第二章 水分循环及水量平衡

第二章水文循环

HydrologicalCycle本章主要内容水的奇异物理性质1水文循环现象2水文循环的尺度3地球系统中的水及水平衡4第一节水的奇异物理性质水的化学组成水的密度的奇异性1水的冰点和沸点的奇异性2水的比热的奇异性3水的传热性的奇异性4水的表面张力奇异性5水的压缩性的奇异性6第一节水的奇异物理性质第二节水文循环现象水的这种既无明确的“开端”，也无明确的“终了”的永无休止的循环运动过程---水文循环第二节水文循环现象大循环（外循环）海洋小循环内陆小循环第二节水文循环现象黄河之水天上来奔流到海不复还第二节水文循环现象“云气西行云云然，冬夏不辍；水泉东流，日夜不休。上不竭，下不满，小为大，重为轻。圜道也。”《吕氏春秋.圜道》－239B.C.第二节水文循环现象空间范围：地面以上11km，地表以下1km。YHW内因水在常温下能够实现“三态”转化外因太阳辐射地心引力第二节水文循环现象第二节水文循环现象

注入海洋的河流称为外流河，如长江、黄河等；流入内陆湖泊或消失于沙漠中的河流，称为内流河或内陆河，如新疆的塔里木河和青海的格尔木河等。外流河和内陆河第二节水文循环现象气象因素：风向、温度、湿度等自然地理条件：地形、地质、土壤、植被等人类活动：水利措施、农业措施等地理位置水文循环的影响因素第二节水文循环现象地球上总水量13.86亿km3，参与循环的约57.7万km3，占0.0416%1调节气候2形成各种地貌，塑造地球表面形态3提供巨大的水利资源（水资源、水能资源）4形成一切水文现象水文循环的作用和意义第三节水文循环的尺度111385全球水文循环空间尺度最大、最完整的水文循环Macro-Scale,ClosedSystem第三节水文循环的尺度

流域或区域水文循环流域降雨径流形成过程，开放式循环系统Mesoscale,OpenSystem

DirectRunoffTranspirationInfiltrationInterflowGroundflowInterceptionEvaporationDepressionstorage第三节水文循环的尺度

水－土（壤）－植（物）系统水文循环空间尺度最小，开放式循环系统Micro-Scale,OpenSystem土壤蒸发散发降水截留向地下水渗透第四节地球系统中的水及水平衡（1）地球系统中水的储量Freshwater（0.35）Oceans0Others0.35GlacierLakesMarishesRiversAtmosphericwaterBiologicalwaterSoilwaterGroundwaterTotalWater（13.86）SalineWater13.51（97.5%）FreshWater0.35（2.5%）TotalWater（13.86）Oceans13.38（96.5%）Continent0.48（3.5%）Salinewater（13.51）Oceans13.38（99.04%）Others0.13（0.96%）LakesGroundwater第四节地球系统中的水及水量平衡（2）地球系统中水的更新速度平均每年只有57.7万km^3的水参与水文循环，按此速度，全部水量参与循环一次需要2400年。水体类别更新时间水体类别更新时间极地冰川、常年雪约10000年土壤水1年世界大洋2500年河流水16日高山冰川1600年大气水8日深部地下水1400年生物水几个小时湖泊水17年全球2400年沼泽水5年第四节地球系统中的水及水平衡（3）水量平衡原理对任一区域、任一时段进入水量与输出水量之差等于其蓄水量的变化量。水量平衡方程：给定时段内输入、输出该区域的总水量时段内区域蓄水量的变化量，可正可负第四节地球系统中的水及水平衡（4）水－土－植系统的水量平衡方程PEWSIWSOWSbIWSbOEgDPIn:P+Wsi+Wsbi+EgOut:Wso+Wsbo+E+DP第四节地球系统中的水及水平衡（5）流域水量平衡方程024681012RSORgO降水PEvaporationE引用水q流域与周围区域的地下水交换RgI第四节地球系统中的水及水平衡非闭合流域：In:P+RgIOut:q+E+RSO+RgO水量平衡式：(P+RgI)-(q+E+RSO+RgO)=ΔW

闭合流域

In:POut:E+Rs+Rg(忽略引用水)水量平衡式：P-(E+Rs+Rg)=ΔW

令R=Rs+Rg，则P-(E+R)=ΔW

多年平均，ΔW=0，P0=E0+R0

（5）流域水量平衡方程第四节地球系统中的水及水平衡（6）全球水量平衡方程陆地水量平衡：海洋水量平衡：全球多年水