第七章水环境2

第四章：海洋和陆地水内容介绍地球上的水资源、水循环及水平衡（1）海洋（2-5）河流（6）湖泊、沼泽、水库（7）地下水（8）冰川（9）第一节地球水循环及水平衡一水资源定义广义水资源是指地球表面一切形式水体的总量。狭义水资源它仅仅指在一定时期内，能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体。技术上可能，经济上合理，且对生态环境可能造成的影响也是可接受的。地球上水的分布三大水库：海洋水、陆地水、大气水十大水库：海洋水、冰川与永久积雪、地下水、永冻层底冰、湖泊水、土壤水、大气水、沼泽水、河流水、生物水各种水体水资源储量世界前10名水资源占有国家二世界各国水资源占有三各地区人均水资源量四水循环地球表面上各形态的水，在太阳辐射、地心引力、大气环流等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗和径流等环节不断发生相态转换和周期循环运动的过程。内因：水有三态且自然界可以相互转化外因：太阳辐射、大气环流、地心引力环节：蒸发、输送、降水、下渗及径流等效应：水体更新，水量平衡类型：海陆大循环、海洋（陆地）小循环水循环类型海陆大循环，又称外循环，指发生在全球海洋和陆地之间的水分交换过程。海洋（陆地）小循环，又称内循环，发生在海洋（陆地）与大气之间的水分交换过程。水汽输送蒸发降水蒸发降水植物蒸腾湖地表径流地下径流海洋蒸发降水云云小循环小循环水体更新周期(年)水体更新周期(年)永久积雪9700沼泽水5海

水2500土壤水1地下水1400河流16天湖泊水17大气水8天五水量平衡水量平衡：任一区域、任一时段内，其收入的水量与支出的水量之间的差额必然等于该时段区域内蓄水量的变化量，即总体上收支平衡。多年平均水量平衡方程全球水量平衡方程：P海+P陆=E海+E陆；P全球=E全球海洋水量平衡方程：P海+R外=E海陆地水量平衡方程：外流区：P外+R外=E外内流区：P内=E内111385海陆之间的水分交换海陆蒸发量之和等于海陆降水量之和海洋蒸发量提供海洋降水量的85%和陆地降水量的89%陆地降水量只有11%来源于陆地。海洋蒸发量大于降水量，陆地蒸发量小于降水量，海洋和陆地水通过径流实现总体平衡。第二节海洋起源及海水性质一海洋的起源地球一经形成，便有了海水各大洋的年龄是不相同的，太平洋的年龄最古老，在远古时代就形成了.而其他各大洋的年龄比较年轻，它们均在古生代末期或中生代形成。二世界大洋及划分从地貌结构形态可分为：大洋中脊（44.9）大陆边缘(22.4)、大洋盆地(32.7)三部分从水域形态可分为:洋、海、海湾、海峡洋：世界大洋的中心部分和主体部分。它远离大陆、深度大、面积广，不受陆地影响，具有稳定的理化性质、独立的潮汐、强大的洋流系统。海：靠近大陆，深度浅，面积小，兼受洋陆影响，具有不稳定的理化性质、潮汐现象明显、有独立的海流系统海湾：海洋伸入大陆的部分，深度和宽度向大陆方向逐渐减小。海峡：连通海洋和海洋之间狭窄的水道。三海的分类地中海，或内海：位于一个陆地内部或两个大陆之间，只有一个或多个海峡与相邻海洋相沟通。（地中海、红海、渤海）边缘海，位于大陆边缘，以半岛或岛屿与大洋相分隔。（东海、南海、黄海）外海，位于大陆边缘，但与洋有广阔联系的海。（阿拉伯海、巴伦支海）岛间海，大洋中由一系列岛屿所环绕形成的水域。（爪哇海、苏拉威西海）大洋中脊（32.7）大洋盆地（44.9）和大陆边缘（22.4）四海水的化学组成海水中已发现80多种元素，其中可分为常量元素和微量元素。

