水文與地貌學(xué)

水文與地貌學(xué)第一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三上篇水文學(xué)部分第二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三水文學(xué)的研究對(duì)象水文學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)介水文學(xué)的體系水文學(xué)的地理研究方向水文現(xiàn)象的主要特點(diǎn)水文學(xué)的研究方法水文學(xué)課程性質(zhì)及教學(xué)目的要求緒論第三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

一、水文學(xué)的研究對(duì)象

水文學(xué)是研究地球上水的性質(zhì)、分布、循環(huán)、運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律及其與地理環(huán)境、人類社會(huì)之間相互關(guān)系的學(xué)科。

二、水文學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)介

1、遠(yuǎn)古至約14世紀(jì)末，為水文現(xiàn)象定性描述階段；2、自15世紀(jì)初至約19世紀(jì)末，為水文科學(xué)體系形成階段；3、自20世紀(jì)初至50年代，為應(yīng)用水文學(xué)興起階段；4、20世紀(jì)50年代以來，進(jìn)入現(xiàn)代水文學(xué)階段。

三、水文學(xué)的體系

傳統(tǒng)水文學(xué)、水文測(cè)驗(yàn)學(xué)、水文調(diào)查、水文實(shí)驗(yàn)、區(qū)域水文學(xué)、應(yīng)用水文學(xué)、遙感水文學(xué)等。

四、水文學(xué)的地理研究方向

三個(gè)方向：地理學(xué)、地球物理學(xué)、工程學(xué)。具有宏觀性、綜合性、區(qū)域性三大特點(diǎn)。第四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三當(dāng)前，地理水文學(xué)以水、環(huán)境與人類社會(huì)作為學(xué)術(shù)研究中心內(nèi)容，從發(fā)展趨勢(shì)看，積極開展水循系統(tǒng)與水量平衡、區(qū)域水文特殊水體的水文（巖溶、冰川、河口、干旱區(qū)等）、環(huán)境水文、水資源水文、比較水文，以及新技術(shù)的應(yīng)用（包括遙感、實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研究）和系統(tǒng)論、控制論、信息論等的引進(jìn)是至關(guān)重要的。

五、水文現(xiàn)象的主要特點(diǎn)

水循環(huán)過程中，水的存在和運(yùn)動(dòng)的各種形態(tài)，統(tǒng)稱為水文現(xiàn)象。水文現(xiàn)象在各種自然因素和人類活動(dòng)的影響下，時(shí)空分布變化上具有：水循環(huán)永無止盡；水文現(xiàn)象在時(shí)間變化上即有周期性又有隨機(jī)性；水文現(xiàn)象在地區(qū)上分布既有相似性又有特殊性特點(diǎn)。

六、水文學(xué)的研究方法

通過實(shí)踐獲取信息，分析信息，得出規(guī)律，用以指導(dǎo)人們改造自然，同時(shí)促進(jìn)水文科學(xué)自身的發(fā)展。水文現(xiàn)象的特點(diǎn)決定了水文學(xué)研究的特點(diǎn)和方法。傳統(tǒng)水文學(xué)研究方法有成因分析法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法和地理綜合法三種。第五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

七、水文學(xué)課程性質(zhì)及教學(xué)目的要求

1、課程性質(zhì)與教學(xué)要求：闡述水文科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，認(rèn)識(shí)水是自然界中最活躍因子之一，與其他自然地理要素關(guān)系密切，參與地球理化過程，對(duì)地理環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)影響大。水是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類賴以生存、發(fā)展的最寶貴自然資源之一。

通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握水資源開發(fā)利用和保護(hù)的一般知識(shí)。為后續(xù)課及中學(xué)地理教學(xué)提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)。

