第二章-地表水资源系统讲解
第2章：水土保持基本原理_2017
候变化。人为干扰：社会、经济、文化活动（如工业化、城市化）。人为
干扰叠加在自然干扰之上，共同加速生态系统的退化。某些干扰对生态系 统不仅造成静态压力，而且会产生动态压力。干扰可破坏或毁灭环境和生
态系统中的某些组分，造成系统资源短缺和某些生态学过程或生态链的断
裂，导致整个生态系统的崩溃。
（3）恢复与重建
Байду номын сангаас
类型：
城乡交接带、干湿交替带、农牧交错带、水陆交接带、森林边缘带、 沙漠边缘带等。
（1）山地平原过渡带
我国山地平原过渡带分为两种：我国三级阶地第一级台地 由青藏高原，海拔4000-5000m，第二级台地海拔20001000m，第三级台地海拔200-300m；山地平原过渡带第一种 分布在第一、二级台阶与第二、三级台阶的陡坎地带，如昆 仑山－塔里木盆地、祁连山－河西走廊、大兴安岭－东北平 原、豫西山地－江汉平原等。第二种分布在台阶内部。 其脆弱性表现为：内、外力作用较强，对内、外力的抵抗 能力较低，存在较大的高度梯度，常形成特殊的热力和动力 条件，易形成暖区暖带和暴雨中心。如驻马店位于秦岭－黄 淮平原过渡带，多为暴雨中心。由于山地平原过渡带降水较 多，地形高差大，坡度陡，水土流失较为严重，如黄土高原、 陕北高原等。
● 优化的生态经济平衡模式
第二章水资源的概念和特点及水循环转化规律
南注入太平洋。
其次是印度洋水汽随西南季风进入我国西南、中 南、华北以至河套地带，成为夏秋季降水的主要 源泉之一，径流的一部分自西南一些河流注入印 度洋，另一部分流入太平洋。
我国水文循环的路径
大西洋的少量水汽随盛行的西风环流和气旋东移，
也能参加我国内陆腹地的水分循环。
表集水区和地下集水区不一致。
专业术语
4、地下水：赋存于地下岩土体空隙中的水。 根据埋藏条件，地下水可划分为潜水、承压水； 按岩土空隙的形态分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。
5、含水层（透水层）、隔水层：含水的岩层称为
含水层，相对不含水的（或透水能力较差）的岩层 称为隔水层。
自流水盆地动画
潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的地下水。潜水 没有隔水顶板，或只有局部的隔水顶板。 潜水的表面为自由水面，称作潜水面。 潜水面到地面的距离称为潜水埋藏深度。
地表以下一定深度上， 松散沉积物（或岩石） 中的空隙被重力水所充
满，形成地下水面。
地下水面以上的地层部
分称为包气带；地下水
面以下的饱含水的地层
部分称为饱水带。
地表水及地下水的特点
水源 地 下 水 江 河 水 水质 水温 杂质 少，含 盐量较 地表水 高 污染 不易被污染； 一旦受到污染， 恢复期较长或 很难恢复 开采利用 开采受地 形和地质 条件的限 制
水资源的概念
1988年联合国将水资源定义为： 作为资源的水应当是可供利用或有可能 被利用，具有足够数量和可用质量，并可适 合对某地用水的需求而能长期供应的水源。
水资源的概念
水资源包括：水质和水量 质和量是不可分隔的两个方面，人们利用水资 源，既要求有一定的量，又要求水质符合标准，两 者缺一不可，否则将会失去其经济价值。 我们所指的质：矿化度<1g/L 淡水
第二章 地球上的水循环1
1 概述 2 水量平衡 3 蒸发 4 水汽扩散与输送 5 降水 6 下渗 7 径流
1
1 概述
1.1 水循环基本过程 1.2 水循环的类型与层次结构 1.3 水体的更替周期 1.4 水循环的作用与效应
2
1.1 水循环基本过程
水循环：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，不断发生 相态转换和周而复始运动的过程。
c.陆地水量平衡方程
(P外 P内) (E外 E内) R
如以 P陆 P外 P内 ； E陆 P外 E外代入上式，则有：
P陆 - E陆 R
各大洲水量收支
大洲
欧洲 亚洲 非洲 北美洲 南美洲 大洋洲 南极洲 全球陆地 内流区 外流区
面积 (×104km2)
1050 43475 3012 2420 1780
水汽分子的垂向扩散
垂
