地球上的水分循环和水量平衡
第一章地球上的水分循环与水量平衡
绪论第一章地球上的水分循环与水量平衡第一节地球上的水资源一、水在地理环境中的地位和作用水是地球表面分布最广和最重要的物质，并作为最活跃的因素始终参与地球地理环境的形成和发展过程，在所有自然地理过程中都不可或缺。
拥有由大量水体组成的水圈，使地球在太阳系九大行星中显得与众不同，得天独厚。
正是因为有水，我们星球的地理环境才变得丰富多彩，充满生机。
二、地球上的水资源地球上除了存在于各种矿物中的化合水、结合水，以及深部岩石所封存的水分以外，海洋、河流、湖泊、地下水、大气水分和冰，共同构成地球的水圈。
其中海洋是水圈的主体，其面积约占全球表面积的71％，地球上的水有97％以上在海洋中。
陆地水虽然相对少得多，但在自然地理环境中仍然是重要的组成部分。
关于地球的总水量，有许多不同的估计种。
1970年国际水文学会认为地球上水的总体积接近15*108km3，并且把各部分水量在地球表面上的平均深度，定义为它们的当量深度，据估计，海水当量深度约为2 700、2 800 m，冰和雪约为50 m，地下水大约15 m，陆地水0．4—1 m，大气中平均水汽含量的当量深度为0.03 m。
UNICEF提出了另外一组数据，即海水总量13.5*108km3；大气水分13 000km3；河流、湖泊与湿地207 000km3；雪与冰27000 km3；土壤水45 000km3；地下水8.2*106km3。
其中雪与冰的数字明显偏小，竟不及国际水文学会公布数字的10％。
我们只能猜测其中或未含大陆冰盖，或少一个零。
有报道说，现在每年仍有660 km3的水从地幔溢出进入地表。
同时，陨石和宇宙尘每年还带给地球约1．5 km3水。
1995年波拉卫星升空后发现每天都有数千个小屋子一样大的“雪球”落入地球高空1 000—20 000km处被分解为云，最终成为地球水量来源。
据估计，仅这一部分水，每1万----2万年就可使地球海平面升高3cm。
第二节地球上的水分循环一．水分循环定义：地球上或某一区域内，在太阳辐射和重力的作用下，水分通过蒸发、水汽输送、降水、入渗、径流等过程不断变化、迁移的现象。
地球上的水分循环与水量平衡(-节)
5 蒸发 4 降水
1 植物蒸腾
2 降水
湖
6 地表径流
6 地下径流 海洋
地球表面的水在太阳辐射作用下，大量 水分不断地从海洋、河湖等水面、陆面 和植物表面蒸发和蒸腾，升入空中，被 气流带动输送至各地，在适当条件下遇 冷凝结而以降水形式降落到地表面或水 体上。降落到陆地表面的水又在重力作 用下，一部分渗入地下，一部分形成地 表径流注入江河汇流大海，还有一部分 又重新蒸发返回空中。其中渗入到地下 的水，一部分也逐渐蒸发，一部分也形 成径流最终也汇集于海洋。
（三）水循环是联系海洋与陆地的主要纽带
海洋正是通过蒸发水分源源不断地向大陆 输送水汽而形成降水，进而影响陆地上的 一系列物理、化学与生物过程。而从陆地 上回归海洋的径流，则不断地向海冰输送 大量的泥沙、有机杂质、各种营养盐类， 进而影响海水的性质、海水中的生物学过 程，以及海冰沉积与海盆形态等。
1
第2章 地球上水分循环与 水量平衡P41－88
§2.1 地球上的水分循环41－47
一、水分循环的过程、原因及影响因素
（一）水分循环过程
地球上的水不断通过运动和相变从一个地 圈转向另一个地圈，或从一种空间转向另 一种空间。 地表水（海、河、湖水面，陆面和植物）
3 水汽输送
1蒸发
4 降水
1蒸发
3、水循环广及整个水圈，并深入大 气圈、岩石圈及生物圈
