水资源学教程 03第三章水资源的形成及转化关系

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。 自然界的水循环是连接大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的 纽带，是自然环境中发展演变最活跃的因素，并形成了地 球上的淡水资源。
③凝结降水 降水是水汽在大气层中微小颗粒周围进行凝结，形成雨 滴，再降落到地面的过程。 降水是水文循环中最活跃的因 子，是一种水文要素，也是一种气象要素。 降水的特征常用几个基本要素来表示，如降水量、降水 历时、降水强度、降水面积及暴雨中心等。 与降水有关的气象因素有：气温、气压、风、湿度、云、 蒸发等。只有具备了一定的条件，才能形成降水。 降雨量可采用器测法、雷达探测或利用气象卫星云图估 算。
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。
3.1.4 水循环的作用及意义
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
3.2 水资源转化关系
3.2.1自然水循环形成的水资源转化关系
3.1.3水循环的机理及特点
①水循环是永无止境的，但是全球水资源量是不变的，服 从质量守恒定律。 ②太阳辐射能和重力作用是水循环的基本动力。 ③全球水循环是闭合系统，但局部水循环是开放系统。 ④永无止境的水循环赋予水体再生性。其循环强度一般有 水体的更新周期来度量。
水体的更替周期，是指水体 在参与水循下渗 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。
径流过程是地球上水文循环中的重要一环。在水文循环 中，大陆上降水的34%转化为地面径流和地下径流汇入海 洋。 径流过程又是一个复杂多变的过程，与人类同洪旱灾害 进行斗争，以及水资源的开发利用和水环境保护等生产经 济活动密切相关。 影响径流量大小的主要因素包括：流域气象条件（如降 水、蒸发、气温、湿度、风等）、地理位置、地形条件、 植被以及人为因素（如水利工程、开垦、城市建设等）。
流域某些单点 的下渗特性及 定量规律
反映流域的平均 下渗特性及定量 规律
天然条件下的下渗可通过野外现场实验来确定。通常有 两种途径：一是直接测定法；二是分析法。 ⑤径流 径流又称为河川径流，亦即地表径流和地下径流、壤中 流之和。 在大气降水降到地面以后，一部分水分通过蒸发返回到 大气；一部分通过下渗进入到土壤（包括植物吸收、壤中 流）；一部分可能蓄积在地表低洼处；剩余的水量在一定 条件下可能会形成地表径流，当下渗的水量达到一定程度 后会形成地下径流。
2）水资源形成 水资源的形成可以看成是地表水和地下水的形成过程。 降雨降落到地面后，一部分由于蒸发作用返回到大气中， 一部分通过土壤下渗，一部分可能积蓄在低洼处，当降雨 量满足填洼量后开始形成地面径流；下渗到土壤中的水分 首先被土壤吸收，当达到田间持水量后，下渗趋于稳定。 继续下渗的雨水，一部分从侧面土壤流出，注入河槽形成 壤中流，继续下渗的雨水到达地下水面后，形成地下径流。
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 蒸发 植物截流 地表水 下渗
第三章 水资源的形成及转化关系
水以各种形式存在于地球上，形成了一个 巨大的水圈，水资源在这个水圈中不断地循 环转化，不断地更新利用，但是水资源的形 成及转化过程极为复杂。 本章就水资源的形成及转化问题作出简单 的介绍，以及气候变化、人类活动对水资源 产生的影响作用。
3.1水循环过程及水资源形成
3.1.1 水循环的认识
大
气
降
水
水汽水平运动
蒸腾
内陆
海陆间
海上
地面 蒸发
滴落 地表径流
蒸腾
滴落 根系吸收 根系吸收 地下径流 根系吸收 海洋
水面蒸发
水循环示意图
从上面的水循环示意图中，可以看出，水循环不断地发 生在陆地之间、海洋之间以及陆地与海洋之间，这就形成 所谓的内陆循环、海上循环以及海陆循环。有时也将海陆 循环称之为大循环或外循环，内陆循环和海上循环称之为 小循环或内循环，前者称为内陆小循环，后者称为海洋小 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。
3.1.2自然水循环过程及水资源形成
1）自然水循环过程 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（包括蒸腾）返回大气 的。
蒸发主要包括：水面蒸发、土壤蒸发、植物蒸发等。 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、气压及太阳辐射等气象因素的影响。 目前，计算蒸发的主要方法有：器测法、间接计算法 （经验公式法、水量平衡法、水气输送法、热量平衡法 等）、微气象学方法（如能量平衡法，空气动力学法，能 量平衡—空气动力学法）和遥感法等。
② 水气输送 水汽输送，是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。 大气中的水汽含量虽然只占全球水循环系统中总水量的 1.53%，但却是全球水循环过程中最活跃的成分。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。