水文资料水文地质学基础第一章.ppt
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1、水文地质学基础Fundamentals of Hydrogeology第一章第一章 地球上的水及其循环地球上的水及其循环1.1 1.1 地球上的水地球上的水1.2 1.2 自然界的水循环自然界的水循环1.3 1.3 与水文循环有关的气象、水文因素与水文循环有关的气象、水文因素1.4 1.4 我国水文循环概况我国水文循环概况地球上水的起源地球上水的起源:组成地球水圈的水(包括地表水与地下水):组成地球水圈的水(包括地表水与地下水)是在原始地壳形成以后,在整个地质时期内从地球内部不断逸是在原始地壳形成以后,在整个地质时期内从地球内部不断逸出而起源的。出而起源的。地球各层圈(地核、地幔、地壳、水圈、
2、生物圈、大气圈)都地球各层圈(地核、地幔、地壳、水圈、生物圈、大气圈)都有水,但不同层圈中水的含量、分布、物化状态差别甚大。有水,但不同层圈中水的含量、分布、物化状态差别甚大。区分为两大部分:区分为两大部分:浅部层圈水浅部层圈水、深部层圈水深部层圈水。浅部层圈水浅部层圈水:从大气圈到地壳上半部。:从大气圈到地壳上半部。特征特征:地壳上部(深度:地壳上部(深度15km)15km)大气水、地表水、地下水及生大气水、地表水、地下水及生物体中的水物体中的水 不受高温、高压影响,以自由态不受高温、高压影响,以自由态H H2 2O O分子的形式存分子的形式存在(以液态为主、固态与气态并存),含量很大,在(
3、以液态为主、固态与气态并存),含量很大,约为约为1414亿亿kmkm3 3,占地球水的,占地球水的99.98%99.98%。矿物结合水矿物结合水:矿物结晶内部及其间的水。如沸石水、结晶水、:矿物结晶内部及其间的水。如沸石水、结晶水、结构水等。其在一定温度下从矿物中释出成为自由态的水(结构水等。其在一定温度下从矿物中释出成为自由态的水(H H2 2O O),与其它水体相互转换。),与其它水体相互转换。1.1 1.1 地球上的水地球上的水 地球浅部层圈水1.1 1.1 地球上的水地球上的水 Company Logo深部层圈水深部层圈水:分布于地壳下部直到下地幔这一范围内。:分布于地壳下部直到下地幔
4、这一范围内。地壳下部地壳下部(深约(深约1535km):1535km):地温高、压力大,水不能以普通液地温高、压力大,水不能以普通液态水或气态水形式存在态水或气态水形式存在-被被压密的压密的气水溶液气水溶液。地幔软流层中所含水分总量约为现代海洋水总量的地幔软流层中所含水分总量约为现代海洋水总量的35-5035-50倍。倍。上地幔上地幔:H H2 2O-OHO-OH-+H +H+下地幔、下地幔、地核地核 :OHOH-H-H+O +O2-2-地球深层圈中特殊高压高温下的离解状态的水、地壳矿物内部地球深层圈中特殊高压高温下的离解状态的水、地壳矿物内部的结合水,均以非自由态水的形式存在,传统观点未将这
5、些的结合水,均以非自由态水的形式存在,传统观点未将这些水纳入地球水圈之内,这是值得商榷的。我们认为,广义的水纳入地球水圈之内,这是值得商榷的。我们认为,广义的水圈应当包括地球各层圈中以各种不同状态存在且相互转化水圈应当包括地球各层圈中以各种不同状态存在且相互转化的所有水。的所有水。1.1 1.1 地球上的水地球上的水 Company Logov自自然然界界的的水水循循环环:自自大大气气圈圈到到地地幔幔的的地地球球各各个个层层圈圈中中的的水水构构成成一一个个系系统统,该该系系统统内内的的水水相相互互联联系系、相互转化的过程。相互转化的过程。v 按按其其循循环环途途径径长长短短、循循环环速速度度快
6、快慢慢及及涉涉及及层层圈圈范范围围,分为,分为水文循环水文循环与与地质循环地质循环。v 自然界的水循环自然界的水循环 各部位水的各部位水的联系与系与转化关系化关系 v 本章重点讨论水文循环本章重点讨论水文循环1.2 1.2 自然界的水循环自然界的水循环 自然界水循环转下页Company Logo自然界的水循环地质循环与水文循环关系示意图地质循环与水文循环关系示意图(据阿勃拉莫夫)(据阿勃拉莫夫)水文循环水文循环 Hydrologic-cycle(1)定定义义:发发生生于于大大气气水水、地地表表水水和和地地壳壳岩岩石石空空隙隙中中的的地地下下水水之间的水循环之间的水循环(范围、四个环节)。水文循
7、水文循环示意示意图环节或要素或要素(2)特点特点:速度较快、途径较短、转换交替比较迅速。:速度较快、途径较短、转换交替比较迅速。(3)水文循环的划分水文循环的划分 循循环路径不同:路径不同:大循大循环(海(海-陆)与小循)与小循环(海(海-海,海,陆-陆)时空尺度不同:空尺度不同:全球水文循全球水文循环,流域水文循,流域水文循环,水,水-土土-生系生系统水文循水文循环(4)水文循环的作用水文循环的作用 水通水通过不断不断转化,水化,水质得以得以净化化水通水通过不断循不断循环水量得以更新再生水量得以更新再生1.2 1.2 自然界的水循环自然界的水循环水文循环-环节转下页水文循环示意图 水文循环尺
8、度水文循环尺度全球、流域(区域)、水全球、流域(区域)、水-土土-生生 思考:思考:水文循环发生的动力条件是什么?水文循环发生的动力条件是什么?降水降水 蒸发蒸发 径流径流 水汽输送水汽输送 入入渗渗 蒸发蒸发 降水降水 水汽输送水汽输送 地质循环地质循环(1)定义定义:地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。(2)过程过程:初生水的形成;在地幔下降流区,含有大量水:初生水的形成;在地幔下降流区,含有大量水的地壳岩块沉入地幔,使地幔得到浅层圈水的补充;此外,的地壳岩块沉入地幔,使地幔得到浅层圈水的补充;此外,地质循环还发生在成岩、变质、风化等作用过程中。地
9、质循环还发生在成岩、变质、风化等作用过程中。水文循环与地质循环的区别水文循环与地质循环的区别1 水文循环发生于地球浅层圈,是水文循环发生于地球浅层圈,是H2O分子态水的转换分子态水的转换2 水文循环速度快、更替较快水文循环速度快、更替较快3 水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等有极大的影水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等有极大的影响,是水文学与水文地质学的研究重点。响,是水文学与水文地质学的研究重点。4 地质循环发生于地球浅层圈与深层圈之间,常伴有水分子地质循环发生于地球浅层圈与深层圈之间,常伴有水分子的分解与合成。的分解与合成。5 地质循环速度缓慢。地质循环速度缓慢。1.2 1.2
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