水量平衡原理在分析计算流域耗水量中的应用
《水量平衡》 知识清单
《水量平衡》知识清单一、什么是水量平衡水量平衡，简单来说，就是在一定的时空范围内，水的输入和输出之间的平衡关系。
就好像我们的收支账本，收入和支出要相等或者保持一个合理的差值。
从全球的角度来看，水在海洋、陆地、大气之间不断循环。
海洋表面的水蒸发变成水汽，进入大气，通过大气环流输送到陆地上空，然后凝结形成降水，一部分降水形成地表径流，流回海洋；另一部分渗入地下，成为地下水，也可能通过地下径流最终汇入海洋。
在这个过程中，全球的总水量保持不变，这就是全球尺度的水量平衡。
在局部地区，比如一个流域、一个城市、甚至一个小池塘，也存在着水量平衡。
以流域为例，降水是水的输入，包括雨水、雪水等；而流出流域的地表水、地下水以及蒸发、植物蒸腾等则是水的输出。
二、水量平衡的基本原理水量平衡的基本原理可以用一个简单的公式来表示：输入水量＝输出水量＋蓄水变化量。
输入水量通常包括降水、地表水的流入、地下水的流入等。
输出水量包括地表径流、地下水径流、蒸发、蒸腾等。
蓄水变化量则是指研究区域内水体储存量的增加或减少，比如水库水位的上升或下降、地下水位的变化等。
如果输入水量大于输出水量，蓄水就会增加；反之，如果输入水量小于输出水量，蓄水就会减少。
当输入水量和输出水量相等时，就达到了水量平衡的状态。
三、影响水量平衡的因素1、气候因素气候是影响水量平衡的最主要因素之一。
不同的气候条件下，降水的量和分布、蒸发和蒸腾的强度都有很大的差异。
例如，在湿润的地区，降水丰富，蒸发和蒸腾相对较小，水量往往处于盈余状态；而在干旱地区，降水稀少，蒸发和蒸腾强烈，水量通常处于亏缺状态。
2、地形地貌地形地貌会影响降水的分布和地表径流的形成。
高山地区往往降水较多，而且形成的地表径流速度快，容易流失；而盆地和平原地区则相对降水较少，但有利于地表水的汇集和储存。
3、土壤和植被土壤的性质和植被的覆盖情况也会对水量平衡产生影响。
疏松的土壤有利于水分的渗透和储存，而紧实的土壤则会阻碍水分的下渗。
水量平衡分析方法及应用
量 要 素的 测验 或统 计 不准确 。运 用该方 法进 行 天津 市水量 平衡 分析 ， 取得较 好 效果 。 并
关 键词 ： 水循 环 ； 系统 ； 量平 衡 ； 水 水 系统论
ｂ ｌ ｃ ｑ ａｉｎ ｏ ｃ ｅ ｋ ｔ ｅ ｂ ｌ ｃ ｆｔｅ ｅ ａｉｎ ａａ ｅ ｅ ｕ ｔ ｓｔ ｈ ｃ ｈ ａａ ｅｏ ｈ ｑ ｔｏ ｓ．Ｉ ｅ ｅ ａｉｎ ｒ ｏ ｎ ｏ ｂ ｎ ａａ ｅ ｄ，ｉ ｉｄ ｃ ｔｄ ｔｅ ｎ ｏ ｎ ｕ ｆｔ ｑ ｔ ｓｗｅ ｅ ｆｕ ｄ ｔ ｅ ｕ ｂ ｌｎ ｅ ｈ ｕ ｏ ｔ ｎ ｉａｅ ｈ
水 资 源 保 护
ＷＡ Ｅ Ｅ Ｏ Ｒ Ｅ Ｒ Ｔ Ｃ ＩＮ Ｔ Ｒ Ｒ Ｓ Ｕ Ｃ ＳＰ Ｏ Ｅ ＴＯ
Ｄ ：０ ３６ ／ ． ｓ ．０ ４６ ３ ．０ １０ ．２ ＯＩ１ ．９９ ｊｉ ｎ １０ —９ ３ ２ １ ．６ ０ ０ ｓ
水 量 平 衡 分 析 方 法 及 应 用
ｆ ｌ ｉｇ １ ｈ ｅｃｍ ｏｅｔ ｏ ｔｅｗ ｔ ｙｔ ｒ ｉ ｕ ｃ ｎ ｕｉｇｗ ｔ ａ ｃ ａ ｓ ，ａｄ ｔｅｔ ｔ ｏ ｏ ｏ ｎ ：（ ）Ｔ ｏ ｐｎｎｓ ｆ ｈ ａ ｒｓｓ ｍ ａ ｎ ｆ ｉ ｔｄ ｒ ａ ｒｂ ａ ｅａ ｌ ｉ ｎ ｅ ｓ ｒ ｌｗ ｅ ｅ ｅ ｓｆ ｅ ｉ ｎ ｅ ｌ ｎ ｎ ｙｓ ｈ ｓ
