第三章 流域水循环与水量平衡
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《水量平衡》知识清单一、什么是水量平衡水量平衡,简单来说,就是在一定的时空范围内,水的输入和输出之间的平衡关系。
它就像是一个大账本,记录着水的来来去去。
想象一下,有一个巨大的水箱,水不断地从各个管道流进来,又从另外一些管道流出去。
在某一段时间内,如果流进来的水和流出去的水相等,那么这个水箱就处于水量平衡的状态。
二、水量平衡的原理水量平衡的原理基于物质守恒定律,也就是在一个封闭系统中,物质既不会凭空产生,也不会凭空消失,只会从一种形式转化为另一种形式。
对于地球上的水来说,无论是大气中的水汽、海洋中的水、陆地的地表水和地下水,它们的总量在较长时间内是相对稳定的。
例如,在一个地区,降水是水的输入,而蒸发、地表径流和地下径流则是水的输出。
如果在一段时间内,降水的总量等于蒸发、地表径流和地下径流的总量之和,那么这个地区就实现了水量平衡。
三、水量平衡的影响因素1、气候气候是影响水量平衡的重要因素之一。
在降水丰富的地区,水的输入量较大,而在干旱地区,降水稀少,水的输入量就相对较少。
同时,气温也会影响蒸发量,气温越高,蒸发越旺盛,水的输出量就会增加。
2、地形地形的高低起伏和坡度会影响地表径流的速度和流量。
山地地区地势起伏大,水流速度快,地表径流较大;而平原地区地势平坦,水流速度慢,地表径流相对较小。
3、土壤和植被土壤的质地和孔隙度会影响水分的渗透和储存。
疏松的土壤能够更好地吸收和储存水分,而紧实的土壤则不利于水分的渗透。
植被能够截留降水,增加水分的蒸腾,对水量平衡也有着重要的调节作用。
4、人类活动人类的活动,如修建水库、开采地下水、灌溉等,都会打破自然状态下的水量平衡。
例如,修建水库可以增加水的储存量,减少地表径流;过度开采地下水会导致地下水位下降,影响地下水的补给和排放。
四、水量平衡的计算水量平衡的计算通常包括对降水、蒸发、地表径流和地下径流等各项水量的观测和统计。
通过测量降水量、蒸发量、河流流量等数据,并结合相关的计算公式,可以得出一个地区或流域的水量平衡状况。
【地理素养】水量平衡及其应用在高中地理中对于水循环只涉及到了其发生的具体区域、环节等,而对于水循环中的水量平衡一部分没有进行涉及。
但纵观进几年的高考题中都有所涉及,水量平衡的部分内容让部分老师和同学感到困惑。
一、水量平衡地球上的水时时刻刻都在循环运动,从长期来看,全球水的总量没有什么变化。
但是,对一个地区来说,有的时候降水量多,有的时候降水量少。
某个地区在某一段时期内,水量收入和支出的差额,等于该地区的储水变化量。
这就是水平衡原理。
根据水平衡原理,一条外流河流域内某一段时期的水平衡方程式为:P-E-R=ΔS式中P为流域降水量,E为流域蒸发量,R为流域径流量,ΔS为流域储水变量。
从多年平均来说,流域储水变量ΔS的值趋于零。
流域多年水平衡方程式为:P0=E0+R0式中P0、E0、R0分别代表多年的平均降水量、蒸发量、径流量。
海洋的蒸发量大于降水量,多年平均降水量平衡方程式可写为:P0=E0-R0全球多年平均水平衡公式为:P0=E0根据估算全球平均状况,每年海洋上约有505000立方千米的水蒸发到空中,而总降水量约为458000立方千米,总降水量比总蒸发量少47000立方千米,这同陆地注入海洋的总径流量相等。
每年陆地上约有72000立方千米的水蒸发到空中,而总降水量约为119000立方千米,总降水量比总蒸发量多47000立方千米,这也同陆地注入海洋的总径流量相等。
我们已经知道,水循环是通过大气中的水汽输送和陆地上的径流输送而实现的。
目前,人类活动对全球大气的水汽输送几乎没有影响,而对地表径流输送,在局部地区却可以施加某些影响。
例如一个地区修建水库,引水灌溉,跨流域调水等,就是利用水循环和水平衡的规律,改变水的时间和空间分布,化害为利。
人类活动如果忽视了该地区水循环和水平衡的规律,不恰当地改变水的时间和空间分布,如大面积地滥伐森林,大面积地排干湖泊和沼泽,过度抽取地下水,就会给生产和生活带来不利的后果。
第一节水循环课程标准运用示意图,说明水循环过程及其地理意义。
