水循环与水量平衡幻灯片.ppt

水循环与水量平衡1第1页，共21页，编辑于2022年，星期日一、水文循环及水量平衡n水文学：研究地球上江河、湖泊、冰川、地下水研究地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等各种水体的存在数量、分布及变化和海洋等各种水体的存在数量、分布及变化规律的科学。规律的科学。与气象学、地理学、生态环境学等关系与气象学、地理学、生态环境学等关系密切。密切。2第2页，共21页，编辑于2022年，星期日1.1 水文循环：（1）地球上水的存在形式：地球上水的存在形式：汽态、液态、固态汽态、液态、固态 （2 2）存在位置：）存在位置：空气中、地表、地下、生物体内空气中、地表、地下、生物体内 3第3页，共21页，编辑于2022年，星期日n 水文循环的概念：地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下蒸发变成地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下蒸发变成水汽，上升到空中，被气流带动输送到各地，在这水汽，上升到空中，被气流带动输送到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，以降水的形式降落到地面过程中，水汽遇冷凝结，以降水的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分水，再从河道或渗入地和海洋，降至地面的那部分水，再从河道或渗入地下以地下水形式补给河流流入海洋。水分这种下以地下水形式补给河流流入海洋。水分这种往返往返往返往返循环、不断转移交替循环、不断转移交替循环、不断转移交替循环、不断转移交替的现象称为水文循环或水循环。的现象称为水文循环或水循环。4第4页，共21页，编辑于2022年，星期日水循环示意图水循环示意图5第5页，共21页，编辑于2022年，星期日 水循环的外因：太阳辐射能和地球引力的存在太阳辐射能和地球引力的存在 水循环的内因：水物理三态水物理三态(气、液、固气、液、固)之间的相互之间的相互 转化转化6第6页，共21页，编辑于2022年，星期日海海 洋洋 上上 空空大大 陆陆 上上 空空海海 洋洋地地 下下陆陆 面面降降水水蒸蒸发发返返回回大大气气地面径流地面径流海海洋洋蒸蒸发发降降水水气流输运气流输运大循环：大循环：小循环小循环：自然界水循环据其规模及涉及的地域可分为：自然界水循环据其规模及涉及的地域可分为：大循环大循环/小循环小循环地下径流地下径流汇入河汇入河川川7第7页，共21页，编辑于2022年，星期日水文循环的意义：水文循环的意义：直接影响气候变化：直接影响气候变化：改变地表形态：改变地表形态：造成再生资源：造成再生资源：负面影响：干旱，洪涝灾害负面影响：干旱，洪涝灾害8第8页，共21页，编辑于2022年，星期日1.2 水量平衡：指地球任一区域(可可以以是是某某个个流流域域、湖湖泊泊、沼沼泽泽、海海洋洋或或某某个个地地区区，也也可可以以是是整整个个地地球球)，在一定时段内(时时段段可可以以是是日日、月月，也也可可以以是是一一年年、数数十十年年或或更更长长的的时时间间)，收入的水量与支出的水量之差等于该区域内的蓄水变量(蓄水变量指时段始末区域内蓄水量之差蓄水变量指时段始末区域内蓄水量之差)。水水水水量量量量平平平平衡衡衡衡是是是是水水水水文文文文循循循循环环环环的的的的定定定定量量量量描描描描述述述述，是是是是质质质质量量量量守守守守恒恒恒恒定定定定律律律律在在在在水文循环中的特定表现形式。水文循环中的特定表现形式。水文循环中的特定表现形式。水文循环中的特定表现形式。9第9页，共21页，编辑于2022年，星期日 式中式中:I 给定时段内输入研究区域的总水量；给定时段内输入研究区域的总水量；O 给定时段内输出研究区域的总水量；给定时段内输出研究区域的总水量；W 时段内研究区域蓄水量的变化量。时段内研究区域蓄水量的变化量。上式中各变量的单位：上式中各变量的单位：kmkm3 3 或或 mmmm I O=W水量平衡方程：水量平衡方程：10第10页，共21页，编辑于2022年，星期日 若以地球陆地为研究水量平衡对象，某时段若以地球陆地为研究水量平衡对象，某时段t内的水内的水量平衡方程可写成：量平衡方程可写成：Wc=Pc R Ec 式中式中:Ec：在时段内陆地的蒸发量；在时段内陆地的蒸发量；Pc：在时段内陆地的降水量；在时段内陆地的降水量；R：时段内由陆地流入海洋的径流量；时段内由陆地流入海洋的径流量；Wc：在时段内陆地蓄水量的变化量。