1、1 自自然界的水循环及影响地下水的因素然界的水循环及影响地下水的因素1.1 水循环水循环1.2 水文循环水文循环1.3 水量平衡水量平衡1.4 水文循环的作用水文循环的作用1.5 影响水文循环的因素影响水文循环的因素 作业作业自然界中水的分布自然界中水的分布水体种类 总量/亿km3%淡水/亿km3%海洋水13.3896.5400地表水0.24251.750.241769.0地下水0.23701.710.108330.92土壤水0.000160.0010.0001650.05大气水0.0001290.00090.0001290.04生物水0.000011 0.000010.0000110.003
2、总储量13.85981000.3503100淡水占全球水资量的淡水占全球水资量的2.527%自然界中水的分布自然界中水的分布永冻层水永冻层水1.1 水循环水循环v 地球上各部位、各层圈都存在着水地球上各部位、各层圈都存在着水v 各部位的水是相互联系、相互转化的整体各部位的水是相互联系、相互转化的整体也称为也称为水系统水系统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转化关系联系与转化关系v 水循环分为：地质循环，水文循环水循环分为：地质循环，水文循环v 本章重点讨论水文循环本章重点讨论水文循环自然界中水的循环自然界中水的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
3、（据阿勃拉莫夫）（据阿勃拉莫夫）v定义定义-水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。换和周而复始运动的过程。（水文学水文学黄锡荃主编）黄锡荃主编）水文循环示意图水文循环示意图环节或要素环节或要素四要素：四要素：蒸发蒸发水汽输送水汽输送降水降水径流径流1.2 水文循环水文循环水文循环示意图水文循环示意图降水降水蒸发蒸发径流径流水汽输送水汽输送入渗入渗蒸发蒸发降水降
4、水水汽输送水汽输送v水文循环的分类水文循环的分类循环时空尺度不同：循环时空尺度不同：v大循环（海大循环（海-陆）陆）v小循环（海小循环（海-海，陆海，陆-陆）陆）现代水文学：循环路径不同：现代水文学：循环路径不同：v全球水文循环全球水文循环v流域水文循环流域水文循环v水水-土土-生系统水文循环生系统水文循环v水文循环的运动规律水文循环的运动规律海洋的蒸发量大于降水量海洋的蒸发量大于降水量陆地的降水量大于蒸发量陆地的降水量大于蒸发量大陆输入水汽量与输出水量基本平衡大陆输入水汽量与输出水量基本平衡自然界各种水体的循环更替期自然界各种水体的循环更替期水体类型 循环周期（年）水体类型 循环周期 海洋深
5、层地下水极地冰川永久积雪高山冰川永冻带底冰 250014009700160010000 湖泊沼泽土壤水河川水大气水生物水 17年5年1年16天8天几小时 返回返回1.3 水量平衡水量平衡v通用水量平衡方程通用水量平衡方程水文学（水文地质学）研究的基本原理水文学（水文地质学）研究的基本原理物质不灭（质量）、能量守恒定律为基本原理物质不灭（质量）、能量守恒定律为基本原理通用水量平衡方程：区域通用水量平衡方程：区域时段时段要素要素I=O+(W1 -W2)=O+W其中，其中，I：时段内输入区域的各种水量之和：时段内输入区域的各种水量之和O：时段内输出区域的各种水量之和：时段内输出区域的各种水量之和 W
6、=W1-W2：区域内时段始末的储水量变化区域内时段始末的储水量变化 不同区域、不同研究对象可以写出具体的水量平衡不同区域、不同研究对象可以写出具体的水量平衡方程式方程式 我国水量平衡我国水量平衡 全球水量平衡全球水量平衡返回返回v我国水量平衡我国水量平衡河河流流 流流域域面面积积（%）降降水水量量（mm）径径流流量量（mm）蒸蒸发发量量（mm）太平洋 56.72 918 391 527 印度洋 6.51 739 518.6 220.4 北冰洋 0.53 357 215.9 141.1 外外流流河河域域 总计 63.76 896 403.4 492.6 内内流流河河域域 36.24 164 33
7、.8 130.2 全全国国合合计计 1 10 00 0 6 62 29 9 2 26 69 9.5 5 3 35 59 9.5 5 太平洋流域太平洋流域内流区域内流区域印度洋流域印度洋流域北冰洋流域北冰洋流域分分区区 水水量量平平衡衡要要素素 年年水水量量（k km3）年年水水深深（mm）降降水水量量 1 11 10 00 00 00 0 924 径径流流量量 4 47 70 00 00 0 3 39 95 5 外外流流区区 蒸蒸发发量量 6 63 30 00 00 0 5 52 29 9 降降水水量量 9 90 00 00 0 3 30 00 0 内内流流河河域域 蒸蒸发发量量 9 90 0
