水资源学教程第三章水资源的形成及转化关系.pptVIP

第三章 水资源的形成及转化关系 水以各种形式存在于地球上，形成了一个巨大的水圈，水资源在这个水圈中不断地循环转化，不断地更新利用，但是水资源的形成及转化过程极为复杂。 本章就水资源的形成及转化问题作出简单的介绍，以及气候变化、人类活动对水资源产生的影响作用。 3.1水循环过程及水资源形成 3.1.1 水循环的认识 水循环（water cycle），是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。 自然界的水循环是连接大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的纽带，是自然环境中发展演变最活跃的因素，并形成了地球上的淡水资源。 从上面的水循环示意图中，可以看出，水循环不断地发生在陆地之间、海洋之间以及陆地与海洋之间，这就形成所谓的内陆循环、海上循环以及海陆循环。有时也将海陆循环称之为大循环或外循环，内陆循环和海上循环称之为小循环或内循环，前者称为内陆小循环，后者称为海洋小循环。 人们常常所说的水循环是指自然界中通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节形成的水循环，称为自然水循环。通常把有人类活动影响或参与的部分水循环过程称为社会水循环。 3.1.2自然水循环过程及水资源形成 1）自然水循环过程 自然水循环过程一般包括蒸发、水气输送、凝结降水、下渗以及径流。 ①蒸发 蒸发是水分通过热能交换从固态或液态转换为气态的 过程，是水分从地球地面和水体进入大气的过程。 陆地上年降水量的66%是通过蒸发（包括蒸腾）返回大气的。 蒸发主要包括：水面蒸发、土壤蒸发、植物蒸发等。 各种蒸发的影响因素各不相同，总的来说，蒸发的影响因素主要有：首先取决于热能的供应，其次还受到水温、气温、风、气压及太阳辐射等气象因素的影响。 目前，计算蒸发的主要方法有：器测法、间接计算法（经验公式法、水量平衡法、水气输送法、热量平衡法等）、微气象学方法（如能量平衡法，空气动力学法，能量平衡—空气动力学法）和遥感法等。 ② 水气输送 水汽输送，是指大气中的水汽由气流携带着从一个地区上空输送到另一个地区的过程。它揭示了一个地区上空水汽输送的源地、水汽输送路径、水汽输送强度、水汽输送场的结构以及它们随时间的变化。 大气中的水汽含量虽然只占全球水循环系统中总水量的 1.53%，但却是全球水循环过程中最活跃的成分。正是由于大气中的水汽如此活跃的更新和输送，才实现了全球各水体间的水量连续转换和更新。 ③凝结降水 降水是水汽在大气层中微小颗粒周围进行凝结，形成雨滴，再降落到地面的过程。 降水是水文循环中最活跃的因子，是一种水文要素，也是一种气象要素。 降水的特征常用几个基本要素来表示，如降水量、降水历时、降水强度、降水面积及暴雨中心等。 与降水有关的气象因素有：气温、气压、风、湿度、云、蒸发等。只有具备了一定的条件，才能形成降水。 降雨量可采用器测法、雷达探测或利用气象卫星云图估算。 ④ 下渗 下渗是指降落到地面上的雨水从地表渗入土壤内的运动过程。 按照水分所受的力和运动特征，下渗可分为三个阶段：渗润、渗漏、渗透阶段。 影响下渗的主要因素有：土壤因素（包括土壤均质性、土壤质地和孔隙率等）、土壤初始含水率、地表结皮（表土结皮能减少入渗量）、降雨因素（包括雨型、降雨强度等）和下垫面因素（包括植被、坡度、坡向、耕作措施等）等。 天然条件下的下渗可通过野外现场实验来确定。通常有两种途径：一是直接测定法；二是分析法。 ⑤径流 径流又称为河川径流，亦即地表径流和地下径流、壤中流之和。 在大气降水降到地面以后，一部分水分通过蒸发返回到大气；一部分通过下渗进入到土壤（包括植物吸收、壤中流）；一部分可能蓄积在地表低洼处；剩余的水量在一定条件下可能会形成地表径流，当下渗的水量达到一定程度后会形成地下径流。 径流过程是地球上水文循环中的重要一环。在水文循环中，大陆上降水的34%转化为地面径流和地下径流汇入海洋。 径流过程又是一个复杂多变的过程，与人类同洪旱灾害进行斗争，以及水资源的开发利用和水环境保护等生产经济活动密切相关。 影响径流量大小的主要因素包括：流域气象条件（如降水、蒸发、气温、湿度、风等）、地理位置、地形条件、植被以及人为因素（如水利工程、开垦、城市建设等）。 2）水资源形成