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1、 一种观点认为一种观点认为是地球从原始太阳星云中分离出来的时候，经过冷凝，是地球从原始太阳星云中分离出来的时候，经过冷凝，携带有这部分水，起初存在于矿物、岩石中。后来，地球演化中，轻重携带有这部分水，起初存在于矿物、岩石中。后来，地球演化中，轻重物质分离，水从岩石、矿物中释放出来，成为地球上水的来源。物质分离，水从岩石、矿物中释放出来，成为地球上水的来源。另一些学者认为另一些学者认为来自地球内部。据分析研究表明，火山喷发的岩浆来自地球内部。据分析研究表明，火山喷发的岩浆中平均含有中平均含有7 7的水分，而冷凝形成的岩浆中只含的水分，而冷凝形成的岩浆中只含1 1的水分，其余的水分，其余6 6的的
2、水分则聚集成海洋。水分则聚集成海洋。还有一些科学家认为：还有一些科学家认为：地球上的水大部分是由撞入地球的彗星带来地球上的水大部分是由撞入地球的彗星带来的。美国科学家曾对人造卫星发回的数千张照片进行了研究，认为每分的。美国科学家曾对人造卫星发回的数千张照片进行了研究，认为每分钟约有钟约有2020颗由冰物质组成的彗星撞入地球，若每颗彗星直径为颗由冰物质组成的彗星撞入地球，若每颗彗星直径为1010米，则米，则每分钟就有每分钟就有1000m1000m3 3的水进入地球，一年则可达的水进入地球，一年则可达0.50.5亿亿kmkm3 3。据此推论：地球。据此推论：地球形成距今形成距今4646亿年中，就有
3、亿年中，就有2323亿亿kmkm3 3的水进入地球，超过了目前海水的总量的水进入地球，超过了目前海水的总量(约约13.413.4亿亿kmkm3 3)。1.1 1.1 地球上的水地球上的水1.1.地球上水起源的假说：地球上水起源的假说：第一章 地球上的水及其循环目前普遍接受的看法是：目前普遍接受的看法是：组成地球水圈的水（包括地表水和地下水）组成地球水圈的水（包括地表水和地下水），是在原始地壳形成以后，在整个地质时期内，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。从地球内部不断逸出而起源的。2.2.地球上水的分布地球上水的分布n 浅部层圈水：浅部层圈水：从大气圈到地壳上从大
4、气圈到地壳上半部。分布有大气水、地表水、地半部。分布有大气水、地表水、地下水及生物体中的水。下水及生物体中的水。以自由态以自由态H H2 2O O分子形式分子形式存在，以液态为主，也有存在，以液态为主，也有气态与固态存在。气态与固态存在。n 深部层圈水：深部层圈水：从地壳下部直到下从地壳下部直到下地幔。在这一范围内地温高达地幔。在这一范围内地温高达400C400C，压力也很大，水成为被压，压力也很大，水成为被压密的气水溶液（密的气水溶液（离解状态的非自由离解状态的非自由态的水态的水）。）。大气圈大气圈地壳上半部地壳上半部上地幔上地幔地核地核地壳下半部地壳下半部下地幔下地幔浅部层圈水浅部层圈水深
5、部层圈水深部层圈水u地球浅部层圈水的分布地球浅部层圈水的分布 地球表面海地球表面海陆面积比例为陆面积比例为“七三开七三开”(即即七成海洋、三七成海洋、三成陆地成陆地)”)”海洋海洋和陆地的分布和陆地的分布是很不均匀的。是很不均匀的。由于全球由于全球陆地面积还不陆地面积还不及海洋面积的及海洋面积的一半，所以在一半，所以在任何一个半球任何一个半球上，海洋面积上，海洋面积都比陆地面积都比陆地面积要大。要大。陆地淡水占全球水量的2.532u 冰川和永久积雪虽然为淡水，但却难以开采利用冰川和永久积雪虽然为淡水，但却难以开采利用;u 较易开发利用的江、河、湖水仅占全球淡水量的百分之零点几，而且时空分布较易
6、开发利用的江、河、湖水仅占全球淡水量的百分之零点几，而且时空分布很不均匀。很不均匀。u 地下水占全球淡水的近地下水占全球淡水的近5050。地下水不仅量多，且分布较普遍，因此，当有限。地下水不仅量多，且分布较普遍，因此，当有限的地表水源已不能满足人类需要时，地下水由于地下水水质良好，分布广泛，变化的地表水源已不能满足人类需要时，地下水由于地下水水质良好，分布广泛，变化稳定以及便于利用，很自然的就成了理想的供水水源。在我国干旱与半干旱的华北、稳定以及便于利用，很自然的就成了理想的供水水源。在我国干旱与半干旱的华北、西北地区，地下水往往是主要的，有时甚至是唯一的生活以及工农业生产供水水源。西北地区，
