《生活地理科课堂｜发现身边的水循环知识》

1课程导入：从生活疑问重构水循环的认知框架演讲人课程导入：从生活疑问重构水循环的认知框架01认知升华与实践路径：从身边现象到人地协调02不同空间尺度下的身边水循环现象解析03课程总结04目录《生活地理科课堂｜发现身边的水循环知识》各位同学，作为从事地理教学9年的一线教师，我发现一个普遍的问题：大家学完教材中的水循环章节，能熟练背出三个类型、五个核心环节，能准确画出海陆间循环的示意图，却认不出每天发生在自己身边的水循环过程。在课前一周我布置了一项预习任务：拍摄一张身边与水的变化有关的日常场景，回收的47份作业里，近八成同学拍摄了雨天积水、晾干的衣服、冰箱拿出来的可乐瓶结露这类场景，但没有一位同学将这些现象和水循环建立关联，绝大多数同学都认为“水循环是发生在大江大海里的大过程，和日常没关系”。基于这个现状，今天我们就从身边场景切入，重新认识水循环的核心本质。本文将从认知导入、现象拆解、认知升华三个层面逐层展开，带领大家发现藏在生活里的水循环知识。01课程导入：从生活疑问重构水循环的认知框架1课前预习调查的核心发现本次课前调查的结果，其实反映了当前地理学习中一个普遍的偏差：我们过度关注大尺度的经典水循环模型，却忽略了中小尺度的水循环过程恰恰是和我们生活关联最紧密的部分。调查中，有一位同学拍了自家加湿器的照片，提问“为什么加湿器加一次水，一天就没了，冬天靠窗的同学还会发现窗户玻璃会流水打湿本子”，这个问题非常好，其实它就是一个完整的局地水循环过程，但绝大多数同学看不到这一点。2开展“身边水循环”教学的核心价值水循环的本质是地球上的水在不同圈层之间的运动与相变过程，这个过程不分尺度大小，只要满足“水发生位置或形态的变化，完成动态循环”就是水循环。学习身边的水循环，一方面能帮我们打破“地理知识离生活远”的偏见，另一方面能让我们真正理解人类活动在水循环中的作用，建立人地协调的认知。接下来，我们就从微观到宏观，逐层解析不同空间尺度下我们身边的水循环过程。02不同空间尺度下的身边水循环现象解析1家庭微观尺度：毫米级的人工局地水循环我们每个人每天待得最久的空间就是家庭，这里每时每刻都在发生完整的水循环过程，只是很少有人留意。1家庭微观尺度：毫米级的人工局地水循环1.1日常场景中的相变类水循环环节我昨天早上在家烧开水，半壶水烧开之后关火，不到五分钟，透明玻璃锅盖的内壁就布满了小水珠，再过十分钟，水珠汇聚变大，顺着锅盖流到锅的边缘，这个过程其实就是“蒸发（水受热从液态变成气态）-水汽输送（气态水在锅内空间移动）-凝结（气态水遇到温度较低的锅盖变成液态）-降水（液态水珠汇聚下落）”，一个完整的水循环过程，尺度只有几十厘米，周期不到一小时，和海上大循环的原理完全一致。再举大家都遇到过的例子：冬天从冰箱拿出来的可乐，不到一分钟瓶身就布满了水珠，这就是空气中的气态水遇到冷瓶凝结的过程，本质就是水循环中的凝结环节；我们洗了衣服挂在阳台，三天之后完全晾干，就是衣服上的水蒸发进入大气的过程，这些都是我们每天接触的水循环。1家庭微观尺度：毫米级的人工局地水循环1.2给排水系统中的径流与下渗过程我们洗完澡之后，卫生间地面的积水会顺着地漏流下去，这个过程其实就是人工改造后的下渗与地表径流：原本卫生间的地面是硬化的，水无法自然下渗，人为修建了地漏连接排水管道，相当于人工打造了下渗通道，水通过地漏进入市政排水管网，最终流向污水处理厂，再排入自然水体，完成了从家庭到自然循环的连接。