2、教材的主導(dǎo)思想：由于水文循環(huán)是水文學(xué)的核心內(nèi)容，水體在循環(huán)過程中的聯(lián)系與轉(zhuǎn)化，影響了氣候和生態(tài)，塑造地表，實(shí)現(xiàn)地球化學(xué)遷移，給人類提供再生淡水資源。水量平衡是水循環(huán)過程中要素間數(shù)量關(guān)系的定量分析，是物質(zhì)不滅定律在水循環(huán)過程中的體現(xiàn)，是水文學(xué)最基本內(nèi)容之一。因此，教材主導(dǎo)思想是以水循環(huán)、水量平衡為綱，把地球各圈層中的水體，按水循環(huán)過程作系統(tǒng)的、有機(jī)聯(lián)系的闡述，使學(xué)生掌握各種水體運(yùn)動(dòng)、變化和相互轉(zhuǎn)化的基本理論及分析計(jì)算方法。3、教材的組成：由水文學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、水文循環(huán)及水量平衡基本理論、水文循環(huán)具體過程的分析、人類活動(dòng)對(duì)水循環(huán)的影響四總分組成。第六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第1章地球上水的性質(zhì)與分布地球上水的物理性質(zhì)地球上水的化學(xué)性質(zhì)地球上水的分布與水資源第七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三水的形態(tài)及其物理性質(zhì)水的熱力學(xué)性質(zhì)水溫水的密度水色與透明度§1.1地球上水的物理性質(zhì)第八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

一、水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化

地球上的水以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形式存在，在常溫下三相可以相互轉(zhuǎn)化。

1.水分子的結(jié)構(gòu)

由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子組成。鍵角∠HOH=104031’,O-H鍵長(zhǎng)為0.9568埃。因此，水具有極性結(jié)構(gòu)，以單分子、雙分子、三分子聚合體形式存在。

2.水的三態(tài)及其轉(zhuǎn)化隨著水溫升高，聚合水分子減少，而單分子增多；水溫降低，聚合水分子增多，單水分子減少；水溫3.98℃時(shí)，雙分子最多，密度最大，比重為1。固態(tài)水結(jié)構(gòu)水分子有完整正四面體結(jié)構(gòu)形態(tài)，鍵角增為109028’鍵距增至1.01埃。冰晶內(nèi)在矛盾主要是氫鍵的凝聚力和氫核的振動(dòng)、水分子的熱運(yùn)動(dòng)，前者為吸引因素，后二者為排斥因素。液態(tài)水結(jié)構(gòu)理論模型大體分連體理論和混合理論，但其忽略液態(tài)任意性特點(diǎn)，因此，提出“閃動(dòng)簇團(tuán)”模型。第九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、水的熱學(xué)性質(zhì)

水是所有固體和流體中熱容量最大的物質(zhì)之一，能吸收相當(dāng)多的熱量而不損害其穩(wěn)定性。0℃水直接蒸發(fā)潛熱為2500J/g，100℃汽化潛熱為2257J/g,0℃冰融解潛熱為1404J/g,冰直接升華潛熱為1401＋2500＝3901J/g。水的溫度是一很重要的物理特性，影響水中生物、水體凈化和人類對(duì)水的利用。太陽輻射是主要熱源之一。

1、海水的溫度

熱量收支、水平和垂直分布、時(shí)間變化（日、月、年）、海冰（24.695*10-3、-1.332℃）。

2、河水溫度

農(nóng)田灌溉、水生養(yǎng)殖、水工建筑物等有重要意義。受太陽輻射、氣溫等地帶性因素控制，因而體現(xiàn)地帶性規(guī)律。還受補(bǔ)給源影響，有時(shí)空上變化。我國(guó)河流水溫受大陸性氣候影響年變幅大日變幅小。三、水溫第十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3、湖泊、水庫(kù)水溫

受水氣界面上增溫與冷卻和湖泊內(nèi)部紊動(dòng)、對(duì)流混合作用影響，使水溫分布存在差異。有日、月、年的變化。月平均最高值出現(xiàn)在7、8月，最低值出現(xiàn)在1、2月。我國(guó)水溫年變幅最大是太湖，達(dá)38℃。高山、高原年變幅最小。