［２ Ｂ７９－ ８ 水 质六六 六 、 滴涕 的测 定气 相 色谱 法 １ ］Ｇ ４２ ７ 滴 第２ ７卷第 ６期
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水资源利用与保护5水资源供需平衡分析解析
在南方湿润地区，一般要对50％、75％和90％(或95 ％)三种代表年的水供需进行分析。
二、计算分区和计算时段
1 区域划分
水资源供需分析，就某一区域来说，其可供水量
和需水量在地区上和时间上分布都是不均匀的
①工业用水的计算： 工业用水一般指工矿企业在生产过程中，用于制造、加工
、冷却、空调、净化、和洗涤等方面的用水，是城市 用水的一个重要的组成部分。
由于工业部门内不同的行业的用水量相差很大，所以工业 用水要按行业划分，利用水平衡法进行统计和计算：
Qt=QC+QD&#程不变时，为一定值，
(行政、经济区域或流域)不同时期的可供水量和需 水量的供求关系分析。
目的：
1、是通过可供水量和需水量的分析，弄清楚水资源 总量的供需现状和存在的问题；
2、是通过不同时期不同部门的供需平衡分析，预测 未来，了解水资源余缺的时空分布；
3、是针对水资源供需矛盾，进行开源节流的总体规 划，明确水资源综合开发利用保护的主要目标和方向 以期实现水资源的长期供求计划。
对精度要求不高的，计算时段也可采用以年为单位。
三、典型年和水平年的确定
1 不同频率典型年的确定
不同频率系指水文资料统计分析中的不同频率。前面 已经提到，通常可选取如下几种频率，即P：50％， P：75％，P：90％或95％，以代表不同的来水情 况，典型年来水量的选择典型年的来水需要用统计 方法推求。
量和重复利用率这两个指标来衡量，重复利用率R以
重复利用水量QR。占总用水量Qt的百分数表示：
R QR 100% Qt
工业用水重复利用率及越高，表示工业用水的有效 利用程度越高。
水量平衡原理
水量平衡原理地球上任何圈层或任何地段都是一个开放系统，既有水分的输入，又有水分的输出。
根据质量守恒定律：对于地球上的任何一个地区在任意时段内，收入的水量与支出的水量之差额必然等于该地区在该时段内的蓄水变化量，这就叫水量平衡原理。
系统中输入的水(I)与输出的水(O)之差就是该系统内的蓄水量(△S)，其通式为：I-O=±△S在多水期ΔS为正值，表示蓄水量增加；在少水期△S为负值，表示蓄水量减少；在多年情况下△S为零，表示多年中蓄水量平均起来是保持不变的。
水量平衡是水循环的内在规律，是水循环的定量表达。
按系统的空间尺度，大可到全球，小至一个区域；也可从大气层到地下水的任何层次，均可根据通式写出不同的水量平衡方程式。
通用的水量平衡方程收入水量I=P+E1+R表十R地下（P为区域在给定时段内的降水量；E1为水汽凝结量；R表、R地下分别为在给定时段内地表、地下流入区域内的径流量）支出水量O=E2+R表’+R地下’+q（E2为地表总蒸散发量，R表’、R地下’分别为地表、地下径流流出量，q为研究时段内工农业和生活净用水量)最后得出通用的水量平衡方程为P=(R表一R表’)十(R地下一R地下’)+E+△S+q （E=E2-E1为时段的净蒸发量，△S为时段蓄水变量）在此式的基础上，根据研究对象的不同，可建立各种特定区域或特定水体的水量平衡方程。
