第一章水文循环 第一节地球上的水(简单概念) 地球是一个富水的行星 ...
第一篇 水文学与水资源(第一章 地球上水)
地球总水量13.86×108km3，其中每年平均仅57.7×104km3的水参与水循环，按此速度全部水量 循环一次，或者说全部水量更新一次，需要2400年。
• 1.4 地球水圈在地球系统中的作用
• 1.4.1 水是生命的介质
水的许多宝贵特性，像异常高的溶解能力，在溶解物质作用下其 化学性质不变等，对于地球上生命的诞生和发展具有重要意义。
百分数（%）
占总淡水量
30.1 0.05 68.7
0.86 0.26 0.03 0.006 0.04 0.003 100
• 第1章 地球上的水
• 1.2 水——不寻常的寻常物质
• 特别高的冰点和沸点 • 特别大的融化和蒸发潜热 • 特别大的比热容 • 反常的热膨胀和密度变化 • 万能的溶剂
• 第1章 地球上的水
• 1.4.4 水是所有生物机体的主要组成
地球上所有生活或多或少都含有水，平均含80%。也就是说，有机体几乎4/5 的重量是水。据水文学家估计，地球上所有的动植物和人含有近11200亿t水，相 当于同时灌满世界上所有河床的水量的一半。
1.4.5 水是生态系统中的重要元素
1.4.6 水是地球气候的调节器
答：事实上，地球可以从宇宙空间获取水分，也可以向宇宙空间散失水分，还可以从地球内部 析出化合水。水从宇宙空间进入地球通过两种途径：一是随降落的陨石带来，据估计这一项每 年平均约0.5km3；另一是在大气圈上层由太阳来的质子形成的水分子，这一项数量难以估计。在 大气圈上层，由于太阳紫外线的作用，水蒸气分子可以离散为氢原子和氧原子，使水在宇宙中 消散。大体上可以认为，地球从宇宙获得的水量等于消失在宇宙中水量，进出基本平衡。
海洋净蒸发 4.48×104km3
第一章 地球上的水及其循环
指在常温下水由液态变为气态进入大气的过 程。 包括：陆面蒸发—土壤蒸发和植物蒸腾 水面蒸发—江、河、湖、海、湖泊、水 库等地表水体。
蒸发
第3节 与水文循环有关的主要气 象因素
水面蒸发：受下列因素影响：
饱和差：即水面温度条件下的饱和水汽压和实际 水汽压之差。差值越大，蒸发越强烈。一般，两 者呈线性关系。 风速：风速大，扩散强，因而蒸发愈强。 温度：体现在汽化的强弱上。包括水温和气温。 两者同时在饱和差中得到反映。 水质：浑浊水与清水比较，受相同热能情况下， 浑浊水的温度比清水温度高，因而清水蒸发快；
饱和湿度（M）：某温度下1立方米空气中可 容纳的最大水汽重量（ g/m3 ）。 M随t增高而增大。 相对湿度（r）：同温度下空气中实际所含水 汽量与饱和时水汽两的比值。 r = （m/M）×100℅ r ＜100 ℅ 未饱和 出现蒸发 r = 100 ℅ 饱和
第3节 与水文循环有关的主要气 象因素
气压：大气的质量施加在地表或地表物体上的
压力称为大气压力。 水气压(e)：大气中水汽所具有的压力。 饱和水气压(E)：在一定温度下，一定体积空 气 中所容纳的水汽含量是有一定限度的，水
第3节 与水文循环有关的主要气 象因素
汽含量超过这个极限，水汽就凝结成水滴。 水汽含量恰好达到这个限度，则称这时的空 气是饱和空气。饱和空气的水汽压称为饱和 水汽压。 e＜E 未饱和 出现蒸发 e = E 饱 和 水和水汽动态平衡 e＞E 过饱和 凝结降水
高度相同的地区，气温变化主要爱纬度的控制， 一般自赤道向两极由高到低。以同一时期各地区 气温平均值绘制等温线图来表示气温水平变化。
第1章 第1节 地球上的水
学生姓名：上课时段：上课日期：阮老师编辑第1节地球上的水〖要点整理〗1.水的分布⑴从物质状态上看:水在地理环境中以固态、液态、气态三种形式相互转化，形成各种水体，共同构成了一个连续的圈层——水圈。