水
向 扩
汽
散
水平面
水
68
大气垂向对流运动
使蒸发 面水汽 不断送 入空中
水平面
水
上空的 干空气 下沉到 蒸发面
69
空气紊动扩散作用 影响蒸发面的蒸发速度
水平面
水平运动
涡
流
水
70
3.1 蒸发的物理机制——土壤蒸发
71
3.1 蒸发的物理机制——土壤蒸发
克服水分子的内聚力和土壤颗粒对水分子的吸附力 本质：土壤干化过程
36
第二章 地球上的水循环
1 概述 2 水量平衡 3 蒸发 4 水汽扩散与输送 5 降水 6 下渗 7 径流
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2 水量平衡
2.1 概述 2.2 通用水量平衡方程式 2.3 全球水量平衡方程式
02第二章 地下水资源调查
第二章地下水资源调查第一节地下水资源调查的目的、任务及工作步骤一、地下水资源调查的目的与任务地下水资源调查又称水文地质调查，其目的是查明天然及人为条件下地下水的形成、赋存和运移特征，地下水水量、水质的变化规律，为地下水资源评价、开发利用、管理和保护以及环境问题防治提供所需的资料。
虽然地下水资源调查的任务，视不同的用途和不同的精度要求而定，但都应查明地下水系统的结构、边界、水动力系统及水化学系统的特征，具体需查明下面3个基本问题：1）地下水的赋存条件。
查明含水介质的特征及埋藏分布情况。
2）地下水的补给、径流、排泄条件。
查明地下水的运动特征及水质、水量变化规律。
3）地下水的水文地球化学特征。
不仅要查明地下水的化学成分，还要查明地下水化学成分的形成条件。
地下水资源调查是一项复杂而重要的工作，其复杂性是由地下水自身特征所确定的。
地下水赋存、运动在地下岩石的空隙中，既受地质环境制约又受水循环系统控制，影响因素复杂多变，因此地下水资源调查需要采用种类繁多的调查方法，除采用地质调查方法之外，还要应用各种调查水资源的方法，调查工作十分复杂。
地下水资源调查又是一项基础性工作，其成果为国民经济发展规划及工程项目设计提供科学依据，为社会经济可持续发展及生态和环境保护服务，是一项极为重要的工作。
这就要求地下水资源调查人员既要掌握地下水的基本理论并具有较高水平的专业知识，又要熟练掌握地下水资源调查的基本方法，还要熟悉一些非专业的技术在地下水资源调查中的应用方法。
二、地下水资源调查工作的步骤地下水资源调查工作一般分三步进行，即准备工作、野外工作和室内资料整理工作。
（一）准备工作准备工作包括组织准备、技术准备及物资后勤管理工作准备，而其核心是技术准备工作中调查设计书的编写。
1．地下水资源调查设计书的定义设计书是调查工作的依据和总体调度方案，是完成地下水资源调查工作的关键环节，在编写设计书之前应充分收集、整理、研究前人资料，如水文、气象、地理、地貌、地质及水文地质等资料，根据现有资料，确定调查区的研究程度，对调查区水文地质条件和存在问题有初步认识。
第二章 地下水资源量
水量成为河道排泄量。其计算方法为河道渗漏补给量的反 运算。 （3）其他排泄量
侧向流出量 越流排泄量
人工开采净消耗量
资源与环境学院
三、山丘区地下水资源量计算
根据水均衡法原理，用地下水排泄量近似作为补给量。 – 山丘区地下水总排泄量，包括：
山丘区地下水的总排泄量
W g山
河川基流量
河川潜流量
资源与环境学院
二、平原区地下水资源量计算
1. 以补给量的地下水资源估算 •平原区补给量是指天然或人工开采条件下，由大气降水及 地表水体渗入、山前侧向径流及越流补给等流入含水层的水 量。计算公式为：
W g平 =U p +U s +U 侧山 +U 越补
U s =U 河渗 +U 渠渗 +U 渠灌 +U 库渗 +U 人工
Rg山
U潜 U泉
山前侧向流出量 U侧山
未计入河川径流的山前泉水出露量
山间盆地潜水蒸发量
Eg山
浅层地下水开采的净消耗量 g山
W g山=Rg山+U潜 +U侧山+U 泉+ Eg山+g山
资源与环境学院
三、山丘区地下水资源量计算 1.河川基流量的计算
（1）河川基流量的概念
河川基流量(又称地下径流量)是指河川径流量中由地下水
• 计算各均衡区的平均基流模数，可用各区代表站基流模数按 代表面积加权平均求得。
资源与环境学院
三、山丘区地下水资源量计算 1.河川基流量的计算
