第二章 水循环过程与水资源量.

形成可再生的水资源 影响全球的气候变化 形成丰富多样的地形地貌 为生态系统提供生命支撑 形成一切水文现象
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2.1.5 水量平衡原理

水量平衡：是指任意选择的区域（或流 域），在任意的时间段内，其收入的水 量与支出的水量之差等于其蓄水量的变 化量。
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自然水循环
社会水循环
地面蒸发
大气降水
灌溉水回归
蒸发
植物截留 水面蒸发
土地利用 覆被变化
外来水
损耗
地表水调蓄
地表径流
河川 水库 调蓄
地表水
引水或 调水 处理 系统
工农业 生活用水
植物蒸腾
植物吸收
下渗
渗漏 壤中流
地下水
污废水
蒸发
土壤水调蓄
潜水蒸发
下渗
渗漏
地下径流
河川径流
地下水调蓄
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2.1.2 自然界水循环的过程


（4）下渗
下渗是指降落到地面上的雨水从地表渗入土壤内的运动过 程 按照水分所受的力和运动特征，下渗可分为三个阶段：渗 润、渗漏、渗透阶段 影响下渗的主要因素有：土壤因素（包括土壤均质性、土 壤质地和孔隙率等）、土壤初始含水率、地表结皮（表土 结皮能减少入渗量）、降雨因素（包括雨型、降雨强度等） 和下垫面因素（包括植被、坡度、坡向、耕作措施等）等
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2.3.1 水资源总量计算方法


在一个闭合流域内，如果把地表水、土壤水、地下水 看作一个整体或一个系统，则天然情况下的总补给量 为降水量，总排泄量为河川径流量、总蒸散发量、地 下潜流量之和。根据水量平衡原理，一定时间段内闭 合流域的水量平衡方程式：
P=R+E+Ug+△U 式中，P为降水量；R为河川径流量；E为总蒸散发量； Ug为地下潜流量； △U为地表水、土壤水、地下蓄 水量的变化量。
第二章 水循环过程与水资源量
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第二章 水循环过程与水资源量

2.1 自然界的水循环与水量平衡 2.2 水资源转化过程 2.3 水资源量的组成与估算
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2.1 自然界的水循环与水量平衡


2.1.1 水循环的认识
水循环（water cycle），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
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2.1.2 自然界水循环的过程


（2）水汽输送
水汽输送：指大气中的水汽由气流携带着从一个地 区上空输送到另一个地区的过程
它揭示了一个地区上空水汽输送的源地、水汽输送 路径、水汽输送强度、水汽输送场的结构以及它们 随时间的变化


正是由于大气中的水汽如此活跃的更新和输送，才 实现了全球各水体间的水量连续转换和更新。
2.1.3 水循环的机理与特点
④ 永无止境的水循环赋予水体可再生性， 其循环强度一般有水体的更新周期来度 量 ⑤ 水循环是一个非常复杂的系统，它受到 人类活动及气候变化的影响，从而引起 水循环的形成及特征的变化
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2.1.3 水循环的机理与特点

水体的更新周期：指水体在参与水循环过程中全部
2.1.5 水量平衡原理

（1）对于陆地系统，水量平衡方程式可写为 PC=EC+R+△U

式中，PC为陆面降水；EC为陆面蒸发；R为径 流量； △U为计算时间内蓄水量的增加量， 当蓄水量增加时， △U为正；减小时， △U 为负
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2.1.5 水量平衡原理


（2）对于海洋系统，水量平衡方程式可写为 Pm+R=Em+△U 式中，Pm为海面降水；R为入海径流量；Em为 海面蒸发； △U为计算时间内蓄水量的增加量， 当蓄水量增加时， △U为正；减小时， △U为 负
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2.1.1 水循环的认识

水分蒸发后从海洋输移到陆地，在陆地降水后又以径流形 式返回海洋，这种发生在陆海之间的水循环称为大循环 （或外循环） 陆地（或海洋）蒸发的水分，又重新以降水的形式回到陆 地（或海洋），这种蒸发、降水的循环称为小循环（或内 循环）


人们常常所说的水循环是指自然界中通过蒸发、水汽输送、 凝结降水、下渗以及径流等环节形成的水循环，称为自然 水循环；通常把有人类活动影响或参与的部分水循环过程 称为社会水循环
（1）区域内上、下游自然地理条件比较一致 时，可以用代表性水文站年径流量按面积比 的方法，推算区域多年平均年径流量。