在时段内陆地蓄水量的变化量。（1 1）地球上的水量平衡）地球上的水量平衡11第11页，共21页，编辑于2022年，星期日 若以海洋为研究水量平衡对象，某时段若以海洋为研究水量平衡对象，某时段t内的水量内的水量平衡方程可写成：平衡方程可写成：Ws=PsR Es式中式中:Es：海洋在时段内的蒸发量；海洋在时段内的蒸发量；Ps：海洋在时段内的降水量；海洋在时段内的降水量；R：时段内由陆地流入海洋的径流量；时段内由陆地流入海洋的径流量；Ws：海洋在该时段内蓄水量的变化量。海洋在该时段内蓄水量的变化量。12第12页，共21页，编辑于2022年，星期日上二式相加得：上二式相加得：或：或：式中：式中：陆地水量平衡方程陆地水量平衡方程 海洋水量平衡方程海洋水量平衡方程在多年平均的情况下，在多年平均的情况下，Wc0，Ws 0，则则13第13页，共21页，编辑于2022年，星期日河流流域的定义：河流流域的定义：河流某断面以上，汇集地表水和地下水的河流某断面以上，汇集地表水和地下水的区域（称做地面集水区和地下集水区）统称区域（称做地面集水区和地下集水区）统称做河流在该断面以上的流域。做河流在该断面以上的流域。由分水线包围的集水区域。由分水线包围的集水区域。（2）河流流域的水量平衡14第14页，共21页，编辑于2022年，星期日非闭合流域非闭合流域/闭合流域：闭合流域：非闭合流域：非闭合流域：若地面分水线与地下分水线在位置上不完全重合，若地面分水线与地下分水线在位置上不完全重合，即地面和地下集水区不相重合常称这种流域为非闭合即地面和地下集水区不相重合常称这种流域为非闭合流域。流域。闭合流域：闭合流域：若若流流域域的的地地面面水水和和地地下下水水分分水水线线在在位位置置上上重重合合，即即地地面面和和地地下下集集水水区区相相重重合合，则则称称这这种种流流域域为为闭闭合合流流域。域。15第15页，共21页，编辑于2022年，星期日不闭合流域的水量平衡示意图不闭合流域的水量平衡示意图不闭合流域的水量平衡示意图不闭合流域的水量平衡示意图PERSOWqRGIRGO地面分水线地面分水线地下分水线地下分水线16第16页，共21页，编辑于2022年，星期日 P+RGI=E+RSO+RGO+q+W式中式中:P：流域给定时段的降雨量；：流域给定时段的降雨量；E E：净蒸发量；：净蒸发量；对于不闭合流域，其水量平衡方程为：对于不闭合流域，其水量平衡方程为：W ：时段初及时段末流域蓄水量的变化量。时段初及时段末流域蓄水量的变化量。q：给定时段内流域内工农业及生活净用给定时段内流域内工农业及生活净用 水量；水量；RGO：给定时段内从地下流出的水量；给定时段内从地下流出的水量；RSO：给定时段内从地面流出的水量；给定时段内从地面流出的水量；RGI：给定时段内从地下水流入的水量；给定时段内从地下水流入的水量；17第17页，共21页，编辑于2022年，星期日不闭合流域的水量平衡示意图不闭合流域的水量平衡示意图不闭合流域的水量平衡示意图不闭合流域的水量平衡示意图PERSOWqRGIRGO地面分水线地面分水线地下分水线地下分水线18第18页，共21页，编辑于2022年，星期日 P=E+R+W闭合流域水量平衡方程为：闭合流域水量平衡方程为：对于闭合流域对于闭合流域:闭合流域的多年平均水量平衡方程式为：闭合流域的多年平均水量平衡方程式为：其中，其中，在方程在方程 P+RGI=E+RSO+RGO+q+W 中中RGI=0，如果，如果q 较小，则可取较小，则可取q=0，合并，合并RSO+RGO=R19第19页，共21页，编辑于2022年，星期日式中式中:：流域内多年平均降水量；：流域内多年平均降水量；：流域内多年平均径流量；：流域内多年平均径流量；：流域内多年平均蒸发量。：流域内多年平均蒸发量。对于多年平均的情况，闭合流域的水量平衡方程式为：对于多年平均的情况，闭合流域的水量平衡方程式为：20第20页，共21页，编辑于2022年，星期日令令 多多年年平平均均径径径径流流流流系系系系数数数数，其其反反映映流流域域降降雨雨量量转换成径流量的比例系数。转换成径流量的比例系数。多多年年平平均均蒸蒸蒸蒸发发发发系系系系数数数数,其其反反映映流流域域降降雨雨量量转换成蒸发量的比例系数。转换成蒸发量的比例系数。将式将式 两边除以两边除以 ，则该式变成，则该式变成因此，因此，0、0 用以反映流域气候地理特性。用以反映流域气候地理特性。如湿润地区：如湿润地区：00.5;半干旱地区：半干旱地区：00.3;干旱地区干旱地区:00.1 21第21页，共21页，编辑于2022年，星期日