（5）区域河川基流量的计算
等值线法
在水文地质条件下比较单一的区域，可以用等值线图法计算区 域河川基流量，其步骤如下： • 将各代表站的多年平均河川基流深点绘在地形图上各站流域面 积形心处 • 参照地形、地貌和水文地质图勾绘多年平均基流深等直线图； • 用面积加权平均法计算区域多年平均河川基流量：
解析地球的水循环了解水的循环和地球的水资源
解析地球的水循环了解水的循环和地球的水资源地球上的水循环是指在大气圈、地表和地下之间不断循环的水分运动过程。
水循环是地球生态系统中至关重要的过程之一，它对维持地球上的生态平衡起着重要作用。
了解水的循环和地球的水资源对于我们更好地保护水资源、合理使用水资源具有重要意义。
首先，让我们简单了解一下地球的水循环过程。
水的循环主要包括蒸发、凝结、降水、地表径流和地下水运动等几个关键环节。
蒸发是指地球上的水在受热的情况下转化为水蒸气进入大气中的过程。
这个过程主要由太阳照射地表、水体表面的温度升高等因素影响，使得水分分子获得足够的动能从而脱离液态转变为气态。
水蒸气进入大气之后，因为密度较低会上升到较高的空气层中。
凝结是指水蒸气在大气中凝结成小水滴或冰晶的过程。
当水蒸气遇冷凝结的时候会释放出潜热，形成云层。
云层中的水滴或冰晶通过碰撞和融合后增大，从而形成雨滴或雪花。
降水是指由于云层中的水滴或冰晶增大到一定程度后，由于重力作用从云层中下降到地表的过程。
降水形式多样，有雨、雪、雾、露、霜等。
降水是地球上水循环的重要环节，它为地表提供了宝贵的水资源。
地表径流是指在地面上由于降水量超过地表土壤、植被等可以容纳和保持的量时，多余的水流到河流、湖泊、海洋等水库的过程。
地表径流是水从陆地回归到海洋的重要途径。
地下水运动是指地下水在地下岩石、土壤中运动的过程。
降水渗入地下，成为地下水；地下水受到压力和地势的影响，在地下岩石、土壤间移动，终究注入河流、湖泊或被抽取供人们使用。
了解地球的水循环过程之后，我们来探讨一下水循环对地球水资源的作用。
首先，水循环是水资源的重要保障。
地球的水循环过程可以使水资源得到再生，比如蒸发后的水蒸气在凝结降水之后又回到地表或地下水中，从而形成水循环。
这就保证了地球上的水资源不会枯竭。
其次，水循环对调节气候具有重要影响。
水蒸气对太阳辐射起到了遮蔽和吸收作用，从而调节了地球的温度。
同时，降水也能够为地表带来水分，维持了合适的湿度。
水文学(黄锡荃) 第二章 地球上的水循环
24
2.2 水量平衡
2.2.1 水量平衡概述 • 定义
o 是指任意选择的区域（或水体），在任意时段 内，其收入的水量与支出的水量之间差额必等 于该时段区域（或水体）内蓄水的变化量，即 水在循环过程中，从总体上说收支平衡。
I
S
I−Q=∆S
Q
质量守恒原理
25
2.2.1 水量平衡概述
水量平衡与水循环的关系： 水量平衡是质平衡方程
区域水量平衡方程： P陆+R’地表 + R’地下 − R地表 − R地下− E− T =∆S
闭合外流流域平衡方程： P陆− R地表 − R地下− E− T =∆S
闭合内流流域平衡方程： P陆− E− T =∆S
34
作业
• 结合水循环示意图，分别写出鄱阳湖及鄱 阳湖流域的水量平衡方程，并注明方程中 各符号的含义。
桦树
9
43
2.3.2 影响蒸发的因素
供水条件
蒸发
土壤特性
动力学及热力 学因素
44
供水条件
• 不充分供水 • 充分供水
o 水面蒸发 o 含水量达到田间持水量以上的土壤蒸发
o 蒸发能力，又称潜在蒸发量或最大可能蒸发量
45
动力学和热力学因素
• 动力学因素：影响蒸发面上的水汽分布梯 度
o 水汽分子的垂向扩散 o 大气垂向对流运动 o 大气的水平运动和湍流扩散
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2.3 蒸发
• 蒸发是水由液体状态转变为气体状态的过 程，亦是海洋与陆地上的水返回大气的惟 一途径。
o 2.3.1 蒸发的物理机制 o 2.3.2 影响蒸发的因素 o 2.3.3 蒸发量的计算
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2.3.1 蒸发的物理机制