4、地下水的水溫

地下水的埋藏深度不同，溫度變化規(guī)律不同。近地表受氣溫影響；年常溫層變化小，＜0.1℃；常溫層下隨著深度增加升高。地下水在一定地質(zhì)條件下，受內(nèi)部熱能影響而形成地下熱水。地?zé)岙惓^(qū)為地?zé)崽?。類型非常冷水極冷水冷水溫水熱水極熱水沸騰水溫度＜00-44-2020-3737-4242-100＞100表1－4地下水溫度分類(℃)第十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三四、水的密度

1、純水的密度

水分子有三種結(jié)構(gòu)形式：①四面體結(jié)構(gòu)；②類石英晶體結(jié)構(gòu)；③最緊密的堆積結(jié)構(gòu)。分子數(shù)相同時(shí)，第一種結(jié)構(gòu)體積最大，第三種結(jié)構(gòu)體積最小。溫度一旦增減，三種形式分布就要發(fā)生變化。溫度變化直接影響水的密度變化，見表1-6.

水溫℃-20-100(冰)0(水)3.9810100(水)密度(g/cm3)0.94030.91860.91670.99991.00000.99970.9584表1－6水的密度隨溫度變化第十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

2、海水的密度

指單位體積內(nèi)所含海水的質(zhì)量，其單位為g/cm3。海水的比重即指在一個(gè)大氣壓力條件下，海水的密度與水溫3.98℃時(shí)蒸餾水密度之比。因此在數(shù)值上密度和比重是相等的。海水的密度狀況，是決定海流運(yùn)動(dòng)的最重要因子之一。

海水密度是實(shí)用鹽度（s）、溫度（t）和壓力（p）的函數(shù)。因此，海水密度可用海水狀態(tài)方程表示：ρ(s,t,p)=ρ(s,t,0)/[1-10ρ/k(s,t,p)]

(1－3)式中，ρ為海水密度；k為海水正割體積彈性模量。k(s,t,p)=k(s,t,0)+Ap+Bp2

(1－4)式中，A、B為系數(shù)。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（p=0）下的海水密度，稱條件密度，在現(xiàn)場(chǎng)溫度、鹽度和壓力條件下所測(cè)定的海水密度，稱為現(xiàn)場(chǎng)密度或當(dāng)場(chǎng)密度。第十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三五、水色與透明度

1、水色

水體對(duì)光的選擇吸收和散射作用的結(jié)果，以水色計(jì)測(cè)量。水色常用水色計(jì)測(cè)定。水色計(jì)由21種顏色組成，由深藍(lán)到黃綠直到褐色，并以號(hào)碼1-21代表水色。號(hào)碼越小，水色越高；號(hào)碼越大，水色越低。

2、透明度

透明度是表示各種水體能見程度的一個(gè)量度，以透明度板測(cè)量。水色和透明度，都反映了水體的光學(xué)特性。水面上光線越強(qiáng)，透入越深，透明度就越大；反之則小。水色越高透明度越大，水色越低透明度越小，見表1-7。大西洋的馬尾藻海透明度達(dá)66.5米。

第十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三天然水的化學(xué)成分天然水的礦化過程天然水的分類水體的化學(xué)性質(zhì)§1.2地球上水的化學(xué)性質(zhì)第十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

一、天然水的化學(xué)成分目前各種水體里已發(fā)現(xiàn)80多種元素。天然水中各種物質(zhì)按性質(zhì)通常分為三大類：懸浮物質(zhì)＞100nm的物質(zhì)顆粒;膠體物質(zhì)粒徑為100-1nm的多分子聚合體;溶解物質(zhì)粒徑小于1nm的物質(zhì)。

K+、Na+、Ca2+、Mg2+和Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-為天然水中的八大離子。還有Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等重金屬、稀有金屬、鹵素和放射性元素等微量元素；水中溶解的氣體有O2、CO2、N2，特殊條件下也有H2S、CH4等?？傊瑹o論哪種天然水，八種主要離子的含量都占溶解質(zhì)總量的95-99％以上。天然水中各種元素的離子、分子與化合物的總量稱為礦化度。各種溶解質(zhì)在天然水中的累積和轉(zhuǎn)化，是天然水的礦化過程。