8、0 00 0 3 30 00 0 降降水水量量 4 45 58 80 00 00 0 1 12 27 70 0 径径流流量量 4 47 70 00 00 0 1 13 30 0 世世界界海海洋洋 蒸蒸发发量量 5 50 05 50 00 00 0 1 14 40 00 0 降降水水量量 5 57 77 70 00 00 0 1 11 13 30 0 全全球球 蒸蒸发发量量 5 57 77 70 00 00 0 1 11 13 30 0 v全球水量平衡全球水量平衡1.4 水文循环的作用水文循环的作用水文循环的作用：水文循环的作用：通过循环通过循环水的质量得以净化、水的数水的质量得以净化、水的数量
9、得以再生量得以再生水资源不断更新与再生，可以保证在其水资源不断更新与再生，可以保证在其再生速度水平上的永续利用再生速度水平上的永续利用也是可持也是可持续发展保证续发展保证地下水是水循环的一部分，是大陆水资源的重要组地下水是水循环的一部分，是大陆水资源的重要组成。地下水的补给、径流、排泄又组成了其本身的循环。成。地下水的补给、径流、排泄又组成了其本身的循环。地下水的补给来源、补给量的大小，以及地下水水位的地下水的补给来源、补给量的大小，以及地下水水位的高低、水质的好坏等，很大程度上取决于气象、水文条高低、水质的好坏等，很大程度上取决于气象、水文条件。每项与地下水的直、间关系件。每项与地下水的直、
10、间关系1.5.1 气象因素气象因素1.5.2 水文因素水文因素1.5.3 地质因素地质因素1.5.4 人为因素人为因素影响地下水形成的气象因素影响地下水形成的气象因素v大气的物理状态称为天气。某一区域天气大气的物理状态称为天气。某一区域天气的平均状态称为这一区域的气候。的平均状态称为这一区域的气候。v决定大气物理状态的气象因素包括决定大气物理状态的气象因素包括v气温气温v湿度湿度v降水降水v蒸发蒸发 v气压气压气温气温v 大气中具有一定的温度称为气温。大气中具有一定的温度称为气温。v一切天气变化，主要由气温不同引起。气温一切天气变化，主要由气温不同引起。气温变化会直接影响地下水温度变化，水温变
11、化变化会直接影响地下水温度变化，水温变化又会使地下水中的气体成分发生变化。又会使地下水中的气体成分发生变化。湿度湿度 大气中水汽的含量称为空气的湿度。表示方法有大气中水汽的含量称为空气的湿度。表示方法有v绝对湿度绝对湿度：指某一时刻空气中水汽的含量。：指某一时刻空气中水汽的含量。饱和水汽含量：某一温度下，空气中可能被容纳的水汽数饱和水汽含量：某一温度下，空气中可能被容纳的水汽数量称为量称为饱和水汽含量饱和水汽含量。绝对湿度只能说明某一时刻空气中水汽含量的多少，而不绝对湿度只能说明某一时刻空气中水汽含量的多少，而不能说明空气中的水分是否达到饱和。能说明空气中的水分是否达到饱和。v相对湿度相对湿度
12、：指某一时刻空气中水汽张力与同一时刻的：指某一时刻空气中水汽张力与同一时刻的饱和水汽张力之比。饱和水汽张力之比。空气绝对湿度不变时，当气温下降时，则相对湿度增加。空气绝对湿度不变时，当气温下降时，则相对湿度增加。即绝对湿度不变时，相对湿度与气温的变化成反比。当相即绝对湿度不变时，相对湿度与气温的变化成反比。当相对湿度达到对湿度达到100时，说明空气中水汽已达到饱和状态。时，说明空气中水汽已达到饱和状态。露点露点：空气中水汽达到饱和时的温度称为露点。气温低于：空气中水汽达到饱和时的温度称为露点。气温低于露点，多余水汽就要凝结形成降水。露点，多余水汽就要凝结形成降水。降水降水 当空气的温度低于露点
13、时，空气中多余的水汽当空气的温度低于露点时，空气中多余的水汽就要凝结，以液态或固态形式降落到地表形成降水。就要凝结，以液态或固态形式降落到地表形成降水。降水量用雨量计测量，用水层厚度（降水量用雨量计测量，用水层厚度（mm）表示。）表示。v降水渗入地下构成地下水的补给来源。其强弱取决降水渗入地下构成地下水的补给来源。其强弱取决于：一、大气降水的强度及延续时间，二、当地的于：一、大气降水的强度及延续时间，二、当地的渗入条件，如地表岩石的透水性、地形、植被等。渗入条件，如地表岩石的透水性、地形、植被等。v即：单位时间内所降下的雨量大，延续时间长，渗即：单位时间内所降下的雨量大，延续时间长，渗入条件好