（1）全球水量平衡方程：P海+P陆=E海+E陆P全球=E全球（2）海洋水量平衡方程：P海+R=E海大洋年降水量加入海径流量等于大洋年蒸发量（3）陆地水量平衡方程：P陆=E陆+R，即全球陆地降水量大于蒸发量，以径流形式补充海洋(4) 流域多年水平衡方程式为：①闭合流域：P=E+R降入流域的降水量=蒸发量+流出流域河水量在内流河区域，由于内流河最终消失于沙漠区的蒸发和下渗，而无径流注入海洋，则有径流流出量R=0，则在内流域有P=E，即多年平均降水量等于多年平均蒸发量。
②非闭合流域：根据水平衡原理，一条外流河流域内某一段时期的水平衡方程式为：P-E-R=ΔS式中P为流域降水量，E为流域蒸发量，R为流域径流量，ΔS为流域储水变量。
水量平衡
水量平衡的基本方程为：
I O S2 S1 S
式中，I为区域在给定时段内收入（输入）水量； O 为区域在给定时段内支出（输出）水量； S1/S2为区域在给定时段内的始末蓄水量; Δ S为 区域在给定时段内的蓄水变量。
I＝P＋E1＋R 表＋R 地下
式中：P—区域在给定时段内的降水量； E1 —水汽凝结量；R表、R地下 —分别为在给定时
段内地表、地下流入区域内的径流量
区域在给定时段内支出水量O为：
O＝E
2＋R
/ 表
R
/ 地下
q
E2——区域在给定时段内地表总蒸散发量； R表/、R地下/——分别为地表、地下径流流出量；
P0 E0 R0
式中，P0 、E0 、 R0 分别为流域多年平均降水量、
蒸发量和径流量。
若上式两边同除以降水量 P0，得
E0 R0 1 P0 P0
令，
R0 P0
，
E0 P0
则：
α +β=1
式中，α为多年平均径流系数，表示降水量中转 化为径流量的比例；β为多年平均蒸发系数，表 示降水量中消耗于蒸发而转化为水汽的比例。
在多水期Δ S为 正值，表示蓄水量增加；在少水 期Δ S为负值，表示蓄水量减少；在多年情况下 Δ S 为零，表示多年中蓄水量平均起来是保持不 变的。
水量平衡方程式是水分循环的数学表达式，根据 不同的区域可建立不同的水量平衡方程。
二、水量平衡方程式 （一）通用水量平衡方程
水资源学教程 05第五章水资源的基本理论
2）吸附与解析作用
吸附与解吸过程是一种复杂的物理化学过程。可根据弗 劳德利希（Freundlich）吸附等温式的形式可近似推导泥 沙对水中污染物的吸附速率方程：
dS b C k1 k 2 b S dt W
式中：S为泥沙吸附浓度，mg/g；ζ为无量纲化的S值；C 为水体污染物浓度；W为水体的含沙量，g/L；b为与活化能 有关的指数；k1，k2分别为吸附速率系数和解吸速率系数， d-1。
（3）流域水量平衡方程
对于一个天然流域，计算时段内的水量平衡方程式为：
P q入 R E q出 W
式中：P、R、E分别为计算时段内流域降水量、径流量和 蒸发量；q入为计算时段内从外流域流入本流域的水量； q出为计算时段内本流域流到外流域的水量；ΔW为流域地面 及地下蓄水量的变化量。
P E R U g W
在多年平均情况下，△W项可忽略不计，上式简化为：
P E R Ug
由于河川径流量 R由地表径流量 Rs和地下径流量Rg组成， 总蒸发量E由地表蒸发量Es（包括土壤蒸发、植物蒸腾在内） 和潜水蒸发量Eg组成，因此上式可写成：
P Es Eg Rs Rg U g
根据以上原理，可得到陆地多年平均情况下的水量平衡 方程式：
E陆 P 陆 R
式中：E陆为大陆多年平均蒸发量；P陆 为大陆多年平均降水 量；R 为大陆多年平均径流量。 由海洋和陆地系统的水量平衡方程，可得出全球水量平 衡方程为： E洋 E陆 P洋 P 陆
