第二章 水循环及径流形成
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雨云自东向西冬夏不停地运动。西行变雨降至地面， 再日夜不休地流入大海。所以说雨云永不枯竭，海洋 也不会满溢。这种小(水源)变大(海洋) 、重（水）变 轻(云)的运动，循环往复，称作圜道。
比较准确地反映了我国所在地理位置的水循环特点
中国大陆上空的水循环路径示意图
北冰洋 12.0%
鄂霍次克海 22.5%
量：据估算，地球上每年参加水文循环的总水量平均为 577000km3(折合水深为1130mm)，而大气对流层中的水分 总量约为 12900km3（折合水深25mm）。
速度：这些水分通过蒸发和降水每年平均更换约45次， 即更新期约8天。河川径流的更新期约16天，土壤水约1年。
一、水文循环
水循环的内因： 水物理三态之间的相互转化。（前提条件）
➢热三大力学定律：能量wk.baidu.com恒定律、第二定律
➢菲克第一定律
二、水量平衡原理及其方程
水量平衡原理及其方程
➢ 原理：在水文循环中，任一地区在一定时段内的 输入和输出水量之差，必等于该地区蓄水量的变化 量（即该地区在时段始末的蓄水量之差）。
➢ 水量平衡方程
来水量（I） - 出水量（S） = 区域内蓄水变量（ΔS）
不仅描述了水循环，而且提到了水循环的动 因，与现代科学的水循环理论基本一致。
一、水文循环 认识史
明末清初的《日 火下降，旸气上 升图》形象地图
解水循环过程
一、水文循环
水循环的作用与效应
① 直接影响气候变化
一、水文循环
② 重塑地表形态：冲刷和侵蚀地面，形成沟 溪江河；水流搬运大量泥沙，可堆积成冲积平 原；岩石长期受到水流强烈侵蚀和溶解作用， 可形成喀斯特等地貌。 ③ 再生资源：永不枯竭的淡水资源和能源； 滋养植物；供养海洋生物。 ④ 负面影响：干旱、洪涝灾害。
上节课内容回顾
水文学及其分支体系 水文现象特性及研究方法 工程水文学及基本任务
课程主要内容
第一章 绪论 第二章 水循环及径流形成
水文学基 础知识
第三章 水文资料收集与整理
第四章 水文统计
原理和方法
第五章 流域产汇流分析与计算
第六章 设计年径流分析计算 第七章 设计洪水推求（流量、暴雨） 第八章 水文预报
1．水文循环
水循环：
大循环：发生在海洋与陆地之间 小循环：仅发生在海洋或陆地之上
海洋上空
降 水 海 洋 蒸 发
海洋
大陆上空
气流输运
蒸
降
发
水
返 回
大
地面径流
气
陆面
汇入
地下
河川
地下径流
• 海陆间水循环
这种海陆间的水循环又称大循环，是指海洋水与陆地水 之间通过一系列的过程所进行的相互转化。
它是陆面补水的主要形式。
平均年输入水汽量： 182,154亿m3 平均年输出水汽量： 158,354亿m3 年均净输入水汽量： 23,757亿m3
42.0% 印度洋
23.5% 太平洋
一、水文循环 认识史
南朝时期的何承天（370-447年）：“百川发源， 皆自山出，由高趋下，归注于海。日为阳精，光耀炎 炽，一夜入水，所经燋竭，百川归注，足于补复。故 旱不为减，浸不为溢。”（出自《论浑象体》）
二、水量平衡原理及其方程
水量平衡的意义
➢水量平衡是研究水循环系统内在结构和运行机制， 分析系统内蒸发、降水及径流等各个环节相互之 间的内在联系，揭示自然界水文过程基本规律的 主要方法。
➢水量平衡分析是水资源现状评价与供需预测、水 资源合理配置、工程规划等研究工作的主要方法。
三、全球水量平衡
水量平衡方程：
“天然—人工”水循环示意图
二、水量平衡原理及其方程
➢物质不灭定律（质量守恒定律）：在任何与 周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过
能程量，既不其能总凭质空量产始生终，保也不持能不凭变空。消失，它只能从一 ➢种牛形顿式转三化大为运另动一定种律形式，或者从一个物体转移到另
一个物体，在转移和转化的过程中，能量的总量不变。
水文学方 法的应用
工程水文学
第二章 水文循环与径流形成
水文循环及水量平衡 河流与流域 降水 土壤水、下渗 蒸散发 径流
思考题