14、，地表岩石透水性好，地形平坦，植被良入条件好，地表岩石透水性好，地形平坦，植被良好，则补给地下水量就多。好，则补给地下水量就多。蒸发蒸发 v 水在常温下由液态变为气态的过程称为蒸水在常温下由液态变为气态的过程称为蒸发。发。v分类：水面蒸发分类：水面蒸发（温度、水汽饱和差、风速、气压）（温度、水汽饱和差、风速、气压）土面蒸发土面蒸发（埋藏条件、土壤性质）（埋藏条件、土壤性质）叶面蒸腾叶面蒸腾蒸发量以水层厚度（蒸发量以水层厚度（mm）表示。与降）表示。与降水量对应水量对应气压气压v大气的质量施加于地面的压力称为大气的质量施加于地面的压力称为气压气压。v任一高度上的气压，是指在静止大气中，任一高度上
15、的气压，是指在静止大气中，单位面积所承受大气柱的重量。单位面积所承受大气柱的重量。v各地气压的差异引起空气运动，冷暖空气各地气压的差异引起空气运动，冷暖空气交锋就形成降雨。气压的变化还可影响地交锋就形成降雨。气压的变化还可影响地下水位升降，从而引起泉水流量变化。如下水位升降，从而引起泉水流量变化。如气压下降，泉水流量有增加的现象。气压下降，泉水流量有增加的现象。影响地下水形成的水文因素影响地下水形成的水文因素v河流与地下水联系。一般河流上游排泄地下水，下游补给地下水。v流域和水系v径流及其表示方法流域和水系流域和水系v河流河流：降水或由地下涌出地表的水，汇集在地面：降水或由地下涌出地表的水，汇
16、集在地面低洼处，在重力作用下，经常或周期性的沿着流低洼处，在重力作用下，经常或周期性的沿着流水本身造成的槽形凹地流动，即河流。水本身造成的槽形凹地流动，即河流。v水系：水系：河流沿河接纳很多支流，水量不断增加，河流沿河接纳很多支流，水量不断增加，这种干流和支流组成的系统称为水系。这种干流和支流组成的系统称为水系。v分水岭：分水岭：两个相邻不同水系之间的界限成为分水两个相邻不同水系之间的界限成为分水岭（分水线）。岭（分水线）。v流域：流域：分水岭做包围的区域称为流域。分水岭做包围的区域称为流域。流域面积：流域面积：流域内的平面面积称为该河流的流域面积流域内的平面面积称为该河流的流域面积（集水面积
17、）。（集水面积）。地下水流域：地下水流域：地下水分水岭所包围的区域称为地下水地下水分水岭所包围的区域称为地下水流域。流域。地下水分水岭往往与地表分水岭一致，也可以不一致，除受地质地下水分水岭往往与地表分水岭一致，也可以不一致，除受地质构造因素影响外，与两河间分水岭地带岩石的透水性及在地下水构造因素影响外，与两河间分水岭地带岩石的透水性及在地下水渗透方向上的两河水位标高有关。渗透方向上的两河水位标高有关。径流及其表示方法径流及其表示方法径流：指一个流域内的降水去除消耗于蒸发径流：指一个流域内的降水去除消耗于蒸发 以外的全部水流。以外的全部水流。地表径流地表径流地下径流地下径流v流量（流量（Q）：
18、单位时间内，经过河流某一断）：单位时间内，经过河流某一断面的水量。面的水量。v径流总量：在该断面以上的集水面积内，径流总量：在该断面以上的集水面积内，某一时段（某一时段（T）流出的总水量。）流出的总水量。v径流模数：单位流域面积上平均产生的流径流模数：单位流域面积上平均产生的流量。量。QvFWQT310QMF地表径流特征值地表径流特征值v径流深度：河流在某一段时间内的径流总径流深度：河流在某一段时间内的径流总量均匀分布于测流断面以上的流域面积上量均匀分布于测流断面以上的流域面积上所形成的水层厚度。所形成的水层厚度。v径流系数：在一定时间内，径流深度与同径流系数：在一定时间内，径流深度与同时期降
19、水量之比。时期降水量之比。310WYFYX地表径流特征值地表径流特征值v地层岩性地层岩性赋存的基础赋存的基础v地质构造地质构造埋藏、分布、运动的主导因素埋藏、分布、运动的主导因素v地貌条件地貌条件补给、径流、排泄的重要条件补给、径流、排泄的重要条件影响地下水形成的地质因素影响地下水形成的地质因素影响地下水形成的人为因素影响地下水形成的人为因素v人造林及防护林带能加速循环，有利；人造林及防护林带能加速循环，有利；v修建水利工程，南水北调，人工运河，水库修建水利工程，南水北调，人工运河，水库v修筑梯田可减少地表径流、阻挡水土流失、修筑梯田可减少地表径流、阻挡水土流失、增加降雨入渗、增强地下水径流等。增加降雨入渗、增强地下水径流等。作业作业1.什么是水文循环，水文循环有什么作用，自什么是水文循环，水文循环有什么作用，自然界的水文循环有哪几种？然界的水文循环有哪几种？2.影响水文循环的气象要素有哪些？影响水文循环的气象要素有哪些？
