水循环及水资源形成

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1、,第2章 水循环及水资源形成,2.2.1 地表水资源的类型与形成,2.1.1 地球水的储存,2.2.2 地下水资源的形成与运动规律,2.1.2 地球水的循环 2.1.3 水量平衡,2.2 水资源的形成,2.1 水的储存、循环与水量平衡,第2章 水循环及水资源形成 2.1 水的储存、循环与水量平衡 2.1.1 地球水的储存,一、水的储存 1、 水圈： 水圈指的是由地球表面所有的水构成的圈层，包括地表水、地下水及大气中的液态水、固态水和气态水。水圈的厚度只是地球表面很薄的一层, 水圈内全部水体占全球面积的70.8%，海洋水为占全球总储量的96.5。海水是水圈的主体，它在水圈中的水量最大。 2、 水

2、体组成 地球总水储量中，海水、湖泊咸水和地下水的咸水占97.47%，剩下的淡水约占全球水储量的2.53。淡水中有69.56%为固体状态，大部分存在于两极冰川与雪盖、高山冰川和永久冻土层中，难以利用；其次为地下水，占淡水总量的30.1，主要分布在地面至深度2000m的地壳中；其余为湖泊、沼泽、河流中的淡水。（见下图）,海洋水96.53%,陆地咸水0.94%,陆地淡水2.53%,冰川68.69%,地下淡水30.06%,其他淡水1.25%,永冻土底冰0.86%,湖泊淡水0.26%,地球上的水体组成,河水仅占水体总量的0. 0001518%,第2章 水循环及水资源形成 2.1 水的储存、循环与水量平衡

3、 2.1.2 地球水的循环,一、地球水的循环 1、自然循环 大循环: 大气-水圈-岩石圈 小循环: 陆地或海洋本身的水单独进行的循环 2、人为水循环 受人类生产、生活的影响，径流部分主要参与自然循环，同时还参与人为循环，回归水对径流量和径流水质发生改变。 （1）回归水质量状况： 循环水质：区域河流或地下水污泥 循环水量：江河、湖水量减少，甚至干涸，地下水位下降，径流条件发 生重大改变。,第2章 水循环及水资源形成 2.1 水的储存、循环与水量平衡 2.1.2 地球水的循环,（2）不可复原水 不可复原水量越大，对自然径流量影响越大，影响一系列环境与生态灾害。人为水循环对自然径流的干扰与改造直接影

4、响水文的良性循环。人为循环示意图：,第2章 水循环及水资源形成 2.1 水的储存、循环与水量平衡 2.1.2 地球水的循环,3、水循环的作用： （1）通过形态变化，起到输送热量和调节气候的作用； （2）不断循环更新为淡水资源的不断再生提供条件； （3）水不断的得到更替和净化。 4、各种循环比较,自然循环示意图,海上内循环示意图,蒸发,降水,蒸发,内陆循环示意图,第2章 水循环及水资源形成 2.1 水的储存、循环与水量平衡 2.1.3 水量平衡,一、水量平衡 概念:地球上任一区域在一定时间内，进入的水量与输出的水量之差等于该区域的储水量变化(质量守恒定律) 1、全球水量平衡 (1) 陆地 Es+

5、R=PL(2-1) (2) 海洋 EH-R=PL(2-2) (3) 全球水量平衡方程 E=P (2-3) 结论： 全球多年平均年蒸发量等于多年平均年降水量,二、水量平衡示意图,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.1 地表水资源的类型与形成,一、地表水的类型 地表水亦称陆地水，是指各种固态、液态水的总称，包括河流、冰川、湖泊和沼泽四种水体，它是人类生活用水的重要来源之一，也是水资源的主要组成部分。 二、地表水的形成 陆地表面的基本水源来自大气降水。从海洋上蒸发的水汽，被气流输送到陆地上空，其中一部分从陆地上空流走，形成过境气流；另一部分在陆地上空冷凝，形成固、液形态的大气降