或
EP
式中： E 为全球多年平均蒸发量； P 为全球多年平均降 水量。
（4）区域水量平衡方程
对于某一区域，在计算时段内其输入的总水量为：
I P Rr Rg q入
高考地理专题《水循环与水量平衡》知识点汇总
高考地理专题《水循环与水量平衡》知识点汇总1．从发生领域、环节等理解水循环的概念2．结合水量平衡原理理解水循环原理的应用（1）水量平衡原理地球上的水时时刻刻都在循环运动，从长期来看，全球水的总量没有什么变化。
但是，对一个地区来说，有的时候降水量多，有的时候降水量少。
某个地区在某一段时期内，水量收入和支出的差额等于该地区的储水变化量。
这就是水平衡原理。
原理：总收入＝总支出。
（2）水量平衡原理的公式流域水量平衡方程式外流区：降水量＝蒸发量＋外流径流量内流区：降水量＝蒸发量注：如果地面集水区和地下集水区相重合，称为闭合流域；流域根据其中的河流最终是否入海可分为内流区（内流流域）和外流区（外流流域）。
（3）利用水量平衡原理解释“沼泽、旱涝、缺水、断流、盐碱化”等成因如下图所示，图中①～①分别为降水、径流输入、蒸发、径流输出、下渗。
（4）利用水量平衡原理分析沼泽湿地的成因3．人类对水循环的利用和影响（1）正向利用①修建水库，改变地表径流的季节分配，减少洪水期径流量，增加枯水期径流量（削峰补枯）；同时由于水面面积的扩大和下渗增大使地下水位提高，可加大蒸发量和降水量。
①跨流域调水，改变地表径流的空间分布，也可以使蒸发量增加，大气中水汽增多，从而增加降水量。
①植树造林、保护湿地资源，起到涵养水源的作用，使下渗增多，减少地表径流。
①城市铺设渗水砖，可减小地表径流，增加下渗，增大地下径流量。
①实施人工增雨，加大降水量。
（2）负面影响①滥伐森林，破坏地表植被，平时会减少蒸腾，空气中水汽减少，使降水量减少；降雨时下渗减少，大量地表径流产生汇聚，容易发生洪涝灾害。
①围湖造田则减少了湖泊自然蓄水量，削弱了其防洪抗旱能力，也减弱了湖泊水体对周围地区气候的调节作用。
①城市路面硬化，增加地表径流，减少下渗，减小地下径流，地面蒸发量减少，易造成城市内涝。
①河流上游地区过度引水灌溉，会导致下游水量减少，甚至出现断流；对地下水的过量开采和使用，会造成地下水位下降，会使有泉水出露的地方出现断流，绿洲地区出现生态恶化和土地荒漠化。
20190411浅谈水平衡原理及其应用(97中吴智杰)
浅谈水平衡原理及其应用广州市第九十七中学 吴智杰一． 水循环与水量平衡关系1．水量平衡是水循环的数量表示。
2．水循环着眼于过程现象。
3.水平衡则着眼于各水平衡要素间的数量关系,指出了这种时刻不停的循环运动又保持着数量上相对平衡。
二． 不同阶段高中地理课程标准变化注：引自《30 年来我国高中地理教材的变化及启示》杨东美 张胜前（广西师范学院 地理科学与规划学院）三．水平衡原理及应用研究对象：全球、某区（流）域、某单元水体（如河段、湖泊、沼泽、海洋等）。
研究时段：分钟、小时、日、月、年，更长的尺度。
• 某个地区在某一段时期内，水量收入和支出的差额，等于该地区的储水变化量。
这就是水平衡原理。
