演示文稿10 水圈与水平衡

• 湖泊与沼泽水补给 湖泊、沼泽水补给量的大小和 变化，取决于湖泊和沼泽对水量的调节作用。湖 泊面积愈大，水量愈多，调节作用就愈显著。一 般说来，湖泊沼泽补给的河流，水量变化缓慢而 且稳定。
• 人工补给 从水量多的河流、湖泊中，把水 引入水量缺乏的河流，向河流中排放废水 等，都属于人工补给范围。
河流是水分循环的一个重要组成部分，是地球 上重要的水体之一。它是塑造地表形态的动力，对 气候和植被等都有重要的影响。自古以来，河流与 人类的关系很密切，它是重要的自然资源，在灌溉、 航运、发电、水产和城市供水等方面发挥着巨大的 作用。但河流也会给人类带来洪涝灾害。因此，要 开发利用河流，变水害为水利，就必须深入研究河 流。
海水的盐度
盐度： 每千克海水所含的盐类物质的质量。
海洋的盐度
影响盐度分布的主要因素
A
E
C
B
D
海洋表层盐度、温度随纬度的变化
蒸发量与降水量之差、淡水汇入、洋流等
世界盐度极值区
世界最高盐度：红海 42﹪ 世界最低盐度：波罗的海 不超过3﹪
海水的温度
表层温度（受纬度、太阳的直射角影响）
表层海水温度的水平分布规律
• 积雪融水补给 融水补给为主的河流的水量及 其变化，与流域的积雪量和气温变化有关。 这类河流在春季气温回升时，常因积雪融化 而形成春汛。春季气温和太阳辐射的变化， 不像降水量变化那样大，所以春汛出现的时 间较为稳定，变化也较有规律。我国东北北 部地区有的河流融水补给可占全年水量的20 ％，松花江、辽河、黄河的融水补给，可以 形成不太突出的春汛。
① 不同纬度海区—— 低纬水温高，高纬水温低。 纬度
② 同一海区，不同季节—— 夏季水温高，冬季水温低 气象
③ 同一纬度，不同海区—— 暖流流经海区水温高 寒流流经海区水温低
洋流
A
E
C
DB 北半球海洋热量收支随纬度的变化
海水温度的垂直变化
太平洋西经170°附近三个观测站 水温随深度而变化的曲线
水温垂直变化规律： 从表层向深层，水温渐低， 海深1000米以下的水温变化很小
分水线所包围的区域，称为流域。由于分水线有 地表分水线和地下分水线，故流域也是指汇集地表 水和地下水的区域。
• 流域面积、流域形状、流域高度、流域的 坡度、流域的倾斜方向、干流流向等是流 域的重要特征。这些特征对河川径流的影 响是明显的。例如：流域面积大，河水量 也大，洪水历时长，且涨落缓慢；流域形 状圆形较狭长形的洪水集中，且洪峰流量 大；流域高度越高，河水量越多；流域向 南倾斜的比向北的流域降雪易于消融；在 中高纬度地区，冬季有结冰的大河流，若 在北半球，其流向自南往北流的，则易产 生凌汛。
• 2.年际变化 径流量的年际变化往往是由降 水量的年际变化引起的。通常以径流的离 差系数来表示年径流的变化程度。我国中 等河流的离差系数，长江以南一般在0.30 以下，长江下游及黄河中游各河流和东北 山区河流为0.40，淮河为0.60，海河为0.70。 这种大致从南向北增长的趋势，与我国降 水量变率的分布趋势基本一致。
羽状水系
平行状水系
树枝状水系
格状水系
格状水系
• 水系类型不同，对水情变化的影响不同。 例如，扇状水系，由于支流几乎同时汇人 干流，当整个水系普降大雨时，就易造成 干流特大洪水。海河历史上多水灾的原困 之一即在于此。而羽状水系因支流洪水是 先后汇人干流的，因此各支流汇人的水量 分先后排出，故不易形成水灾。滦河少水 灾的原因之一，即是由于其为羽状水系的 缘故。
静态水资源：冰川、内陆湖泊、深层地下水 动态水资源：地表水和浅层地下水
人类利用的淡水资源，主要是河流水、淡水湖泊水， 以及浅层地下水，但储量仅占淡水总储量的0.3％。
• 一、河流、水系和流域
• （一）河 流
陆地表面经常或间歇有水流动的泄水凹槽，称 为河流。即为流动的水与凹槽的总称，它主要是由 于水流侵蚀作用的结果。
河流补给的形式
降落在地表的雨水，除部分被植物截留、 下渗和蒸发以外，其余的形成地表径流， 汇入河网，补给河流。冰川、积雪、地下 水、湖泊和沼泽，也都可以构成河流的水 源。
