地球上的水循環(huán)與水量平衡PPT精品文檔

1、1水文與水資源學(xué)水文與水資源學(xué)第一章第一章 地球上的地球上的水循環(huán)與水量平衡水循環(huán)與水量平衡1一、地球上水的分布一、地球上水的分布二、地球上的水循環(huán)二、地球上的水循環(huán)三、地球上的水量平衡三、地球上的水量平衡四、水循環(huán)研究的進展四、水循環(huán)研究的進展目目 錄錄第一節(jié)第一節(jié) 地球上水的分布地球上水的分布液態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)氣態(tài)氣態(tài)u分布廣泛分布廣泛第一節(jié)第一節(jié) 地球上水的分布地球上水的分布u分布廣泛分布廣泛地下地下地表地表空中空中生物生物水水第一節(jié)第一節(jié) 地球上水的分布地球上水的分布u分布不均分布不均第一節(jié)第一節(jié) 地球上水的分布地球上水的分布u分布不均分布不均第一節(jié)第一節(jié) 地球上水的分布地球上水的分布u

2、分布不均分布不均第一節(jié)第一節(jié) 地球上水的分布地球上水的分布第二節(jié)第二節(jié) 地球上的水循環(huán)地球上的水循環(huán)一、水循環(huán)的概念和類型一、水循環(huán)的概念和類型u定義定義1 定義定義地球上各種形態(tài)的水，在地球上各種形態(tài)的水，在太陽輻射太陽輻射、地球引力地球引力等作用下，通過水等作用下，通過水分蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、下滲、徑流等分蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、下滲、徑流等五個環(huán)節(jié)五個環(huán)節(jié)，不斷發(fā)，不斷發(fā)生的周而復(fù)始的運動過程生的周而復(fù)始的運動過程第二節(jié)第二節(jié) 地球上的水循環(huán)地球上的水循環(huán)一、水循環(huán)的概念和類型一、水循環(huán)的概念和類型第二節(jié)第二節(jié) 地球上的水循環(huán)地球上的水循環(huán)一、水循環(huán)的概念和類型一、水循環(huán)的概念和

3、類型u定義定義2 意義意義l促進自然地理環(huán)境中物質(zhì)和能量遷移轉(zhuǎn)化（整體：地質(zhì)循環(huán)、大氣循環(huán)、促進自然地理環(huán)境中物質(zhì)和能量遷移轉(zhuǎn)化（整體：地質(zhì)循環(huán)、大氣循環(huán)、生物循環(huán)、水循環(huán)）生物循環(huán)、水循環(huán)）l影響地殼運動和塑造地貌形態(tài)（影響地殼運動和塑造地貌形態(tài)（巖石圈巖石圈：地震、滑坡、泥石流等；侵蝕、：地震、滑坡、泥石流等；侵蝕、搬運、沉積等）搬運、沉積等）l影響天氣現(xiàn)象和氣候特征（影響天氣現(xiàn)象和氣候特征（大氣圈大氣圈：蒸發(fā)、降水、水汽輸送均在大氣中完：蒸發(fā)、降水、水汽輸送均在大氣中完成）成）l形成區(qū)域水文現(xiàn)象和水資源（形成區(qū)域水文現(xiàn)象和水資源（水圈水圈：更新、凈化）：更新、凈化）第二節(jié)第二節(jié) 地球上的

4、水循環(huán)地球上的水循環(huán)一、水循環(huán)的概念和類型一、水循環(huán)的概念和類型u定義定義3 成因成因l內(nèi)因：水在常溫下三態(tài)共存并能相互轉(zhuǎn)化內(nèi)因：水在常溫下三態(tài)共存并能相互轉(zhuǎn)化l外因：外因：p太陽輻射太陽輻射 水的三態(tài)轉(zhuǎn)化及水汽輸送的能量來源水的三態(tài)轉(zhuǎn)化及水汽輸送的能量來源p地球引力地球引力 降水和徑流的能量來源降水和徑流的能量來源第二節(jié)第二節(jié) 地球上的水循環(huán)地球上的水循環(huán)一、水循環(huán)的概念和類型一、水循環(huán)的概念和類型u定義定義4 影響因素影響因素l自然因素：自然因素：p氣象氣象因素因素 主導(dǎo)因素主導(dǎo)因素 決定決定作用作用p地質(zhì)地貌、土壤、植被等因素地質(zhì)地貌、土壤、植被等因素 加速或延緩作用加速或延緩作用l人為

