2024届高考地理一轮总复习第五章地球上的水与水的运动第四节水平衡原理及其应用教案

第四节水平衡原理及其应用(综合思维)新教材中有关水循环的内容多集中在发生的区域、环节等，而较少涉及水循环中的水量平衡这一内容。水量平衡是分析研究水文现象和水文过程的基础，水量平衡各要素组合特征构成地理地带划分的背景，常用以划分地理区域。近几年的高考还时常借助这一内容创设地理情境考查与水相关的知识，故本书对此进行专题复习，详解水平衡原理的应用。命题视角(一)水量收支平衡[典题感悟]下图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(1)～(3)题。(1)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(2)流域不同部位实际蒸发量差异显著，实际蒸发量最小的是()A．坡面 B．洪积扇C．河谷 D．湖盆(3)如果该流域大量种植耐旱植物，可能会导致()A．湖盆蒸发量增多 B．盐湖面积缩小C．湖水富营养化加重 D．湖水盐度增大[解析]第(1)题，盐湖面积多年稳定，说明多年平均实际蒸发量与年均降水量相当。第(2)题，由图可知，坡面坡度大，岩性硬，地表水与地下水储存条件差，由于水分储存量小，实际蒸发量最小。第(3)题，虽然是耐旱植物，但注意是“大量种植”，依然会消耗大量的地表水和地下水，导致入湖水量减少，盐湖面积缩小。[答案](1)C(2)A(3)B[思维建模]1．概念：水量平衡是水循环的数量表示，指地球任一区域在一定时段内，收入的水量与支出的水量之差等于该区域内的蓄水变量。2．含义：从长期来看，全球水的总量没有什么变化；但是对一个地区来说，有的时候降水量多，有的时候降水量少。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。(1)简单表示为：储水变化量＝降水量－蒸发量－径流量。(2)如果某地无储水变化，那么也可以表示为：降水量＝蒸发量＋径流量。(3)任何一个闭合流域：降入流域的降水量＝蒸发量＋流出流域河水量。3．各区域的水量平衡的表现海洋多年平均降水量＋多年平均径流量－多年平均蒸发量＝0内流区多年平均蒸发量＝多年平均降水量外流区多年平均降水量－多年平均蒸发量－多年平均径流量＝0全球多年平均降水量＝多年平均蒸发量[针对训练]阅读图文材料，完成下列要求。维多利亚湖地处东非高原，湖面海拔1134米，是因地壳运动、凹陷形成的较浅积水盆地，该湖唯一的出口是从北岸流出的维多利亚尼罗河。水葫芦喜热，不耐低温，多浮生于浅水水域，根系能直接从水中吸收有机养分，繁殖速度极快。20世纪80年代，维多利亚湖周边国家为美化该湖环境引种了水葫芦，导致水葫芦的泛滥，并带来一系列问题。如图示意维多利亚湖水系。从维多利亚湖凹陷形成到水量稳定，说明维多利亚湖流域降水量与蒸发量、外流径流量之间的关系。解析：维多利亚湖凹陷形成之时是盆地地形，盆地逐渐积水(主要来自降水)，说明降水量大于蒸发量与外流径流量之和；之后，降水量等于蒸发量与外流径流量之和，从而使维多利亚湖水量达到稳定。答案：凹陷形成时降水量大于蒸发量与外流径流量之和，到水量稳定时变为降水量等于蒸发量与外流径流量之和。命题视角(二)水平衡的应用[典题感悟]阅读图文材料，完成下列要求。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。后因河水泛滥，最终形成面积相对稳定的扎龙湿地(见下图)。