二、天然水的礦化過程

1、溶濾作用：土壤和巖石中某些成分進(jìn)入水中的過程。

2、吸附性陽離子交替作用：天然水中離子從溶液中在轉(zhuǎn)移到膠體上是吸附過程。

H+＞Fe3+＞Al3+＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞NH4+＞Na+＞Li+

第十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3、氧化作用：圍巖的礦物氧化和使水中有機(jī)物氧化。

2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO412FeSO4+3O2+6H2O=4Fe2(SO4)3+2Fe2O3·3H2O游離的硫酸進(jìn)而侵入圍巖中的CaCO3。CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2↑+2H2O4、還原作用：天然水若與含有機(jī)物的圍巖（油泥、石油等）接觸，或受到過量的有機(jī)物污染，碳?xì)浠衔锟梢允顾械牧蛩猁}還原。CH4+CaSO4=CaS+CO2↑+2H2OCaS+CO2+H2O=CaCO3↓+H2S

5、蒸發(fā)濃縮作用：在干旱地區(qū)，內(nèi)陸湖和地下水正在經(jīng)歷鹽化作用。蒸發(fā)濃縮沉積順序是Al、Fe、Mn的氫氧化物，Ca、Mg的碳酸鹽、硫酸鹽和磷酸鹽，Na的硫酸鹽，Na、K的氯化物，Ca、Mg的氯化物，最后為硝酸鹽。

6、混合作用：雨水滲入補(bǔ)給地下水，地下水補(bǔ)給河水，河水注入湖泊或大海，河口段的潮水上溯，濱海含水層的海水入侵等，都是天然水的混合。

第二十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

三、天然水的分類1、按水化學(xué)成分分類2、按礦化度分類3、按主要離子成分比例分類第二十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

（1）地表水分類（前蘇聯(lián)）阿列金提出一個(gè)簡(jiǎn)單的水化學(xué)分類系統(tǒng)。首先按占優(yōu)勢(shì)的陰離子將天然水分為三類：重碳酸鹽類（C）、硫酸鹽類（S）、氯化物類（Cl）。其次，對(duì)每一類天然水按占多數(shù)的陽離子分為鈣質(zhì)（Ca）、鎂質(zhì)（Mg）、鈉質(zhì)（Na）三組。然后，在每一組內(nèi)又按各種離子摩爾的比例關(guān)系，分為四個(gè)水型：

Ⅰ型：［HCO3-］＞［Ca2++Mg2+］。Ⅰ型水是低礦化水，系由火成巖溶濾或離子交換作用形成的。

Ⅱ型：［HCO3-］＜［Ca2++Mg2+］＜[HCO3-+SO42-）。Ⅱ型水是低礦化和中等礦化水，多由火成巖、沉積巖的風(fēng)化物與水相互作用形成。河水、湖水、地下水大多屬于這一類型。

Ⅲ型：［HCO3-+SO42-］＜［Ca2++Mg2+］或[Cl-]＞[Na+]。Ⅲ型水包括高礦化度的地下水、湖水和海水。

Ⅳ型：［HCO3-］=0。Ⅳ型水是酸性水，pH＜4.5時(shí)，水中游離的CO2和H2CO3、HCO3-的濃度為零。例如，沼澤水、硫化礦床水和煤田礦坑水。按此系統(tǒng)共分27個(gè)類型。第二十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三表1-9天然水化學(xué)分類表第二十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三（2）地下水化學(xué)分類

地下水化學(xué)分類方法很多，現(xiàn)介紹C.A.舒卡列夫的分類方法，見表1-10。這個(gè)分類法既考慮了各主要離子成分的摩爾百分?jǐn)?shù)，又考慮了水的礦化度。第二十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

四、水體的化學(xué)性質(zhì)在水文循環(huán)過程中，水經(jīng)歷了各種各樣的環(huán)境，攜帶各種物質(zhì)一起遷移，并常常由一種形態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種形態(tài)，導(dǎo)致各種元素在不同水體中的分散和富集。1、大氣水的化學(xué)組成及特性

