演示文稿10 水圈与水平衡.ppt

1、地球上的水以三种形式存在于空气、地表和地下：气体、液体和固体，并变成海水、河水、湖水、沼泽水、土壤水、地下水、冰川水、大气水和动植物体内的生物水。这些水体，通过水循环，形成一个围绕地球的统一而又相互关联的水圈。其中，海水占水圈的绝大部分，海水量约占地球总水量的96%；其次，分布在极地和陆地的冰川固体水约为3x1016m3。另一方面，陆地上的河流、湖泊、土壤水和地下水约为4x1012 m3，水体分布广泛，但其比例很小。第6章，盐度：每千克海水中含盐物质的质量。海水盐度、海洋盐度、影响盐度分布的主要因素、蒸发与降水的差异、淡水流入量、海流等。世界极端盐度区、海水表面温度(受纬度和太阳直射角影响)、

2、同一海域、不同季节、同一纬度和不同海域，夏季和冬季暖流水温高，冷流水温低。太平洋西经170附近三个观测站的水温随深度变化曲线表明，水温垂直变化：从表层到深层，水温逐渐降低，1000米以下水温变化不大，平均海洋温度一般垂直分布(Pickard等人，1990)。海水的密度主要由海水的温度、盐度和压力控制(由海洋的深度决定)。陆地水陆地水主要包括河水、湖泊和沼泽、地下水和冰川。河流、地表水：河水、湖水、冰川地下水：潜水、承压水、按水更新周期划分，静态水资源：冰川、内陆湖泊、深层地下水动态水资源：地表水和浅层地下水，人类使用的淡水资源主要是河水、淡水湖水和浅层地下水，但储量仅占淡水总储量的0.3%。根

3、据空间分布，1 .河流、水系和流域1。水在河流的地表频繁或间歇流动的排水槽被称为河流。它是流水和沟槽的总称，主要是由于水流的侵蚀。河流是水循环的重要组成部分，也是地球上重要的水体之一。它是塑造表面形态的驱动力，对气候和植被有重要影响。自古以来，河流与人类有着密切的关系。作为一种重要的自然资源，它们在灌溉、航运、发电、水产品和城市供水方面发挥着巨大的作用。但是河流也会给人类带来洪水。因此，为了开发利用河流，化水害为水利，有必要对河流进行深入研究。较大的河流可分为五个部分：源头、上游、中游、下游和河口。河流的源头就是河流的源头。河口是这条河的出口。上游、中游和下游是从河源到河口的三个河段，具有不同

4、的水文和地貌特征。这些特征从上到下逐渐变化。上游的特点是：河谷呈V形，河床多为基岩或砾石；巨大的梯度；高流速；强大的切割力；低流速；水位变化很大。中游的特点是：河谷呈u型；河床大部分是粗砂；梯度很慢；咬边力小，侧蚀明显；流量大；水位变化很小。下游的特点是：河谷宽阔，呈“”形，河床多为细砂或粉砂；梯度非常小；流速也很小；水流无侵蚀性，无明显沉淀；大流量；水位变化很小。水系河流的干支流构成一个相互连接的水道系统，称为水系或水系。水系特征主要包括河流长度、河网密度和河流弯曲系数。河流长度是沿河流轴线从河口到河源的长度。河网密度是指河网密度能够综合反映一个地区的物理和地理条件，它往往随着不同的气候、地

5、质、地貌等条件而变化。一般来说，在降雨量大、地形陡峭、土壤不易渗透的地区，河网密度较高；相反，它更小。例如，中国东南沿海地区的河网密度高于西北地区。根据主要支流的分布形态，水系可分为五类：扇形水系：不同方向的主要支流呈扇形，即不同方向的支流汇聚成主流，盆地呈扇形或圆形。中国的海河系统属于这一类。羽状水系：支流从左右两岸交替汇入主流，呈羽状。如滦河系统。平行水系：几条支流平行排列。如淮河左岸的红河、何英、习水、涡街、惠河等。树枝状水系：树枝和支流的分布呈树枝状。大多数河流都属于这种类型。如珠江干流西江水系。格子水系：支流和支流的分布是格子状的，即支流以90度角汇聚成主流。这是由于沿着两组垂直构造