⑵从空间分布上：①海洋水：占全球水储量的96.53%，是地球水的主体。
②大气水：数量虽少，但是成云致雨的必要条件。
③陆地淡水：包括冰川水、地下淡水、湖波淡水、河水、生物水等，数量虽不多，但在自然环境中作用巨大，冰川水是地球淡水的主体。
人类利用的淡水主要是浅层地下水、河流水、湖波淡水。
2.水的循环⑴形成原因：内因：水的物理性质，即水随温度的改变，以固态、液态、气态三种形态出现，因而使水分在循环过程中的转移、交换成为可能。
外因：太阳辐射和地心引力。
⑵水循环的主要环节和类型：①水循环的环节主要包括蒸发、凝结、水汽输送、降水、径流输送。
②水循环的类型：海上内循环是水量最大的水循环方式；陆地内循环水量小，但也能使陆地淡水得到更新补充，对干旱地区尤为重要；海陆间循环也叫大循环，是陆地淡水得以补充和更新的最重要途径。
⑶水循环的意义：①维持全球的水量平衡；②使陆地上淡水资源得到更新。
③不断地塑造着地表形态。
⑷水资源的分布：从全球范围看：赤道附近地区和沿海地区水资源往往比较丰富，而内陆和沙漠地区，水资源则比较贫乏。
我国是一个缺水国家，空间上分布不均，北少南多；时间上分布不均，夏多冬少。
3.水与生命(1)水是地球生命有机体的组成之一。
(2)水参与地球生物体的活动过程，即生物的生命活动也离不开水。
(3)长期生存在不同水分条件下的生命体，为了适应当地水分供给特点，往往会形成特定的行为特点和生理结构特点。
总之，水对生命活动可以说是至关重要的。
对人来说，水比食物更重要。
〖例题解析〗）A.大气的水汽运输B.地表径流C.大气降水D.海洋水的蒸发分析与解答：水循环可分为海陆间循环、海上内循环、陆上内循环。
水循环的主要环节有：蒸发、降水、水汽输送、地表径流、下渗、地下径流、植物蒸腾等。
地球上的水循环
• 普遍接受的，水的起源学说：
– 地球表层的水是在原始地壳形成后，在整个 地质时期内从地球内部不断逸出形成的。
地球上的水（续1）
• 地球上的水按分布深浅与所处状态分为：
– 浅部层圈水和深部层圈水 – 从大气圈到地壳上半部属浅部层圈水 – 分布在地壳下部到地幔的水属于深部层圈水
• 浅部层圈水包括大气水、地表水和地下水以及 生物体内的水和矿物结合水
广义的水圈应当包括地球各层圈中以及不同状态存在而 且相互转化的所有的水。
自然界的水循环
• 概念：自大气圈到地幔的地球各个圈层中的水 构成一个系统，系统内的水相互联系、相互转 化的过程，称为自然界的水循环。 • 分为水文循环和地质循环
– 水文循环：是指发生于大气水、地表水和地壳岩石 空隙中的地下水之间的水循环
时的气温称为露点。
水文循环的影响因素:气象因素（3）
• 主要气象要素（4）
– 蒸发：指在常温下水从液态变为气态进入大 气的过程。包括水面蒸发、陆面蒸发和叶面 蒸发，通常用水面蒸发表征一个地区蒸发的 强度。是水文循环的主要环节之一。 – 影响水面蒸发的因素有气温、气压、湿度和 风速等，但主要取决于气温和绝对湿度（即 饱和差），其次是风速（？）。
水文循环的影响因素:气象因素
• 水文循环与大气的物理状态密切相关，气象和气候(?) 对水资源的形成与分布具有重要影响。 • 大气圈的结构
– 成分：氮气、氧气、CO2、臭氧、水汽等 – 结构：大气圈厚达2000-3000km，按大气的热力性质可分为： 对流层、平流层、中层、热层和外层共5层 – 对流层最接近地表，水汽主要分布在对流层下部，其物理状 态对水文循环起控制作用。其特点有： • 对流层厚度随纬度而变化 • 大气的密度随高度增加而呈指数衰减 • 水汽的分布随纬度而变化，赤道位置大气中水汽含量最高 • 水汽在垂直方向上分布不均，主要集中在对流层下部
第一章地球上的水及其循环
外 太平洋 流 印度洋 河 北冰洋 域 总计 内流河域 全国合计
中国水系 北冰洋流域
内流区域
太平洋流域 印度洋流域