根据降水形式及其向河流运动的路径的不 同，河流补给可分为: 雨水补给 积雪融水补给 冰川融水补给 湖泊和沼泽水补给 地下水补给
地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于空中、 地表与地下，成为海洋水、河流水、湖泊水、沼泽水、土壤 水、地下水、冰川水、大气水以及存在于动、植物有机体内 的生物水。这些水体，通过水循环组成了一个统一的相互联 系的包围地球的水圈。在这其中，海水构成水圈的绝大部分， 海水量约占地球总水量的96%～97%；其次为分布在极地及 陆地上的冰川固态水，约为3x1016 m3；而陆地上的河、湖、 土壤水、地下水等约为4x1012 m3，水体分布很广，但其所占 比重却很小。
河水温度与冰情
河流的补给特征是影响河水温度状况的主要 因素。由冰川和积雪补给的河流，水温必然较低； 从大湖泊流出的河流，春季水温低而秋季水温高； 地下水补给量丰富的河流，冬春季水温较高。还 有许多其他因素影响河水温度，例如，太阳辐射 和流域的气温状况，等等。河水温度也随时间而 变化。夏季水温有明显的日变化，而且中低纬河 流比高纬河流显著。季节变化表现为夏季水温高， 冬季水温低。北方河流并可以发生结冻现象。
• 流域
划分相邻水系（或河流）的山岭或河间高地，称 为分水岭。分水岭最高点的连线，称为分水线或分 水界。如秦岭是黄河和长江的分水岭，而秦岭的山 脊线便为黄河和长江的分水线。地表分水线主要受 地形影响，分水线不是一成不变的。河流的向源侵 蚀、切割，下游的泛滥、改道等都能引起分水线的 移动，不过这种移动过程一般进行得很缓慢。
• 树枝状水系：干支流的分布呈树枝状。大多数河 流属此种类型。如珠江的主流西江水系。
• 格状水系：干支流分布呈格子状，即支流多呈90 度角汇人干流。这是由于河流沿着互相垂直的两 组构造线发育而成。如闽江水系。
• 一般较大的水系，难以用一种类型概括，大多是 由两种或两种以上的水系类型所组成。
扇状水系
大洋平均温度典型垂直分布 （Pickard et al, 1990）
海水的密度
海水的密度主要受海水的温度、盐度和压 力（决定于海洋的深度）的控制。
陆地水
陆地水主要包括河流水、湖泊和沼泽、地下水和 冰川。
河流
按空间 分布分
地表水：江河水、湖沼水、冰川 地下水：潜水、承压水
按水体更新 循环周期分
第 六 章液态水
固态水 气态水
水圈的组成
97.859% 2.14% 0.001%
地表水 地下水 大气水
地球上水的组成 99.389% 海水 0.61% 咸水 0.001% 淡水
97.23% 0.008% 2.762%
海水 湖水7% 0.000 1% 2.14% 0.61% 0.005%
降水进行到植物截留和填洼都已达到饱和， 降水量超过下渗量时，地表便开始出现沿 天然坡向流动的细小水流，即坡面漫流。 坡面漫流逐渐扩大范围，并分别流向不同 的河槽里，叫漫流阶段。
坡面漫流的水进入河道中，沿河网向下游流 动，使河流流量大为增加，叫做河槽集流。 河槽集流阶段，大部分河水流出河口外， 只有小部分渗过河谷堆积物补给地下水， 待洪水消退后，地下水又反过来补给河流 （图5-7）。河槽集流过程在降水停止后还 将继续很长时间。这个阶段包括雨水由坡 面进入河网，最后流出出口断面的整个过 程，它是径流形成的最终环节。
• 式中：D为河网密度（km/km2）；∑L为河 流总长度（km）；F为流域面积（km2）。
• 河网密度表示一个地区河网的疏密程度。河 网的疏密能综合反映一个地区的自然地理条
件，它常随气候、地质、地貌等条件不同而
变化。一般地说，在降水量大，地形坡度陡，
土壤不易透水的地区，河网密度较大；相反
则较小。例如我国东南沿海地区比西北地区 河网密度大。
• 河流与地理环境的相互影响
河流是所在流域内自然地理总背景下的