6、水，大气降水落到地表，除一部分被截留、蒸发和渗入地下外，其余在地表形成冰川、湖泊、沼泽和天然河流等形式的地表水，此外还有极小一部分组成了生物水。 降水、径流、蒸发是决定区域水资源状态的三要素。,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.1 地表水资源的类型与形成,1、降水 我国降水主要表现为时空分布的极端不均匀性 降水量的年际变化程度用降水量的极值比Ka或年降水变异(变差)系数 Cv值来表示。 a）年降水量的极值比Ka计算公式： 说明: Ka值越大，降水量年际变化越大 Ka值越小，降量年际变化越小，降水量年际越均匀,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.1

7、地表水资源的类型与形成,我国年降水量变化最大的地区是华北和西北地区，丰水年与枯水年比值为35倍，最大可达10倍；南方湿润地区降水量的年际变化比较均匀，丰水年为枯水年的1.52.0倍，其中最适宜保持环境生态系统平衡的Ka值为1.2左右。 b） 年降水量变差系数Cv ） 均方差： ） 变差系数Cv：,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.1 地表水资源的类型与形成,III）说明： 年降水量的变差系数Cv为多年年降水量均方差与平均年降水量之比，比值越大，表示年降水量的年际变化越大，反之就越小。 我国南方湿润地区是全国年降水量变差系数变化最小的地区，一般在0.2以下，但东南沿南海某

8、些经常遭受台风袭击的地区，由于受台风暴雨的影响，Cv值一般在0.25以上，淮河流域、黄河流域及华北地区，变差系数值介于0.250.35之间，东北的东部为0.200.25之间，西部为0.250.30之间，我国西北大部分地区值在0.40以上。,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.1 地表水资源的类型与形成,2、径流 1) 概念：流域上的降水，除去损失后，经由地面和地下途径汇入河网，形成流域出口断面的水流，称为河流径流，简称径流。 径流形成过程:降雨过程 扣除损失 蓄渗过程 坡地漫流 集流过程 2) 径流的分类: a、按空间的存在方式分:地表径流与地下径流 b、按形成水源的条件

9、:降雨径流、雪融水径流和冰融水径流 表征径流的特征值:流量Q、径流总量Wt、径流模数M、径流深度Rt、径流系数。,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.1 地表水资源的类型与形成,3) 河流径流的补给来源： (1) 雨水补给 产生雨水补给的条件:降雨强度大于土壤入渗强度时产生地表径流，此类河流受降水年际和年内分配影响明显。 (2) 地下水补给 地下水补给是经过地下水的调节作用后再对河川径流的补给，可以使河川径流的水情和季节分配发生了重要的变化。我国冬季降水稀少，这时河流几乎全靠地下水补给，占河流径流总量的25-30。 (3) 冰川、融雪水补给 流域表面的积雪、冰川，至次年春

10、季随着气候转暖而融化成水，补给河流而形成春汛。此种补给类型在全国所占比重不大，水量有限，但主要发生在春季，这时正是农业生产上需水的季节，这对北方地区春季农业用水有着重要的意义 (只占河流径流总量的1.9%）。,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.1 地表水资源的类型与形成,（4）湖泊、沼泽水补给 有些湖泊是河流的源头，有些湖泊与河流相通，深度较大，对河流水量起调节作用。沼泽水补给，对河流水量的调节作用不明显，补给的水量也比较小。 3、蒸发 概念: 液体或固态水转化为气态水，并逸入大气的过程。可分为水面蒸发和陆面蒸发。 水面蒸发主要反映当地的大气蒸发能力，与当地降水量的大小

