石大自然地理學(xué)課件04海洋和陸地水

第四章海洋和陸地水第一節(jié)水分循環(huán)與水量平衡一、地球上水的分布二、水量循環(huán)與水量平衡DistributionofEarth’swater水分循環(huán)圖水量平衡水量平衡：指地球任一區(qū)域、時(shí)段內(nèi)、收入與支出水量之差等于該區(qū)域內(nèi)的蓄水變量。(蓄水變量是指時(shí)段始末區(qū)域內(nèi)的蓄水量之差。)水量平衡是根據(jù)質(zhì)量守恒定律，確定水分循環(huán)要素的數(shù)量關(guān)系，通常用水量平衡方程式表示。水量平衡水量平衡三要素：降水量、蒸發(fā)量、徑流量。全球水量平衡式：Pc+Po=Ec+Eo；式中：Pc為大陸降水量；Po為海洋降水量；Ec為大陸蒸發(fā)量；Eo為海洋蒸發(fā)量。年平均大洋淡水平衡方程式：

P+R-E=0或P+R=EP大洋年降水量；R入海徑流量；E大洋年蒸發(fā)量；全球年水量平衡表從全球年水量平衡看出：

1）海陸降水量之和等于海陸蒸發(fā)量之和。

2）海洋蒸發(fā)量提供了海洋降水量的85％和陸地降水量的89。

4）P-降水量，E-蒸發(fā)量，R-徑流量，海洋水量平衡式：P=E-R；陸地水量平衡式：P=E+R。海水來(lái)源大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為海水是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里積累起來(lái)的。海水的化學(xué)成分氫和氧是海水中最主要的化學(xué)成分。通常把每升海水中含100毫克以上的元素，叫常量元素，不足100毫克的叫微量元素。海水中的溶解氣體主要是氧和二氧化碳。海水鹽分來(lái)源地球上的水在不停地循環(huán)運(yùn)動(dòng)，沖刷土壤，破壞巖石，將其可溶性物質(zhì)(主要是各鹽類(lèi))帶到江河之中，最終回歸大海。這樣，每年約有30億噸的鹽分被帶進(jìn)海洋，海洋便成了一切溶解鹽類(lèi)的收容所。海水的鹽度和氯度海水鹽度指海水中全部溶解固體與海水重量之比，以每千克海水中所含的克數(shù)表示。每千克海水中所含氯的克數(shù)，稱(chēng)海水的氯度。

鹽度=0.03+1.805×氯度P-降水量，E-蒸發(fā)量，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算一地的海面鹽度：鹽度=34.6+0.0175（E-P）海水的溫度海水的溫度決定于海水的熱量收支狀況。海水表層溫度分布具有如下特征：

1)最高水溫出現(xiàn)在赤道以北，稱(chēng)為熱赤道，向兩極逐漸降低。

2)北半球海水等溫線分布不規(guī)則，南半球等溫線近似平行于緯線。同時(shí)，北半球水溫略高于南半球同緯度的水溫。

3)不同溫度性質(zhì)的洋流交會(huì)處，海水溫度梯度最大，等溫線特別密集。密度單位體積中的海水質(zhì)量就是海水的密度ρ，單位是g/cm3。海水最大密度的溫度則隨鹽度增加而降低。結(jié)冰溫度也隨鹽度增加而降低，當(dāng)鹽度為24.7‰時(shí)，最大密度的溫度與結(jié)冰溫度均為-1.332℃。通常情況下海水鹽度為34.6‰，所以，最大密度的溫度比結(jié)冰溫度低。海水顏色海洋水和普通水都是無(wú)色透明。為什么海水呈藍(lán)色呢?形成的原因是海水對(duì)光線的吸收、反射和散射。第二節(jié)海水運(yùn)動(dòng)一、潮汐與潮流

㈠潮汐

由日月引潮力引起的海面周期性升降現(xiàn)象，稱(chēng)為潮汐。（二）潮汐的分類(lèi)：①半日潮：在一個(gè)太陽(yáng)日內(nèi)(24h50m),有兩次高潮和低潮，而且相鄰高潮或低潮的潮高幾乎相等，這樣的潮汐，稱(chēng)為半日潮。②全月潮：半個(gè)月內(nèi)，有連續(xù)7天以上在一個(gè)太陰日內(nèi)，只有一次高潮和一次低潮，而其余的日子里則為一天兩次潮，稱(chēng)為全月潮。

③混合潮：可分為不規(guī)則半日潮和不規(guī)則全日潮兩類(lèi)。不規(guī)則半日潮，在一個(gè)太陰日也有兩次高潮和兩次低潮，但潮差不等，漲潮時(shí)和落潮時(shí)也不等。不規(guī)則全日潮，則是在半個(gè)月內(nèi)大多數(shù)日子里為不規(guī)則半日潮，但有時(shí)在一天里也發(fā)生一次高潮和一次低潮，但全月潮的天數(shù)不超過(guò)7天。（三）潮汐成因

潮汐是由日月引潮力所產(chǎn)生的。二、波浪（Waves）波浪是水質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的發(fā)生和傳播。Frictionbetweenmovingair(wind)andtheoceansurfacegeneratesundulationsofwatercalledwaves.波浪運(yùn)動(dòng)波浪的余擺線理論捷克學(xué)者蓋爾茨涅爾于1802年提出所謂余擺線，就是一圓沿直線滾動(dòng)時(shí)，圓內(nèi)任取一點(diǎn)的軌跡。1.