三
全球水量平衡
年水量（ 水量平衡要素 年水量（km3）
降水量 径流量 蒸发量 降水量 蒸发量 降水量 径流量 蒸发量 降水量 蒸发量 110000 47000 63000 9000 9000 458000 47000 505000 577000 577000
一、主要气象因素
气温： 气温：地表的热力状况随时间和空间的变化必然导致
气温的相应变化。 气温的相应变化。 气压：由于大气的质量随高度增加而降低， 气压：由于大气的质量随高度增加而降低，因此压力 也随高度增加而降低。而地表热力状况的差异， 也随高度增加而降低。而地表热力状况的差异，则造 成气压在水平方向的变化。 成气压在水平方向的变化。 某一地区某一时刻空气中水汽的含量。 绝对湿度 某一地区某一时刻空气中水汽的含量。代 湿度：大气中水汽含量构成了空气湿度。 湿度：大气中水汽含量构成了空气湿度。水汽具有重 表符号：重量单位m，压力单位e 表符号：重量单位 ，压力单位 所以也有压力。 量，所以也有压力。，空气中可能被容纳的水汽数量称为饱和 某一温度下， 某一温度下 蒸发： 水汽含量（M或E）。 蒸发：常温下水由液态变为气态进入大气的过程 水汽含量（ 或 ）。 一个地区降水量的大小， 降水 ：一个地区降水量的大小，决定了该地区水资 r＝e/E 相对湿度：绝对湿度和饱和水汽含量之比。 相对湿度：绝对湿度和饱和水汽含量之比。 ＝ 源的丰富程度
与水文循环有关的气象、 第三节 与水文循环有关的气象、 水文因素
影响水文循环的因素
（1）气象因素 ） （2）自然地理条件 ） 3） （3）人类活动等 无论哪种因素如果其影响的结果是： 无论哪种因素如果其影响的结果是：有利于蒸 发，不利于径流，就会促进内陆水文循环。 不利于径流，就会促进内陆水文循环。
水文循环
第一章水文循环第一节地球上的水（简单概念）地球是一个富水的行星。
地球上的水从大气到地球表面至地核各个层圈都赋存有水。
即：地球浅部层圈水，如大气圈、地球表面、岩石圈和生物圈中；地球深部的地幔和地核中。
（1）地球浅部层圈水分布有大气水、地表水、地下水以及生物体中的水，这些水均以自由态H2O 分子形式存在，以液态为主，也呈气态与固态存在。
我们从表1-1中，可以建立地球浅部层圈水的分布状况与数量概念。
（2）地球浅部层圈水的淡水从表1-1中可知，浅部层圈中水的总体积约为13.86×108。
若将这些水均匀平铺在地球体表面，水深约为2718m。
但是，其中海水等咸水约占97.47%，淡水只占2.53%。
各淡水体的比例：约68.8%为冰川与积雪，0.3%为河湖，30%为地下水，其他淡水占0.9%。
（3）地球深层圈水（一般性了解）地球深层圈水分布于地壳下部直到下地幔这一范围内。
在地壳下部深约15~35km处，地温达400℃以上，压力也很大，这里的水不可能以普通液态水或气态水形式存在，而成为被压密的气水溶液。
表1-1 地球浅部层圈水的分布关于地幔的含水量，有关学者通过不同方式得到的结论基本一致。
认为未经去气作用的地幔物质约含5％—7％的水。
假定地幔总重量为4×1027g，其中熔融物质占25％，则地幔软流层中所含的水分总量约相当于现代海洋水总量的35~50倍。
据推测，在极高的温压下，这里的水电离为及，甚至近一步电离为及。
当软流层的岩浆沿通道上升，温压降低时，氢、氧离子将结合为自由态的水（）而析出〔区永和等，1988〕。
第二节水循环水循环概念：上述讨论的地球上各部位（层圈的）的水是相互联系、相互转化的，这一过程称为水循环。
地球上各层圈的水也是称水系统。