常量元素是指每升海水中含100毫克以上的元素，反之为微量元素。海水中的常量元素的比例几乎不变，因此海水组成基本是恒定的。海水的盐度和氯度海水的盐度：单位质量海水中所含溶解物质的质量为海水的盐度。（绝对盐度）盐度的测定通常用电导率来推测盐度。氯度与盐度：氯度是指每千克海水中所含氯的克数，S‰=1.8605Cl‰盐度的影响因素及分布在外海或大洋，影响盐度的因素主要有降水，蒸发等；在近岸地区，盐度则主要受洋流、河川径流的影响。世界大洋的平均盐度为千分之34.69,绝大部分海域表面盐度变化在千分之33-37.表层海水平均盐度自亚热带海区向高低纬递减的鞍型。五海水的温度海水温度取决于热量收支状况。收入：太阳辐射、大气逆辐射、地壳内能、水汽凝结释放的潜热支出：海面辐射、海水蒸发海水温度日变小，年变与纬度有关。日较差不超过0.4度年变化，温带变化最大北半球变幅大于南半球六世界表层海水的分布太平洋温度最高，最低为北冰洋。南北回归线之间热带海区水温最高水温从低纬向高纬递减北半球的海水温度高于南半球大洋东西两侧受洋流影响温度差异明显寒暖流交汇处，等温线密集，水平梯度大夏季水温高于冬季，水温的水平梯度冬季大七海水温度的垂直分布海水温度的垂直分布表层暖水对流层（600-1000米），其中（0-100米）表层扰动层深层冷水平流层海冰冰点随盐度的增加而降低八海水密度单位体积的海水质量就是海水的密度。海水密度与温度、盐度、压力有关。九海水颜色、透明度海水的颜色取决于海水对阳光的吸收和反射。海水透明度，以直径30厘米的白圆盘投入水中的可见深度来表示.第三节海水的运动波浪一波浪及波浪要素波浪是海面上水质点呈周期性波状起伏的一种水文现象.波峰和波谷：静水面以上部分为波峰，静水面以下为波谷。波顶和波底；波峰的最高点为波顶，波谷的最低点为波底。波高和波长：波顶到波底的垂直距离为波高，相邻两个波顶之间的水平距离为波长。周期：同一地点相继出现两次波顶所需要的时间间隔。波速：波浪的传播速度，是波长与周期之比。二波浪的分类按波浪周期分类表面张力波:周期最短；风是它的生成力，表面张力是它的恢复力。重力波：主要干扰力是风，重力是它的恢复力长周期波是风暴或地震所生成。潮波是天体作用造成的，其周期最长。对于长周期波和潮波，恢复力主要是柯氏力。按成因分类风浪和涌浪，在风的直接作用下水面出现的波动为风浪；风停息或离开后所留下的波浪为涌浪。内波，由两种密度不同海水作相对运动引起的波动。潮汐波，海水在引潮力作用下引起波动海啸，由火山地震或风暴引起的巨浪。按水深分类深水波，水深相对于波长很大的波。通常发生在海面较薄的一个水层深度，波速取决于波长，又称表面波或短波。浅水波，水深相对于波长很小的波。通常影响这个海域深度，波速取决于水深，又称体波或长波。三波浪折射、绕射波浪传播过程中可以绕越进入被障碍物遮蔽的水域，这种现象叫波浪绕射。常发生在近岸海域，海湾处。当波浪传至浅水区域，由于水下地形的影响，波速逐渐减慢，波向线逐渐偏转，趋向于与岸线垂直，最后垂直于岸线，这种现象叫波浪折射。波浪折射的结果使得突出的海岬处成为波能辐聚区，加剧了海岸的侵蚀，而海湾处成为波能辐散区，增强了泥沙的堆积。四风暴潮由强烈的大气扰动或天气系统所引起的海面异常升降现象叫做风暴潮。台风、气旋以及锋面常引起风暴潮的灾害发生。风暴潮是沿海地区一种常见的自然灾害。按照发生地区可分为温带风暴潮和热带风暴潮。五地震海啸由海底或海岸附近地震、火山爆发所引起海面急剧升降的现象叫海啸。海啸是一种长周期波，传播速度取决于海区深度。C2=gH海啸的灾害性极大，破坏能力极强，常骤然形成水墙，入侵陆地百余公里。西北太平洋区域是海啸发生的集中区域，其中日本太平洋沿岸、夏威夷群岛、印尼群岛等均是多发地带。我国由于近岸海域水下地形平缓、大陆架发育所以海啸在我国少见。潮汐一潮汐潮汐是指由月球和太阳引力引起，发生在河口或海面上水位周期性涨退的现象叫潮汐。通常把周期性垂直涨退现象叫作潮汐，而周期性的水平流动被称为潮流。二潮汐过程一个完整的潮汐过程可以分为涨潮、平潮、退潮和停潮4个阶段。一个潮周期内，最高水位被称为高潮(满潮)，最低水位被称为低潮（干潮）。涨潮是指从最低水位上涨到最高水位的过程。平潮是指当水位涨到最高水位时，这一水位将在一段时间内保持相对稳定，称为平潮。退潮是指从最高水位下落到最低水位的过程。停潮是指当水位退落到最低水位时，这一水位将在一段时间内保持相对稳定，这一过程被称为停潮一个潮周期内，高潮和低潮的水位差被成为潮差。三潮汐类型根据潮汐的发生周期和特征可划分为：半日潮、全日潮、不规则半日潮、不规则全日潮四潮汐的成因海洋潮汐是由于月球和太阳的引潮力引起的。引潮力指引起海面涨退的合外力。