第三章流域水循环与水量平衡

1、 水循环是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，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。3 水循环服从质量守恒定律o 循环过程保持连续性，既无开始，也无结束o 水循环是物质与能量的传输、储存和转化过程 蒸发、降水：地面向大气输送热量的过程。每日全球蒸发量为长江年径流量的1.6倍，潜热交换量为1990年世界发电量的近100倍。 降水转化为地表及地下径流：势能动能4 水循环的基本动力o 太阳辐射与重力作用o 水循环的前提条件：水在常温常压下液态、气态、固态的三相变化o 水循环的制约因素：地理纬度、海陆分布、地貌形态等制约了水循环的路径

2、、规模与强度56大循环和小循环大循环和小循环 大循环：海洋大循环：海洋大气大气大陆大陆海洋（纵向海洋（纵向+横向）横向） 小循环：海洋小循环：海洋大气大气海洋（海洋小循环）海洋（海洋小循环） 大陆大陆大气大气大陆（内陆小循环）大陆（内陆小循环）水文循环的规律水文循环的规律1)海洋的蒸发量多于降水量；海洋的蒸发量多于降水量；2)大陆的降水量多于蒸发量；大陆的降水量多于蒸发量；3)大陆外流区输入水汽量与输出水量基本平衡；大陆外流区输入水汽量与输出水量基本平衡；4)大陆内流区降水量与蒸发量基本相等。大陆内流区降水量与蒸发量基本相等。 水体的更替周期o 指水体在参与水循环过程中全部水量被交替更新一次所

3、需的时间。通常用下式来估算式中，T为更替周期；W为水体总贮水量；W为水体年平均参与水循环的活动量o 水体的更替周期是反映水循环强度的重要指标，亦是反映水体水资源可利用率的基本参数。o 循环速度愈快，周期愈短，可开发利用的水量就愈大。8 1、调节气候；、调节气候； 2、塑造了地球表面；、塑造了地球表面； 3、形成了巨大的水利资源；、形成了巨大的水利资源； 4、形成一切水文现象。、形成一切水文现象。 水循环一方面受到全球气候变化的影响，另一方面它又制约了全球气候。o 水循环是大气系统能量的主要传输、储存和转化者。如果大气圈中的水汽含量减少一半，地球表面的平均气温将降低5；如果完全没有水汽，平均气温

4、将下降16 。10温室效应：CO2、CH4和水蒸汽大气能量的来源o 水循环的强弱及其路径，会直接影响到各地的天气过程，甚至可以决定地区的气候基本特征。在这方面，海洋环流系统的气候效应表现得最为强烈。 北大西洋暖流1月份平均气温要比同纬度亚洲与北美洲的东海岸高出1520。11伦敦伦敦巴黎巴黎哈尔滨哈尔滨大连大连纬度514945381月平均气温 4C3C -22C-5C 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。12SIQIQ=S质量守恒原理 水量平衡方程式的通式式中收入项I和

5、支出项Q，可视具体情况进一步细分。其简繁程度与所研究的对象以及时段长短有关。例如，对于多年平均来说，s0，可忽略不计；但对于短时段水量平衡方程式而言，蓄水变化量s不可忽略水量平衡方程式是水循环的数学表达式13IQ=ds/dt P: precipitation 降水 ET: evapotranspiration 蒸散发 E: evaporation 蒸发 T: transpiration 蒸腾 R: runoff 径流 S: storage 蓄水量 F: infiltration 下渗量 14P海E海RS海通用方程：IQ=S海洋水量平衡方程：P海+R E海=S海15多年平均：P海+R = E海P

6、海E海RS海R地表R地下P陆E陆通用方程：IQ=S陆地水量平衡方程：P陆 R地表 R地下 E陆 T=S陆S陆T16多年平均：P陆-R = E陆17陆地多年平均：P陆-R = E陆海洋多年平均：P海+R = E海全球多年平均：P全球= E全球E/P为多年平均蒸发系数R/P为多年平均径流系数R地表R地下PE通用方程：IQ=S区域水量平衡方程：P陆+R地表 + R地下 R地表 R地下 E T =SSTR地表R地下 Qd+Qr18人类活动影响区域水量平衡方程：P陆+R地表 + R地下 R地表 R地下 E T =S19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

7、 T =S20 北京水资源现状o 多年平均水资源37.3亿m3o 近年的年平均产水量仅为22.3亿m3o 年用水量为35.3亿m3o 为什么缺水？21 降水量o 多年平均降水量584.7mmo 1956-2000前期平均年降水量620.6mmo 1956-2000后期平均年降水量543.6mmo 2001-2009平均年降水量485.4mm22 径流量o 自产水资源量仅22.33亿m3，下降40.3%，地表水资源量减少到7.73亿m3 ，下降56.4%。o 入境水量为3.46亿m3 ，下降78.5%。o 出境水量为8.03亿m3 ，其中含污水5.6亿m32324 以现状年（2001-2009年）和多年平均（1956-2000年）降水量、径流系数代入计算o 北京市因为降水和产流异常导致径流减