2 一章自然界水循环.docVIP

第一章 地球上的水及其循环 一、地球上的水 地球上的水来源于地球内部。地球形成初期，由于热动态影响，地球物质在铅直方向上发生分异，形成不同的层圈，由里向外分别是：地核、地幔、地壳、水圈、生物圈、大气圈。这些层圈中都有水的存在。但不同的层圈中水分的含量相差悬殊，分布特点和物、化状态也都有很大差别。由表1—1可以看出，地壳浅部层圈（包括15km厚的地壳上部的岩石圈、水圈、生物圈、大气圈）含水14km3, 其中：大气水占0.001%；地表水占98.254%；地下水占1.723% 。这些水数量很大，并且不受高温高压的影响，水的化学状态都以水分子的形式存在，其物理状态为：液态、气态、固态。我们常说的水主要是指这个部分。从地壳下部直至地幔带也都有水的存在，但由于这些部位的水受到高温高压的作用，不能以一般的水分子形式存在了。它的基本情况如下： 浅部层圈：地壳上部 （15km）[ 岩石圈、水圈、大气圈 ] → H2O 深部层圈：地壳下部（15~35km）→压密的气水溶液 上地幔　 → H2O =　H++OH－ 下地幔　　 →　OH－= H++Ｏ２ 上述反应过程都是可逆的，当温度和压力改变时，将发生相应方向的化学变化。 温度、压力减小，反应则向左进行。所以当深部岩浆沿通道上溢至地表，其中水分所受压力减小，温度降低，其离子便合成H2O而析出。 * 二、自然界的水循环 地球各层圈中的水是互相联系，相互转化的，构成一个大的含水系统。我们将： 自然界的水循环——地球各层圈之间水的相互联系，相互转化的过程。 通过循环，整个自然界的水构成一个动平衡系统。 自然界水的循环，按其规模（途径长短，速度快慢，所涉及层圈范围）可分为水文循环和地质循环。 1.* 水文循环——发生在大气水，地表水和地壳岩石空隙中地下水之间水的转化过程。 特点：循环速度怪，途径短，水转换交替迅速。 2. 地质循环——地球深部层圈与浅部层圈之间水的相互转化过程。 特点：循环途径长，速度慢，水交替缓慢。 在地质循环中，在软流圈大规模对流的驱动下，地壳板块不断运移，上升流区，上地幔熔融物质将地幔岩石中的水份携带到地球浅部层圈，形成初生水。下降流区，地壳岩块俯冲沉入地幔，将地球浅部层圈中的水带入地幔带。 此外，在地质循环中，水参与成岩、变质、风化作用。 在地质循环中，除以H2O分子态转换外，还常伴有水分子的分解与合成。 由于与人类关系比较密切的是水文循环，所以水文循环是我们研究的主要内容。 在太阳热力和重力作用下，水文循环以蒸发、降水和径流等方式周而复始的进行着。 海洋表面和陆地表面的水在太阳热的作用下，蒸发成为水蒸汽进入大气圈随风漂移，遇冷凝结为液态或固态水，以雨、雪、等形式降落。 降落到陆地上的水，一部分沿地表汇集于低洼处形成地表水（江、河、湖、塘）； 另一部分渗入地下成为地下水，还有一部分蒸发返回大气层。 地表水中，有的重新蒸发成为水蒸汽返回大气圈；有的渗入地下又成为地下水，余者则流入海洋。 地下水通过土面蒸发和植物叶面蒸腾而返回大气圈，其余部分则形下径 流。地下径流可以直接流入海洋，也可以在径流过程中泄露于地表成为地表水。则重复地表水；蒸发返大气；入地成地下水，余者入海。 根据水文循环中水的运动途径不同，可将水文循环分为大循环和小循环。 *大循环——发生在海洋和大陆之间的水的交换过程。 *小循环——发生在海洋内部或大陆内部的水的变换过程。 小循环发生在地壳或近地表的局部地区，其途径短，速度快。小循环特征主要受当地气象要素控制，如当地温度、湿度、风向、降水量等的改变都会影响小循环的状态。 目前人们可以通过种植植被，兴修水库等手段来改善小循环条件，以改变生态环境，使小气候、水资源分布，生态环境向着有利于人类的方向发展。而对于大循环，尚不能有效的控制。 *自然界的水循环——地球各层圈间水份的交换过程。 地质循环——地球深部层圈与浅部层圈之间的水交换过程。 * 水文循环——大气水、地表水、地壳浅部地下水之间的交替过程 三、影响水文循环的气象、水文因素 ㈠ 气象因素 蒸发和降水是自然界水循环的主要环节，显然它与大气物理状态密切相关。气象和气候反映了大气物理状况的变化规律，对于水资源的形成和分布有着重要影响。 大气圈结构和物质 大气物质主要由N2和O2构成，其中N 2占 78%，O2占21%，还有少量CO2、 O3、H2O↑、尘埃等，它们共同构成大气质量。 大气层厚度约3000KM，但其中大气密度的分布是极其不均匀的，随着高度的增加呈指数衰减。因此可知大气物质主要分布在低层大气之中。 据大气的热力性质，自地表向上可以分为对流层、