地理市教研分享-水平衡专题（中吴智杰）

扫码签到浅谈水平衡原理及其应用

高二地理中心组吴智杰

2019年4月11日水循环与水量平衡水量平衡是水循环的数量表示。水循环着眼于过程现象。水平衡则着眼于各水平衡要素间的数量关系,指出了这种时刻不停的循环运动又保持着数量上相对平衡。地理上的水是统一的整体

不同阶段高中地理课程标准变化《30年来我国高中地理教材的变化及启示》

杨东美张胜前（广西师范学院地理科学与规划学院）水量平衡：海洋和陆地的水量平衡不同时期高中地理人教版教材内容变化年份1987年2003年2016年必修1教材内容要点第三章第一节水循环和水平衡1.自然界的水循环2.水平衡第三单元3.5陆地水与水循环1.陆地水体类型2.陆地水体的相互联系3.水循环第三章第一节自然界的水循环1.相互联系的水体2.水循环的过程和意义高中地理对于水循环只涉及到了其发生的具体区域、环节等。而对于水循环中的水量平衡一部分没有进行涉及。但17、18年的高考题中都有所涉及。解决问题1理解水平衡的原理2了解人类活动对水平衡的影响3情景应用迁移全球水量平衡表通过水汽输送到达陆地通过径流输送流入海洋水平衡原理水量平衡（Waterbalance）原理

研究对象：全球、某区（流）域、某单元水体（如河段、湖泊、沼泽、海洋等）。

研究时段：分钟、小时、日、月、年，更长的尺度。从长期来看，全球水的总量没有变化。水量平衡相关变量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Q:工农业及生活净用水量10水平衡原理（32K老版本）某个地区在某一段时期内，水量收入和支出的差额，等于该地区的储水变化量。这就是水平衡原理。

根据水平衡原理，一条外流河流域内某一段时期的水平衡方程式为：

P（降水量）-E（蒸发量）-R（径流量）=ΔS（储水变化量）

从多年平均来说，流域储水变量ΔS的值趋于零

流域（陆地）多年水平衡方程式为：

P0=E0+R0

海洋的蒸发量大于降水量，多年平均降水量平衡方程式可写为：

P0=E0-R0

全球多年平均水平衡公式为：P0=E0

设想沿某地区边界做一垂直的柱体，以地表作为柱体的上界，地面以下无水分交换的深度作为下界，该柱体在任一时段内水量（P+E1+R表入

+R下入）-（E2+R表出+R下出+q）=W末-W初

即：P=（E2-E1）+（R表出-R表入）+（R下出-R下入）

+q+（W末-W初）降水量（P）、地表水汽凝结量（E1）、地表水流入量（R表入）、地下水流入量（R下入）；蒸发量（E2）、地表水流出量（R表出）、地下水流出量（R下出）、工农业及生活净用水量（q）。如果该地在研究时段始末的蓄水量分别为W初和W末，则该地在任一时段内的水量平衡方程可写为：收入项有支出项有水平衡原理从长期看，全球水的总量没有什么变化。某个地区在某一段时间内，水量收和支出差额，等于某地区的储水变化量。

如果所研究的区域是一个闭合流域，即外流域的地表水或地下水不会流入该流域，该流域的地下水也不会从地下流到外流域，而是全部注入河流，与地表水一起流出流域。这样，通用的水量平衡方程式当中的R表入=0，R下入=0。

则：P=（E2-E1）+（R表出-0）+（R下出-0）+（W末-W初）即：P=（E2-E1）+（R表出+R下出）+（W末-W初）∵R=R表出

+R下出

W末-W初

=±△S

∴P=E+R±△S（流域任一时段的水量平衡方程）流域多年平均的水量平衡方程：P0=E0+R0

海洋水量平衡方程15P海E海R∆S海海洋水量平衡方程：P海+R−E海=∆S海多年平均：P0+=E0−R0陆地水量平衡方程P海E海R∆S海R地表R地下P陆E陆陆地水量平衡方程：P陆−R地表−R地下−E陆−T=∆S陆∆S陆T多年平均：P0-R0=E0全球水量平衡方程E/P为多年平均蒸发系数R/P为多年平均径流系数

流域（陆地）多年水平衡方程式为：

P0=E0+R0

海洋的蒸发量大于降水量，多年平均降水量平衡方程式可写为：

P0=E0-R0

全球多年平均水平衡公式为：P0=E0区域水量平衡方程R地表R地下PE区域水量平衡方程：P陆+R’地表+R’地下−R地表−R地下−E−T=∆S∆STR’地表R’地下−Qd+Qr人类活动影响区域水量平衡方程19区域水量平衡方程：P陆+R’地表+R’地下−R地表−R地下−E−T=∆S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−T=∆S全球的水量平衡方程式