自然界的水循环分为图1-1 自然界的水循环〔据阿勃拉莫夫〕Ⅰ—海洋水；Ⅱ—沉积盖层；Ⅲ—地壳的晶质岩；Ⅳ—岩浆源；Ⅴ—地幔岩；Ⅵ—大陆冰盖；1—来自地幔源的初生水；2—返回地幔的水；3—岩石重结晶脱出水（再生水）；4—沉积成岩时排出的水；5—和沉积物一起形成的埋藏水；6—与热重力和化学对流有关的地内循环；7—蒸发和降水（小循环）；8—蒸发和降水（大循环）；9—地下径流；10—地表径流地质循环的概念：地球深部层圈水与表层圈水之间的转化过程称为地质循环。
地球的水文与水文循环是什么
地球的水文与水文循环是什么地球是一个以水为主要成分的行星，在它的表面覆盖着70%的水面。
而这些水以不同的形式存在于我们的世界中，注定了水文学对于我们的生存和发展有着十分重要的作用。
我们需要了解地球的水文与水文循环，以更好地保护我们的家园。
一、什么是水文学水文学是研究水在地球表层的空间分配和时间变化规律的一门学科。
它涉及了地球科学、水资源管理、环境科学、气象学、地理学等众多学科。
而它的目的就是为了更好地理解和管理水资源，保护环境，促进经济和社会的可持续发展。
二、水文的形态和运动水文的形态在我们的生活中很常见，它包括了三种形态：液态、气态和固态。
液态水是最直接的形态，它形成了我们大海、河流、湖泊和水库等各种水体。
而气态的水，也就是水蒸气，则存在于我们的大气中，它会随着气流的运动而分布到不同的地点。
固态水则存在于冰缘带、高山、极地等区域，这些区域的水资源对于我们的生存和发展同样很重要。
水文是一个动态的过程，水一直在运动。
常见的水文运动包括蒸发、降水、地表径流、地下水运动等。
其中蒸发是水从液态向气态的转化，在地球表面形成了水蒸气。
而降水则是相反的过程，水蒸气在某些条件下会凝结成水滴，降落到地面上形成降雨、降雪等。
地表径流则是降水在地表的流动过程，它主要出现在陆地地表的坡面和河流。
而地下水则是降水渗透到地下，形成的地下蓄水层，它是我们重要的水资源之一。
三、水文循环的概念和过程水文循环是地球上水的循环运动，它是一种自然现象。
水文循环的整个过程包括了蒸发、降水、地表径流、地下水的再补充与地下水利用。
根据它们的关系，可以将其分为三个不同的层次。
第一层次，是大气水文循环。
它是指水蒸气向大气层的上升和下降。
蒸发和植物蒸腾使水从地面蒸发升到大气层。
而当水蒸气遇到冷空气时，就会凝结成云层，最终形成降水。
第二层次，是地表水文循环。
它是指大气中的降水在地表的流动和蓄存。
降水既可以径流，也可以渗透到地下形成地下水。
第三层次，是地下水文循环。
地下水-22PPT课件
冲刷作用将坡面凹地冲刷成两壁陡峭的沟谷。多次冲刷两 侧形成许多小冲沟，共同构成了冲沟系统。
地
当冲沟下切到地下水面时，便形成了小溪。
质
作 用
（ 洪 流 ）
2.洪流的堆积作用与洪积扇
暂
洪积物的特点：
时
①沟口附近堆积多，厚度大，
性 流 水 的
颗粒粗大，越向外堆积越少 越薄，颗粒细小，具明显的 分带性
类 有河流冲积物二元结构。
型
）
在大河的中下游地区，由于河床长
期往复摆动河漫滩不断发展扩大并连在
一起。从而形成广阔的冲积平原，如长
江中下游平原。
（二）河流阶地
（一）河流阶地的构成
1.河流阶地——原生河谷的谷底，由
河 于河流底蚀作用重新加强而相对抬升
流 到洪水位以上，形成分布于河谷两侧、
的 沿谷坡伸展的阶梯状地形。
地 质 作
②磨圆度差，分选性较差， 可见斜层理和交错层理。
用
（
③堆积的地形是锥状时，称
洪 流 ）
为洪积锥（冲击锥），呈扇 形时称为洪积扇。
六、河流的侵蚀作用
河流：经常流水或常年
流水的河谷。
河流分为：河源、河口、
河 上游、中游、下游、河系、流
流 域、分水岭
的 河谷的组成要素：
侵 谷底——河谷底部平坦的
（三）沉积的主要类型
1.心滩——河水
从窄束段流入开阔
段时，流速减小，
河 致使较粗部分在河
流 底中部淤积，逐渐
的 形成心滩。
沉 积
2.边滩与河漫滩
作 ①边滩——是单向环流将凹岸掏蚀的物质带到凸岸沉积
水文地质学基础 第一章 地球上的水及其循环.