水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩 石圈及生物圈。其循环路径并非单一的， 而是通过无数条路线实现循环和相变的， 所以水循环系统是由无数不同尺度、不同 规模的局部水循环所组合而成的复杂巨系 统。
4、全球水循环是闭合系统，但局部 水循环却是开放系统。
各种水体的更替周期
表
地球上的水分循环和水量平衡
• 1、水循环服从于质量守恒定律 • 2、水循环的基本动力是太阳辐射和重力作用 • 3、水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈及生物圈，同时
通过无数条路线实现循环和相变。 • 4、从全球看，水循环是闭合系统，但从局部地区看水循环却是开
放系统。 • 5、地球上的水在循环过程中，总携带着一些物质一起运动，不过
• 液体状态的地下水又可分为润湿状 态、薄膜状态、毛细管状态和自由 重力状态等
（五） 冰川
• 冰川：是陆地上由终年积雪积累演化而成，是 具可塑性、能缓慢自行流动的天然冰体。
• 终年积雪区：降落的固体降水(雪)不能在一年 内全部融化，而是长年积累，这种地区称为终 年积雪区(或万年积雪区)。
• 雪线：终年积雪区的下部界限，称为雪线(也称 平衡线)。
（二）湖泊
• 1、湖泊概述 • 2湖、泊是湖指泊终年的蓄分积了类水，又不直接与海洋相连
的天然洼地，它是湖盆和湖水的总称。
• 3(湖湖湖1、)分、泊泊按为海是具湖湖构成在有盆水造湖内调的湖、、节运成、溶外 河因动火蚀力川分口湖相径与类湖等互流水、作和堰用气量塞下候平湖形的、成作衡河的用成。 。湖、风成湖、冰成
• 根据冰川的形态、规模和发育条件，现代冰川 可分为两个基本类型：山岳冰川（山地冰川） 和大陆冰川
图
冰川的运动 冰蚀地貌
（4)水量平衡法是揭示人与环境间相互影响的方法之 一。
第二节 陆地水
（一）河流、水系和流域
1、河流
• 河流：陆地表面经常或间歇有水流动的泄水凹槽，
称为河流 • 河流分河源、上游、中游、下游、河口五个部分：
• 河源是河流的发源地。 • 河口是河水的出口处。 • 上游的特点是：河谷呈“V”字形，河床多为基岩或
刘南威自然地理学第二版名词解释
第二章行星地球第一节地球的宇宙环境1光年：光在真空中一年时间锁经过的驱离为1光年。
2.天文单位：1天文单位即日地平均距离，约14960万km，用于测定太阳系天体的距离3.行星：指位于围绕太阳轨道上，有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的形状（近于球形），以及清空了其轨道附近区域的天体。
4.矮行星：指位于围绕太阳轨道上，有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的形状（近于球形），还没有清空其轨道附近区域以及不是一颗卫星的天体。
5.太阳系小天体：其余所有围绕太阳运转又不是卫星的天体。
6.柯伊伯带：沿黄道带平面的一个带状天区内，存在10亿至100亿颗以冰态为主要成分的小天体绕太阳公转。
是众多小行星和彗星的发源地。
是40多亿年前太阳系形成时留下的遗物，是太阳系的“化石”。
7.食分：一是表明日、月被掩食的程度，即食分愈大，被遮掩的面积愈大；二是表明日、月食过程的时间长短，即食分愈大，日、月食过程的时间愈长。
第二节地球的运动1.恒星日：某地经线连续两次通过同一恒星（或春分点）与地心连接的时间间隔。
2.太阳日：日地中心连线连续两次与某地经线相交的时间间隔。
3.时区：使用同一种时间制度的区域。
4.区时：本区中央经线的地方平时，作为区内使用的标准时。
5.恒星年：地心连续两次通过黄道同一恒星的时间间隔，年长为365.2564日。