1家庭微观尺度：毫米级的人工局地水循环1.3人体本身就是水循环的参与环节很多同学不知道，我们自己就是水循环的一个节点：我们喝了地表水或者自来水，水参与新陈代谢之后，一部分通过汗液排出，蒸发到空气中，一部分通过呼吸排出水汽，还有一部分排入市政系统进入自然循环。我上周在操场上课，刚跑完步的同学衣服全湿了，不到半节课就干了，这就是人体排出的水蒸发进入大气，实实在在参与了水循环。2.2城市中观尺度：千米级的自然-人工复合水循环离开家庭，我们生活的城市就是一个更大的水循环系统，这里自然过程和人工过程深度耦合，改变了原本的自然水循环格局。1家庭微观尺度：毫米级的人工局地水循环2.1住区景观改造对水循环的调控我住的小区建成于2010年，是最早一批试点海绵城市改造的小区，小区里的主干道用的是透水砖，中心绿地是下沉式的，比路面低30厘米左右。去年夏天一次暴雨，一小时降雨量达到80毫米，周边老小区因为地面全硬化，积水没到脚踝，两个小时都排不完，我们小区除了个别低洼点，路面基本没有积水，所有雨水都渗进了下沉绿地，补给地下水。我当时特意去看了下沉绿地，绿地存了近20厘米深的水，三天之后才完全渗完，这个过程就是人为增加了水循环的下渗环节，减少了地表径流，有效缓解了城市内涝，这就是我们身边看得见摸得着的水循环调控。1家庭微观尺度：毫米级的人工局地水循环2.2市政给排水系统构建的社会水循环链条我们现在用的自来水，来自上游的水库，原水经过自来水厂净化之后，通过供水管道送到每家每户，这就是人工的地表径流输送；我们用过后的污水，通过排水管道收集到污水处理厂，净化达标之后一部分作为中水回用，用来浇绿化、冲厕所，一部分排入就近的江河，重新进入自然水循环。去年我带全班同学去参观本市的污水处理厂，亲眼看到我们排出去的黑臭污水，经过好几道处理之后，出水能达到地表水四类标准，直接排到我们城市的母亲河信江里，这就是完整的人工社会水循环链条，和自然水循环并行不悖，现在我们城市的人工水循环径流量已经超过了自然径流的三分之一，是水循环不可忽略的部分。1家庭微观尺度：毫米级的人工局地水循环2.3城市热环境驱动的局地水循环异常我相信很多同学都经历过“城东下暴雨，城西出太阳”的情况，我去年就遇到过一次：我下午在城西校区上课，天朗气清，下课之后刷朋友圈，看到城东校区的同学发视频，地铁口都淹了，一小时下了100多毫米的雨。这种局地对流雨就是城市热岛效应驱动的水循环异常：城市硬化地面多，温度比周边郊区高3-5度，热空气上升，带动城市蒸发出来的水汽（空调排水、绿化蒸发、水体蒸发等）抬升，遇冷凝结成雨，就形成了这种局地的强降水，这就是城市改变了水循环的空间分布，是我们身边非常典型的现象。2.3区域宏观尺度：百千米级的自然-社会耦合水循环我们所在的赣东北地区属于长江流域信江子流域，整个流域尺度的水循环就是我们赖以生存的水资源基础，我们也能切身感受到它的变化。1家庭微观尺度：毫米级的人工局地水循环3.1本地流域的自然水循环本底特征我们这里属于亚热带季风气候，年平均降水量1300毫米左右，按照自然水循环的过程，大概40%的降水会蒸发回到大气，30%下渗补给地下水，30%形成地表径流汇入信江，最终流入鄱阳湖再进入长江，完成海陆间循环。我去年带学生去信江边考察，丰水期的时候水位能涨到堤岸，枯水期就会露出大片的河滩，这个就是自然水循环季节变化的体现，夏季降水多，径流量大，冬季降水少，径流量小，非常规律。