第二章地球上的水循环3.ppt

二、水量平衡二、水量平衡 根据“物质不灭定律”，所所谓水水量量平平衡衡，是是指指任任一一区区域域(如如一一个个流流域域)在在任任一一时段段（如如一一年年）内内，其其收收入入水量等于支出水量和区域内蓄水水量等于支出水量和区域内蓄水变量之和。量之和。即：式中：叫为收入水量；为支出水量；以为蓄水变量。在多水期为 正值，表示蓄水量增加；在少水期为 负值，表示蓄水量减少；在多年情况下 为零，表示多年中蓄水量平均起来是保持不变的，此时的平均水量即为：。水量平衡方程式是水分循环的数学表达式，根据不同的区域可建立不同的水量平衡方程。（一）通用水量平衡方程 现以陆地上任一地区为研究对象，取其三度空间的闭合柱体，其上界为地表，下界为无水分交换的深度。这样，对任一闭合柱体，任一时间内的水量平衡方程式为：式中：P为时段内降水量；分别为时段内水汽凝结量和蒸发量；分别为时段内地表流入与流出水量；、分别为时段内从地下流入与流出的水量；q为时段内工农业及生活净用水量；分别为时段始未蓄水量。若令E EE E2 2一一E E1 1为时段 蒸发量，为时段内蓄水变量，则上式可改写为：（51）此此式式即即为为通通用用水水量平衡方程式。量平衡方程式。（二）流域水量平衡方程（二）流域水量平衡方程 若将通用公式应用于一个流域内，则称流域水量平衡方程。流域有非闭合流域(开放流域)和闭合流域（封闭流域）之分。若所研究的水量平衡区为非闭合流域（即流域的地下分水线与地表分水线不相重合），则通用水量平衡方程式中的R10，则其水量平衡方程式为：（52）若所研究的水量平衡区为闭合流域（即流域的地下分水线与地表分水线相重合），则通用水量平衡方程式中的R1=0，R2=0，并令并令 ,则其水量平衡方程式为：（53）在多年的情况下，蓄水蓄水变量（量（）趋于零于零。于是多年闭合流域的水平衡方程式为：（54）（三）全球水量平衡方程（三）全球水量平衡方程 地球上多年水量并元明显的增减现象。对于海洋上，多年平均降水量（P）和大陆上 流入海洋的多年平均径流量（）之和应等于多年平均蒸发量（）,其水量平衡方程式为：（5.5）在大陆上，多年平均降水量（）与流出大陆的多年平均径流量（）之差等于多年平均蒸发量（），其水量平衡方程式为：（5.6）把式（55）十式（56），即得全球水量平衡方程式：（57）也即是全球的降水量 与蒸发量 相等：（58）从全球水量平衡中可以看出，它具有如下几个特点：全球水量是平衡的；全球水量是平衡的；海洋蒸发量大于降水量，海洋蒸发量大于降水量，而陆上蒸而陆上蒸发量小于降水量；发量小于降水量；海洋是大气水和陆地水的主要来源；海洋是大气水和陆地水的主要来源；海洋气团在陆地降水中起主要作用。海洋气团在陆地降水中起主要作用。地球上的水量平衡各要素值，见表51。（四）研究水量平衡的重要性（四）研究水量平衡的重要性 （1）通）通过水量平衡研究，可以水量平衡研究，可以对研究地区的自然地理研究地区的自然地理特征做出特征做出评价价。若将式（54）两边均除以，则 式中，为多年平均蒸发系数，为多年平均径流系数，两 者之和等于1。这两个系数在不同的自然地理区内是不同的，它们综合地反映了一个地区的干湿程度。干旱区蒸发系数大，径流系数小；湿润区则蒸发系数小，径流系数大。（2 2）水量平衡分析是水）水量平衡分析是水资源研究的基源研究的基础。通过水量平衡研究，可了解各地区的水资源总量，为水资源的开发利用提供依据。（3 3）水量平衡法是）水量平衡法是现代水文学研究的基本理代水文学研究的基本理论之一之一。水量平衡分析，是揭示自然界水文过程基本规律的主要方法，亦能校核水文计算成果。（4 4）水量平衡法是揭示人与）水量平衡法是揭示人与环境境间相互影响的方法相互影响的方法之一。之一。通过水量平衡的研究，可以定量地揭示水循环过程对人类社会的深刻影响，以及人类活动对水循环过程的消极影响和积极控制的效果。例如，全球的温室效应，使冰川加剧消融，冰川蓄水量减少；陆地上许多内陆湖泊蒸发旺盛，水位下降，蓄水量减少；地下水也因蒸发和开采而使蓄水量减少。这三方面减少的水量最后汇人海洋，促使海平面上升。而修水库又可减少人海水量。第三节第三节 蒸蒸 发(evaporation)概念一定温度下由液态水（水）转为气态水（水汽）的过程。由蒸发消耗的水量称为蒸发量，用蒸发失去的水层厚度（m）表示。（1）e与E二者的对比是出现蒸发的关键 eE出现凝结（过饱和）蒸发过程示意图蒸发过程 示意图蒸发尾迹（2）影响蒸发速度快慢的主要因素（三个）蒸发的温度蒸发的温度愈高，蒸发愈快，相反 愈慢。蒸发的性质同温度时，水面蒸发快于冰面、淡 水快于海水。空气湿度和风空气湿度大的蒸发速度小于空气 干燥时，有风时大于无风。上述影响因素中，起决定作用，其次为风。（3）日变化和年变化与气温相同（4）蒸发量空间分布因气温高低、海陆分布、水汽量多少而不同。实际年蒸发程度的世界分布图 据估计，全球15%的水汽蒸发来自大陆（包括内陆水），85%来自海洋。全球年蒸发量分布图全球年蒸发量分布图全球年蒸发量分布图全球年蒸发量分布图（2）云（cloud）云是空中凝结物。不同高度、不同形态的云是水圈水分循环的必经之路。武夷山云海庐山云雾线降水的形成（1）形成条件 e E f100%云滴要大，要能经历 从云到地面的下落过 程而不被蒸发掉。足够数量凝结核（2）不同纬度降水形成 低纬度T 0，暖云降水（雨水）。中、高纬度常出现冰、水共存现象。常出 现二种降水方式（雨，雨雪共存或雨、冰雹共 存或冰雹或雪）（3）人工降水人工降水 概念采用人工在云中播撒催化剂（干冰或碘化银）方法促云产生的降水。作用弥补干季节庄稼、植物、地表水等缺水 现象。实行地区我国上海、南京、安徽、河北、湖北等地为常采 用人工降水地区。地形雨地形雨降水的时间分配 常用降水量、降水时间、降水强度及降水季节变化、降水变率等表示。（1）降水量 常分日、月、年、月平均、年平均、多年平均降水量。（2）降水时间 一次降水过程从开始到结束持续的时间，用日、时、分表示。（3）降水强度 单位时间内的降水量。中央气象局将其分成7个等级。降水降水强度等度等级等等级级2424小小时强时强度等度等级级（mmmm）小雨小雨中雨中雨大雨大雨暴雨暴雨小雪小雪中雪中雪大雪大雪1010101024.924.9252549.949.950502.52.52.52.55.05.05.05.0 全球4000m深海循环模型图 通常水团由高纬度向低纬度流动。图中标明洋盆间水团交换只发生在环绕南极洲的南部大洋中。