第一章水文循环第一节地球上的水(简单概念)地球是一个富水的行星

1、第一章水文循环 第一节 地球上的水(简单概念) 地球是一个富水的行星。地球上的水从大气到地球表面至地核各个层圈都赋存有水。即：地球浅部层圈水，如大气圈、地球表面、岩石圈和生物圈中；地球深部 的地幔和地核中。(1)地球浅部层圈水分布有大气水、地表水、地下水以及生物体中的水，这些水均以自由态H2O分子形式存在，以液态为主，也呈气态与固态存在。我们从表1-1中，可以建立地球浅部层圈水的分布状况与数量概念。(2)地球浅部层圈水的淡水从表1-1中可知，浅部层圈中水的总体积约为 13.86 X 108若将这些水均匀平铺在地球体表面，水深约为 2718m但是，其中海水等咸水约占97.47%,淡水只占2.53

2、%。各淡水体的比例：约68.8%为冰川与积雪，0.3%为河湖，30断地下水，其 他淡水占0.9%。(3)地球深层圈水(一般性了解)地球深层圈水分布于地壳下部直到下地幔这一范围内。在地壳下部深约1535km处，地温达400c以上，压力也很大，这里的水不可能以普通液态水或 气态水形式存在，而成为被压密的气水溶液。表1-1 地球浅部层圈水的分布水体体枳(km，)体积定大气体12 0000.001烟表水海 洋冰川和永灭积雪1 338 (JQ0 00024 064 100附51 74濡汨17fi 4000.013沼 泽11 4700.0008河 流2 1300.0003地下水包气带水16皿。Q.001饱

3、和带水23 4lJtl DOCJ1 /永久冻土带固态水非口 000Q.022合计1 3 S3 933 451n关于地幔的含水量，有关学者通过不同方式得到的结论基本一致。认为未经 去气作用的地幔物质约含5% 7%的水。假定地幔总重量为4X 1027g,其中熔 融物质占25%,则地幔软流层中所含的水分总量约相当于现代海洋水总量的3550倍。据推测，在极高的温压下，这里的水电离为 N及口丹一，甚至近一步 电离为及。当软流层的岩浆沿通道上升，温压降低时，氢、氧离子将结 合为自由态的水（应）而析出区永和等，1988。第二节水循环水循环概念：上述讨论的地球上各部位（层圈的）的水是相互联系、相互转 化的，这

4、一过程称为水循环。地球上各层圈的水也是称水系统。自然界的水循环分为地质循环水文循环图1-1自然界的水循环据阿勃拉莫夫I一海洋水；沉积盖层；田一地壳的品质岩；IV岩浆源；V地幔岩； VI大陆冰盖；1来自地幔源的初生水；2一返回地幔的水；3一岩石重结晶脱 出水（再生水）；4沉积成岩时排出的水；5一和沉积物一起形成的埋藏水；6 与热重力和化学对流有关的地内循环；7蒸发和降水（小循环）；8蒸发和降 水（大循环）；9地下彳流；10地表径流地质循环的概念：地球深部层圈水与表层圈水之间的转化过程称为地质循环。水文循环的概念：地球表层圈的水，即大气水、地表水和地壳岩石空隙的地 下水之间的相互交替与转化。水文循

5、环与地质循环是很不相同的自然界水循环。 水文循环通常发生于地球 浅层圈中，是H2O分子态水的转换，通常更替较快。水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等影响显著，与人类的生存环境有直接的密切联系 水文循环的分下图显示地球表层圈的水（大气水、地表水和地壳岩石空隙的地下水）布形式大气圈（气态与液态水）I地球来面（液态为主）地壳岩石空隙（地球浅表）如；雨、雪冰笛如二埔一,河湖坑嵋需洋r溶洞、孔隙第3页 共5页水文循环的组成：蒸发、水汽输送、降水和径流，通过四个环节水文循环周 而复始的进行水文循环的特点：与地质循环比较水文循环的速度较快， 途径较短，转换交 替比较迅速。图1-2给出了水文循环概念与路径

6、图1 2水文循环示意图1隔水层；2透水层；3植被；4云；5大循环各环节；6一小循环各环节； a海洋蒸发；b一大气中水汽转移；c降水；d地表径流；e一入渗；f地下 径流；g水面蒸发；h一土面蒸发；i 一叶面蒸发（蒸腾）水文循环根据路径分为大循环和小循环从水文循环的时空尺度也可以分为，全球水文循环，流域（区域）水文循环和水-土-生系统水文循环。水文循环的作用：水通过不断转化水质得以净化，水通过不断循环水量得以 更新再生水文循环的资源意义：水作为资源不断更新再生，可以保证在其再生速度水平上的永续利用。第三节 与水文循环有关的气象、水文因素自然界中水文循环的重要环节蒸发、 降水， 与大气的物理状态密切

7、相关；气象和气候因素对水资源的形成与分布具有重要影响。一、主要气象因素主要包括气温、气压、湿度、蒸发和降水气温的影响，由于地球是大气的第二热源，因此地表的热力状况随时间和空间的变化必然导致气温的相应变化。气温在一个地区气温的昼夜变化、季节变化和多年变化。气压的影响，由于大气的质量随高度增加而降低，因此压力也随高度增加而降低。 而地表热力状况的差异，则造成气压在水平方向的变化。地表覆盖状况不同，热力状态有很大差异。例如，由于水和岩石的热容量差别较大，因此，冬季大陆气温较海洋低，气压则高于海洋地区，夏季则正好相反。这就造成了海陆之间的气压差，而形成了周期性的季风。气压差别引起气流，气流运动使大气中

8、的水分与热量重新分配，从而引起各种复杂的天气现象。湿度的影响，气中水汽含量构成了空气湿度。水汽具有重量，所以也有压力。空气中水汽含量的多少，可以用重量或压力表示。湿度分为绝对湿度和相对湿度两种。 由于饱和水汽含量随温度降低而减小，因此当绝对湿度不变时，随气温下降， 相对湿度随之增高。当绝对湿度与饱和水汽含量相等，相对湿度等于100。空气中水汽达到饱和时的气温称为露点。当气温降到露点以下，空气中过剩的水汽即凝结而形成不同形式的液态或固态降水。蒸发的影响，在常温下水由液态变为气态进入大气的过程称为蒸发。空气中的水汽主要来自地表水、地下水、土壤和植物的蒸发。有了蒸发作用，水循环才得以不断进行。降水的

9、影响，降水是水循环的主要环节之一，一个地区降水量的大小，决定了该地区水资源的丰富程度，对地下水资源的形成具有重要影响。蒸发与降水对水文循环特别是地下水资源的形成与分布影响重大，后续课程还会涉及。二、水文因素（径流）径流是水文循环的重要环节和水均衡的基本要素。定义：指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。分类：径流可分为地表径流和地下径流， 两者具有密切联系，并经常相互转 化。降落到地表的水通过下渗环节，对降水进行地表与地下径流的分配。地表径流的表示方法：在水文学中常用流量、径流总量、径流深度、径流模 数和径流系数等特征值说明地表径流。以上径流特征值的换算见表1-2。（此部分内容阅读教材）表1-2径流特征值换算关系特征值 关系式Q (m5/s)W (副M (I7sknr)Y (mm)Q （m物）WT10 7W （曲）Q-T/IO3M (L/fkm3)如0三 Fwuo TFTY (mm)1尸F匕疗 $M-7-104水文地质学中有时也采用相应的特征值来表征地下径流。第四节 我国水文循环概况（自学内容）水文地质学基础将重点讨论水文循环中与地下水部