7、地下水往往是主要的，有时甚至是唯一的生活以及工农业生产供水水源。n广义的水圈应包括：广义的水圈应包括：地球深层圈的水 矿物结合水 浅部层圈的水重点掌握：n地球上水的起源；n地球上水的分布：浅部层圈水的分布范围及其存在状态 深部层圈水的分布范围及其存在状态n广义水圈的范围自然界的水循环水文循环地质循环地球各层圈间水的相互联系、相互转化的过程。地球各层圈间水的相互联系、相互转化的过程。1.2 自然界的水循环水文循环u 定义：发生于大气水、地表水和地下水之间的水循环。（地球浅部层圈水之间的循环）u 特点：循环速度较快，途径较短，转换交替迅速。u 水文循环包括三个阶段：u水文循环分为：大循环、小循环降
8、水径流蒸发大陆海洋水汽输送地表径流蒸发降水入渗地下径流海陆之间的大循环海洋海洋蒸蒸发发降降水水海洋内部的小循环蒸腾蒸腾蒸腾蒸腾蒸腾蒸腾蒸腾蒸腾蒸蒸发发大陆内部的小循环n一方面，水通过不断转化而水质得以净化；一方面，水通过不断转化而水质得以净化；n另方面，水通过不断循环水量得以更新再生。另方面，水通过不断循环水量得以更新再生。u水文循环的作用地质循环地质循环u 定义：地球定义：地球浅层圈浅层圈和和深层圈深层圈之间水的相互转化之间水的相互转化过程。过程。发生在岩浆喷发，成岩作用、变质作用、风化发生在岩浆喷发，成岩作用、变质作用、风化作用等过程中。作用等过程中。u 初生水：初生水：由地幔溶岩物质直接
9、分异出来的水。由地幔溶岩物质直接分异出来的水。u 再生水：再生水：在成岩、变质、风化作用等过程中，在成岩、变质、风化作用等过程中，H H和和OHOH合成为合成为H H2 2O O形成。形成。水文循环与地质循环的区别：水文循环与地质循环的区别：u 水文循环通常发生于地球浅层圈中地球浅层圈中，是H2O H2O 分分子态水的转换子态水的转换，通常更替较快更替较快；u 地质循环发生于地球浅层圈和深层圈地球浅层圈和深层圈之间，常伴有水分子的分解与合成有水分子的分解与合成，转换速度缓慢转换速度缓慢。重点掌握：重点掌握：n水文循环：循环范围，大循环，小循环，水文循环：循环范围，大循环，小循环，水文循环的作用
10、水文循环的作用n地质循环：循环范围，初生水、再生水的定义地质循环：循环范围，初生水、再生水的定义n水文循环与地质循环的区别水文循环与地质循环的区别1.3 与水文循环有关的气象、水文因素一、气象因素一、气象因素（一）大气圈的结构（一）大气圈的结构 1.1.大气的主要成分：大气的主要成分：N N2 2（7878）、）、O O2 2（2121）、COCO2 2、臭氧、臭氧、水汽水汽及固态尘埃等及固态尘埃等。2.2.水汽在大气圈中的分布：不均匀水汽在大气圈中的分布：不均匀 水平方向：赤道带水平方向：赤道带2.62.6，北纬，北纬7070处处0.20.2，9090纬度纬度带带0.90.9；垂直方向：下部
11、垂直方向：下部3.5km3.5km为总量的为总量的7070，下部，下部5km5km为总量的为总量的9090，再往高处水汽含量十分稀少。，再往高处水汽含量十分稀少。3.3.大气圈分层：大气圈分层：对流层对流层最接近地表，最接近地表，其物理状态及运动规律是其物理状态及运动规律是影响水文循环和水资源分影响水文循环和水资源分布最重要的因素。布最重要的因素。根据大气的热力性质，自地表向上可将大气圈分为根据大气的热力性质，自地表向上可将大气圈分为5 5层：层：外层外层热层热层中层中层平流层平流层对流层对流层（二）大气的热源（二）大气的热源 太阳的热辐射是地表和大气的最主要热源。太阳的热辐射是地表和大气的最