也是地球公转的正周期。
6.黄道：地球的轨道平面无限扩大与天球相交的大圈。
是地球日心天球投影，与天赤道有23°26′的交角。
7.春分点：黄道与天赤道有两个交点，其中太阳向西向东作用年视运动时，从南半球进入北半球的交点。
第三节地球的形状和结构1.大地水准面：全球静止海面，是假设占地表四分之三的海洋表面完全处于静止的平衡状态，并将其延伸通过陆地内部所得到的全球性的连续的粉笔曲面，曲面上处处与铅垂线垂直。
它是陆地上海拔的起算面。
第二章地壳第一节地壳的组成物质1.矿床：包括成矿作用和经济技术开发因素的变化，其范围随科技的进步不断扩大。
地球上的水分循环与水量平衡
重力是促使空中水滴降落和地面、地下径流流归 海洋的动力。
外部环境包括地理纬度、海陆分布、地貌形态等 则制约了水循环的路径、规模与强度。
3、水循环广及整个水圈，并深入大气圈、 岩石圈及生物圈
▪ 水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩 石圈及生物圈。其循环路径并非单一的， 而是通过无数条路线实现循环和相变的， 所以水循环系统是由无数不同尺度、不同 规模的局部水循环所组合而成的复杂巨系 统。
四、水循环的作用与效应
水循环是地球上的物质大循环，巨大的能量流， 对自然界和人类具有重大的作用和意义。
（一）水循环是联系大气圈、水圈、岩石圈和生 物圈的纽带，并成为它们之间的能量调节器
水循环的一系列过程中，通过降水、地表径流、 入渗、地下径流、蒸发和植物蒸腾等各个环节， 使地球四大圈层相互联系起来，并在物质流的同 时，伴随能量流。
▪ 水分大循环通常经历蒸发、输送、凝结、降水、 入渗和径流等环节，一方面在天空、地面和地下 之间通过蒸发、降水和入渗进行纵向水分交换 （垂直方向）；另一面又在海洋与陆地之间以水 汽输送和径流形式进行横向交换（水平方向）。 海洋从空中向大陆输送大量水汽，大陆则通过地 面和地下径流把水分输送到海洋里去。大陆上蒸 发的水汽也可随气流带到海洋上空。但总的说来， 水汽输送方向是从海洋输向大陆的。海洋向陆地 输送的水汽减去陆地向海洋输送的水汽，称为有 效水汽输送量。
5、水文循环是巨大的物质循环
▪ 地球上的水分在交替循环过程中，总是溶 解并携带着某些物质一起运动，诸如溶于 水中的各种化学元素、气体以及泥沙等固 体杂质等。不过这些物质不可能象水分那 样，构成完整的循环系统，所以通常意义 上的水文循环仅指水分循环，简称水循环。
第五节 水分循环和水量平衡方程
第五节 水分循环和水量平衡方程一、水分循环（hydrological cycle ）水覆盖了地球表面约71％的面积。
全球水量大约14.1亿km 3。
如果将这些水均匀地分布在地球表面，可以形成一个近3000m 厚的水层。
但是，这样巨大的水量中98％是人类不适用的海水，只有不足3％是淡水。
据专家推算，淡水总量为15.2亿km 3，如果将其均匀地分布在地球表面，水层厚度只有0.32m 。
（一）水分循环的定义水在太阳辐射作用下，由地球水陆表面蒸发变成水汽，水汽在上升和输送过程中遇冷凝结成云，又以降水的形式返回地表，水分进行这种不断的往复过程，叫做水分循环。
（二）水分循环的种类自然界的水分循环分为水分大循环和水分小循环。
1、水分大循环由海洋蒸发到大气中的水汽，一部分被气流带至大陆上空，以凝结降水的形式降落地面。
这些降水一部分蒸发回到大气中，一部分形成地表远流，流入河流，再以河川径流的形式注入海洋，另一部分渗入土壤后，以地下水的形式注入海洋，使海洋失去的水分得到补偿。
这种海陆之间的水分循环，称为大循环，又叫外循环。