5、因素：人為因素：p工程措施工程措施 修建水庫、跨流域調(diào)水修建水庫、跨流域調(diào)水p生物措施生物措施 植樹造林、農(nóng)業(yè)開發(fā)植樹造林、農(nóng)業(yè)開發(fā)第二節(jié)第二節(jié) 地球上的水循環(huán)地球上的水循環(huán)一、水循環(huán)的概念和類型一、水循環(huán)的概念和類型u類型類型根據(jù)發(fā)生的地域范圍根據(jù)發(fā)生的地域范圍l大循環(huán)：大循環(huán)：p海陸水分交換海陸水分交換p環(huán)節(jié)齊全，縱向交換和橫向交換都有環(huán)節(jié)齊全，縱向交換和橫向交換都有l(wèi)小循環(huán)：小循環(huán)：p海洋小循環(huán)海洋小循環(huán) 只有縱向交換只有縱向交換p陸地小循環(huán)陸地小循環(huán) 內(nèi)流區(qū)小循環(huán)內(nèi)流區(qū)小循環(huán) 只有縱向循環(huán)只有縱向循環(huán)外流區(qū)小循環(huán)外流區(qū)小循環(huán) 縱向交換和橫向交換都有縱向交換和橫向交換都有第二節(jié)第二節(jié) 地

6、球上的水循環(huán)地球上的水循環(huán)二、水體的水分交換更新周期二、水體的水分交換更新周期u定義定義 水體在參與水循環(huán)過程中，全部水被交換更新一次所需要的時間水體在參與水循環(huán)過程中，全部水被交換更新一次所需要的時間u公式公式 T：水體水分交換更新周期；：水體水分交換更新周期； W1：水體靜儲水量，即水體多年平均儲水量；：水體靜儲水量，即水體多年平均儲水量； W2：水體的年動態(tài)水量，即水體一年內(nèi)向外排出的水量：水體的年動態(tài)水量，即水體一年內(nèi)向外排出的水量12WTW第二節(jié)第二節(jié) 地球上的水循環(huán)地球上的水循環(huán)二、水體的水分交換更新周期二、水體的水分交換更新周期u意義意義-反映水循環(huán)強度和水資源可利用率反映水循環(huán)

7、強度和水資源可利用率lT ，v ，開發(fā)價值，開發(fā)價值lV取水取水v，水資源可持續(xù)開發(fā)利用，水資源可持續(xù)開發(fā)利用u各種水體的水分交換更新周期（各種水體的水分交換更新周期（P13 表表1-3：會計算）：會計算）第三節(jié)第三節(jié) 地球上的水量平衡地球上的水量平衡一、水量平衡一、水量平衡u概念概念 任意區(qū)域在任一時段，其收入水量與支出水量的差額等于蓄水量的變化量任意區(qū)域在任一時段，其收入水量與支出水量的差額等于蓄水量的變化量u意義意義l定量揭示水循環(huán)與自然地理環(huán)境和人類社會的關(guān)系定量揭示水循環(huán)與自然地理環(huán)境和人類社會的關(guān)系l反映水文要素之間的數(shù)量關(guān)系反映水文要素之間的數(shù)量關(guān)系l檢驗水文觀測結(jié)果的合理性檢驗

8、水文觀測結(jié)果的合理性l為建立水文模型和區(qū)域水資源合理開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)為建立水文模型和區(qū)域水資源合理開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié) 地球上的水量平衡地球上的水量平衡圖圖A圖圖B某一地區(qū)某某一地區(qū)某一段時期內(nèi)一段時期內(nèi)某一地區(qū)某某一地區(qū)某一段時期內(nèi)一段時期內(nèi) 儲水變量儲水變量（增加）（增加） 儲水變量儲水變量（減少）（減少）原有水量原有水量水量的支出水量的支出水量的收入水量的收入第三節(jié)第三節(jié) 地球上的水量平衡地球上的水量平衡二、通用水量平衡方程二、通用水量平衡方程u基本形式基本形式u通用水量平衡方程式通用水量平衡方程式 P：降水量；：降水量； E1：水汽凝結(jié)量；：水汽凝結(jié)量；E2：蒸發(fā)量；：

9、蒸發(fā)量；Rs：地表徑流量；：地表徑流量； Rg：地下：地下徑流量；（徑流量；（1為流入，為流入，2為流出）為流出） q：人工補（?。┧浚唬ǎ喝斯ぱa（?。┧浚唬?為補水，為補水，2為取水）為取水） S：不同時段蓄水量：不同時段蓄水量IQs第三節(jié)第三節(jié) 地球上的水量平衡地球上的水量平衡三、閉合流域水量平衡方程三、閉合流域水量平衡方程P E1Rg2sq2Rg1Rs2地面分水線地下分水線Rs1q1E2第三節(jié)第三節(jié) 地球上的水量平衡地球上的水量平衡三、閉合流域水量平衡方程三、閉合流域水量平衡方程u假設(shè)條件假設(shè)條件u通用水量平衡方程式通用水量平衡方程式 P：降水量；：降水量；E：有效蒸發(fā)量；：有效蒸發(fā)