• 蒸散发（Evapotranspiration，简写为ET） 包括 蒸发（Evaporative，简写为E） 和 散发 （蒸腾，Transportation，简写为T）。
高中地理水循环知识点讲解
高中地理水循环知识点讲解在我们生活的这个蓝色星球上，水以各种形式存在，并不断地进行着循环运动。
水循环是高中地理中一个非常重要的知识点，理解它对于我们认识地球的气候、生态以及人类活动与自然环境的关系都有着至关重要的意义。
一、水循环的概念水循环，简单来说，就是地球上的水在太阳辐射和重力作用下，通过蒸发、水汽输送、降水、下渗和地表径流等环节，不断地发生相态转换和空间位置移动的过程。
水在海洋、陆地和大气之间不停地流动和交换，形成了一个庞大而复杂的系统。
这个系统维持着地球上的水分平衡，使得地球上的水资源得以不断更新和利用。
二、水循环的主要环节1、蒸发蒸发是水循环中最重要的环节之一。
太阳辐射使海洋、湖泊、河流等水体表面的水分受热变成水蒸气，进入大气。
同时，陆地上的土壤、植物等也会通过蒸腾作用将水分散发到大气中。
2、水汽输送大气中的水汽在风的作用下被输送到不同的地区。
水汽输送的方向和距离受到大气环流、地理环境等多种因素的影响。
3、降水当大气中的水汽达到饱和状态，并且有足够的凝结核时，就会形成降水。
降水的形式有雨、雪、冰雹等，降水是水循环中使水回到地球表面的重要方式。
4、下渗降落到地面的水，一部分会渗入地下，成为地下水。
下渗的水量和速度受到土壤性质、植被覆盖、地形等因素的影响。
5、地表径流未渗入地下的降水在地表形成水流，沿着地势流动，最终汇入河流、湖泊等水体，这就是地表径流。
地表径流是水循环中把陆地水输送到海洋的重要途径。
三、水循环的类型水循环按照其发生的空间范围，可以分为海陆间循环、陆地内循环和海上内循环三种类型。
1、海陆间循环又称大循环，是指海洋水与陆地水之间通过一系列过程所进行的相互转换运动。
它是最重要的水循环类型，使陆地水不断得到补充和更新。
2、陆地内循环是指陆地上的水在陆地内部进行的循环。
主要包括蒸发、植物蒸腾、降水等环节。
对内陆地区的水资源维持具有重要意义。
3、海上内循环是指海洋表面的水蒸发形成水汽，在海洋上空凝结形成降水，又回到海洋的循环过程。
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所以，水资源系统具有明显的层次结构。
二、地表水系统—(一)概念
地表水系统： 地表水体和流域(空间)组合而成的统一整体，是
地表水资源评价的基本单位。
二、地表水系统—(二)地表水系统组成要素
地表水系统由水体和流域组成： 1、水体
二、地表水系统—(三)地表水系统结构
1、概念 地表水系统结构指地表水体与流域的空间形态及相互作用相互联系的方式
。 2、地表水与流域的相互关系 在地表水系统中，地表水与流域始终保持着相互依存的共生关系。这种关
系表现为： (1)地表水在运动时，通过侵蚀、搬运、堆积作用改造着流域，使河道沟谷的
坡降、宽度、长度不断变化；坡面形态改观，甚至会因溯源侵蚀过度发展，造 成河流袭夺，扩大流域的范围。
(1)供水量/用水量：逐渐增加，近年增长缓慢。
(2)开采：南方以地表水为主，北方地下水为主，内陆以地表水为主。
(3)利用：农业用水仍是大户，总体为缓降；生活和工业用水持续增加；北方用水总量占全 国用水总量的比重呈下降趋势，但是北方农业用水的增幅大于南方；南、北方地区的生活用 水量均呈增长趋势。
(4)面临的主要问题：①黄河、淮河、海河流域缺水形势加剧；②城市缺水现象日益突出， 挤占生态环境用水和农业用水；③用水浪费和缺水现象并存，节水和挖潜还有较大潜力；④ 水污染加剧，江河湖库的水质下降；⑤干旱地区水资源开发利用程度过高，生态环境恶化。
陆地水
陆地水包括冰川和洋盖，地面流水，湖水，沼泽 水，地下水，土壤水和生物水等形式。
地球表层水分循 环
海洋、陆地水和大气的水随时随地都通过相变和 运动进行着大规模的交换，这种交换过程称为地球水 分循环
地球表层的水量平 衡
通过水分的循环，地球上的各种水体得以相互 沟通、转换，水也得到更新，从而使地球上的水 处在动态平衡之中，这一现象称为水量平衡。
《水资源开发与保护》
上节内容回顾：第一章 绪论