水分大循环是指水从海洋以水汽形式随大气环流运送到大陆上空，凝结成降水，落到地面形成径流，沿地表或地下流入海洋的过程。
2、水分小循环由海洋蒸发的水汽，上升到高空，凝结致雨，又降落到海洋上，或陆地蒸发的水汽，上升到高空，凝结致雨，又降落到陆地上，这种局部的水分循环，称为小循环，又叫内循环。
水分小循环是指水在陆地蒸发到大气中，凝结成各种形式的降水（雨、雪、雾、露、冰雹、霰等等）又落到地面的过程，或海洋中的水蒸发到海洋上空，降水后又落到海洋中的过程。
二、水量平衡方程根据长期观测及物质不灭定律，地球上的总水量大体上是不变的，因而地球上的水分总收入与总支出是平衡的，但在短时期内，局部地区水分总收入与总支出则不一定相等，其收支差值造成了该地区该时段内蓄水量的变化，这时水分收人应等于水分支出与蓄水量变化。
这就叫做水量平衡。
第二章地球上的水循环
地球上的水分循环 和水量平衡
一、水分循环
（一）水分循环及其成因
地表水、地下水和生物有机体内的水，不断蒸发和蒸 腾，化为水汽，上升至空中，冷却凝结成水滴或冰晶， 在一定的条件下，以降水的形式落到地球表面。降落于 地表的水又重新产生蒸发、凝结、降水和径流等变化。 水的这种不断地蒸发、输送、凝结、降落的往复运动过 程称为水分循环。
水循环
陆地上地表水总量约360000km3，生物水量约2000km3。 陆地上的大气降水与冰雪融水消耗于蒸发、生物吸收和 渗透到地下，另有约36000km3通过径流返回海洋。陆地 上水体的自然更新一次的时间长短不一，河流约需10-20 天，土壤水约需280天，淡水湖约需1-100年，盐湖和内 海约需10-1000年。
1．大循环
从海洋表面蒸发的水汽，被气流带到大陆上空，在适 当的条件下，以降水的形式降落到地面后，其中一部分蒸 发到空中，另一部分经过地表和地下径流又流到海洋，这 种海陆之间的水分交换过程，称为大循环，也称海陆间循 环。它是由许多小循环组成的复杂的水分循环过程。
2．小循环
小循环是指水仅在局部地区（海洋或陆地）内完成 的循环过程。小循环可分为海洋小循环和陆地小循环。 海洋小循环就是从海洋表面蒸发的水汽，在空中 凝结，以降水形式降落海洋上的循环过程。
水循环
全球水分循环中各主要贮水库的总水量以及各主要贮水库之间水 分交换通量，在地质历史时期曾发生过重大变化。如白垩纪中晚期 地球表面没有冰盖，没有冰雪的贮水。再如第四纪冰期鼎盛时期，
以距今18000年末次冰期鼎盛时期为例，当时的全球平均气温要比
现代低6-7℃，全球陆上冰体总量要比现代多约50.72×106km3， 世界海洋水位要比现代低约130m，海面蒸发量要比现代少约
水的循环与平衡
水的循环与平衡水是地球上最重要的资源之一，对于维持生命的存在至关重要。
水的循环与平衡是指水在地球上的自然转换过程以及水资源的合理利用和保护，它对于地球的生态系统、气候和人类的生存都有着重要影响。
本文将从水的循环过程、水资源的利用和保护以及水平衡的重要性三个方面来探讨水的循环与平衡的问题。
一、水的循环过程水的循环是指水从地球表面蒸发并上升形成云，经过凝结后形成降水，最终回到地面、河流、湖泊和海洋的过程。
这个过程涉及到蒸发、凝结、降水、渗漏、蓄水和地下水等环节。
首先，太阳能照射地球表面的水，使其蒸发形成水蒸气，逐渐上升形成云。
接着，水蒸气在云中凝结成水滴，通过重力作用下落形成降水，包括雨水、雪、雨夹雪等形式。
降水后的水可以多种途径回到地球表面，包括直接落到陆地或者湖泊，也可以渗透到地下形成地下水。
地下水可以补充河流、湖泊和大洋中的水分，并分布到地下水域。
这种循环过程不断重复，维持着地球上水的资源平衡。
二、水资源的利用和保护水资源的利用是指人类根据自身需求对水进行开发和利用。