12、主要热源。地表是大气的第二热源。地表是大气的第二热源。地表的热力状况在空间和时间上的变化，直接地表的热力状况在空间和时间上的变化，直接引起大气物理状态的变化。引起大气物理状态的变化。（三）与水文循环有关的主要气象因素（三）与水文循环有关的主要气象因素u气温u气压u湿度u蒸发u降水 气温随时间的变化：气温随时间的变化：昼夜变化、季节变化、昼夜变化、季节变化、多年变化。多年变化。气温随空间的变化：气温随空间的变化：水平方向：由赤道向两极，气温由高到低。水平方向：由赤道向两极，气温由高到低。垂直方向：垂直方向：对流层内，随高度增加，气温递 减。每升高100m，气温约降低 0.5CC。1.气气 温温2
13、.2.气压：气压：（大气压力）气压在水平和垂直方向上都有差别，气压的气压在水平和垂直方向上都有差别，气压的差别引起气流，而气流运动使大气中的水分与热差别引起气流，而气流运动使大气中的水分与热量重新分配，从而引起各种复杂的天气现象。量重新分配，从而引起各种复杂的天气现象。3.湿度绝对湿度（绝对湿度（m/em/e）：）：某一地区某一时刻空气中水汽的含量。某一地区某一时刻空气中水汽的含量。重量单位：用重量单位：用g/mg/m3 3表示，符号为表示，符号为m m；压力单位：用压力单位：用mmHgmmHg或毫巴（或毫巴（1 1毫巴毫巴10102 2PaPa）表示，）表示，符号为符号为e e。饱和水汽含量
14、（饱和水汽含量（M/EM/E）：）：某一温度下，空气中可容纳的最某一温度下，空气中可容纳的最大水汽数量。大水汽数量。随着气温升高而增大。随着气温升高而增大。代号分别为代号分别为M M或或E E。u相对湿度（相对湿度（r r）（e/E）100 相对湿度可通过计算求得。若气温为相对湿度可通过计算求得。若气温为2020，绝对湿，绝对湿度度e e4.6mm4.6mm，查表查表1-21-2得得E E17.5mm17.5mm，r r（2020）（e/Ee/E）100100 （4.6/17.54.6/17.5）10010026.326.3，气温下降到气温下降到00，E E4.6mm4.6mm，则，则r r（
15、00）100100。当绝对湿度不变时，随气温下降，相对湿度随之增高。当绝当绝对湿度不变时，随气温下降，相对湿度随之增高。当绝对湿度与饱和水汽含量相等，相对湿度等于对湿度与饱和水汽含量相等，相对湿度等于100100。当空气中水汽达到饱和时的气温成为当空气中水汽达到饱和时的气温成为露点露点。当气温降到露点。当气温降到露点以下，空气中过剩的水汽即凝结而形成不同形式的液态或固态降以下，空气中过剩的水汽即凝结而形成不同形式的液态或固态降水。水。4.4.蒸发蒸发 蒸发包括蒸发包括水面蒸发、土面蒸发、叶面蒸发水面蒸发、土面蒸发、叶面蒸发等。通等。通常用水面蒸发量的大小表征一个地区蒸发的强度。常用水面蒸发量的
16、大小表征一个地区蒸发的强度。水面蒸发的速度和数量与气温、气压、湿度、风水面蒸发的速度和数量与气温、气压、湿度、风速等有关。速等有关。饱和差（饱和差（d d）E-eE-e ，饱和差愈大，蒸发速度愈大。，饱和差愈大，蒸发速度愈大。注意：注意：气象部门提供的蒸发量，只能说明蒸发的相对强度，气象部门提供的蒸发量，只能说明蒸发的相对强度，而不代表实际的蒸发水量，因为通常一个地区不全是水面，并而不代表实际的蒸发水量，因为通常一个地区不全是水面，并且用小直径的蒸发皿测得的蒸发量比实际的水面蒸发量要偏大且用小直径的蒸发皿测得的蒸发量比实际的水面蒸发量要偏大许多。许多。5.5.降水降水 降水是水循环的主要环节之
17、一降水是水循环的主要环节之一，一个地区降，一个地区降水量的大小，决定了该地区水资源的丰富程度，水量的大小，决定了该地区水资源的丰富程度，对地下水资源的形成具有重要影响。对地下水资源的形成具有重要影响。二、径二、径 流（与水文循环有关的水文因素）流（与水文循环有关的水文因素）径流可分为径流可分为地表径流地表径流和和地地下径流下径流。1.1.水系：汇流于某一水系：汇流于某一干流的全部河流的总体构干流的全部河流的总体构成水系。成水系。2.2.流域：一个水系的流域：一个水系的全部集水区域。全部集水区域。3.3.分水岭：相邻两个分水岭：相邻两个流域之间地形最高点的连流域之间地形最高点的连线。线。4.4.