大氣降水含有多種離子及微生物和灰塵。但也是溶解物質(zhì)最少的天然水，雨水的礦化度較低，一般為20—50毫克/升，在海濱有時(shí)超過100毫克/升?；瘜W(xué)成分和性質(zhì)特點(diǎn)：溶解氣體含量近于飽和；降水普遍顯酸性，礦化度最低。第二十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三2、海水的化學(xué)組成及特點(diǎn)第二十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三海水的鹽度：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的海水中所含溶解物質(zhì)的質(zhì)量。以電導(dǎo)測(cè)鹽法進(jìn)行研究。1979年第17屆國(guó)際海洋物理協(xié)會(huì)通過決議，將鹽度分為絕對(duì)鹽度和實(shí)用鹽度。

1）絕對(duì)鹽度（SA）定義為海水中溶解物質(zhì)的質(zhì)量與海水質(zhì)量的比值。在實(shí)際工作中，此量不易直接量測(cè)，而以實(shí)用鹽度代替。2）實(shí)用鹽度（S）在溫度為15℃、壓強(qiáng)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的海水樣品的電導(dǎo)率，與質(zhì)量比為32.4356×10-3的標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀（KCl）溶液的電導(dǎo)率的比值K15來定義。當(dāng)K15精確地等于1時(shí)，海水樣品的實(shí)用鹽度恰好等于35。實(shí)用鹽度根據(jù)比值K15由下述方程式來確定：

第二十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

3、河水化學(xué)成分的特點(diǎn)河水流動(dòng)迅速，交替期平均只有16天。河水與河床砂石接觸時(shí)間短，其礦化作用很有限。河水的水化學(xué)屬性幾乎完全取決于補(bǔ)給水源的性質(zhì)及比例。（1）河水的礦化度普遍低。一般河水礦化度小于1克/升，平均只有0.15－0.35克/升。在各種補(bǔ)給水源中，地下水的礦化度比較高，而且變化大；冰雪融水的礦化度最低，由雨水直接形成的地表徑流礦化度也很小。（2）河水中各種離子的含量差異很大。河水中各種離子含量見表1-17、1-12。其含量順序：

第二十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三（3）河水化學(xué)組成的空間分布有差異性大的江河，流域范圍廣，流程長(zhǎng)，流經(jīng)的區(qū)域條件復(fù)雜，并有不同區(qū)域的支流匯入，各河段水化學(xué)特征的不均一性就很明顯。（4）河水化學(xué)組成的時(shí)間變化明顯河水補(bǔ)給來源隨季節(jié)變化明顯，因而水化學(xué)組成也隨季節(jié)變化。第三十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三4、湖水化學(xué)成分的特點(diǎn)湖泊是陸地表面天然洼陷中流動(dòng)緩慢的水體。湖泊的形態(tài)和規(guī)模、吞吐狀況及所處的地理環(huán)境，造成了湖水化學(xué)成分及其動(dòng)態(tài)的特殊性。在濕潤(rùn)地區(qū)，年降水量大于年蒸發(fā)量，湖泊多為吞吐湖，水流交替條件好，湖水礦化度低，為淡水湖。在干旱地區(qū)，湖面年蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于年降水量，內(nèi)陸湖的入湖徑流全部耗于蒸發(fā)，導(dǎo)致湖水中鹽分積累，礦化度增大，形成咸水湖或鹽湖。不同地區(qū)湖泊具有不同的化學(xué)成分和礦化度。湖水與海水在化學(xué)成分上的差異，主要體現(xiàn)在湖水主要離子之間，無一定比例關(guān)系。

（1）湖水的礦化度有差異。按照礦化度，通常將湖泊分為淡水湖（＜1克/升）、微咸水湖（1—24.7克/升）、咸水湖（24.7—35克/升）、鹽湖（＞35克/升）幾種類型。

（2）湖中生物作用強(qiáng)烈。營(yíng)養(yǎng)元素（N、P）在湖水、生物體、底質(zhì)中循環(huán)，各地的淡水湖泊都有不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化的趨勢(shì)。

