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第一章地球上的水及其循环2．1地球上的水2．2自然界的水循环2．3与水文循环有关的气象、水文因素2．4我国水文循环概况2．1地球上的水水的起源：组成地球水圈的水（包括地表水与地下水）是从原始地壳形成以后，在整个地质时期内从地球内部不断逸出而起源的。水存在于：大气圈、地球表面、岩石圈、生物圈（是我们研究的主要对象，包括大气水、地表水、地下水以及生物体中的水）、地球深部。进一步区分为：a．浅部层圈水：大气圈到地壳的上半部，以H2O水分子存在，以液态水为主。b．深部层圈水：地壳下部到下地幔，非自由态的水，据推测水电离为H＋和OH－。水体体积(km3)%大气水129000.001地表水海洋133800000096.5冰川和永久积雪240641001.74湖泊1764000.013沼泽114700.0008河流21200.0002地下水包气带水165000.001饱水带水23400001.7永久冻土带固态水3000000.022合计1385983490100表1－1地球浅部层圈水的分布尽管地球表面70%被水覆盖，然而其中97.5%是人类无法饮用的咸水。人类真正能够利用的水仅占地球总水量的0.26%。大洲与国家水资源量/a利用量总量/km3人均量/km3总量/km3占水资源比例/%人均用量/km3·a-1世界40673.07.6932968660非洲4184.06.461443244北、中美洲6945.016.26697101692南美洲10377.034.961337476亚洲10458.03.37153115526欧洲2321.04.6635915726大洋州2011.075.96231906美国2478.09.94467.0192162加拿大2901.0109.3436.1511501英国120.02.1128.3524507法国170.03.0333.318606中国2800.02.47460.016462日本547.04.34107.820923印度1850.02.17380.018表1－2世界水资源（淡水）中国水资源（淡水）的总量为2800km3（2.8万亿m3），人均占有水量仅2400m3，只相当于世界人均占有量的1/4，居世界第109位，水资源的利用量及人均用水量均低于世界水平，而远远低于发达国家(表1－2)。2．2自然界的水循环自然界的水循环––––是指自然界中的水相互联系、相互转化的过程。自然界的水循环分为：水文循环、地质循环。1．水文循环水文循环––––是发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的循环。特点：速度较快、途径较短、转换交替比较迅速。水文循环是在太阳辐射能和重力共同作用下，以蒸发、降水和径流等方式周而复始的进行的。水循环的三大环节：降水、蒸发、径流。水文循环包括：a.大循环：海洋与大陆之间的水分交换；b.小循环：海洋或大陆内部的水分交换。通过调节小循环条件→可以改变局部的干旱气候。目前人力仍无法改变大循环的条件。地壳浅部的水循环意义（作用）：一方面通过不断的转化水质得以净化；另一方面，水通过不断循水量得以更新再生。水循环的另一定义：水循环又称水文循环（hydrologicalcycle）––––地球上的水在太阳辐射和重力作用下，以蒸发、降水、径流等形式往返于大气、陆地和海洋间周而复始的运动。水循环––––是指自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈四大层圈中通过各个环节连续运动的过程。2．地质循环地球浅层圈和深层圈之间的水的相互转化过程称为水的地质循环。研究较少。水文循环通常发生于地球浅层圈中，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。是水文学和水文地质学的研究重点。2．3与水文循环有关的气象、水文因素1．气象因素蒸发、降水––––是自然界中水循环的重要环节，气象因素对其具有重要的影响。主要气象因素更详细的内容参阅《气象学》。1）气温测定：用温度计。2）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。3）湿度大气中水汽含量叫做湿度。湿度包括：a.绝对湿度（e）––––表示某一地区某一时刻中水气的含量（g/m3或mbar）。b.相对湿度（r）––––绝对湿度与饱和水汽含量之比。4）蒸发在常温下水由液态变为气态进入大气的过程称为––––蒸发。有了蒸发作用水循环才得以不断进行（水循环的三个主要环节之一）。蒸发包括：a.水面蒸发；b.土面蒸发；c.叶面蒸发––––蒸腾。土面蒸发＋叶面蒸发––––腾发（蒸散）。影响水面蒸发的因素有：气温、气压、湿度、风速等。5）降水当空气中水气含量达到饱和状态时，超过饱和限度的水便凝结，以液态或固态形式降落到地面称为––––降水。单位：mm。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有重要影响。2．水文因素（径流）径流––––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。径流分为：a.地表径流；b.地下径流。地表径流系统→水系，全部区域→流域。地下径流系统→地下水系统，全部区域→水文地质单元。相邻两个流域之间地形最高点的连线叫––––分水线或分水岭。对地下水来讲––––地下水分水岭。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。径流特征值有：流量，径流总量（说明地表径流），径流模数，径流深度，径流系数（表征地表径流）。水文地质学中也采用相应的特征值来表征地下径流。1）流量（Q）：指单位时间内通过河流某一断面的水量，单位：m3/s（流量）。2）径流总量（W）：指某一时段T内，通过河流某一断面的总水量。单位m3。3）径流模数（M）：指单位流域面积F（km2）上，平均产生的流量。单位：L/s·km2。4）径流深度（Y）：指计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。单位：mm。5）径流系数（α）：为同一时段内流域面积上的径流深度Y（mm）与降水量X（mm）的比值：1．4我国水文循环概况两个特点：1）由于受季风气候的控制，旱季、雨季分明，降水集中，使我国水资源在时间上分配相当不均匀。雨季降水丰沛，有的地区甚至酿成洪涝灾害。雨季：a.地表径流迅速流走，不能充分利用。b.地下径流缓慢得多。地下水对水文循环的滞缓，对于水量在时间上的的分配起着调节作用，对水资源的利用有利的。2）降水在空间上分布不均匀。东南沿海年降水量：1500mm，最大达2000~3000mm；长江流域年降水量：约1200mm；华北地区年降水量：一般600~800mm；新疆塔里木盆地年降水量：50mm。水资源情况：1）长江流域及其以南地区降水较为充沛，水文循环总量可满足生产及生活需要，不缺水。2）华北、东北地区一般雨季水量不少，但干旱季节长，普遍感到缺水，总的说来水量不能满足要求。3）西北干旱或沙漠地区降水量稀少，水资源贫乏。地下水的供水意义优点：1.分布2.变化3.调节性4.水质5.开发利用分布广泛：河湖分布范围有限，地下水几乎随处都有。变化稳定：季风气候下，我国河流流量季节及年际变化明显，地下水的变化相对稳定。具有天然调节性：地表水需要修建水库进行丰枯调节。赋存于地下水的含水岩系本身就是天然地下水库，以丰补歉，便于季节性和年际调节。水质良好：地表水易于污染。地下水因地层过滤而保持良好水质。易于开发利用：地表水开发利用需要比较复杂的工程措施，花费大。以井及钻孔开发地下水，简便易行，成本较低。缺点：地下水隐藏于地下，查明分布规律才能利用；虽不易污染，但一旦污染，治理非常困难。中国地下水分区中国地下水分区划分为4个大区，8个亚区。1.东部湿润半湿润平原丘陵区东北平原黄淮海平原长江三角洲和珠江三角洲2.中部气候复杂高原山地盆地区北部的内蒙古高原中部的高原、山地及山间盆地南部的高原山区3.西北干旱山地盆地荒漠区4.青藏半干旱冻土高原区