第二讲_水循环与水量平衡幻灯片.pptVIP

第一讲 水文水资源基础 三个层次： 掌握：理解准确、透彻的基础上，能熟练自如地运用并分析解决实际问题； 熟悉：能说明其要点，并解决实际问题； 了解：概略知道其原理及应用范畴。 一、水文循环及水量平衡 水文学： 研究地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等各种水体的存在数量、分布及变化规律的科学。 与气象学、地理学、生态环境学等关系密切。 * 1.1 水文循环： （1）地球上水的存在形式： 汽态、液态、固态 （2）存在位置： 空气中、地表、地下、生物体内 * 水文循环的概念： 地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下蒸发变成水汽，上升到空中，被气流带动输送到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，以降水的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分水，再从河道或渗入地下以地下水形式补给河流流入海洋。水分这种往返循环、不断转移交替的现象称为水文循环或水循环。 * * 水循环示意图 * ? 水循环的外因： 太阳辐射能和地球引力的存在 ? 水循环的内因： 水物理三态(气、液、固)之间的相互 转化 自然界水循环据其规模及涉及的地域可分为：大循环/小循环 * 海 洋 上 空 大 陆 上 空 海 洋 地 下 陆 面 降 水 蒸 发 返 回 大 气 地面径流 海 洋 蒸 发 降 水 气流输运 大循环： 小循环： 地下径流 汇入河川 水文循环的意义： * ① 直接影响气候变化： ② 改变地表形态： ③ 造成再生资源： ④ 负面影响：干旱，洪涝灾害 1.2 水量平衡： 指地球任一区域(可以是某个流域、湖泊、沼泽、海洋或某个地区，也可以是整个地球)，在一定时段内(时段可以是日、月，也可以是一年、数十年或更长的时间)，收入的水量与支出的水量之差等于该区域内的蓄水变量(蓄水变量指时段始末区域内蓄水量之差)。 水量平衡是水文循环的定量描述，是质量守恒定律在水文循环中的特定表现形式。 * * 式中: I — 给定时段内输入研究区域的总水量； O — 给定时段内输出研究区域的总水量； △W — 时段内研究区域蓄水量的变化量。 上式中各变量的单位：km3 或 mm I － O = △W 水量平衡方程： （1）地球上的水量平衡 * 若以地球陆地为研究水量平衡对象，某时段△t内的水量平衡方程可写成： △Wc = Pc－ R － Ec 式中: Ec： 在时段内陆地的蒸发量； Pc： 在时段内陆地的降水量； R ： 时段内由陆地流入海洋的径流量； △Wc ： 在时段内陆地蓄水量的变化量。 * 若以海洋为研究水量平衡对象，某时段△t内的水量平衡方程可写成： △Ws = Ps＋R － Es 式中: Es ： 海洋在时段内的蒸发量； Ps ： 海洋在时段内的降水量； R ： 时段内由陆地流入海洋的径流量； △Ws ： 海洋在该时段内蓄水量的变化量。 在多年平均的情况下， △Wc→0， △Ws →0，则 * 上二式相加得： 或： 式中： — 陆地水量平衡方程 — 海洋水量平衡方程 （2）河流流域的水量平衡 * 河流流域的定义： 河流某断面以上，汇集地表水和地下水的区域（称做地面集水区和地下集水区）统称做河流在该断面以上的流域。 由分水线包围的集水区域。 非闭合流域/闭合流域： * ★ 非闭合流域： 若地面分水线与地下分水线在位置上不完全重合，即地面和地下集水区不相重合常称这种流域为非闭合流域。 ★ 闭合流域： 若流域的地面水和地下水分水线在位置上重合，即地面和地下集水区相重合，则称这种流域为闭合流域。 * 不闭合流域的水量平衡示意图 P E RSO △W q RGI RGO 地面分水线 地下分水线 ? 对于不闭合流域，其水量平衡方程为： * P + RGI = E + RSO + RGO + q +△W 式中: P ：流域给定时段的降雨量；E：净蒸发量； △W ： 时段初及时段末流域蓄水量的变化量。 q ： 给定时段内流域内工农业及生活净用 水量； RGO ： 给定时段内从地下流出的水量； RSO ： 给定时段内从地面流出的水量； RGI ： 给定时段内从地下水流入的水量； * 不闭合流域的水量平衡示意图 P E RSO △W q RGI RGO 地面分水线 地下分水线 ? 对于闭合流域: * P = E + R + △W 闭合流域水量平衡方程为： 闭合流域的多年平均水量平衡方程式为： 其中， 在方程 P + RGI = E + RSO + RGO + q +△W 中R