水深無(wú)限時(shí)的余擺線理論：在垂直方向上，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑（r）隨水深的增加而按指數(shù)規(guī)律減小。

r—某一深度上水質(zhì)點(diǎn)圓周軌跡半徑

z—水深

r0—水面水質(zhì)點(diǎn)圓周軌跡半徑

λ—波長(zhǎng)

h—波高2.水深為有限時(shí)的橢圓余擺線理論當(dāng)z<，

因受海底摩阻力影響，波速減小，波長(zhǎng)變短，波高略增。

水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡由圓變?yōu)闄E圓，波形變?yōu)闄E圓余擺線。

三、洋流(OceanicCurrent）海水沿著一定方向有規(guī)律的水平流動(dòng)，稱(chēng)為洋流。它是海水的主要運(yùn)動(dòng)形式。風(fēng)力是洋流的主要?jiǎng)恿?。洋流分?lèi)：風(fēng)海流；密度流；補(bǔ)償流洋流模式和主要洋流。五、海平面變化自海洋形成來(lái)，海平面總體上逐漸上升。

五、海平面變化海平面上升的后果：使沿岸地區(qū)風(fēng)暴潮災(zāi)害加?。缓０肚治g強(qiáng)化；潮灘濕地?fù)p失；鹽水侵入河口及海岸地下含水層；阻礙陸地洪水與沿海城鎮(zhèn)污水排放。六、海洋資源與保護(hù)海水化學(xué)資源：鹽類(lèi)、鈾、溴及硼、鋰、碘等微量元素。

海底礦產(chǎn)資源：石油、貴金屬礦物(金、金剛石、鉑族元素等)、稀有分散元素和放射性元素(鈹、鈾、鐳)等。海洋是生命的搖籃，是到達(dá)地球表面太陽(yáng)能的主要接收者和蓄積者，是氣溫的重要調(diào)節(jié)者。海洋環(huán)境保護(hù)：減少防止海洋污染；適當(dāng)生產(chǎn)安排和合理的資源開(kāi)發(fā)。一、河流、水系、流域

河流(River)：降水或由地下引出的地表水，匯集在地面低洼處，在重力作用下，經(jīng)常地或周期性地沿著流水本身造成的洼地流動(dòng)，稱(chēng)為河流。第三節(jié)河流水系(WaterSystem)：流域內(nèi)大大小小的水體，構(gòu)成脈絡(luò)相通的系統(tǒng)，稱(chēng)之。

流域(DrainageArea)：水體的地面集水區(qū)和地下集水區(qū)的總稱(chēng)。二、水情要素水位：河流中某一標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)面或測(cè)站基面上的水位高度。平均水位；平均高水位；平均低水位；中水位；常水位。二、水情要素2.流速：水質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離。既可以測(cè)流速，也可以用公式計(jì)算。3.流量

:單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某過(guò)水?dāng)嗝娴乃浚╩3/s）。

=

A為斷面積；v為平均流速。實(shí)際意義：可利用水位資料推求流量徑流總量W：W=QT。（m3或km3）

徑流模數(shù)M：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位面積上產(chǎn)出的水量徑流深度y：研究河流徑流時(shí)，需將徑流量與降水量進(jìn)行比較。流域面積除該流域一年的徑流總量為y。

y=W/F二、水情要素7.徑流系數(shù)：一定時(shí)期內(nèi)徑流深度y與同期降水量x之比，稱(chēng)為徑流系數(shù)。8.水溫與冰情河流的補(bǔ)給特征是影響河水溫度狀況的主要因素。二、水情要素三、河川徑流的變化1.年際變化

影響徑流年際變化主要因素是氣候、其次是下墊面因素和人類(lèi)活動(dòng)。

2.年內(nèi)變化

根據(jù)一年內(nèi)河流水情的變化，可分為若干個(gè)水情特征時(shí)期，如汛期，平水期，枯水期或冰凍期等。不同補(bǔ)給形式的河流，其年內(nèi)變化特征也不一樣。五、洪水和枯水大量的降水在短時(shí)間內(nèi)匯入河槽形成的特大徑流，稱(chēng)為洪水。影響洪水的因素主要是暴雨特性、流域特性、河槽特性及人類(lèi)改造自然的活動(dòng)等(如城市化)。洪水波的特征值