人类利用水资源进行生活、农业和工业生产等活动，但合理利用水资源需要遵循可持续发展原则，保护水资源的可持续供应。
首先，对于生活用水，人们应该节约用水，减少浪费。
例如，优化管道设计，减少漏水；使用高效节水设备，如节水淋浴头和节水马桶等；养成良好的用水习惯，比如洗菜洗澡时关掉水龙头。
其次，在农业生产中，应该推广高效灌溉技术，减少水资源的浪费。
例如，采用滴灌、喷灌等节水灌溉方式，合理控制灌溉量，并优化作物品种，降低对水资源的需求。
最后，在工业生产中，应该推广循环利用水的技术，减少水的污染和排放。
这些措施有助于保护水资源，维持水的平衡。
三、水平衡的重要性水的平衡是指地球上水资源的供需平衡状态。
水平衡的维持对于生态系统的稳定、气候的调节以及人类社会的可持续发展都具有重要意义。
首先，水平衡是维持生态系统平衡的基础。
水是生物体生存所必需的，不同生物体对水的需求不同，水平衡能够保障生态系统的多样性和稳定性。
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水汽输送
径流输送
大陆
蒸 发
海洋
（二）水平衡
• 1、通用水量平衡方程 •P+2E、1+R流1+域R2+水ul=量E2+平R’衡1 +R方’2+程q+u2
若令E = E2 - E1，为时段内净蒸发量，
• 水循环机理： ----图
• 1、水循环服从于质量守恒定律 • 2、水循环的基本动力是太阳辐射和重力作用 • 3、水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈及生物圈，同时
通过无数条路线实现循环和相变。 • 4、从全球看，水循环是闭合系统，但从局部地区看水循环却是开
放系统。 • 5、地球上的水在循环过程中，总携带着一些物质一起运动，不过
•△(P3u+=、Ru22)全－—u(球E1为+R水时1 段+量R内’2平蓄+q水)衡=变△方量u，程则上式可改 •写（特（（P全洋4(PPPPP为1征23P)))陆 洋 全、球=-通水水+：做+(RE的过量量–+=RE出研1+REP+降水平平+=评陆R全=究RE水量衡衡2价洋E))==量一平分法。陆水△E(衡析是(洋PEu量全+研是现+R)究水代与E平1 陆，资水+蒸R衡可源文发’2以研学+量的q对究研(）E重研的究全= 究基的△)要相地础基u等性区。本：的理自论然之地一理。
(4)河流泥沙 ：河流泥沙是指组成河床和随水流运动的矿物
、岩石固体颗粒。
------图
5、河流的补给
（1）雨水补给(图) （2）融水补给(图) （3）湖泊、沼泽水补给 （4）地下水补给(图)
6、河川径流
径流：是指大气降水到达陆地上，除掉蒸发而余存在地
表上或地下，从高处向低处流动的水流。
径流可分地表径流和地下径流。
• 小循环：小循环是指水仅在局部地区(海洋或
陆地)内完成的循环过程
水分循环的地理意义
• 1、水循环不仅将地球上的各种水体，组合成 连续、统一的水圈，而且在循环过程中深入大 气圈、岩石圈与生物圈，将四大圈联系成一个 整体。
• 2、地球上的水循环是巨大的物质和能量流动 ，是具有全球意义的能量传输过程。
4、河流的水情要素
(1)水位 ：河流水位是指河流某处的水面高程 (2)流速 ：河流流速，是指河流中水质点在单位时间内移动
的距离。单位是m／s。可用下式表示： v=L/t 式中：v为流速(m／s)；L为距离(m)；t为时间(s)
(3)流量 ：流量是指单位时间内通过某过水断面的水的体积
。常用Q表示，单位是m3／s。它可用下式表示： Q=wv （3.28） 式中：Q为流量(m3／s)；为过水断面积(m2)；v为流速(m/s) 。