广义的水圈应包括： 地球深层圈的水 矿物结合水 浅部层圈的水
重点掌握：
地球上水的起源； 地球上水的分布：
浅部层圈水的分布范围及其存在状态 深部层圈水的分布范围及其存在状态 广义水圈的范围
1.2 自然界的水循环
地球各层圈间水的相互联系、相互转化的过程。
自然界的水循环
水文循环
地质循环
H＋和OH－合成为H2O形成。
水文循环与地质循环的区别：
水文循环通常发生于地球浅层圈中，是H2O 分 子态水的转换，通常更替较快； 地质循环发生于地球浅层圈和深层圈之间，常 伴有水分子的分解与合成，转换速度缓慢。
重点掌握：
水文循环：循环范围，大循环，小循环， 水文循环的作用
地质循环：循环范围，初生水、再生水的定义 水文循环与地质循环的区别
（三）与水文循环有关的主要气象因素
气温 气压 湿度 蒸发 降水
1. 气 温
气温随时间的变化：昼夜变化、季节变化、 多年变化。
气温随空间的变化： 水平方向：由赤道向两极，气温由高到低。 垂直方向：对流层内，随高度增加，气温递 减。每升高100m，气温约降低 0.5°C。
2. 气压：（大气压力）
目前普遍接受的看法是：
组成地球水圈的水（包括地表水和地下 水），是在原始地壳形成以后，在整个地质 时期内从地球内部不断逸出而起源的。
2.地球上水的分布
浅部层圈水：从大气圈到地壳上
半部。分布有大气水、地表水、地 浅部层圈水
下水及生物体中的水。以自由态H2O
分子形式存在，以液态为主，也有
气态与固态存在。
陆地淡水占全球水量的2.532％
冰川和永久积雪虽然为淡水，但却难以开采利用;
初中科学七年级科学七年级下第一章水1地球上的水《地球上的水》教案1)
1.影响气候变化
1）水文循环的强弱和路径，决定了地区气候特征； 2）水循环对能量的转换和再分配，能调节气候； 3）天气现象本身就是水文循环的产物。
2.水文循环形成各种地貌形态
1）地表水体本身就是水循环的要素； 2）水循环中水流的冲刷、侵蚀、搬运、堆积作用形成各种
地貌形态； 3）沉积岩的形成过程；
4.水文循环为人类提供了巨大的水资源和能 源
1）提供了人类赖以生存和发展的可再生的水资 源；
2）提供了巨大的能源。
六、 地质循环
• 1 概念： • 地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。 • 2 特点： • 途径长、速度慢、涉及浅部与深部圈层。 • 3 循环方式： • ① 上地幔软流圈对流运动时的水分循环 。 • ② 在成岩、变质和风化作用过程中水分子的分
• 小循环：陆地或海洋的局部水分交换的过程 陆地小循环
外流区小循环 内流区小循环
海洋小循环
四、水文循环的机理
• 水文循环服从质量守恒和能量守恒原理； • 水文循环的基本动力是太阳能和地球引力； • 水文循环的内在因素是水的特殊的物理性质，在
常温常压下可以进行三种状态的相互转化； • 全球水文循环是闭合系统，局部为开放系统； • 水文循环过程伴随着能量的转换和其他物质的运
第一节 地球上的水
本章内容： • 地球上的水 • 自然界的水循环 • 与水文循环有关的气象、水文因素 • 我国水文循环概况
第一节 地球上的水
• 一、分 类
• 二、 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、下渗和径流 等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。
4）影响应力的平衡。
3.水文循环是环境的主要控制因素
第1章 地球上的水及其循环
蒸发量：一定面积的水面在一段时间间隔内因蒸发减少 的水层深度来确定蒸发量大小，以毫米数表示。
降水量是某一地区一定时段内，降落在平地上（假定无 渗漏、蒸发、流失等）的降水所积成的水层厚度（如为固 态降水则须折合成液态水计算），以毫米数表示。
1.2 与水循环有关的气象水文因素
流量是指单位时间通过河流某一断面的 水量，单位m3/s，（ Q=A·V ）
径流总量是某一时段T内通过河渠某一断面的总水量，单位m3， （W=Q·T）。
径流模数是流域内单位面积单位时间产生的径流量，单位为 L/s·km2，计算公式M=Q/F×103。
径流深度是某一时段内的径流总量均匀分布于整个流域面积上 所得到的平均水层深度，单位为mm，计算公式R=W/F·10-3。
1.3 我国水文循环概况 中国多年平均径流深等值线图