洪水波的最大特征值有：最大流量、最高水位、最大流速、最大比降。五、洪水和枯水一年內(nèi)沒(méi)有洪水時(shí)期的徑流，稱(chēng)為枯水徑流?？菟趶搅鞒蔬f減現(xiàn)象。枯水徑流主要來(lái)源于流域的地下水補(bǔ)給。六、河流的補(bǔ)給降水、冰川積雪融水、地下水、湖泊和沼澤，都可構(gòu)成河流的水源。河流補(bǔ)給情況主要由流域氣候條件決定，同時(shí)與下墊面性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一、湖泊

㈠

湖泊分類(lèi)

1.按湖盆的成因分類(lèi)

①自然湖盆內(nèi)力湖盆-構(gòu)造湖盆、火口湖盆、阻塞湖盆外力湖盆-風(fēng)成湖、冰成湖、溶蝕湖②

人工湖盆—

水庫(kù)第四節(jié)湖泊與沼澤2.按湖水進(jìn)出情況分類(lèi)按水源補(bǔ)給：有源湖、無(wú)源湖(天池)按排泄條件：外流湖、吞吐湖(洞庭湖)

閉口湖(羅布泊)3.按湖水含鹽度分類(lèi)淡水湖（S<1×10-3以下）；微咸水湖（S=1.0×10-3–24.7×10-3

）;咸水湖（S>24.7×10-3

）4.按湖水的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分類(lèi)

貧營(yíng)養(yǎng)湖

富營(yíng)養(yǎng)湖

腐殖質(zhì)貧營(yíng)養(yǎng)湖二、沼澤㈠成因

1.水體沼澤化：湖泊沼澤化

河流(溝谷)沼澤化

2.

陸地沼澤化：森林沼澤化草墊沼澤化㈡類(lèi)型1.低位沼澤2.中位沼澤3.高位沼澤一、地下水的理化性質(zhì)

（一）地下水的物理性質(zhì)1.溫度(因區(qū)域自然條件不同而變化)2.顏色(無(wú)色透明，有時(shí)因含某種離子、膠體而呈現(xiàn)顏色)3.透明度(決定于水中含的鹽類(lèi)、懸浮物、有機(jī)質(zhì)和膠體的數(shù)量)第五節(jié)地下水(GroundWater)一、地下水的理化性質(zhì)

（一）地下水的物理性質(zhì)

4.比重(決定與水溫和溶解鹽類(lèi))5.嗅感和味感(與所含物質(zhì)成分和溫度有關(guān))6.導(dǎo)電性(決定于所含電解質(zhì)數(shù)量與性質(zhì))7.放射性(地下水眾多含放射性氣體和物質(zhì))(二)

地下水的化學(xué)成分

1.氣體(CO2、O2、N2等)2.H+濃度：酸性、中性、堿性3.離子成分和膠體物質(zhì)㈢地下水總礦化度和硬度1.總礦化度

水的總礦化度是指水中離子、分子和各種化合物的總含量。通常是以水烘干后所得殘?jiān)鼇?lái)確定。單位：g/l。

按照總礦化度的大小，可將地下水分為以下幾類(lèi)：

分

類(lèi)

總礦化度

淡

水

＜1g/l弱礦化水（微咸水）

1-3g/l中等礦化水（咸水）

3-10g/l強(qiáng)礦化水（鹽水）

10-50g/l

鹵

水

＞50g/l2.地下水的硬度水中鈣、鎂離子的含量，稱(chēng)為水的硬度。1)

硬度單位通常用“德國(guó)度”—°d，以1升水中含10mgCaO為1度。2)

用Ca2+、Mg2+的mmol/L表示。

1°=0.35633mmol/l1mmol/l=28°d根據(jù)總硬度，將地下水分為

Ca2+、Mg2+毫克當(dāng)量數(shù)

德國(guó)度極軟水

＜1.5＜4.2°軟

水

1.5-3.0

4.2-8.4°弱軟水

3.0-6.08.4-16.8°硬

水

6.0-9.016.8-25.2°極硬水

＞9.0＞25.2°由于加熱后水中失去一部分Ca2+和Mg2+，這部分Ca2+和Mg2+數(shù)量稱(chēng)為暫時(shí)硬度。加熱沸騰后，水中仍有一部分Ca2+和Mg2+不沉淀，這部分Ca2+和Mg2+稱(chēng)為永久硬度。永久硬度與暫時(shí)硬度的總和就是水中Ca2+與Mg2+的全部含量，稱(chēng)為總硬度。二、地下水的主要類(lèi)型㈠

上層滯水

上層滯水是存在于包氣帶中局部隔水層上的重力水。它是由大氣降水或地表水在下滲途中，遇到局部不透水層的阻擋后，聚積而成的地下水。

A—上層滯水和隔水層