扎龙湿地面积广大，积水较浅。(1)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。(2)指出未来扎龙湿地水中含盐量的变化，并说明原因。[解析]第(1)题，利用水循环过程中水量平衡的原理，当乌裕尔河为外流河时，河水流入嫩江，因此全流域降水量等于蒸发量加径流量，从数量关系上，最初降水量是大于蒸发量的；成为内流河后，由于河水不能外流(只能流入湿地)，其湿地面积会不断加大，直到湿地面积稳定，其间降水量不变，而蒸发量随水面的扩大，不断增加，直至蒸发量与降水量数量相等(这里有一个关键分析：如果是扎龙湿地，会出现蒸发量大于降水量的可能，其原因是径流的汇入；如果是全流域，由于没有形成外流，蒸发量只能等于降水量)。第(2)题，由于河流受阻而形成湿地，这样不论河还是湖均为内流区域，河水不断带来盐分物质，因此水中的含盐量会不断增加，未来湿地可能会成为咸水湖(沼泽)。[答案](1)降水量基本没有变化，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。(2)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)。[思维建模]1．水平衡原理的应用模式在分析一个地区的水平衡时，关键是把握好常见的收、支项目。收入大气降水，河、湖、冰川融水，地下水的输入，人工调水、灌溉等支出蒸发、蒸腾，径流输出，下渗，人工取水根据收支环节，在分析参与水循环的水量变化问题时，一般有以下几个方面：分析修水库对河流径流及库区的影响分析城市内涝的原因分析植被破坏对水循环的影响分析灌溉对土壤水盐运动的影响2.水平衡原理的其他应用(1)湖泊湿地的盐度平衡：外流湖湖水的含盐量收支是平衡的，汇入河流带来的盐分由流出河流带走，湖水盐度不会变化，但如果流出河流受阻，盐分收支被打破，湖水盐度会升高，有可能变成咸水湖。(2)河口处的冲淤平衡：河流入湖口或入海口处受到泥沙沉积与湖水、海水侵蚀的共同作用，二者平衡，河口三角洲面积不变。如果河流带来的泥沙增多，超过侵蚀作用，则河口三角洲面积增加；反之，河口三角洲面积减少。(3)海—气之间的热量平衡(如图所示)(4)土壤盐碱化若蒸发强烈，土壤中盐分随水沿土壤孔隙上升到地表，使土壤表层含盐量增加(返盐)；若降水量大，土壤表层盐分被雨水淋洗，使土壤表层脱盐(淋盐)。若降水少、气温低、蒸发弱，则盐分稳定。(5)河流断流问题总体水量平衡：径流量＝地表补给量＋地下补给量－渗漏量－用水量－蒸发量。长期而言，除用水量之外，其他几项都属于自然因素，应该在多年平均值上下波动。因此，造成河流断流的主要原因应该是区域用水量持续增加。[针对训练]阅读图文材料，完成下列要求。横断山区高山峡谷中的程海，位于云南省永胜县(如图所示)，为滇西第二大淡水湖。程海曾经是一个外流湖，平均水深72米，湖水通过程河向南流入金沙江。1690年前后程海水位开始下降，逐渐成为封闭型湖泊。程海湖面多年平均降水量为733.6毫米，蒸发量为2169毫米。目前，程海水面面积多年稳定在75.8平方千米，平均水深约25.7米。(1)程海曾经是一个外流湖，推测其成因。(2)分析程海由外流湖转变为内流湖的自然原因。(3)程海蒸发量约为降水量的3倍，但面积和水深保持多年稳定，试分析原因。(4)根据现今气候条件，预测程海未来自然演化的趋势。解析：第(1)题，程海位于横断山区高山峡谷中，曾经是一个外流湖。