水文学课件-地球上的水循环.pptVIP

? 地球上的水循环 一、水循环基本过程 （一）水循环基本过程 水循环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、下渗以及径流等五个环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。 （二）水循环机理 水循环服从于质量守恒定律 水循环的基本动力是太阳辐射与重力作用。 水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈及生物圈。 全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统 地球上的水分在交替循环过程中，总是溶解并携带着某些物质一起运动。 第一节? 水循环概述 二、水循环的类型与层次结构 （一）水循环的基本类型 大循环：大循环发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程，由于广及全球，故名大循环，又称外循环。 主要特点：在循环过程中，水分通过蒸发与降水两大基本环节，在空中与海洋，空中与陆地之间进行垂向交换，与此同时，又以水汽输送和径流的形式进行横向交换。 小循环：小循环是指发生于海洋与大气之间，或陆地与大气之间的水分交换过程。小循环又称内部循环，前者又可称为海洋小循环，后者称陆地小循环。 （二）全球水循环系统的层次结构 三、水体的更替周期 水体的更替周期，是指水体在参与水循环过程中全部水量被交替更新一次所需的时间，通常可用下式作近似计算： T=W/ΔW 式中，T为更替周期（年或日、时）；W为水体总贮水量（米3）；ΔW为水体年平均参与水循环的活动量（米3/年）。 水体 周期 水体 周期 极地冰川 10000a 沼泽水 5a 永冻地带地下冰 9700a 土壤水 1a 世界大洋 2500a 河水 16d 高山冰川 1600a 大气水 8d 深层地下水 1400a 生物水 12h 湖泊水 17a ? ? 水体的更替周期是反映水循环强度的重要指标，亦是反映水体水资源可利用率的基本参数。 四、水循环的作用与效应 （一）水文循环与地球圈层构造 水是大气圈的有机组成部分，担当了大气循环过程的主角； 水循环积极参与岩石圈中化学元素的迁移过程，为地质大循环的主要动力因素； 水作为生命活动的源泉，生物有机体的组成部分，全面的参与了生物大循环，成为沟通无机界和有机界联系的纽带 水循环将4大圈层串联在一起，组合成相互影响、相互制约的统一整体。 （二）水循环与全球气候 水循环是大气系统能量的主要传输、储存和转化者。 水循环通过对地表太阳辐射能的重新再分配，使不同纬度热量收支不平衡矛盾得到缓解。 水循环的强弱及其路径，直接影响天气过程，决定气候基本特征。 ? （三）水循环与地貌形态及地壳运动 水循环过程中的流水重新塑造了全球的地貌形态。 水循环影响地壳表层内应力的平衡，是触发地震，甚至引起地壳运动的重要原因。 （四）水循环与生态平衡 水是生命之源，又是生物有机体的基本组成物质。 水循环的强度及其时空变化，是制约一个地区生态环境平衡、影响地区内生物有机体活动主要因子。 水循环强度的时空变化，是造成本区洪、涝、旱等自然灾害的主要原因。 （五）水循环与水资源开发利用 水资源与其它自然资源相比较主要不同点是水资源具有再生性和可以永继利用的特点。 水资源的再生性和可以永继利用是有条件的。 第二节 水量平衡 一、水量平衡概述 水量平衡，是指任意选择的区域（或水体），在任意时段内，其收入的水量与支出的水量之间差额必等于该时段区域（或水体）内蓄水的变化量，即水在循环过程中，从总体上说收支平衡。 从本质上说，水量平衡是质量守恒原理在水循环过程中的具体体现。 二、通用水量平衡方程 基于上述水量平衡基本原理，可列出如下水量平衡方程式的通式： 写成差分形式为： 式中，I为水量收入；Q为水量支出，s为区域的蓄水量，t为时间；上式为水量平衡的基本表达式。 以陆地上任一地区为研究对象，则水量平衡方程式为： p+E1+R表+R地下?+?S1=E2+R′表+R′地下?+?q?+?s2 式中s1、s2分别为时段始末蓄水量。 令E?=?E2?-?E1为时段内净蒸发量；Δs=s2-s1为时段内蓄水变量，则上式可改写为 （P?+?R表?+?R地下）-（E+R′表+R′地下?+?q）=Δs 三、全球水量平衡方程 （一）海洋水量平衡方程式 如以全球海洋为研究对象，则任意时段内的水量平衡方程为： P海+R-E海=Δs海 多年平均状态下Δs海→0，所以上式改写为： 式中，P海，E海，R分别为海洋上任意时段降水量、蒸发量及入海径流量。由上式可知，在多年平均状态下，整个海洋的降水量加上入海径流量与海面水蒸发量处于动态平衡状态。 （二）陆地水量平衡方程 整个陆地系统的多年平均水量平衡方程为： （三）全