• •
((23的34123干)))))山春))河雨冬冬涸融冰中季流水季季河雪川冰或补雨雨流雪夏给水水。及补融初，补补雨给水雪夏给给补水季为丰水的给补有主足补河的给洪，，河为水全夏给流流主的年季都。，河分降常流配水不年。较很足有均少多匀的的量的河河雨河流水流。流补。给
冰4)川由补于给气的候河干流燥为而南不极成洲河和流格。陵兰岛所特有
第六章 水文
第一节 地球上的水分循环和水量平衡
表3.10 地球上水量平衡（一）水循环• 1、水分循环及其机理 • 2、水分循环类型 • 3、水分循环的地理意义
水分循环及其机理
• 水循环：地球上各种形态的水，在太阳 的辐射、重力等作用下，通过蒸发、水 汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环 节，不断的发生相态转换和周而复始运 动的过程
（二）湖泊
• 1、湖泊概述 • 2湖、泊是湖指泊终年的蓄分积了类水，又不直接与海洋相连
的天然洼地，它是湖盆和湖水的总称。
• 3(湖湖湖1、)分、泊泊按为海是具湖湖构成在有盆水造湖内调的湖、、节运成、溶外 河因动火蚀力川分口湖相径与类湖等互流水、作和堰用气量塞下候平湖形的、成作衡河的用成。 。湖、风成湖、冰成
（4)水量平衡法是揭示人与环境间相互影响的方法之 一。
第二节 陆地水
（一）河流、水系和流域
1、河流
• 河流：陆地表面经常或间歇有水流动的泄水凹槽，
称为河流 • 河流分河源、上游、中游、下游、河口五个部分：
• 河源是河流的发源地。 • 河口是河水的出口处。 • 上游的特点是：河谷呈“V”字形，河床多为基岩或
这些物质并不像水那样构成完整的循环系统
水分循环类型
• 地球上的水分循环，根据其路径和规模的不同 ，可分为大循环和小循环。
• 大循环：从海洋表面蒸发的水汽，被气流带
到大陆上空，在适当的条件下，以降水的形式 降落到地面后，其中一部分蒸发到空中，另一 部分经过地表和地下径流又回到海洋，这种海 陆之间的水分交换过程，称为大循环
河川径流：从地表和地下汇人河川后，向流域出口断
面汇集的水流称为河川径流。
（1）河川径流的形成
(A)流域蓄渗阶段 (B)坡地汇流阶段 (C)河网汇流阶段
（2） 影响河川径流的因素
(A)气候因素 (B)下垫面因素 (C)人为因素
7、河流的分类
• (1)融水补给的河流
• (12)平)雨原水和1补000给m以的上山河地流融雪水补给的河流。
距离之比值。可用下式表示： k=L/l（3.25） 分类：1）扇状水系
2）羽状水系 3）平行状水系 4）树枝状水系 5）格状水系
3、流域
• 分水岭：划分相邻水系(或河流)的山岭或河间 高地，称为分水岭。
• 分水线 ：分水岭最高点的连线，称为分水线或 分水界。分水线可分为地表分水线和地下分水 线。
• 流域：分水线所包围的区域，称为流域。可分 闭合流域和非闭合流域。
• 一条河流的干支流构成了脉络相通的水道系统，这个水道系 统便称为水系或河系。
• 水系主要特征：河长、河网密度和河流的弯曲系数。 （1）河长：从河口到河源沿河道的轴线所量得的长度。 （2） 河网密度：指流域内干支流的总长度和流域面积之比
，即单位面积内河道的长度。可用下式表示：D= ∑L/F （3）河流的弯曲系数是指某河段的实际长度与该河段直线
砾石；比降大；流速大；下切力强；流量小；水位变 幅大。
• 中游的特点是：河谷呈“∪”字形；河床多为粗砂
；比降较缓：下切力不大而侧蚀显著；流量较大；水 位变幅较小。
• 下游的特点是：河谷宽广，呈“╰╯”形，河床多为
细砂或淤泥；比降很小；流速也很小；水流无侵蚀力 ，淤积显著；流量大；水位变幅较小。
2、水系