形成过程首先是程海地区受断裂作用下陷成谷地；位于亚热带季风气候区，气候温暖湿润，降水量大于蒸发量，积水成湖。第(2)题，程海由外流湖转变为内流湖的自然原因从气候变化、降水量和蒸发量的变化方面分析。第(3)题，面积和水深保持多年稳定的原因从其他水源补给方面分析。第(4)题，未来自然演化的趋势从程海所处的气候环境、降水量与蒸发量的关系方面分析。答案：(1)程海地区受断层作用下陷成谷地；气候温暖湿润，降水量大于蒸发量，积水成湖。(2)程海地区气候从湿润向干旱转变；降水量减少，蒸发量大增，湖泊水位大幅下降，程海从外流湖转变为内流湖。(3)目前，程海属于内流区域，面积和水深保持稳定，其水量收入与支出大体相对平衡；程海蒸发量远大于降水量，因此，程海水源补给除湖区降水外，还有其他水源补给；程海流域地处亚热带干热、封闭山谷，水源补给应为地下水。(4)程海位于南北走向的横断山区，不利于东南和西南季风的进入，属于雨影区；受背风坡气流下沉影响，焚风效应明显，气候上属于亚热带干旱气候。因此，程海蒸发量远远大于降水量，将经历从淡水湖转变为咸水湖、从盐湖到盐沼、从盐沼到完全干涸的发展历程。[课时跟踪检测]一、选择题流域水平衡包括大气水平衡、地表水平衡两个方面，分别对应着两个抽象的水库，即“大气水库”和“地表水库”。如图是某流域水平衡示意图。读图，回答1～2题。1．图中①②③④分别表示()A．跨流域调水、蒸发、降水、水汽净输入B．水汽净输入、降水、蒸发、跨流域调水C．跨流域调水、降水、蒸发、水汽净输入D．水汽净输入、蒸发、降水、跨流域调水2．关于流域水平衡说法正确的是()A．南水北调减少了我国地表水库水量B．大气水库的水主要来源于植物蒸腾C．地表水库仅包括河流水和湖泊水D．植被的变化对流域水平衡有重要影响解析：1.C2.D第1题，根据图中各内容之间的逻辑关系，可判断①为跨流域调水，②为降水，③为蒸发，④为水汽净输入。第2题，植被的变化可明显影响区域地表水下渗及植物的蒸腾量，会对流域水平衡产生重要影响，D正确。良好的绿洲生态系统是支持干旱地区可持续发展的前提，土壤含水量直接或间接地控制着绿洲植被的生长条件。甘肃张掖绿洲作物生长季水分收入项为降水和灌溉引水，2012年作物生长季绿洲水分收入总量为765.85毫米，其中降水占10.3%，绿洲灌溉需水量为213.03毫米。下图为张掖绿洲2012年6月22日—9月16日不同深度土壤体积含水量和降水量(P)日变化图。据此完成3～5题。3．降水事件对土壤含水量影响最大的是()A．0～20厘米深度的土壤B．40～60厘米深度的土壤C．100厘米深度处的土壤D．100厘米深度以下的土壤4．从绿洲水分收支角度考虑，该地农业生产中存在的水资源问题主要是()A．降水量较少，农业缺水严重B．灌溉用水少于需求，灌溉水源较短缺C．蒸发量极大，土壤供水不足D．灌溉用水多于需求，水资源浪费严重5．解决张掖绿洲水资源利用问题的有效措施有()A．进行跨流域调水 B．增加地膜覆盖C．减少单次灌溉量 D．实施人工降雨解析：3.A4.D5.C第3题，读图可知，不同深度土壤体积含水量都随降水量的变化发生变化，0～20厘米深度的土壤体积含水量曲线波动最大，说明其受降水事件的影响最大。100厘米深度以下土壤体积含水量图中没有体现。故选A。第4题，根据材料可知，该地灌溉引用的水资源远大于灌溉需水量，会造成水资源浪费严重。虽然当地降水量少，蒸发旺盛，但绿洲作物生长季水分收入项还有灌溉引水，水源比较充足。