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2.3.2.1 代表站法
常用公式：R区=（f区/f代）R代
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2.3.1 水资源总量计算方法

地下水：存在于地表以下岩土层空隙中的各种 形式的水。广义上可以把包气带中的水归入地 下水的范畴，但为了区别与计算，常把包气带 以下的水称为地下水。其主要补给方式是大气 降水和地表水的入渗。排泄方式：一方面以地 下渗流方式补给河流、湖泊等地表水体；一方 面又经过土壤水以蒸发或植物根系吸收后再散 发的形式回归大气中。

在人类活动影响作用下，人为改变原有的水 资源系统（包括水资源系统结构、径流过程 以及作用机理等），使原来的水资源系统更 加复杂。
人类活动的影响作用主要表现在：

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2.2.2社会水循环形成的水资源转化关系
I.
II.
III.
兴建蓄水、调水工程，改变水资源自然的 流动特性和转化过程 兴建引水、提水工程，大量开采地表、地 下水，增加水资源的使用量和消耗量 生活污水、工业废水、灌溉退水的排放， 改变了天然水体的水质状况
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2.2.2社会水循环形成的水资源转化关系
④ 大气水指降水与蒸散发的水量。城市和灌 区的降水除少量入渗补给地下水和排水外， 多数直接被蒸发而消耗掉。
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2.3 水资源量的组成与估算


2.3.1 水资源总量计算方法


陆地上常见的三种水体分别是：地表水、土壤水、地 下水。 地表水：主要表现形式是河流水和湖泊水等。由大气 降水、高山冰雪融水和地下水等形式补给，以河川径 流、水面蒸发、土壤入渗等形式排泄。 土壤水：指储存于包气带中的水。接受大气降水和地 表水的补给，以土壤蒸发和植物散发为主要排泄途径。 当土壤含水量超过田间持水量的情况下才下渗补给地 下水，成为另一种排泄途径。
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2.2.1自然水循环形成的水资源转化关系

自然界中的水资源转化过程主要表现在大气水、地表 水、地下水之间的相互转化，称为“三水”转化。
大气降水 植物截流 蒸发 地表水 下 渗 地下径流
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若考虑土壤水的作用关 系，则称为“四水”转 化 地表径流
地下水
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2.2.2 社会水循环形成的水资源转化关系
地下潜流
图2-2 水资源形成与转化关系示意图
2.2.2社会水循环形成的水资源转化关系

总的来说，一般可归结为以下转化关系：
① 地表水包括城市和灌区引用的水库蓄水、河 川径流和外流域调水。引用的径流在渠道输 水、用水过程中，通过蒸发、渗漏转化为大 气水、土壤水和地下水。
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2.2.2社会水循环形成的水资源转化关系
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2.1.3 水循环的机理与特点
① 整个水循环过程既无开始也无结尾，是连续 的、永无止境的。但是，全球的总水量不变， 服从质量守恒定律 ② 太阳辐射与重力作用是水循环的基本动力。 此动力不消失，水循环将永恒存在 ③ 全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是 开放系统
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2.3.1 水资源总量计算方法

在多年平均的情况下，可将蓄水量的变化量 忽略不计，即△U=0；另外，可将河川径流量 R划分为地表径流量RS和河川基流量Rg，将总 蒸散发量E划分成地表蒸散发量ES和潜水蒸发 量Eg。则前平衡方程式可写成： P= RS + ES + Rg + Eg +Ug
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2.3.1 水资源总量计算方法

在实际计算时，由于资料的限制，直接采用上式 计算W比较困难，一般将地表水与地下水分开计 算，再扣除两者的重复计算量，即可得到水资源 总量W，即： W=R+Q-C
式中，W为多年年平均水资源总量；R为多年平均 河川径流量（地表径流，即地表水资源量）；Q为 多年平均地下水补给量（即地下水资源量）；C为 地表水与地下水的重复水量。
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2.1.2 自然界水循环的过程



自然水循环过程一般包括蒸发、水气输送、凝结降水、 下渗以及径流 （1）蒸发 蒸发是水分通过热能交换从固态或液态转换为气态的 过程，是水分从地球地表面和水体进入大气的过程 陆地上年降水量的66%是通过蒸发（蒸腾）返回大气 各种蒸发的影响因素各不相同，总的来说，蒸发的影 响因素主要有：首先取决于热能的供应，其次还受到 水温、气温、风、气压等气象因素的影响
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2.3.2 地表水资源量计算方法

地表水资源量R，常用多年平均河川径流量 （指地表径流）来表示。其计算方法有：