（3）湖水交替緩慢，深水湖有分層性。隨著水深的增加，溶解氧的含量降低，

CO2的含量增加。在湖水停滯區(qū)域，會(huì)形成局部還原環(huán)境，以致湖水中游離氧消失，出現(xiàn)H2S、CH4類的氣體。

第三十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

5、地下水的化學(xué)特征地下水化學(xué)組成類型之多，地區(qū)性差異之大，是其它天然水不可比的。關(guān)于地下水化學(xué)成分的起源和形成過程，至今仍有許多長(zhǎng)期爭(zhēng)論的問題沒有解決。地下水化學(xué)基本特點(diǎn)如下：（1）地下水充填于巖石、土壤空隙中，與巖石、土壤廣泛接觸滲流速度很小，循環(huán)交替緩慢，而且地下水貯存于巖石圈上部相當(dāng)大的深度（10公里），構(gòu)成了地下水圈。（2）礦化度變化范圍大，從淡水直到鹽水。在淡水中陰離子以HCO3-為主，陽離子以Ca2+為主。隨著礦化度的增加，陰離子按HCO3-→SO42-→Cl-次序遞增；陽離子中Na+的含量增多，逐漸代替Ca2+成為主要成分，而且Mg2+的含量稍有增加。（3）地下水的化學(xué)成分的時(shí)間變化極為緩慢，常需以地質(zhì)年代衡量。（4）地下水與大氣接觸有很大的局限性，僅限于距地表最近的含水層，此層可溶入氧氣成為地下水氧化作用帶。然而地下水中CO2的含量比較多，因?yàn)樯锏暮粑?、有機(jī)質(zhì)的分解，使土壤空氣中C02的含量可達(dá)1－7％。如果地下水交替緩慢，則氧很快耗盡，成為還原環(huán)境。圍巖中若含有機(jī)質(zhì)，則地下水便富集H2S、CH4等氣體。

第三十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三地球上水的分布水資源涵義與特性世界水資源我國(guó)水資源§1.3地球上水的分布與水資源第三十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三一、地球上水的分布

地球總面積為5.1億km2，其中海洋面積為3.613億km2（表1-19），約占地球總面積的70.8％。海洋的總水量為13.38億km3，占地球總水量的96.5％，折合成水深可達(dá)3700m，如果平鋪在地球表面，平均水深可達(dá)2640m。除海洋外，還有湖泊、河流、沼澤、冰川等。地表約四分之三被水所覆蓋。

地表之上的大氣中的水汽來自地球表面各種水體水面的蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)及植物散發(fā)，并借助空氣的垂直交換向上輸送。大氣水在7km以內(nèi)總量約有12900km3，折合成水深約為25mm，僅占地球總水量的0.001％。雖然數(shù)量不多，但活動(dòng)能力卻很強(qiáng)，是云、雨、雪、雹、霰、雷、閃電的根源。

地表之下儲(chǔ)存于地殼約10km范圍含水層中的重力水，稱為地下水?，F(xiàn)根據(jù)蘇聯(lián)學(xué)者1974年所發(fā)表的研究成果，從地面至深達(dá)2km的地殼內(nèi)，地下水總儲(chǔ)量為2340萬km3。土壤水是指儲(chǔ)存于地表最上部約2m厚土層內(nèi)的水。據(jù)調(diào)查土層的平均濕度為10％，相當(dāng)于含水深度為0.2m，以陸地上土層覆蓋總面積8200萬km2計(jì)算，那么土壤水的儲(chǔ)量為16500km3。地球表面生物體內(nèi)的貯水量約為1120km3。地球有“水的行星”之稱。第三十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

