地球上的水循环.ppt

水文地质学水文地质学第二讲第二讲地球上的水及其循环地球上的水及其循环Outline•地球上的水•自然界的水循环•水文循环的影响因素•我国水文循环的简介这是我们可爱的家园这是我们可爱的家园——地球！地球！在阳光、雨露滋润下，生机勃勃！在阳光、雨露滋润下，生机勃勃！地球上的水•地球是个富水的行星–水存在于地球的大气圈、地球表面、岩石圈和生物圈–水与生命密切相关，人类在浩瀚的宇宙中探索着，寻找有水的星球•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–以H2O分子自由形态存在，液态为主，也有气态和固态形态–浅部层圈水的具体分布见表1-1表表1-1 1-1 地球浅部层圈水的分布地球浅部层圈水的分布地球上的水（续2）•地球深部层圈水–存在环境：高温高压•状态：压密的气水溶液，在极高压力下电离为H+和OH-离子，或者H+和O2-•地幔总水量估算：现代海洋水总量的35-50倍•与浅层水的相互转换：当软流层的岩浆上升，温压下降时， H+和OH-将结合成自由态的水；参与成岩、成矿、岩浆、变质作用的过程。

广义的水圈应当包括地球各层圈中以及不同状态存在而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–地质循环：地球浅层圈和深层圈之间的相互转化过程•在软流层的上升流区，上地幔熔融物质进入地壳或喷出地表时，地幔岩中的水分随之上升并分异，转化为地球浅部层圈水；•在下降流区，含有大量水的地壳俯冲沉入地幔，使地幔得到浅部层圈水的补充图1-1•自然界的成岩作用、变质作用、风化作用等过程中，有液态水进入矿物，也有水从矿物中脱出，属于地质循环自然界的水循环——地质循环水文循环是水文学与水文地质学的研究重点自然界的水循环——水文循环•特点：速度快，途经短，交替迅速•动力：太阳辐射和重力的共同作用•环节：蒸发（蒸腾）、降水（降雨、降雪、冰雹等）、径流（地表、地下）、入渗、渗透等环节见图1-2a•分类：大循环与小循环–发生于海洋与陆地之间的水文循环称为大循环；–发生于海洋或陆地内部的水文循环成为小循环。

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水文循环的影响因素:气象因素（2）•大气的热源（亦即动力源）–太阳的热辐射是地表和大气的主要热源–地球表面是大气的二次热源（？）–地表的热力状况在空间和时间上的变化，会直接影响大气的物理状态水文循环的影响因素:气象因素（3）•主要气象要素–气温：表征大气的温度变化•气温变化分昼夜变化、季节变化和多年变化•气温变化包括水平方向和垂直方向上的变化•水平方向上的变化受纬度控制•垂向上，气温随高度增加而递减，-0.5°/100m–气压：大气的质量施加在地表上的压力•标准状态下，气压为760mm汞柱高度，100kPa水文循环的影响因素:气象因素（3）•主要气象要素（2）–气压：•由于地表热力状况不同，造成地表水平方向上气压的不同。

赤道气温高，热气流上升猛烈，对流层厚度大，则赤道上空气压高，大气向两侧运动赤道两侧地带发生下降气流使地面处大气密度加大•赤道形成低气压，两侧形成亚热带高气压；•两极温度低，空气密度大，两极形成高气压，两极与亚热带之间形成相对低气压•冬季大陆上空气温较海洋上空低，气压则高于海洋，夏季正好相反水文循环的影响因素:气象因素（3）•主要气象要素（3）–湿度：指大气中的水汽含量，可用水汽质量或水汽分压表示•绝对湿度：指某一地区某一时刻空气中的水汽含量不能表示饱和程度•饱和水汽含量：指某一温度下，空气中可容纳的最大水汽数量强烈随温度而变化，表1-2•相对湿度：绝对湿度与饱和水汽含量的比值同样强烈受气温的影响露点：空气中水汽达到饱和时的气温称为露点当气温下降到露点以下时，多余的水分就会凝结而形成不同形式的降水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（？）。

饱和差：是指饱和水汽含量与绝对湿度的差值水文循环的影响因素:气象因素（3）•主要气象要素（5）–降水：水汽凝结降落到地表即是降水，是水文循环的主要环节之一空气冷却是降水的主要条件，锋面降水锋面降水是降水的常见形式–降水的多少决定了某一地区水资源的丰富程度，也是形成地下水资源的先决条件当暖湿气团与冷气团相遇时，在二者接触的锋面上，水汽大量凝结而形成的降水水文循环的影响因素:水文因素•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，因此有地表径流和地下径流之分，是水文循环的主要环节之一–总量有47000km3/a，占降水量的40%–地表径流和地下径流都按系统分布：水系、流域、分水岭等概念水文循环的影响因素:水文因素•与地表径流有关的物理量（亦适用于地下径流）：–流量（Q）：单位时间内通过河流某一断面的水量（m3/s）–径流总量（V）：某一时段T内通过河流某一断面总的水量（m3）–径流模数（M）：单位流域面积F上平均产生的流量（L/s.km2）–径流深度（Y）：指计算时段内的径路总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（mm）–径流系数（a）：为同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。

我国的水文循环简介•我国水文循环：受季风气候影响，雨季与旱季分明，降水在时空分布上有规律性•我国地理位置与格局：最大陆地欧亚大陆东缘、西部是最高大的青藏高原、东濒最大水体太平洋，南北横跨亚热带、温带和亚寒带•我国气候受两个高压中心控制：一是形成于海洋的夏威夷亚热带高压中心，带来暖湿气流；二是形成于大陆腹地的蒙古寒带高压中心，带来干寒气流两个高压中心随季节此消彼长，干湿气候随之变化•我国水文循环两大特点：在时间上和空间上都分布相当不均匀！需要强调一点•无论地表水还是地下水，都是自然界水文循环的一个环节，均以大气降水为补给来源•一个地区水资源的丰富程度主要取决于当地降水量的多寡复习思考题•地球上水的起源•地球浅部层圈水与深部层圈水的划分•自然界水循环的划分，何谓水文循环，何谓大、小水文循环•水文循环的影响因素•蒸发的影响因素•了解径流及其相关的表征物理量。