1.3 我国水文循环概况
我 国 总 径 流 量 为 2.78 万 亿 m3/a ， 长 江 及 以 南 占 75%。华北、西北占10%。
地下水径流量为7000亿m3/a，长江及以南占60%， 华北、西北占20%。
地下水径流滞缓，水质佳，调节作用大，供水价值 大。
水文循环的作用： 通过循环—水的质量得以净化、水的数量得以再生
水资源不断更新与再生，可以保证在其再生速度水 平上的永续利用──也是可持续发展保证
1.1 自然界的水循环
地质循环是地球浅部层圈和深部层圈之间水的相互转化 过程。每年从地球深部溢出地表的初生水约2×108t。
特点：循环时间漫长、缓慢
1.2 与水循环有关的气象水文因素
1.2 与水循环有关的气象水文因素
《水文地质学》自然界的水循环-图
气压
气压向两侧下降
空气
空气
气流
亚热带 高压带
气流 下降
气流
低压带 赤道
亚热带 高压带
相对低 压带
极地 高压带
• 湿度
（1）绝对湿度与相对湿度 绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量 饱和水汽含量：在某一温度下空气中可容纳的最大 水汽数量 相对湿度：绝对湿度与饱和水汽含量之比
体 积(km3) 12 900
l 338 000 000 24 064 100 176 400 1l 470 2 120 16 500
23 400 000 300 000
1 385 983 490
％ 0.001 96.5 1.74 0.013 0.0008 0.0002 0.001
1.7 0.022
地球表面有生命的地带被称为“生 物圈”。它包括地球上一切生命有机体 （植物、动物和微生物）及其赖以生 存和发展的环境（空气、水、岩石、 土壤等）。生物群落与环境之间以及 生物群落内部通过能量流动和物质循 环形成一个统一整体，即生态系统， 生物圈是地球上最大的生态系统。群 落内部依靠食物链维系着物质和能量 的平衡和流动，生物和环境之间也因 物质和能量的制约而达到一种较稳定 的状态，即生态平衡。生物与环境之 间、生物群落内部以及人类与生物环 境之间时刻存在着复杂的相互作用， 研究这 些相互作用将有助于人类更好 地保护自身生存环境。
据研究，初期地球上水很少，最早是 从大气中分化出来的。当时 大气中的大 量水气，由于温度降低，以尘埃为凝结 核，形成水滴降落地面。更多的水来自 地球内部岩石中的结晶水，它们由于温 度升高形成水汽，随火山活动等逸出地 壳进入大气中，经凝结降落地面，因此 水圈是整个地质时期由小到大，长期积 累的结果。
1第一章地球上的水
外流区小循环
内流区小循环
海洋小循环
四、水文循环的机理
• 水文循环服从质量守恒和能量守恒原理； • 水文循环的基本动力是太阳能和地球引力； • 水文循环的内在因素是水的特殊的物理性质，在 常温常压下可以进行三种状态的相互转化； • 全球水文循环是闭合系统，局部为开放系统； • 水文循环过程伴随着能量的转换和其他物质的运 移和聚集。
• • 构成水系的集水区域称为流域。
相邻两个流域之间地形最高点的连线称分水岭。
• 水文学中常用流量、径流总量、径流深度、径流 模数和径流系数等特征值说明地表径流。 • 流量(Q)：单位时间内通过河流断面的水量。
• 径流总量(W)：某时段通过某断面的总水量。
• 径流模数(M)：系指单位流域面积上平均产生的 流量。 • 径流深度(Y)：某时段测站以上流域面积上的平 均总径流量（水层厚度）单位为mm。
二、水循环的基本过程 蒸发（Evaporation） 水汽输送（Advection） 凝结降水（Condensation and Precipitation）
入渗（Infiltration）
径流（地表径流Runoff, 地下径流GW flow）
三、水循环的分类
水循环按其循环途径长短、循环速度的快慢以及涉及层 圈的范围，可分为水文循环和地质循环两类。 – 水文循环又分为大循环和小循环。 – 大循环：海洋与陆地之间水分交换过程
五、水文循环的作用与效应
1.影响气候变化
1）水文循环的强弱和路径，决定了地区气候特征； 2）水循环对能量的转换和再分配，能调节气候； 3）天气现象本身就是水文循环的产物。
2.水文循环形成各种地貌形态
1）地表水体本身就是水循环的要素； 2）水循环中水流的冲刷、侵蚀、搬运、堆积作用形成各种 地貌形态； 3）沉积岩的形成过程； 4）影响应力的平衡。