二、水資源涵義與特性水是寶貴的自然資源，也是自然生態(tài)環(huán)境中最積極、最活躍的因素。同時(shí)，水又是人類生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的基本條件，其應(yīng)用價(jià)值表現(xiàn)為水量、水質(zhì)及水能三個(gè)方面。1、水資源的涵義（1）廣義水資源世界上一切水體，包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、土壤水、地下水及大氣中的水分，都是人類寶貴的財(cái)富，即水資源。（2）狹義水資源狹義的水資源不同于自然界的水體，它僅僅指在一定時(shí)期內(nèi)，能被人類直接或間接開發(fā)利用的那一部分動(dòng)態(tài)水體。淡水資源只占全球總水量的0.32％左右，約為1065萬km3。土壤水屬于水資源范疇。大氣降水是淡水資源唯一的補(bǔ)給來源。2、水資源的特性（1）水資源的循環(huán)再生性與其有限性；（2）時(shí)空分布的不均勻性；（3）利用的廣泛性和不可代替性；（4）利與害的兩重性。第三十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

三、世界水資源

水資源是指水量中可為人類生存、發(fā)展所利用的水,指逐年可以得到更新的淡水.反映水資源數(shù)量和特征的是年降水量和河流的年徑流量。所以，通常采用多年平均徑流量來表示。

世界陸地年徑流總量為4.68萬km3(表1-20),折合平均徑流深為314mm.1971年世界人口36.4億,人均年徑流量為12900m3;1982年世界人口增到45億，則人均占有徑流量減為10400m3;1990年世界人均水資源占有徑流量下降為7800m3，我國(guó)人均為2338m3。年徑流量超過10000億m3的國(guó)家有巴西、加拿大、美國(guó)、印度尼西亞、中國(guó)、印度等(表1-21).世界上人均占有年徑流量超過10000m3的國(guó)家有40多個(gè)，其中加拿大是人均徑流量最多的國(guó)家，達(dá)129600m3/人,其次為新西蘭達(dá)94640m3/人。水資源在不同地區(qū)、不同年份和不同季節(jié)的分配是極不均衡的。由于工農(nóng)業(yè)發(fā)展，人口增加和生活水平的提高，不合理的利用現(xiàn)象嚴(yán)重，供需矛盾突出。世界上60％的地區(qū)面臨淡水不足的困境，40多個(gè)國(guó)家的水資源嚴(yán)重匱缺。水資源污染不僅加劇了水源不足的矛盾，而且使世界生態(tài)環(huán)境受到破壞，直接威脅著人類自身的健康和生存條件。第三十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三四、我國(guó)水資源

1、水資源總量區(qū)域水資源總量為當(dāng)?shù)亟邓纬傻牡乇硭偷叵滤目偤?。由于地表水和地下水互相?lián)系而又相互轉(zhuǎn)化，因此計(jì)算水資源總量時(shí),不能將地表與地下水資源直接相加，應(yīng)扣除相互轉(zhuǎn)化的重復(fù)計(jì)算量。全國(guó)多年平均地表水資源量為27115億m3,地下水為8288億m3,扣除重復(fù)計(jì)算水量7279億m3，總量為28124億m3.水資源利用分為9個(gè)一級(jí)區(qū)，北方5區(qū)多年平均總量為5358億m3,占全國(guó)的19％,平均產(chǎn)水模數(shù)為8.8萬m3/km2,水資源貧乏；南方4區(qū)多年平均水資源總量為22766億m3,占全國(guó)的81％,平均產(chǎn)水模數(shù)為65.4萬m3/km2,是北方的7.4倍，水資源豐富。全國(guó)區(qū)域水資源總量計(jì)算成果見表1－22。2、水資源時(shí)空變化

(1)地區(qū)分布.因受海陸位置、水汽來源、地形條件等因素影響,我國(guó)水資源的地區(qū)分布很不均勻，總趨勢(shì)是由東南沿海向西北內(nèi)陸遞減。降水是重要補(bǔ)給來源,河川徑流的地區(qū)分布趨勢(shì)與降水基本一致，但由于受地面因素的影響，地區(qū)分布更不均勻。按照年降水和年徑流的多少，全國(guó)大致可劃分為水資源條件不同的5個(gè)地帶.第四十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第四十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

