第2章 水循环及水资源形成,,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，因为它在水圈中的水量最大2、 水体组成： 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）,地球上的水体组成,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%,二、地球水的循环,,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,,,,,二、地球水的循环 1、自然循环大循环小循环 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.,不可复原水,,大循环（Long cycle）：大区域（领域）之间循环海陆之间的水文循环 小循环（Short cycle）：小区域（领域）之间循环海洋或陆地的局部水文循环,,,,,,,,,,,,,,水汽输送,蒸发,降水,蒸发,降水,植物蒸腾,湖,,地表径流,地下径流,海洋,蒸发,降水,,陆地,,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响水文的良性循环人为循环示意图：,3、水循环的作用：,,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,自然循环示意图,,海上内循环,,,,海上内循环,蒸发,降水,内陆循环,,,,,,,内陆循环,,,蒸发,,,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(2) 海洋(3) 全球水量平衡方程结论： 全球多年平均年蒸发量等于多年平均年降水量,,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,,,,,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，也是各国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、液形态的大气降水大气降水落到地表，除一部分被截留、蒸发和渗入地下外，共余在地表形成冰川、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 说明:① Ka值越大，降水量年际变化越大 ② 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 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3～5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1.5～2.0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:年降水量变异系数CvⅠ 均方差σⅡ 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,,,,,,,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 在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，值介于0.25～0.35之间东北的东部为0.20～0.25，西部0.25～0.30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 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 1)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:降雨径流、雪融水径流和冰融水径流 2)表征径流的特征值:流量Q、径流总量W、径流模数M、径流深度Y、径流系数α。
3)河流径流的补给：,,河川径流形成过程：从降雨到达地面至水流从流域出口断面流出的整个物理过程,降雨,1,坡面漫流,3,河槽集流,4,蓄渗阶段,,,,,,2,径流的分类:,径流形成过程,,1、降雨阶段 流域内的径流由降雨产生，降雨的大小和强度及其在时间、空间上的分布，决定着径流的大小和变化过程 2、蓄渗阶段 流域开始降雨后，相当一段时间内的降雨不能产生径流，而是消耗于植物截留，土壤下渗，地面填洼、流域蒸发及建筑物截留等 3、坡面漫流阶段 当降雨强度增大并超过下渗强度时，地面洼地已经蓄满，则多余的雨水便在坡面上流动 4、河槽集流阶段 坡面漫流的水到达河槽后，水在流域的水系内作纵向流动，在向下游流动的过程中又汇集了沿途各支流的来水，最后流出河口流量（Q）单位时间内通过河流某过水断面的水量(m3/s)径流总量（W）： W=QT 某时段T内通过河流某过水断面的总水量(×108m3),,,J径流深度,● 径流深度（Y）： 径流总量平均分布在流域上的水深(mm)径流模数（M）：单位流域面积上所产生的流量L/s·km2),,径流系数,● 径流系数（α）：某时段径流深度Y与同期降雨量X之比。
例题：已知河流某测站控制的流域面积F = 1000 km2，且年径流模数M = 30 L／(s·km2)，试求年径流流量Q、年径流总量W与年径流深度Y？,解,,,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： (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) 地下水补给与雨水补给的差别: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地下水对河流的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，尤其对于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，对河流水量起凋节作用 。
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、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关系不大，主要影 响因素: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γ: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γ表示某一特定地区的湿润和干旱程度γ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，γ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、地下水的形成埋藏在地表以下空隙中的水称之为地下水。
空隙种类: 松散岩石中的孔隙、坚硬岩石中的裂隙和可溶岩中的溶隙三大类 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 特点：半自由水，毛细管水只能进行垂直运动，可以传递静水压力第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,。