数万mg／L，硬度也随之增加。水中的HCO3-、Ca2+、Mg2+含量变化较小，而SO42-、Cl-、Na+、K+含量则逐渐增加；东部多属重碳酸钙型水，向西逐渐变为氯化钠型水(咸水湖、盐湖)。但冰川融水矿化度低、硬度小，是西部干旱区各业用水的优质水源。19

土地资源的水文及地球化学要素特征分析

2、地下水

在土地资源开发利用中，要考虑地下水的埋藏条件、含水层性质、供水、排水、水质和影响区域土地质量的相关因素。①地下水类型：

滞水（土壤水、上层滞水）、潜水、层间水。②地下水的排泄与供给：滞水与大气降水和蒸发作用密切；潜水的主要来源是降水；层间水分布区与补给区不一致。③地下水的水质（理化性质：多种阴阳离子）和矿化度（>3g/L不能农用及饮用）。④地下水与水土资源利用

对我国西北干旱区，利用地下水灌溉掌握地下水的水质、水量、分布及与地表水的关系；对东部区域要摸清地下水的水盐动态规律，发挥灌溉洗盐的效益。①地下水类型(1)包气带水。地表以下一定深度上存在着地下水面。地下水面以上，称为包气带；地下水面以下，称为饱水带。包气带是大气水、地表水与地下重力水相互转化的过渡带。包气带水是指存在于包气带中的地下水，主要包括土壤水和上层滞水。土壤水对成土作用及植物生长具有重要作用，对土地资源的性质与利用影响较大。上层滞水是积聚在包气带中局部隔水层上具有自由水面的重力水。它最接近地表，一般水量不大，旱季常常枯竭，且容易遭受污染。(2)潜水。是埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上的重力水。潜水水位、水量、水质常常因气候的改变而改变。潜水广泛分布于第四纪疏松沉积物中，对土壤性质有明显的影响。在平原地区的低洼处，当潜水位埋藏较浅时，可能使近地表层长期处于水分饱和、过饱和状态而形成沼泽现象。而当气候干旱蒸发强烈时，由于水分大量蒸发，把水中盐分留在土壤中，会造成盐渍化。在平原地区积极开发潜水，不仅能增加可用水源，还可以使地下水位降低，进而达到旱涝盐碱综合治理的积极效果。

潜水按含水介质条件可分为松散岩类孔隙潜水、可溶岩类溶隙潜水和基岩山区裂隙潜水。前二者一般水量较丰富，开发利用价值较高；而后者水量一般不丰富，但在缺水山区是重要的供水水源。

(3)承压水。是指充满于两个稳定隔水层之间含水层中的地下水，具承压性是它的主要特征。承压水受顶部隔水层的限制，与外界联系不密切，不能从当地获得降水或地表水的渗入补给。承压水通常具有水量丰富、水质良好、动态稳定、不易污染的特点。限于承压水的形成条件，且忌过量开采，还应注意水源的卫生防护，以保证水资源可持续利用。②地下水的排泄与供给：上层滞水主要接受大气降水的补给，以蒸发形式排泄。雨季获得补充，积存一定水量，旱季水量逐渐消耗，甚至枯竭。上层滞水动态变化显著，其分布区与补给区一致。

潜水在其分布范围内都可以接受大气降水的补给；在有地表水分布的地区，当地表水位高于地下水位时，地表水也可以补给潜水；在干旱少雨的沙漠地区，凝结水是潜水的重要补给来源。潜水的排泄方式有：水平方向的径流排泄，即潜水径流到适当地形处，以泉、渗流等形式排泄于地表或流人地表水体；垂直方向的蒸发排泄，即潜水通过土壤蒸发和植物蒸腾作用进入大气。此外，人工开采也是潜水排泄的一种重要方式。

承压水在很大程度上与潜水一样，主要接受大气降水和地表水的入渗补给，但由于受到顶部隔水层的限制，补给区与分布区不一致，经常相距很远。承压水有时也可获得相邻含水层的越层补给。承压水的排泄主要以泉和渗流的形式排泄于地表或地表水体，还有人工开采排泄。在一个区域的土地资源认识、评价与开发中，水文地质条件，特别是包气带水和潜水的水文地质条件，占有十分重要的地位，所以，我们必须注重土地资源的水文地质研究。③地下水的水质和矿化度

地下水的水质主要是指地下水的理化性质。但在区域土地资源评价中对地下水的物理性质(温度、气味、导电性和放射性等)考虑较少，而重点是分析其化学成分。地下水矿化度系指地下水中含有各种阴、阳离子的总量(单位g／L)。28

土地资源的水文及地球化学要素特征分析

3、区域地球化学条件

区域地球化学是研究由于地理或地质的原因，使某些地区的某些元素与一般的地球化学统计量相比，在土体、风化壳、潜水、甚至深层地下水中的富集或欠缺，而影响该地区的生物以致人类的健康，影响土地资源的质量与开发的一门学科。①地理因素影响

主要地带性气候和地形地貌方面。影响地下水化学类型、风化壳类型、土壤盐渍化、地方性病害（如斑釉病）等。②地质因素影响影响深层地下水的化学成分（如缺硒引起的克山病）；不同的岩性山区，地下水的化学成分也与其岩石矿物质元素的的种类有关。

区域地球化学条件

地下咸水主要分布于西北、华北干旱、半干旱地区。另外，由于大气温度与降水的差异，使表生风化壳的性质产生差异，一般是随降水量的增加，NaCl一Na2S04一CaC03一Fe203一Al203等化合物和相应元素产生淋溶系列迁移，因而在干旱区多为钠质风化壳，半湿润和半干旱区多为钙质风化壳，而湿热区多为铁铝风化壳。因此，在土壤与地下水中也有相应的元素淋失或积聚，例如，HC03-水，S2-水，C1-水等。不同程度的影响着土地资源利用布局与生产力水平。区域地球化学条件

此外，微量元素氟在干旱区的地下水中含量相对偏高。正常情况下，地表水中的氟含量为0.2～0.5mg／L左右，地下水中可能稍高一些，但我国的华北、西北、东北的某些地区，潜水中含氟量可达10～20