根据水平衡原理，一条外流河流域内某一段时期的水平衡方程式为： P （降水量）- E （蒸发量）-R （径流量）=ΔS （储水变化量） • 从多年平均来说，流域储水变量ΔS 的值趋于零 • 流域（陆地）多年水平衡方程式为：P0=E0+R0• 海洋的蒸发量大于降水量，多年平均降水量平衡方程式可写为：P0=E0-R0全球多年平均水平衡公式为：P0=E0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收入：降水量（P ）、地表水汽凝结量（E 1）、地表水流入量（R 表入）、地下水流入量（R 下入）； 支出：蒸发量（E 2）、地表水流出量（R 表出）、地下水流出量（R 下出）、工农业及生活净用水量（q ）四．高考例题（2017年全国卷）图2示意我国西北某闭合流域的剖面。
该流域气候较干，年均降水量仅为210毫米，但湖面年蒸发量可达2 000毫米，湖水浅，盐度饱和，水下已形成较厚盐层，据此完成6-8题。
6.盐湖面积多年稳定，表明该流域的多年平均实际蒸发量A.远大于2 000毫米B.约为2 000毫米C.约为210毫米D.远小于210毫米答案：C（2018年全国卷）阅读图文资料，完成下列要求。
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水量平衡原理在分析计算流域耗水量中的应用水量平衡原理是水文学中的基本原理，在流域耗水量的分析计算中具有重要作用。
随着科学技术的发展，水量平衡原理在计算流域耗水量中得到较好的应用。
流域耗水量是指在流域内水循环系统内全部水量的变化，它反映了流域水能量系统的动态平衡状态，其分析计算有助于指导流域水资源的开发利用和综合管理，也有助于检验流域水循环模型的准确性和可靠性。
水量平衡原理强调，流域系统在一定时空尺度范围内，水量的变化和转移能够完全被计算和分析。
该原理的主要思想是：一个封闭的流域，必须满足它的总水量不变，而入流量是流经流域的总水量与流域存量的差，即：入流量 =经量 +流量。
此外，流域中的水量改变除受气候变化影响外，还受到人类活动影响，如水利工程、农业灌溉等。
根据水量平衡原理，可以用三种计算方法来计算流域耗水量的变化：内源法、外源法和综合法。
内源法以流域封闭性为前提，基于流域水量改变的模式，计算流域耗水量变化；外源法以外源输入和流域参数为前提，利用流域水量改变模式和外源输入模式，计算流域耗水量变化；综合法是内源法和外源法的结合，根据流域封闭性，利用内源、外源和流域参数，计算流域耗水量变化。
流域耗水量分析计算的结果，可以指导流域的开发利用，从而更加合理地利用流域水资源，改善流域水环境，减少对水环境的污染。
例如，可以根据计算结果，提出改善流域水质、水量平衡和水源可持
续利用的管理政策，进而实现流域水资源利用的可持续发展。
我国的流域耗水量计算工作，也是建立在水量平衡原理基础上进行的，如河湖流域调查及研究，其中采用的是综合计算法，根据流域封闭的水量变化，通过分布式流域水量模型，将计算水量分割成不同部分分析计算，以满足流域水量平衡。
以上，就是水量平衡原理在分析计算流域耗水量中的应用，该原理有助于指导流域水资源的开发利用和综合管理，保障流域水资源的可持续发展。
因此，要进一步深入研究、完善水量平衡原理，开发出更加完善的流域耗水量模型，以服务于流域水资源合理性开发利用和综合管理。
综上所述，水量平衡原理在分析计算流域耗水量中具有重要作用，可根据水量平衡原理，采用内源法、外源法或综合法，计算流域耗水量变化，从而指导流域水资源的开发利用和综合管理。
因此，要不断完善水量平衡原理及其相关计算模型，以服务于流域水资源的合理利用和综合管理。