6、线的河流的发展。比如闽江系统。一般来说，较大的水系统很难用一种类型来概括，而且大多由两种或两种以上的水系统类型组成。扇形水系、羽状水系、平行水系、树枝状水系、格子状水系。例如，在扇形水系中，由于支流几乎同时汇聚成主流，当整个水系被暴雨淹没时，很容易在主流中造成大洪水。这是海河历史上许多洪水最初的困难之一。在羽状水系中，支流的洪水一个接一个地汇聚到干流上，所以从每个支流收集的水量都是一个接一个地排出，所以不容易形成洪水。滦河没有洪水的原因之一是它是一个羽状水系。分水岭将相邻的水系(或河流)山脉或河流高原分割开来，称为分水岭。分水岭最高点的连线称为分水岭或分水岭。例如，秦岭是黄河和长江之间的分水岭

7、，而秦岭的脊线是黄河和长江之间的分水岭。地表流域主要受地形影响，流域不是静态的。源头侵蚀和切割、下游洪水和河流改道都会引起流域的运动，但运动过程一般非常缓慢。被分水岭包围的区域叫做分水岭。因为流域包括地表流域和地下流域，所以流域也指收集地表水和地下水的区域。盆地面积、盆地形状、盆地高度、盆地坡度、盆地倾斜方向和主流流向是盆地的重要特征。这些特征对河流径流有明显的影响。如流域面积大，河流水量大，洪水持续时间长，波动慢；圆形流域的洪水比窄形流域更集中，洪峰流量大；流域的高度越高，河流就越多。南方盆地的降雪比北方盆地的降雪更容易融化。在中高纬度地区，冬天有冰冻的河流。如果它们在北半球从南向北流动，很

8、容易产生冰洪。河水温度和冰河水的补给特性是影响河水温度的主要因素。由冰川和雪补充的河流的水温必须更低。流出大湖的河流春季水温低，秋季水温高；地下水补给丰富的河流冬季和春季水温较高。影响河水温度的因素还有很多，如太阳辐射和流域的温度状况等。河水温度也随着时间而变化。夏季水温有明显的日变化，中低纬度河流比高纬度河流更明显。季节变化的特点是夏季水温高，水温低这种现象被称为凹陷填充。停在洼地里的水不能立即变成径流，所以这个阶段叫做停蓄阶段。对于径流的形成，蓄水阶段是一个枯竭的过程；然而，这一阶段对于增加地下水的雨水供应和减少土壤侵蚀具有重要意义。当降水进行时，植被截留和洼地充填达到饱和。当降水超过入渗

9、量时，地表开始出现沿自然坡面方向的小水流，即坡面溢流。斜坡溢流逐渐扩大，流入不同的河道，称为溢流阶段。斜坡上的溢流水进入河道，沿河网向下游流动，大大增加了河流流量，称为河道集水区。在河道汇集阶段，大部分河水从河口流出，只有一小部分通过河谷沉积物渗入补充地下水。洪水消退后，地下水反过来补充河流(图5-7)。降水停止后，河道收集过程将持续很长时间。该阶段包括雨水从坡面进入河网并最终流出出口段的全过程，是径流形成的最终环节。以上三个阶段是指在长期连续降水条件下出现的典型模式。事实上，由于各次降水的强度和持续时间不同，各流域的自然条件也不同，不同的流域或同一流域在不同的降水过程中可能有不同程度的径流形

10、成。径流的变化是可变的，其变化是不可避免的，也是偶然的。(1)年正常径流量：如果实测数据的年数增加到无穷大，年平均径流量将趋于一个稳定值，称为年正常径流量。(2)河川径流的年际变化。气候是影响径流的重要因素，由于气候具有年际变化，河流径流和径流过程也具有年际变化。此外，由于其他物理和地理因素的综合影响，河流径流量的年际变化非常复杂。研究和掌握河流径流量的年际变化规律，对于综合分析和评价一个地区的自然地理条件，以及水利工程的规划设计都是非常重要的信息。年际变化径流的年际变化通常是由降水的年际变化引起的。年径流量的变化程度通常用径流量的偏差系数来表示。我国中等河流的扩散系数，长江以南一般在0.30

11、以下，长江下游和黄河中游为0.40，淮河为0.60，海河为0.70。这种由南向北增加的趋势与中国降水变率的分布趋势基本一致。雨水以河流补给的形式落在地表，除了部分被植物拦截、渗透和蒸发外，其余部分形成地表径流，流入河网，补给河流。冰川、雪、地下水、湖泊和沼泽也可以构成河流的水源。根据不同的降水形式及其向河流的移动路径，河流补给可分为：雨水补给融雪水补给冰川融水补给湖泊和沼泽水补给地下水补给。以降水为主的河流水量及其变化与流域降水及其变化密切相关。降水供应在中国广大地区占主导地位，尤其是长江以南的河流。据估计，降水补给约占我国河流年径流量的70%，河水分布与降水分布相同，呈现出由东南向西北递减的