1）多雨-豐水帶.年降水量大于1600mm，年徑流深超過800mm,年徑流系數(shù)在0.5以上。包括浙江、福建、臺(tái)灣、廣東等省的大部分地區(qū)，廣西東部、云南西南部、西藏東南隅，以及江西、湖南、四川西部的山地。其中臺(tái)灣東北部和西藏東南的局部地區(qū)，年徑流深高達(dá)5000毫米，是我國(guó)水資源最豐富地區(qū)。

2）濕潤(rùn)-多水帶.年降水量800-1600mm，年徑流深200-800mm,年徑流系數(shù)為0.25-0.5。主要包括沂沭河下游和淮河兩岸地區(qū),秦嶺以南漢水流域,長(zhǎng)江中下游地區(qū),云南、貴州、四川、廣西等省區(qū)的大部分及東北的長(zhǎng)白山區(qū)。3）半濕潤(rùn)-過渡帶.年降水量400-800mm,年徑流深50-200mm,年徑流系數(shù)0.1-0.25.包括黃淮海平原,東北三省、山西、陜西的大部分,甘肅和青海的東南部,新疆北部和西部山地,四川西北部和西藏東部。4）半干旱-少水帶.年降水量200-400mm，年徑流深10-50mm,年徑流系數(shù)在0.1以下.包括東北地區(qū)西部,內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅的大部分地區(qū),青海、新疆的西北部和西藏部分地區(qū)。5）干旱-干涸帶.年降水量小于200mm,年徑流深不足10mm,有的地區(qū)為無流區(qū)。包括內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅的荒漠和沙漠，青海的柴達(dá)木盆地，新疆的塔里木盆地和準(zhǔn)噶爾盆地，西藏北部羌塘地區(qū)。由于降水、地表水和水文地質(zhì)條件的不同，我國(guó)平原地區(qū)地下水資源的差異也很大。第四十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

(2)多年變化.水資源通常以豐枯變化規(guī)律反映多年變化過程，以極值比表示年際變差幅度。

1)豐枯變化規(guī)律.根據(jù)全國(guó)53個(gè)有長(zhǎng)系列年降水和年徑流資料的測(cè)站的模比系數(shù)差積曲線分析，全國(guó)水資源豐枯變化規(guī)律大致可歸納為三種類型：

①有比較明顯的60-80年長(zhǎng)周期。屬于這一類測(cè)站最多，約占分析站數(shù)的58％，其特點(diǎn)是上升段和下降段很長(zhǎng)，一般為25-35年。在地區(qū)上南北方不同步，大致相差半個(gè)周期，北方處于上升段，南方則為下降段，北方處于下降段，南方則為上升段，反映了全國(guó)時(shí)常出現(xiàn)的南澇北旱或北澇南旱的規(guī)律。②有比較明顯的30-40年短周期.屬于這一類的測(cè)站甚少,約占分析站數(shù)的10％,其特點(diǎn)是上升段和下降段短,一般為15－20年。③沒有明顯的周期性變化規(guī)律.這一類特點(diǎn)是上升段和下降段很短,而且無規(guī)律的出現(xiàn).屬于這類的測(cè)站約占分析站數(shù)的32％。

2)極值比.系列中最大值與最小值的倍比值,稱為極值比(Km),可以作為反映降水、徑流年際變幅的指標(biāo).年徑流極值比除了受氣候因素影響外,還與下墊面條件和流域面積大小有密切關(guān)系,它的分布規(guī)律與年降水有些差別.全國(guó)部分流量站極值比見表1-23。

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(3)季節(jié)變化.全國(guó)降水量以夏多冬少，春、秋介于冬、夏之間。春雨和秋雨各地不同，多氣旋過境地方春雨較多，多臺(tái)風(fēng)過境的地方秋雨較多。按照河流補(bǔ)給情況，全國(guó)大致可分為三區(qū)：

①秦嶺以南主要為雨水補(bǔ)給區(qū)，河川徑流量的季節(jié)變化主要受降水季節(jié)分配的影響，夏汛比較突出。因流域的調(diào)節(jié)作用，河流少雨季節(jié)一般比多雨季節(jié)滯后一個(gè)月左右。