自然界为什么存在永无终止千变万化 的水文现象
第一节 水循环及水量平衡
一、水文循环 二、水量平衡原理及其方程 三、全球水量平衡
一、水文循环（Water cycle）
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、下渗以及径流等环节，不断地 发生相态转换和周而复始运动的过程。
• 内陆水循环
是指陆面水分的一部分或者全部通过陆面、水面蒸发和植 物蒸腾形成水汽，在高空冷凝形成降水，仍落到陆地上，从 而完成的水循环过程。
• 海上内循环
海上内循环，就是海面上的水份蒸发成水汽，进入大气后 在海洋上空凝结，形成降水，又降到海面的过程。
水文循环的范围、量及速度：
范围：水文循环的范围为从地面以上约11km的对流层顶 面到地面以下1-2km深处的广大空间。
水循环的外因： 太阳辐射和地球引力。（基本动力）
外部环境： 包括地理纬度、海陆分布、地貌等制约了水循
环的路径、规模与强度。
一、水文循环
水文循环包括多种复杂过程，如蒸发、水汽输送、 冷凝、降水、植物截留、滞蓄、下渗、径流等。其中 最重要的基本现象是蒸发、降水、下渗、径流。
一、水文循环 认识史
公元前 3世纪的《吕氏春秋·圜道》篇比较完整地 记述了水文循环现象：“云气西行云云然，冬夏不 辍；水泉东流，日夜不休。上不竭，下不满，小为 大，重为轻。圜道也。”
扩展内容：人类社会的水循环
“人类社会的水循环”：人类在经济社会活动中不断地 取水、用水和排水而产生的人为水循环过程： 依附于自然水循环的一个组成部分，或者是一个环节、
分支（如同降水、蒸发、下渗等环节），而不是一个独 立的水循环过程。 水的自然循环和社会循环是交织在一起的，水的社会循 环依赖于自然循环而存在，同时又严重干扰自然界的水 循环。从“天人合一”和“人与自然协调发展”的角度， 应当将水循环研究纳入到“天然-人工”这个更为完整 的水循环体系中。
I O S
I、O——给定时段内输入、输出该地区的总水量 △S——时段内区域蓄水量的变化量，可正可负。
思考：大陆与海洋的水量平衡方程如何写？
三、全球水量平衡
（1）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：
比较准确地反映了我国所在地理位置的水循环特点
中国大陆上空的水循环路径示意图
北冰洋 12.0%
鄂霍次克海 22.5%
量：据估算，地球上每年参加水文循环的总水量平均为 577000km3(折合水深为1130mm)，而大气对流层中的水分 总量约为 12900km3（折合水深25mm）。
速度：这些水分通过蒸发和降水每年平均更换约45次， 即更新期约8天。河川径流的更新期约16天，土壤水约1年。
一、水文循环
水循环的内因： 水物理三态之间的相互转化。（前提条件）
➢热三大力学定律：能量wk.baidu.com恒定律、第二定律
➢菲克第一定律
二、水量平衡原理及其方程
水量平衡原理及其方程
➢ 原理：在水文循环中，任一地区在一定时段内的 输入和输出水量之差，必等于该地区蓄水量的变化 量（即该地区在时段始末的蓄水量之差）。
➢ 水量平衡方程
来水量（I） - 出水量（S） = 区域内蓄水变量（ΔS）
不仅描述了水循环，而且提到了水循环的动 因，与现代科学的水循环理论基本一致。
一、水文循环 认识史
明末清初的《日 火下降，旸气上 升图》形象地图
解水循环过程
一、水文循环
水循环的作用与效应
① 直接影响气候变化
一、水文循环
② 重塑地表形态：冲刷和侵蚀地面，形成沟 溪江河；水流搬运大量泥沙，可堆积成冲积平 原；岩石长期受到水流强烈侵蚀和溶解作用， 可形成喀斯特等地貌。 ③ 再生资源：永不枯竭的淡水资源和能源； 滋养植物；供养海洋生物。 ④ 负面影响：干旱、洪涝灾害。
上节课内容回顾
水文学及其分支体系 水文现象特性及研究方法 工程水文学及基本任务
课程主要内容
第一章 绪论 第二章 水循环及径流形成
水文学基 础知识
第三章 水文资料收集与整理
第四章 水文统计
原理和方法
第五章 流域产汇流分析与计算
第六章 设计年径流分析计算 第七章 设计洪水推求（流量、暴雨） 第八章 水文预报