地理教案：地球的水文循环与水资源
地理教案：地球的水文循环与水资源一、地球的水文循环地球是一个被水覆盖了70%的行星，而水文循环是这个行星上最重要也最基本的循环之一。
地球上的水不断在大气中蒸发、凝结、降雨，并流向各个方向，形成了复杂而精密的水文循环系统。
1. 蒸发和凝结地球表面存在着大量的水体，如海洋、湖泊和河流等。
太阳能使得这些水体中的液态水变为气态，即蒸发。
蒸发后的水蒸气上升进入大气层，在高空遇到较低温度时，会凝结成云朵或冰晶。
这种过程称为凝结。
2. 降雨当云朵饱满并且飘至合适的位置时，其中所含有的水颗粒会相互聚集，并随着重力作用下落至地面。
这种现象就是我们通常所说的降雨。
降雨量可以因地区和季节而异，而喜马拉雅山脉等高山则对雨量产生显著影响。
二、地球上的水资源地球上约97.5%都是咸水，只有2.5%是淡水，其中又有大部分被冰川、雪和地下水等形式所占据。
因此，可以利用的淡水资源非常有限。
随着人口的增长和工业化进程的推进，对淡水资源的需求也不断增加。
1. 淡水供应淡水主要来自于河流、湖泊和地下水等。
河流是人们获取淡水最主要的来源，它们汇聚成湖泊或直接流入海洋。
湖泊是一种自然形成的蓄水库，不仅可以提供淡水供应还为人类提供了生态系统良好的环境条件。
地下水则位于土壤或岩石层中储存着大量深埋的水源，通过开采井眼等技术可进行取用。
2. 水资源管理由于全球气候变暖和过度使用等因素的影响，地球上许多地区都面临着缺乏可靠的饮用水资源的问题。
因此，合理管理、节约利用和保护水资源显得尤为重要。
政府机构与社会各界应共同努力制定并加强相关法规，并推动公众意识的转变以减少水资源的浪费。
同时，发展和应用节约型技术与设备也是改善水资源状况的有效途径。
3. 水污染治理随着人类活动的增加，水体受到污染的风险也在不断增加。
工厂废水、农业用水以及城市排放物等都可能对水体质量造成严重影响。
因此，科学而全面的水污染治理措施不仅可以保护环境和生态系统，还可以提供安全可靠的饮用水供应。
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第一章水文循环
第一节地球上的水（简单概念）
地球是一个富水的行星。
地球上的水从大气到地球表面至地核各个层圈都赋存有水。
即：地球浅部层圈水，如大气圈、地球表面、岩石圈和生物圈中；地球深部的地幔和地核中。
（1）地球浅部层圈水
分布有大气水、地表水、地下水以及生物体中的水，这些水均以自由态H2O 分子形式存在，以液态为主，也呈气态与固态存在。
我们从表1-1中，可以建立地球浅部层圈水的分布状况与数量概念。
（2）地球浅部层圈水的淡水
从表1-1中可知，浅部层圈中水的总体积约为13.86×108。
若将这些水均匀平铺在地球体表面，水深约为2718m。
但是，其中海水等咸水约占97.47%，淡水只占2.53%。
各淡水体的比例：约68.8%为冰川与积雪，0.3%为河湖，30%为地下水，其他淡水占0.9%。
（3）地球深层圈水（一般性了解）
地球深层圈水分布于地壳下部直到下地幔这一范围内。
在地壳下部深约15~35km处，地温达400℃以上，压力也很大，这里的水不可能以普通液态水或气态水形式存在，而成为被压密的气水溶液。
表1-1 地球浅部层圈水的分布
关于地幔的含水量，有关学者通过不同方式得到的结论基本一致。
认为未经去气作用的地幔物质约含5％—7％的水。
假定地幔总重量为4×1027g，其中熔融物质占25％，则地幔软流层中所含的水分总量约相当于现代海洋水总量的
35~50倍。
据推测，在极高的温压下，这里的水电离为及，甚至近一步电离为及。
当软流层的岩浆沿通道上升，温压降低时，氢、氧离子将结合为自由态的水（）而析出〔区永和等，1988〕。
第二节水循环
水循环概念：上述讨论的地球上各部位（层圈的）的水是相互联系、相互转
化的，这一过程称为水循环。
地球上各层圈的水也是称水系统。
自然界的水循环分为
图1-1 自然界的水循环
〔据阿勃拉莫夫〕
Ⅰ—海洋水；Ⅱ—沉积盖层；Ⅲ—地壳的晶质岩；Ⅳ—岩浆源；Ⅴ—地幔岩；Ⅵ—大陆冰盖；1—来自地幔源的初生水；2—返回地幔的水；3—岩石重结晶脱出水（再生水）；4—沉积成岩时排出的水；5—和沉积物一起形成的埋藏水；6—与热重力和化学对流有关的地内循环；7—蒸发和降水（小循环）；8—蒸发和降水（大循环）；9—地下径流；10—地表径流