月球引潮力是地表某点受月球引力与该点运动的惯性离心力之合力。太阳对地球产生的引潮力约为月球产生引潮力的0.46倍。五朔望大潮和弦点小潮当农历初一或十五，月日地三个天体的位置大致在一条直线上，月球和太阳的合成引潮力最大，潮汐现象最为显著，潮差最大，故称为大潮或朔望大潮；当农历初八或二十三，月日地三个天体的位置大致成一直角，月球和太阳的合成引潮力最小，潮差最小，故称为小潮或弦点小潮六地形对潮汐的影响海区形态、深度影响潮汐发生发展。喇叭型河口区常出现涌潮和暴涨潮。洋流一洋流概述洋流：发生在海区与海区之间大规模的相对稳定的定向性非周期性的海水运动洋流按成因可分为有：风海流、密度流、补偿流以及潮流等。洋流分类凡从高纬流向低纬的海流，我们称之为“寒流”。凡从低纬流向高纬的海流，我们称之为“暖流”。二风海流、密度流、补偿流密度流：由于海水在水平方向上密度不同引起等压面倾斜所导致海水流动称为密度流。补偿流：由于海水流出另一个海区的海水补充这种海水流动。风海流：海水在风的切应力以及由风引起等压面倾斜所造成的海水水平运动。风海流引起的密度流是世界大洋表层环流系统的主要原因。三世界大洋表层洋流北半球基本模式以北回归线高压带为中心的反气旋型环流以中高纬度海上低压为中心的气旋型环流北印度洋的季风环流南半球基本模式以南回归线高压带为中心的反气旋型环流中高纬度的大规模西风漂流南极大陆的绕极环流。第四节：海平面变化一海平面变化由于气候变化、地壳运动等原因引起的海平面升降中国沿海海平面近50年来呈上升趋势，平均以每年1.0～3.0毫米的速率上升

二海平面上升与海洋灾害海平面上升是一种长期的、缓发性灾害。海平面上升直接导致潮位升高，风暴潮致灾程度增强、海水入侵距离、面积加大；海平面上升使潮差和波高增大，加重了海岸侵蚀的强度；海平面上升和淡水资源短缺的共同作用，加剧了河口区的咸潮入侵程度第五节海洋资源及海洋环境保护一海洋的重要性海洋是地球表面最大的单元体海洋是地球水圈的主体海洋是地球表面最大的资源库海洋的经济、政治、军事地位重要二海洋资源海水水资源和丰富的化学资源。海底蕴藏着丰富的矿产资源海洋有着巨大的动力系统海洋是地球上最大的生物库。三海洋污染和环境保护引起海洋污染的原因主要有：汕船泄漏、倾倒工业废料和生活垃圾、生活污水直接排进海洋四海洋污染特征一是污染源广二是持续性强三是扩散范围广四是防治难、危害大。第六节河流一河流流域水系河流指经常性或间隙性的水流以及容纳水流的河槽的总称。流域指由分水线所围限有径流流入干流或支流的集水区域。水系指流域中由干流和支流组成的河流网络二河流的过水断面过水断面：垂直于河道主流方向,某一特定时刻水面线与河底线包围的面积。过水断面要素：四要素：面积、湿周、糙度、水力半径三河流的纵断面河流纵断面指河底或水面高程沿河长的变化。四落差、河长、比降、河长：河源到河口的轴线长度落差：某一河段两端的高程差比降：单位河长的落差五河流的分段河流可分为河源、上游、中游、下游、河口等五个分段。六河流的水情要素河流的水情要素：描述河流存在、运动、变化的特征指标。河流的水情要素：水位、流速、流量、泥沙、冰情等。七水位水位：河流自由水面高出某一基准面以上的高程。八流速流速是指河流水质点在单位时间内所通过的距离。九流量流量就是在单位时间内流体通过某一断面的水量十河流的径流过程流域的降水由地面与地下汇入河网，并流出流域出口断面的水流称为径流。径流过程：坡面漫流、河网汇（集）流常见的径流形式又可分为：地面径流、地下径流、壤中流等。十一河流径流量的年内变化我国河流多数为冬季枯水期、春季增水期、夏季洪水期，秋季平水期。南方河流年内分配较北方河流均匀。十二洪水大量降水或积雪融水短时间内汇入河槽，流量和水位激增，形成特大径流称为洪水。洪水三要素：洪峰流量、洪水总量、洪水历时。十三河流与自然地理环境自然地理环境对河流的影响河流是流域内自然地理背景下的产物。河流的地理分布受气候严格控制河流的水文、水情要素受气候条件制约流域海拔、地形影响河流过程和特征流域植被和土壤状况影响径流过程和泥沙特性。河流对自然环境的影响河流本身是流域自然环境的重要组成河流过程是水循环