1．水文循环
水循环：
大循环：发生在海洋与陆地之间 小循环：仅发生在海洋或陆地之上
海洋上空
降 水 海 洋 蒸 发
海洋
大陆上空
气流输运
蒸
降
发
水
返 回
大
地面径流
气
陆面
汇入
地下
河川
地下径流
• 海陆间水循环
这种海陆间的水循环又称大循环，是指海洋水与陆地水 之间通过一系列的过程所进行的相互转化。
它是陆面补水的主要形式。
平均年输入水汽量： 182,154亿m3 平均年输出水汽量： 158,354亿m3 年均净输入水汽量： 23,757亿m3
42.0% 印度洋
23.5% 太平洋
一、水文循环 认识史
南朝时期的何承天（370-447年）：“百川发源， 皆自山出，由高趋下，归注于海。日为阳精，光耀炎 炽，一夜入水，所经燋竭，百川归注，足于补复。故 旱不为减，浸不为溢。”（出自《论浑象体》）
二、水量平衡原理及其方程
水量平衡的意义
➢水量平衡是研究水循环系统内在结构和运行机制， 分析系统内蒸发、降水及径流等各个环节相互之 间的内在联系，揭示自然界水文过程基本规律的 主要方法。
➢水量平衡分析是水资源现状评价与供需预测、水 资源合理配置、工程规划等研究工作的主要方法。
三、全球水量平衡
水量平衡方程：
“天然—人工”水循环示意图
二、水量平衡原理及其方程
➢物质不灭定律（质量守恒定律）：在任何与 周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过
能程量，既不其能总凭质空量产始生终，保也不持能不凭变空。消失，它只能从一 ➢种牛形顿式转三化大为运另动一定种律形式，或者从一个物体转移到另
一个物体，在转移和转化的过程中，能量的总量不变。
水文学方 法的应用
工程水文学
第二章 水文循环与径流形成
水文循环及水量平衡 河流与流域 降水 土壤水、下渗 蒸散发 径流
思考题
自然界为什么存在永无终止千变万化 的水文现象
第一节 水循环及水量平衡
一、水文循环 二、水量平衡原理及其方程 三、全球水量平衡
一、水文循环（Water cycle）
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、下渗以及径流等环节，不断地 发生相态转换和周而复始运动的过程。
• 内陆水循环
是指陆面水分的一部分或者全部通过陆面、水面蒸发和植 物蒸腾形成水汽，在高空冷凝形成降水，仍落到陆地上，从 而完成的水循环过程。
• 海上内循环
海上内循环，就是海面上的水份蒸发成水汽，进入大气后 在海洋上空凝结，形成降水，又降到海面的过程。
水文循环的范围、量及速度：
范围：水文循环的范围为从地面以上约11km的对流层顶 面到地面以下1-2km深处的广大空间。
水循环的外因： 太阳辐射和地球引力。（基本动力）
外部环境： 包括地理纬度、海陆分布、地貌等制约了水循
环的路径、规模与强度。
一、水文循环
水文循环包括多种复杂过程，如蒸发、水汽输送、 冷凝、降水、植物截留、滞蓄、下渗、径流等。其中 最重要的基本现象是蒸发、降水、下渗、径流。
一、水文循环 认识史
公元前 3世纪的《吕氏春秋·圜道》篇比较完整地 记述了水文循环现象：“云气西行云云然，冬夏不 辍；水泉东流，日夜不休。上不竭，下不满，小为 大，重为轻。圜道也。”
扩展内容：人类社会的水循环
“人类社会的水循环”：人类在经济社会活动中不断地 取水、用水和排水而产生的人为水循环过程： 依附于自然水循环的一个组成部分，或者是一个环节、
分支（如同降水、蒸发、下渗等环节），而不是一个独 立的水循环过程。 水的自然循环和社会循环是交织在一起的，水的社会循 环依赖于自然循环而存在，同时又严重干扰自然界的水 循环。从“天人合一”和“人与自然协调发展”的角度， 应当将水循环研究纳入到“天然-人工”这个更为完整 的水循环体系中。
I O S
I、O——给定时段内输入、输出该地区的总水量 △S——时段内区域蓄水量的变化量，可正可负。
思考：大陆与海洋的水量平衡方程如何写？
三、全球水量平衡
（1）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：