产物。河水是以不同形态和经过不同转化途径 的降水为补给来源的。显然，只有进入河床的 水量足以保持经常流动，即在足以补偿蒸发和 渗漏所造成的损耗时，才能够形成河流。湿润 地区河网密集，径流充沛而干燥地区河网稀疏 径流贫乏，说明河流的地理分布受着气候的严 格控制。实际上，河流的水文特征，包括水源 的补给形式及其比例，水位、流量及其季节变 化，结冰与否及结冰期长短，等等，无一不受 气候条件制约 。
• 冰川融水补给西北山区河流中山地带的积 雪及河冰融水，是山下绿洲春耕用水的主 要来源。高山冰川的融水补给时间略迟， 常和雨水一起形成夏季洪峰。
地下水补给 河流从地下所获得的水量补给，称
地下水补给。地下水是河流较经常的水源， 一般约占河流径流总量的15—30％。地下水 补给具有稳定和均匀两大特点。深层地下水 因受外界条件影响较小，其补给通常没有季 节变化，浅层地下水补给状况则视地下水与 河流之间有无水力联系而定。
径流
（一）径流的形成和集流过程
径流的形成是一个连续的过程，但是可 以划分为几个不同的特征阶段。了解这些 阶段的特点，对于水文分析是重要的。
• 降水落到流域内一部分被植物截留，另一部 分被土壤吸收，然后经过下渗，进入土壤和 岩石孔隙中，形成地下水。所以降水初期不 能立即产生径流。降水进行到大于上述消耗 时，便在一些分散洼地停蓄起来。这种现象 称为填洼。停蓄于洼地的水也不能立即变为 径流，所以这个阶段叫做停蓄阶段。对于径 流形成而言，停蓄阶段是一个耗损过程；但 是，从增加雨水对地下水的补给和减少水土 流失来说，这个阶段是具有重要意义的。
• 上述三个阶段是指长时间连续降水下发生的 典型模式。实际上由于每次降水的强度和持 续时间不同，各流域自然条件也不一样，所 以，无论是不同流域，或是同一流域在不同 降水过程中的径流形成，都可能有不同程度 的差别。
径流的变化
流是多变的，其变化具有必然性和偶然性 （l）年正常径流量 ：如果实测资料的年数增 加到无限大时，多年平均径流量将趋于一个 稳定的数值，此称为年正常径流量。（2）河 川径流的年际变化。由于影响径流的重要因 素——气候具有年际变化，因此，河川径流 量和径流过程也有年际变化，再加上其他自 然地理因素的综合作用的结果，使河川径流 的年际变化十分复杂。研究和掌握河川径流 的年际变化规律，对于一个地区自然地理条 件的综合分析评价，以及为水利工程的规划 设计都是很重要的资料。
• 根据干支流分布的形状，可进行水系分类， 主要可分5类：
• 扇状水系：干支流呈扇状分布，即来自 不同方向的各支流较集中地汇人干流，流 域成扇形或圆形。我国的海河水系就属此 类。
• 羽状水系：支流从左右两岸相间汇人干 流，形呈羽状。如滦河水系。
• 平行状水系：几条支流平行排列。如淮河左岸的 洪河、颖河、西浘河、涡河、浍河等。
（二）各种补给的特点
雨水补给 雨水是全球大多数河流最重要的补 给来源。降水补给为主的河流的水量及其变 化，与流域的降水量及其变化有着十分密切 的关系。我国广大地区，尤其是长江以南地 区的河流，降水补给占绝对优势。据估计， 我国河流的年径流量中，降水补给约占70％， 河流水量与降水量分布一样，表现出由东南 向西北递减的趋势；河流多在夏秋两季发生 洪水，也与降水集中于夏秋两季有关。
水系
• 一条河流的干支流构成了脉络相通的水 道系统，这个水道系统便称为水系或河系。
• 水系特征主要包括河长、河网密度和河 流的弯曲系数。
• 河长是从河口到河源沿河道的轴线所量得 的长度。
• 河网密度是指流域内干支流的总长度和流 域面积之比，即单位面积内河道的长度。 可用下式表示：
•
D＝ ∑L/ F
较大的河流可分河源、上游、中游、下游、河口
等五个部分，河源是河流的发源地。河口是河水 的出口处。上游、中游、下游是从河源到河口之 间的三个河段，它们有着不同的水文地貌特征。
这些特征是从上向下逐渐变化的。上游的特点 是：河谷呈“V”字形，河床多为基岩或砾石；比降 大；流速大；下切力强；流量小;水位变幅大。中 游的特点是：河谷呈“U”字形；河床多为粗砂； 比降较缓；下切力不大而侧蚀显著；流量较大；水 位变幅较小。下游的特点是：河谷宽广,呈“︶”形, 河床多为细砂或淤泥；比降很小；流速也很小；水 流无侵蚀力，淤积显著；流量大；水位变幅较小。