内容概要：
一、水资源含义及其特点
水资源是指对人类具有使用价值，而且在当今科技水平和社会经济条件下，能够开发利 用的水。其特点有：①不可替代性、②循环性与可再生性、③稀缺性、④ 分布的不均匀性 、⑤利用的多样性和综合性、⑥利害双重性、⑦水资源利用中的外部不经济性。
三、水资源研究综述
人为-自然条件下，水文过程演化及其环境效应是未来的研究重点。
本节学习内容：第二章 水资源系统
一、概述—(一)概念
水资源系统是在一定区域内由可为人类利用的各种形 态的水所构成的统一体。
解释：统一体内部具有协同性和有序性，其中的各类 水具有相互联系并依一定规律相互转化，与外部进行物质 和能量的交换，体现出明显的整体功能、层次结构和特定 行为。
思考题： 1、水资源的含义与特点 。 2、了解你所在的省区(
二、我国水资源状况及开发开发利用情况 (一)概况及特点
①水资源总量多、 ②人均占有量少、③水资源分布不均、④水旱灾害频繁、⑤、水资源 严重短缺、⑥水质不断恶化。 (二)开发利用情况
市、县)中，水资源的利 用现状、存在问题和原因 。
3、在水资源短缺的今天 ，你应该做些什么？
海洋、江河、湖泊、冰川等。 其中，河流、湖泊是分布最广泛，也是最常见的地表水体。在大多数情况下 ，湖泊与河流相通，湖泊可以是河流的源头、中转站或排泄场所，两者在空间上 组成网络状的水系。 2、流域 以分水岭为界限的一个由河流、湖泊或海洋等水系所覆盖的区域，以及由该 水系构成的集水区。 地形高低起伏形成若干低地，低地被较高的山脊和坡脊环绕，这些山脊和坡 脊称分水岭或分水线。在平原区，地表面的轻微凸起也可相连成分水线。陆地表 面上这些长短不一、高低错落的不同等级的分水线分割成大大小小的汇水区域， 即流域。
(2)与此同时，流域的形态和产流条件影响着河网的形态、水量及泥沙的数量 。
二者的反馈是地表水系统形成与发展的内在原因。
3、地表水系统形态结构特点 地表水系统的形态结构主要表现为以下特点：
(1)河道的分支性； (2)流域的嵌套性； (3)水流运动的单向性； (4)河槽的多变性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、地表水系统—(四)地表水系统特点
一、概述—(二)特征
1、水资源系统内的水源相互联系相互转化 2、水资源系统在空间上为一分布系统 3、水资源系统具有若干整体功能
一、概述—(二)特征
1、水资源系统内的水源相互联系相互转化
水资源系统内的主要水源为大气水、地表水、土壤水和地下水，以 及经处理后的污水和从系统外调入的水。
各类水源间具有联系，并在一定条件下相互转化。如： (1)降雨入渗和灌溉可以补充土壤水，土壤水饱和后继续下渗形成地下 水；而地下水由于土壤毛细管作用形成潜水蒸发补充大气水，还可通过 侧渗流入河流、湖泊而补充地表水。 (2)同样，地表水一方面通过蒸发补充大气水，而另一方面通过河湖入 渗补充土壤水和地下水。
1、地表水系统是一个开放系统，与外界有着物质和能量的 交换关系。
2、大气降水和地下水的输入是其物质和能量输入的主要方 式，而河网对系统内部水量起着再分配的作用，它们的共同 作用决定了地表水的时空分布特点。
地球表面3/4的面积被海洋、冰层、湖泊、沼泽及江河覆盖。大陆表 层岩石和土壤的空隙中也充填有大量地下水。大气对流层中漂浮着大量 的水气和雨、雪微粒。这些水体共同构成一个连续而不规则的圈层，称 为水圈。水圈的质量约有1.44×1018t，是地球总质量的近1/4000。
水量平衡的三点特征
全球每年水分的总蒸发量和总降水量均为500 000 km3。
全球海洋的总蒸发量为430 000 km3，总降水量为390 000 km3。蒸发量比降水量多支出的40 000 km3水以水蒸汽形 式输送到大陆上空。
因此，不同的水资源利用方式会影响到水资源系统内各类水源的构 成比例、地域分布和转化特性。
2、水资源系统在空间上为一分布系统
根据水资源形成和转化的规律，一个水资源系统可以包含一个 或若干个流域、水系、河流或河段。地下水资源的分区通常和地表 水资源分区是一致的。
显然，按上述分区原则，一个水资源系统内还可进一步划分成 若干子系统，同时，其本身又是更大的水资源系统的子系统。