10、量；R=Rs+Rg：徑流總流出量；：徑流總流出量； q=q2-q1：人工凈取水量；：人工凈取水量；s=s2-s1：蓄水變化量：蓄水變化量三、閉合流域水量平衡方程三、閉合流域水量平衡方程u流域多年平均水量平衡方程式流域多年平均水量平衡方程式 (q=0，s=0） P0：流域多年平均降水量；：流域多年平均降水量；E0：多年平均蒸發(fā)量；：多年平均蒸發(fā)量；R0：多年平均徑流量：多年平均徑流量u徑流系數(shù)和蒸發(fā)系數(shù)及其意義徑流系數(shù)和蒸發(fā)系數(shù)及其意義 降水量中轉(zhuǎn)化成為徑流量的比例降水量中轉(zhuǎn)化成為徑流量的比例 降水量中消耗于蒸發(fā)而轉(zhuǎn)化為水汽的比例降水量中消耗于蒸發(fā)而轉(zhuǎn)化為水汽的比例 用來衡量一個地區(qū)的干濕程度，

11、用來衡量一個地區(qū)的干濕程度， ，水資源越豐富，水資源越豐富 第三節(jié)第三節(jié) 地球上的水量平衡地球上的水量平衡四、全球水量平衡方程四、全球水量平衡方程u海洋水量平衡方程式海洋水量平衡方程式 （任一時段）（任一時段） （多年平均）（多年平均）u陸地水量平衡方程式陸地水量平衡方程式 （任一時段）（任一時段） （多年平均）（多年平均）第三節(jié)第三節(jié) 地球上的水量平衡地球上的水量平衡四、全球水量平衡方程四、全球水量平衡方程u全球水量平衡方程式全球水量平衡方程式 在水循環(huán)過程中，全球總水量不變，不等于各種水體之間相對數(shù)量亦恒定不變。在水循環(huán)過程中，全球總水量不變，不等于各種水體之間相對數(shù)量亦恒定不變。 據(jù)分析

12、，自本世紀初至據(jù)分析，自本世紀初至60年代期間，全球氣溫平均上升了年代期間，全球氣溫平均上升了1.2，由此引起冰川消融，由此引起冰川消融，全球冰川體積每年大約減少全球冰川體積每年大約減少 250109米米3 ；這些消融的水入海后，使海平面上升了；這些消融的水入海后，使海平面上升了0.7毫米。毫米。第三節(jié)第三節(jié) 地球上的水量平衡地球上的水量平衡四、全球水量平衡方程四、全球水量平衡方程u全球水量平衡方程式全球水量平衡方程式第三節(jié)第三節(jié) 地球上的水量平衡地球上的水量平衡四、全球水量平衡方程四、全球水量平衡方程u全球水量平衡方程式全球水量平衡方程式 1、將全球的陸地作為一個獨立的單元系統(tǒng)，已知多年平均

13、降水量、將全球的陸地作為一個獨立的單元系統(tǒng)，已知多年平均降水量Pe=119000km3、多年平均蒸發(fā)量、多年平均蒸發(fā)量Ee=72000km3、試根據(jù)區(qū)域水量平衡原理、試根據(jù)區(qū)域水量平衡原理（質(zhì)量守恒原理）計算多年平均情況下每年從陸地流入海洋的徑流量（質(zhì)量守恒原理）計算多年平均情況下每年從陸地流入海洋的徑流量R為多少？為多少？2、將全球作為一個獨立的單元系統(tǒng)，當(dāng)已知全球海洋的多年平均蒸發(fā)量、將全球作為一個獨立的單元系統(tǒng)，當(dāng)已知全球海洋的多年平均蒸發(fā)量Eo=505000km3、陸地的多年平均蒸發(fā)量、陸地的多年平均蒸發(fā)量Ec=72000km3，試根據(jù)全球的水量，試根據(jù)全球的水量平衡原理推算全球多年平

14、均降水量為多少？平衡原理推算全球多年平均降水量為多少？第三節(jié)第三節(jié) 地球上的水量平衡地球上的水量平衡一、研究進展一、研究進展u基本資料庫的建立基本資料庫的建立u水循環(huán)的大氣過程模擬研究水循環(huán)的大氣過程模擬研究l水汽含量模擬研究水汽含量模擬研究l水汽輸送與水汽收支研究水汽輸送與水汽收支研究u水循環(huán)的陸面過程模擬研究水循環(huán)的陸面過程模擬研究u陸陸-氣相互作用與耦合氣相互作用與耦合第四節(jié)第四節(jié) 水循環(huán)研究進展水循環(huán)研究進展二、發(fā)展趨勢二、發(fā)展趨勢u基本資料的獲取及同化基本資料的獲取及同化u陸陸-氣耦合原理、模型、尺度匹配氣耦合原理、模型、尺度匹配u全球變化及人類活動對水循環(huán)的影響及反饋全球變化及人類活動對水循環(huán)的影響及反