11、关系不大，主要影响因素是气温、湿度、日照、辐射、风速等。 陆面蒸发主要是指某一地区和流域内河流、湖泊、塘坝、沼泽等水体蒸发、土壤蒸发以及植物蒸腾量的总和。 对于闭合流域:陆面蒸发量流域平均降水深流域平均径流深。因此路面蒸发受降雨与蒸发条件的制约。,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.1 地表水资源的类型与形成,干旱指数: 是衡量一个地区降水量的多与寡、进行水资源分析的一个重要参数。 干旱指数表示某一特定地区的湿润和干旱程度。值大于1.0，表明蒸发量大于降水量，该地区的气候偏于干旱，值越大，干旱程度就越严重。干旱指数在地区上的变化范围很大，干旱指数的地区分布与年降水量、年径

12、流深的分带性有密切的关系。,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.2 地下水资源的形成与运动规律,一、地下水的形成 概念：埋藏在地表以下空隙中的水称之为地下水。 1、 岩石中水的形式 (1) 结合水：包括吸着水和薄膜水。都是受颗粒表面的静电引力作用而被吸附在颗粒表面，它们的含量主要取决于岩石颗粒的表面积大小，岩石颗粒越细，其颗粒表面的总面积就越大，结合水的含量也越多；颗粒粗时，则相反，不能取出、也不能利用。 (2) 毛细水：是储存于地下水位以上岩石的毛细管孔隙和细小裂隙之中，基本上不受岩石颗粒表面静电引力的作用的水。属于半自由水，毛细管水只能进行垂直运动，可以传递静水压力。

13、,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.2 地下水资源的形成与运动规律,（3）重力水：当薄膜水的厚度不断增大时，岩石颗粒表面静电引力逐渐减弱，当引力不能支撑水的重量时，液态水在重力作用下就会向下运动。当岩石的全部空隙为水饱和时，其中能在重力作用下自由运动的水都是重力水。重力水只受重力作用的影响，可以传递静水压力，有冲刷、侵蚀作用，能溶解岩石。 （4）气态水：以水蒸气状态存在于末饱和的岩石空隙中的水。气态水本身不能直接开采利用，也不能被植物所吸收。 （5）固态水：当岩石的温度低于水的冰点时，储存于岩石空隙中的水便冻结成冰，而成为固态水。在我国北方地区的冬季，在地表以下一定深度

14、内形成冻土层，分布着季节性固态水，在少数寒冷地区地下水会终年以固态的形式存在。,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.2 地下水资源的形成与运动规律,2、含水层与隔水层（二者的划分是相对的） (1) 含水层:是指能够透过并给出相当数量水的岩层。 (2) 隔水层:是指不具透水和给水能力的岩层。 1) 形成含水层的基本条件 岩层要具有容纳重力水的空隙，能储存并给出地下水。 具有储存和聚集地下水的地质条件:岩层下有隔水层，使水不能向下漏失，水平方向有隔水层阻挡以免全部流空。 具有充足的补给水源：自由出入空间、适当地质条件和充足的补给水源,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源

15、的形成 2.2.2 地下水资源的形成与运动规律,2) 含水层的类型,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.2 地下水资源的形成与运动规律,2、地下水的类型 按地下水的埋藏条件可把地下水分为三大类：上层滞水、潜水、承压水。,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.2 地下水资源的形成与运动规律,（1）上层滞水 A、包气带中局部隔水层之上具有自由水面的重力水。 B、其含水层厚度不大，只形成暂时性积水。 C、因为补给完全靠大气降水和地表水补给，因此水量受季节性影响非常 明显，有时甚至完全被蒸发掉。 应用:因此当隔水层范围小时，干旱季节干枯无水，只有隔水层范围大时 才可以做小型水源，但因接近地表，容易被污染。 （2）潜水 饱水带中第一个具有自由表面的水带。 特征: A、具有自由表面 B、由高水位向低水位流动,第2章 水循环及水资源形成 2.2 水资源的形成 2.2.2 地下水资源的形成与运动规律,C、分布区与补给区一致(通过包气带与地表相连) D、水位、流量、化学成分随地区、时间不同而不同。 应用:分布范围广、补给来源广(地表河流、大气降水、凝结