陆地的水量平衡方程：

海洋的水量平衡方程：

P陆-E陆–R=±△S陆

P海-E海+R=±△S海

（式中△S陆、△S海为研究时期内陆地和海洋蓄水量的变化量，R为由陆地经地面和地下入海的径流量。）

陆地和海洋多年平均的水量平衡方程为：全球的水量平衡方程：E0陆=P0陆-R0E0海=P0海+R0

即：P0

=E0

P0陆+P0海=E0陆+E0海

各区域水平衡状况区域水平衡状况海洋E0-R0=P0内流区域E0=P0外流区域E0+R0=P0全球E0=P0情况推导区域水平衡状况（学生推导）海洋E0-R0=P0内流区域E0=P0外流区域E0+R0=P0全球E0=P0表格中的数字，不但表达出了水平衡原理的正确性，而且还可以看出不同类型的水循环数量级是不同的。如海洋降水量占据总蒸发量的90%以上海陆间循环只为海洋总蒸发的10%一下。消除学生以为海陆间循环规模最大的误解。中国主要河流流域多年水量平衡值R0+E0=P0多年平均径流系数多年平均蒸发系数（2017全国I卷）图2示意我国西北某闭合流域的剖面。该流域气候较干，年均降水量仅为210毫米，但湖面年蒸发量可达2000毫米，湖水浅，盐度饱和，水下已形成较厚盐层，据此完成6-8题。（2017全国I卷）6.盐湖面积多年稳定，表明该流域的多年平均实际蒸发量A.远大于2000毫米

B.约为2000毫米C.约为210毫米

D.远小于210毫米P0（多年平均降水量）=E0（多年平均实际蒸发量）当地储水变化量为零（2018全国I卷）乌裕尔河原为嫩江的支流。受嫩江西移、泥沙沉积等影响，乌裕尔河下游排水受阻，成为内流河。河水泛滥，最终形成面积相对稳定的扎龙湿地(图10)。扎龙湿地面积广大，积水较浅。提取信息（1）河流排水受阻常形成堰塞湖，乌裕尔河排水受阻却形成沼泽湿地。据此推测扎龙湿地的地貌、气候特点。（6分）降水多汇水量大易泛滥蒸发小下渗少排泄不畅纬度高气温低蒸发小地形平缓开阔降水较少×季节变化大答案：地势平坦、开阔。气候较为干旱（蒸发能力强）。（2）分析从乌裕尔河成为内流河至扎龙湿地面积稳定，乌裕尔河流域降水量、蒸发量数量关系的变化。（6分）原有平衡是外流区域的水平衡：乌裕尔河曾为嫩江支流（外流），P降水量=E蒸发量+R径流量，P降水量＞E蒸发量

P=（E2-E1）+（R表出-R表入）+（R下出-R下入）+q+（W末-W初）（2）分析从乌裕尔河成为内流河至扎龙湿地面积稳定，乌裕尔河流域降水量、蒸发量数量关系的变化。（6分）原有平衡是外流区域的水平衡：乌裕尔河曾为嫩江支流（外流），P降水量=E蒸发量+R径流量，P降水量＞E蒸发量

河流阻塞导致失衡：淤塞成为内流河的初期：P降水量＞E蒸发量→湿地形成并逐步扩张湿地扩大建立内流区域心的平衡：湿地扩张→蒸发量增大并最终与降水量平衡，P降水量=E蒸发量答案：降水量基本不变化，蒸发量逐渐增大，二者数量关系由降水量大于蒸发量最终变为降水量等于蒸发量。（3）指出未来扎龙湿地水中含盐量的变化，并说明原因。（6分）（3）变化：水中含盐量逐渐增加。原因：河水不断为湿地带来盐分（矿物质）；随着湿地水分蒸发，盐分（

矿物质）富集（最终饱和）。4有人建议，通过工程措施恢复乌裕尔河为外流河。

你是否同意，并说明理由。河道恢复外泄畅通外江相连鱼类增多生物多样性

外海相通水体更新，泥沙入海减少淤积减少盐类积累富集减轻水体富营养化排污染物增强水体净化4有人建议，通过工程措施恢复乌裕尔河为外流河。

你是否同意，并说明理由。答案：同意，可防止盐分（矿物质）富集；减少泥沙淤泥；扩大鱼类种群规模；减轻水体富营养化。不同意，应减少对自然的干扰；保持湿地水量稳定；保护生物多样性；维护食物链完整（保护丹顶鹤）；防止湿地环境变化。维持水量稳定维持湿地面积维持食物链完整维持生物多样性保护生态环境避免施工带来的生态破坏人类活动的影响有利影响：引水灌溉、修建水库、跨流域调水不利影响：滥伐森林，过量抽取地下水，排干湖沼扎龙湿地位于乌裕尔河下游的闭流洼地

(

内流区

)

。该区春季干旱风大，夏季炎热多雨，秋季凉爽霜早，冬季寒冷漫长，年均降水量为

418.7

毫米

。

结合扎龙湿地水循环示意图

(

图

G1

－

5)

，回答

8

～9

题。8

．扎龙湿地水量支出最大的水循环环节是图中

(

)A

．①

B

．②

C

．③

D

．④9

．修建中部引嫩

(

江

)

干渠的主要目的是

(

)A

．调蓄湖泊水库水量

B

．增加湿地生态用水C

．满足农业灌溉需水

D

．治理土地的盐渍化支出项蒸发量（E2）、地表水流出量（R表出）、地下水流出量（R下出）、工农业及生活净用水量（q）。8

．扎龙湿地水量支出最大的水循环环节是图中

(

)A

．①

B

．②

C

．③

D

．④9

．修建中部引嫩

(

江

)

干渠的主要目的是

(

)A

．调蓄湖泊水库水量

B

．增加湿地生态用水C

．满足农业灌溉需水

D

．治理土地的盐渍化答案：AB水量平衡研究意义：

水量平衡是自然界的一条基本规律。它是现代水文学的理论基础之一，是研究各种水文要素之间数量关系的基本原理，也是水资源量估算的基本出发点，在水文和水资源研究中得到广泛应用。研究水量平衡的意义，在于它可以定量揭示水循环与自然地理环境和人类社会的关系，反映水文要素之