地质循环的概念：地球深部层圈水与表层圈水之间的转化过程称为地质循环。
水文循环的概念：地球表层圈的水，即大气水、地表水和地壳岩石空隙的地下水之间的相互交替与转化。
水文循环与地质循环是很不相同的自然界水循环。
水文循环通常发生于地球
浅层圈中，是H2O分子态水的转换，通常更替较快。
水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等影响显著，与人类的生存环境有直接的密切联系。
水文循环
下图显示地球表层圈的水（大气水、地表水和地壳岩石空隙的地下水）的分布形式
水文循环的组成：蒸发、水汽输送、降水和径流，通过四个环节水文循环周而复始的进行。
水文循环的特点：与地质循环比较水文循环的速度较快，途径较短，转换交替比较迅速。
图1-2给出了水文循环概念与路径
图1—2 水文循环示意图
；
1—隔水层；2—透水层；3—植被；4—云；5—大循环各环节；6—小循环各环节；a—海洋蒸发；b—大气中水汽转移；c—降水；d—地表径流；e—入渗；f—地下径流；g—水面蒸发；h—土面蒸发；i—叶面蒸发（蒸腾）
水文循环根据路径分为大循环和小循环
从水文循环的时空尺度也可以分为，全球水文循环，流域（区域）水文循环和水-土-生系统水文循环。
水文循环的作用：水通过不断转化水质得以净化，水通过不断循环水量得以更新再生。
水文循环的资源意义：水作为资源不断更新再生，可以保证在其再生速度水平上的永续利用。
第三节与水文循环有关的气象、水文因素
自然界中水文循环的重要环节——蒸发、降水，与大气的物理状态密切相关；气象和气候因素对水资源的形成与分布具有重要影响。
一、主要气象因素
主要包括气温、气压、湿度、蒸发和降水
气温的影响，由于地球是大气的第二热源，因此地表的热力状况随时间和空间的变化必然导致气温的相应变化。
气温在一个地区气温的昼夜变化、季节变化和多年变化。
气压的影响，由于大气的质量随高度增加而降低，因此压力也随高度增加而降低。
而地表热力状况的差异，则造成气压在水平方向的变化。
地表覆盖状况不同，热力状态有很大差异。
例如，由于水和岩石的热容量差别较大，因此，冬季大陆气温较海洋低，气压则高于海洋地区，夏季则正好相反。
这就造成了海陆之间的气压差，而形成了周期性的季风。
气压差别引起气流，气流运动使大气中的水分与热量重新分配，从而引起各种复杂的天气现象。
湿度的影响，气中水汽含量构成了空气湿度。
水汽具有重量，所以也有压力。
空气中水汽含量的多少，可以用重量或压力表示。
湿度分为绝对湿度和相对湿度两种。
由于饱和水汽含量随温度降低而减小，因此当绝对湿度不变时，随气温下降，相对湿度随之增高。
当绝对湿度与饱和水汽含量相等，相对湿度等于100％。
空气中水汽达到饱和时的气温称为露点。
当气温降到露点以下，空气中过剩的水汽即凝结而形成不同形式的液态或固态降水。
蒸发的影响，在常温下水由液态变为气态进入大气的过程称为蒸发。
空气中的水汽主要来自地表水、地下水、土壤和植物的蒸发。
有了蒸发作用，水循环才得以不断进行。
降水的影响，降水是水循环的主要环节之一，一个地区降水量的大小，决定了该地区水资源的丰富程度，对地下水资源的形成具有重要影响。
蒸发与降水对水文循环特别是地下水资源的形成与分布影响重大，后续课程还会涉及。
二、水文因素（径流）
径流是水文循环的重要环节和水均衡的基本要素。
定义：指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
分类：径流可分为地表径流和地下径流，两者具有密切联系，并经常相互转化。
降落到地表的水通过下渗环节，对降水进行地表与地下径流的分配。
地表径流的表示方法：在水文学中常用流量、径流总量、径流深度、径流模数和径流系数等特征值说明地表径流。
以上径流特征值的换算见表1-2。
（此部
分内容阅读教材）
表l-2 径流特征值换算关系
水文地质学中有时也采用相应的特征值来表征地下径流。
第四节我国水文循环概况（自学内容）
《水文地质学基础》将重点讨论水文循环中与地下水部分有关的基础理论、原理、分析方法等。
从水文循环来看，地球上的水资源是个有机整体，相关学科的知识，如河（湖）、大气降水与蒸发等知识可参考学习《水文学》与《水文气象学》等。
本章小结
本章的重要知识点是把握水文循环的概念。
从水文循环角度来看，地球上的水资源是个整体，地下水是水资源的重要组成部分。