学习目标1.绘制并运用水循环示意图,说明水循环的过程和主要环节。
2.运用水循环示意图,说明水循环的地理意义。
一、水循环的过程及类型1.概念:自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈中,通过蒸发(蒸腾)、水汽输送、降水、下渗、径流等环节连续运动的过程。
2.分类:根据发生的空间范围,水循环可分为海陆间循环、陆地内循环和海上内循环。
判断1.外流河只参与海陆间循环,不参与陆地内循环。
( × )2.水循环中参与水量最大的是海上内循环。
( √ )3.人类活动最容易影响的水循环环节是地表径流。
( √ )二、水循环的地理意义1.使地球上各种水体处于不断更新状态,从而维持全球水量的动态平衡。
2.水循环是地球上物质迁移和能量转换的重要过程。
3.水循环还影响着全球的气候和生态,对全球自然环境产生深刻而广泛的影响。
判断1.江河水与浅层地下水更新周期长。
( × )2.黄河三角洲的形成,是水循环促进海陆物质迁移的具体体现。
( √ )3.水循环可以缓解不同纬度地区热量收支不平衡的矛盾。
( √ )探究点水循环中国科学院表示,我国将争取在2020年前后,发射全球水循环观测卫星。
作为国际上首个对全球陆地、海洋和大气水循环要素进行综合观测的地球科学卫星,它对深入了解水循环有着重要作用。
下图是水循环示意图。
1.驱动水循环的能量主要是什么?答案太阳辐射能和地球重力能。
2.人类活动可以影响水循环的某些环节,试把下表补充完整。
人类活动影响环节跨流域调水降水植树造林蒸腾、______、地表径流兴修水利工程______、下渗、地表径流、地下径流修梯田及平整土地下渗、地表径流答案地表径流人工降雨下渗蒸发3.水资源是通过水循环不断更新和再生的,是否可以说地球上的水资源就是取之不尽,用之不竭的?答案不可以。
水资源处于不断循环更新的状态,从这一角度讲,水资源是可再生资源,是可以永续利用的;但在一定的空间与时间范围内,如果人类用水量超过了水体更新的速度,或者水资源遭受污染,就会导致水资源的短缺。
水量平衡原理地球上任何圈层或任何地段都是一个开放系统,既有水分的输入,又有水分的输出。
根据质量守恒定律:对于地球上的任何一个地区在任意时段内,收入的水量与支出的水量之差额必然等于该地区在该时段内的蓄水变化量,这就叫水量平衡原理。
系统中输入的水(I)与输出的水(O)之差就是该系统内的蓄水量(△S),其通式为:I-O=±△S在多水期ΔS为正值,表示蓄水量增加;在少水期△S为负值,表示蓄水量减少;在多年情况下△S为零,表示多年中蓄水量平均起来是保持不变的。
水量平衡是水循环的内在规律,是水循环的定量表达。
按系统的空间尺度,大可到全球,小至一个区域;也可从大气层到地下水的任何层次,均可根据通式写出不同的水量平衡方程式。
通用的水量平衡方程收入水量I=P+E1+R表十R地下(P为区域在给定时段内的降水量;E1为水汽凝结量;R表、R地下分别为在给定时段内地表、地下流入区域内的径流量)支出水量O=E2+R表’+R地下’+q(E2为地表总蒸散发量,R表’、R地下’分别为地表、地下径流流出量,q为研究时段内工农业和生活净用水量)最后得出通用的水量平衡方程为P=(R表一R表’)十(R地下一R地下’)+E+△S+q (E=E2-E1为时段的净蒸发量,△S为时段蓄水变量)在此式的基础上,根据研究对象的不同,可建立各种特定区域或特定水体的水量平衡方程。
(1)全球水量平衡方程:P海+P陆=E海+E陆P全球=E全球(2)海洋水量平衡方程:P海+R=E海大洋年降水量加入海径流量等于大洋年蒸发量(3)陆地水量平衡方程:P陆=E陆+R,即全球陆地降水量大于蒸发量,以径流形式补充海洋(4) 流域多年水平衡方程式为:①闭合流域:P=E+R降入流域的降水量=蒸发量+流出流域河水量在内流河区域,由于内流河最终消失于沙漠区的蒸发和下渗,而无径流注入海洋,则有径流流出量R=0,则在内流域有P=E,即多年平均降水量等于多年平均蒸发量。
②非闭合流域:根据水平衡原理,一条外流河流域内某一段时期的水平衡方程式为:P-E-R=ΔS式中P为流域降水量,E为流域蒸发量,R为流域径流量,ΔS为流域储水变量。