1家庭微观尺度：毫米级的人工局地水循环3.2重大工程对区域水循环的人工调控我们现在用的自来水，大部分来自信江上游的玉山水库，水库就是人工改变了水循环的时间分配：丰水期蓄水，枯水期放水，保证我们全年都有稳定的供水；更大的工程比如三峡工程和南水北调，三峡工程改变了长江径流的时间分配，减少了下游的洪水灾害，南水北调则改变了水循环的空间分配，把南方多余的水调到北方缺水地区，我们虽然不在调水沿线，但南水北调缓解了全国水资源不均衡的问题，本质上和我们每个人都有关系。1家庭微观尺度：毫米级的人工局地水循环3.3气候变化背景下本地水循环的新变化最近十年我能明显感受到本地水循环的异常，我2015年刚来这里工作，平均每年出现一次极端事件，最近五年基本上每年都会有极端暴雨或者极端干旱。2020年梅雨期下了62天雨，信江洪水超过警戒水位2米，很多江边的村庄被淹；2022年伏旱持续了70多天，我带学生去考察的时候，信江原来水深3米的浅滩全部裸露，原来半淹在水里的江心岛全部露出来，我们还在岛上捡到了沉在水里多年的渔网，那个场景真的很震撼，让我切实感受到全球变暖加快水循环速率，增加极端水文事件的结论不是课本上的空话，是实实在在发生在我们身边的变化。通过对三个尺度身边水循环现象的拆解，我们已经对生活中的水循环有了完整的现象认知，接下来我们进一步梳理认知误区，提炼可落地的实践路径，完成从现象观察到行动参与的认知升华。03认知升华与实践路径：从身边现象到人地协调1水循环认知的常见误区纠正1.1误区一：水循环以海陆间大循环为主，小循环无足轻重实际上，对我们陆地生活来说，90%以上的降水来自陆地内部的小循环，我们日常用的水资源绝大多数来自陆地水循环，小尺度的局地水循环直接影响我们的生活质量，比大循环和我们的关联更紧密。3.1.2误区二：水循环是纯自然过程，人类活动仅为外部干扰现在人类对水循环的改造强度已经超过了很多自然过程，城市硬化地面减少下渗、水库调蓄径流、跨流域调水改变空间分布，人工水循环已经成为很多区域水循环的主导部分，人类本身就是水循环的核心参与主体，不是外部干扰者。3.1.3误区三：水循环可再生，因此水资源取之不尽用之不竭水循环的可再生是针对更新周期来说的，大气水更新周期只有8天，河流水更新周期是16天，但是深层地下水的更新周期是上千年，一旦过度开采，几百年都恢复不了，我们国家很多地方现在还存在过度开采地下水导致地面沉降的问题，所以水资源不是无限可再生的。2普通公众可参与的水循环保护行动3.2.1家庭层面：践行节水减污，开展小微雨水收集我们每个人在家庭里就能参与，随手关水龙头减少水资源浪费，少用含磷洗涤剂减少水污染，我自己在阳台放了两个桶，收集雨水浇花，就是直接参与局地水循环，减少自来水的消耗。3.2.2社区层面：维护雨水排放设施，支持海绵城市建设很多小区的雨水口经常被落叶、垃圾堵塞，一下雨就积水，我们平时可以主动清理，不要往雨水口里倒垃圾，保证雨水下渗和排放的通道畅通，支持小区的海绵城市改造，就是从身边保护水循环。2普通公众可参与的水循环保护行动2.3公共层面：参与植被修复，监督水资源保护我们学校每年都会组织学生去信江边植树，树木可以涵养水源，增加下渗，调节水循环，就是非常有意义的行动，我们也可以监督身边的排污行为，发现向江河排污水的情况及时举报，保护流域水循环的质量。3水循环认知对日常生活的指导价值了解身边的水循环，对我们的日常决策也有帮助，比如买房子的时候，尽量不要选低洼的老小区，这些地方硬化多，下渗少，容易积水；夏天出行的时候，关注局地对流雨的预报，避免在低洼地带停留，这些都是水循环知识在生活中的实际应用。04课程总结课程总结今