故选D。第5题，根据上题可知，张掖绿洲水资源利用问题是水资源浪费严重，应减少水资源浪费，提高水资源利用率，所以有效措施为减少单次灌溉量。该区灌溉引水量已远大于需水量，不需要再增加水量。增加地膜覆盖主要起保温、保湿作用，对水资源浪费问题影响不大。故选C。下图为近几年影响青藏高原上某较大湖泊面积的要素及变化图。读图，完成6～8题。6．影响近几年青藏高原该湖泊面积变化的最主要原因是()A．气温逐渐降低 B．湖泊蒸发减弱C．降水量逐渐增大 D．径流注入量增大7．该湖泊面积的变化对当地生态环境的影响是()A．荒漠化增速变缓 B．生物多样性减少C．水土流失加剧 D．区域沙尘暴频繁8．若该湖泊位于黄河上游，则黄河()A．发生凌汛现象减少B．年径流量会增加C．中游航运能力提高D．下游地下水补给增加解析：6.D7.A8.B第6题，径流汇入是影响湖泊水量变化和水面面积变化的最主要因素，径流注入量增大，湖泊面积增大。第7题，该湖泊面积增大，对当地生态环境的影响是荒漠化增速变缓。第8题，若该湖泊位于黄河上游，湖泊面积增大，黄河的补给水源增大，则黄河年径流量会增加。二、非选择题9．阅读图文材料，完成下列问题。呼伦湖位于内蒙古境内，呈东北—西南狭长分布，湖长93千米，平均宽度32千米，湖水面积2339平方千米。达兰鄂罗木河、新开河位于呼伦湖东北部，河长25千米，流向受呼伦湖和海拉尔河水位变化的制约，顺逆不定，是呼伦湖的吞吐河流。呼伦湖是一个淡水湖和咸水湖不断转化的湖泊。冬季11月初至翌年4月下旬，呼伦湖水量处于不增不减的平稳状态。4月下旬开始，呼伦湖水位逐渐上升。下图为呼伦湖位置及其周围水系示意图。(1)分析呼伦湖在冬季11月初至翌年4月下旬期间水量稳定的主要原因。(2)分析呼伦湖水位从4月下旬开始逐渐上升的主要原因。(3)呼伦湖是一个淡水湖和咸水湖不断转化的湖泊，对此作出合理解释。解析：第(1)题，呼伦湖位于内蒙古境内，纬度较高，冬季11月初至翌年4月下旬期间气温较低，呼伦湖水系各河流正值封冻期，地面径流补给减少或停止，水面不上涨；降雪和蒸发对湖水位基本上没有影响，因此湖水量处于稳定状态。第(2)题，4月下旬，气温回升快，呼伦湖进入解冻期，流域内的积雪融化，注入湖内的径流量增加，呼伦湖水位开始逐渐上升；此期间湖面冰层处在融化期，水体体积变大；湖面蒸发量不大，水量损失较少。第(3)题，呼伦湖盐度的变化主要取决于水量的增减和是不是排水湖(外流湖)，从水量变化和盐分外排角度分析即可。答案：(1)在此期间，呼伦湖水系各河流正值封冻期，地面径流补给减少或停止；降雪和蒸发对湖水位基本上没有影响，湖水量处于稳定状态。(2)4月下旬(春季)开始，河流进入解冻期，流域内的积雪融化，注入湖内的径流量增加；此期间湖面冰层处在融化期，湖面蒸发量不大，水量损失较少。(3)呼伦湖盐度的变化主要取决于水量的增减和是不是排水湖。当湖水量增加，水位上升，湖水通过新开河外排，成为排水湖(外流湖)，盐分外排，湖水含盐量降低到一定程度，形成淡水湖；当湖水量减少，水位下降，海拉尔河水位高时，湖水停止外排，海拉尔河水注入，成为内陆湖，盐分无法排出，湖水含盐量升高到一定程度，形成咸水湖。10．阅读图文材料，完成下列问题。艾比湖位于准噶尔盆地海拔最低处，有博尔塔拉河、奎屯河、精河三条河流直接汇入。研究表明，近60年来，由于气候变化，三条补给河流的径流总量呈增加趋势，但艾比湖的入湖流量和湖面却不断减小，周边盐场增多。下图为艾比湖的位置和水系图。