12、趋势；河流在夏秋季泛滥，这也与夏秋季降水集中有关。以融雪供水为主的河流水量及其变化与流域积雪和气温的变化有关。当这种河流的温度在春天上升时，春天的洪水通常是由雪的融化引起的。春季气温和太阳辐射的变化没有降水的变化大，因此春季洪水出现在一个稳定的时间，并有规律地变化。北方的一些河流高山冰川融水补给时间稍晚，往往与雨水一起形成夏季洪峰。地下水补给由河流从地下获得的水称为地下水补给。地下水是河流的经常性水源，一般占河流总径流量的1530%左右。地下水补给的特点是稳定和均匀。由于深层地下水受外界条件影响较小，其补给量通常没有季节性变化，而浅层地下水的补给状况取决于地下水与河流之间是否存在水力联系。湖泊

13、和沼泽的供水湖泊和沼泽供水的大小和变化取决于湖泊和沼泽对水量的调节。湖泊面积越大，水越多，调节就越重要。一般来说，由湖泊和沼泽提供的河流变化缓慢而稳定。从有大量水的河流和湖泊中进行人工补给，向缺水的河流中引入水，向河流中排放废水，都属于人工补给的范围。河流与地理环境的相互作用河流是其流域自然地理大背景的产物。河水由不同形式和不同转化方式的降水供给。显然，只有当进入河床的水量足以保持恒定流量时，也就是说，当它足以补偿蒸发和渗漏造成的损失时，河流才能形成。湿润地区河网密布，径流丰富，干旱地区河网稀疏，径流贫乏，表明河流的地理分布受气候的严格控制。事实上，河流的水文特征，包括供水的形式和比例、水位、

14、流量及其季节变化、是否结冰以及结冰期的长短，都不受气候条件的限制。另一方面，河流也对地理环境有重大影响。河流是地球水循环中不可或缺的重要环节。内陆河将水从山区输送到内陆盆地或湖泊的底部，实现小水循环；外流河把大量的水从陆地带到海洋，弥补了海水的蒸发损失，实现了水循环。与此同时，热量和矿物质也随着水被输送。南北河流将较高温度的水输送到高纬度地区，或者相反，它们可以调节河流流域的温度。固体物质随河流的迁移使地球表面的高处不断变平，低处不断被填满。因此，河流不仅是山地景观的创造者，也是大大小小冲积平原的创始人，是内陆和海洋盆地的盐蓄存者。沙漠地区大多数绿洲的形成与河流密切相关。流入干旱地区的河流不仅

15、给那里带来了水，还开发了沙漠河岸林和灌溉农业，从而形成了一个充满活力的绿洲景观。河流对人类社会的发展也具有重要意义。它在交通、灌溉、发电和水产品方面给人类带来了重要的财富。湖泊沼泽水湖是由湖泊盆地、湖水和水体中的矿物质、有机物和生物组成的自然综合体。它是大陆封闭洼地中的一种水体，参与自然界的水循环。沼泽是一个洼地，那里的地面非常潮湿或长时间停滞，水流微弱，喜欢潮湿和水的植物生长，泥炭堆积。三个特点：地表积水多年或土壤处于超温状态；沼泽植物和潮湿植物主要生长；有泥炭形成和堆积，或土壤只有严重孵化形成的明显孵化层。地下水地下水是指存在于地表以下岩石(土壤)层间隙中的各种形式的水。根据不同的埋藏条件

16、，地下水可分为三类：上层滞水、潜水和承压水。上层滞水，主水位，上层滞水，无限制水位，承压水，水位，承压水位，高纬度和高山地区的冰川，由于气候寒冷，大气降水是固体形式，表面被冰雪覆盖。经过再结晶，冰雪变成可塑性冰川，冰川冰在重力和压力的作用下沿表面缓慢移动，形成冰川。冰川被分成几个大陆，北半球积雪黄是冰冠，白是雪，海洋，蒸发，水汽输送，凝结，降水，地表径流，地下径流，河流汇聚，渗透，回流，水汽输送，凝结，降水，海洋，蒸发，回流，河水对重力的作用在河水运动的过程中，它还受到地质导向力，惯性离心力和机械摩擦力的影响。在这些力的影响下，河水不仅沿河道作纵向运动，还产生各种形式的环流运动。根据水流内部结构的不同，水流的运动状