18、地表径流的特征值：地表径流的特征值：1 1）流量（）流量（Q Q）：）：单位时间单位时间内通过河流某一断面的水内通过河流某一断面的水量。（量。（m m3 3/s/s）Q QVF VF （VV流速；流速；FF断面面积）断面面积）2 2）径流总量（）径流总量（W W）：）：某一时段某一时段T T内内，通过河流某一，通过河流某一断面的总水量断面的总水量.(m.(m3 3)W)WQTQT3 3）径径流流模模数数（M M）：指指单单位位流流域域面面积积上上平平均均产产生生的的流量流量。（。（L/skmL/skm2 2）4 4）径流深度（）径流深度（Y Y）：计算时段内的）：计算时段内的总径流量总径流量均
19、匀均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚。水层厚。(mm)Y(mm)YW/F10W/F103 3 5 5）径流系数（）径流系数（）：同一时段内流域面积上的）：同一时段内流域面积上的径流深度径流深度（Y Y）与）与降水量降水量（X X）的比值。）的比值。Y/XY/X 湿润地区，径流系数大（南方）湿润地区，径流系数大（南方）;干燥地区，干燥地区，径流系数小（北方）径流系数小（北方）.重点掌握：n主要的气象因素：主要的气象因素：气温；气压；气温；气压；湿度（绝对湿度、相对湿度、饱和湿度（绝对湿度、相对湿度、饱和水汽含量的定义，并运用三者的关系来解释
20、降水水汽含量的定义，并运用三者的关系来解释降水的形成。）的形成。）；蒸发；降水。；蒸发；降水。n主要的水文因素：流量，径流总量，径流模数，主要的水文因素：流量，径流总量，径流模数，径流深度，径流系数的定义及计算式。径流深度，径流系数的定义及计算式。1.4 我国的水文循环概况两个特点两个特点：u我国水资源在我国水资源在时间时间上分配相当不均匀。上分配相当不均匀。u我国水文循环的另一重要特征就是降水在我国水文循环的另一重要特征就是降水在空空间间分布上的不均匀性分布上的不均匀性。n一个地区水资源的丰富程度主要取决于降水量一个地区水资源的丰富程度主要取决于降水量的多寡。的多寡。n可以长期供给利用的水量
21、，只能是该地区经常可以长期供给利用的水量，只能是该地区经常参与水文循环的那部分水量。参与水文循环的那部分水量。课堂习题：1.1.浅部层圈水、深部层圈水的特征；浅部层圈水、深部层圈水的特征；2 2自然界的水循环分为自然界的水循环分为 循环和循环和 循环；循环；3 3水文循环分为水文循环分为 循环和循环和 循环；循环；4 4水文循环是在水文循环是在 和和 作用下，以作用下，以 、和和 等方式周等方式周而复始进行的；而复始进行的；3.3.通过调节通过调节 循环条件，加强其频率和强度，可以改善局循环条件，加强其频率和强度，可以改善局部性的干旱气候。目前人力仍无法改变部性的干旱气候。目前人力仍无法改变 循环条件；循环条件；5 5与水文循环有关的主要气象要素有与水文循环有关的主要气象要素有 。3.3.绝对湿度、饱和水汽含量、相对湿度的定义及相互关系；绝对湿度、饱和水汽含量、相对湿度的定义及相互关系；6 6在水文学中常用在水文学中常用 等特征值说明地表径流。等特征值说明地表径流。