水循环和水量平衡
郑州外国语学校张伟利
郑州七中秦龙洋水是构成我们赖以生存自然环境的基本要素，是地球上一切生命存在的必要前提，也是工农业生产的重要基础。水体之间的相互转换和水分循环的持续进行，让水圈成为地球上最为活跃的圈层，维持着地区水量的更新和平衡，维持着生态系统的稳定。
随着人口增长和社会经济发展，人类对水的需求与日俱增，水利开发、水资源利用、水平衡研究成为可持续发展研究的重要课题。水循环和水量平衡问题也成为近年来高考命题的热点。
专题要点：水体相互转换/水循环过程/水量平衡原理/水量平衡原理的应用【考情分析】
1.内容标准
2.试题统计
一、基本原理
（一）水循环和陆地水体转换
水在常温下能够实现固态、液态、气态的相互转化；液态水和气态水具有较强的流动性，能够在重力、盛行风的作用下实现较大规模的跨区域水量交换。水的“三态”变化和跨区域交换，促成了水循环和陆地水体的相互转换。
水循环是指自然界中的水在四大圈层中通过各个环节连续运动的过程。主要环节有：降水（③⑦）、蒸发（①⑧⑨）、水汽输送（②）、下渗（④）和径流（⑤⑥）。类型有海陆间循环（①-⑥构成）、陆上内循环（③⑧⑨构成）和海上内循环（①⑦构成）三种。
陆地水体转换是指陆地上的分布于不同地理空间的各类水体（包括河流水、湖沼水、地下水、海洋水和以固态形式存在的冰川水）在一定条件下的相互补给。理论上，各类水体之间均能相互转化，但由于冰川一般形成于高纬度或者高海拔的常年低温环境下，陆地水体水位一般高于或者等于海平面，在气候稳定的情况下，冰川水只能单向补给其他陆地水体，其他陆地水体也只能单向补给海洋水。
（二）水量平衡
地球上的水时时刻刻都在循环运动中，从长期来看，全球的水量是平衡的，但在不同地区，不同时段，水量收入和支出是有差异的，即某时某地的储水量是在变化的。水量平衡是指地球任一区域在一定时段内，收入的水量与支出的水量之差等于该区域内的储水变化量。
依据水量平衡原理，对于任意研究单元，水量平衡通用公式可以表示为：收入量-支出量=储水变化量。
二、水量平衡方程及其应用
（1）水量平衡方程的建立
水量平衡研究对象可以是全球、某区（流）域或某部分水体（如河段、湖泊、沼泽、海洋等）；研究时段可以使分钟、小时、日、月、年或者更长的尺度。水量平衡方程的建立是定量研究水循环过程的重要依据。
依据水量平衡原理，建立水量平衡方程需要着重从研究区域水量收入、水量支出和储水情况三个方面进行分析。下面以陆地区域为例构建水量平衡方程。
对于任意陆地单元，水分收支主要包含下列环节。
很明显，其水量收入、支出和区域储水构成如下。
依据水量平衡通用公式，任意陆地单元通用水量平方程课表示为：
P+R地表+R地下-E-R地表’-R地下’=△W地表+△W地下+△W截留（2）流域系统水量平衡方程
对于闭合流域，没有外界地表径流和地下径流输入，故水量收入只有降水，支出只有蒸发、地表径流和地下径流，其水量平衡方程可以表示为：
P-R地表-R地下-E=△W地表+△W地下+△W截留=△W
R地表代表地表径流量，R地下代表地下径流量，区域总径流量R= R地表+R地下，则简化后闭合流域水量平衡方程为：P-R-E=△W。
内流区无径流输出，因此内流区闭合流域水量平衡方程为P-E=△W。
对于非闭合流域，没有外界地表径流输入，但存在不同流域间的地下径流。水量支出包括径流和蒸发。若把某非闭合流域和邻近流域之间地下水交换量记为R交换，则非闭合流域水量平衡方程可以表示为：
P-R地表-R地下-E±R交换=△W地表+△W地下+△W截留=△W
注：+ R
交换代表地下水净输入量（地下流入量>地下流出量），- R
交换
代表地下
水净输出量（地下流入量<地下流出量）
若取R= R
地表+R
地下
，非闭合流域水量平衡方程可以简化为：P-R-E±R
交换
=△W
无其他干扰因素，多年平均状况下，流域的储水量可以视为一个定值（即△W=0），因此多年平均状态下，外流区闭合流域水量平衡方程为：⎺P=⎺R +⎺E 内流区闭合流域水量平衡方程为：⎺P=⎺E
非闭合流域⎺P ±⎺R
交换
=⎺R +⎺E
建立水量平衡方程，关键在找准研究区域，分析该区域的水量收支环节。用同样的思路，我们可以构建起大气系统和海洋系统的水量平衡方程。
降水
（P）
蒸发
（E）（3）降水、径流、蒸发之间的关系
由水量平衡方程可以看出，水量平衡主要反映了降水、径流、蒸发三者之间的关系。就陆地系统来看，多年平均状态下，地区储水量不变，意味着降水全部转化为径流或蒸发。
多年平均降水量=多年平均径流量+多年平均蒸发量
而径流包含地表径流和地下径流，即
多年平均径流量=多年平均地表径流量+多年平均地下径流量
地表水下渗会形成地下储水，地下储水一部分直接蒸发，一部分被植物吸收变成生物水，一部分通过植被蒸腾进入大气，一部分产生地下径流，因此下渗量>地下径流量
（4）水量平衡方程应用
水量平衡方程为水循环过程的定量研究提供支撑。在研究区域的水量平衡问题时，先分别找出区域的水量收入环节、水量支出环节和储水构成，然后按照水量平衡原理建立水量平衡方程，再对方程中一些易于测定的环节进行测量并获取数据，就可以计算出难以测量环节的具体数据，以便了解区域水平衡现状并为区域发展决策提供参考。
（2018江苏卷，9）
图5为“我国西部某山地北坡垂直带谱示意图”。据该山地海拔2500～3400m间的一小流域水量平衡实验资料，流域多年平均降水量为460mm，水量支出中蒸发占28%，下渗占2%，不产生地表径流。
该小流域内水量支出占比最大的是
A．地表蒸发B．植物截留和蒸腾C．地下径流D．转化为固态水
思维构建
