第二章-水循環(huán)

1、第二章第二章 自然界的水文循環(huán)自然界的水文循環(huán) 第一節(jié)第一節(jié) 水循環(huán)概述水循環(huán)概述 一、水循環(huán)基本過程一、水循環(huán)基本過程 1 1、水循環(huán)的定義、水循環(huán)的定義 地球上各種形態(tài)的水，在太陽輻射、地地球上各種形態(tài)的水，在太陽輻射、地 心引力等作用下，通過心引力等作用下，通過蒸發(fā)、水汽輸送、蒸發(fā)、水汽輸送、 凝結(jié)降水、下滲以及徑流凝結(jié)降水、下滲以及徑流等環(huán)節(jié)，不斷發(fā)等環(huán)節(jié)，不斷發(fā) 生相態(tài)轉(zhuǎn)換和周而復(fù)始運(yùn)動的過程。生相態(tài)轉(zhuǎn)換和周而復(fù)始運(yùn)動的過程。 2 2、水循環(huán)、水循環(huán)5 5個基本環(huán)節(jié)個基本環(huán)節(jié) 水汽蒸發(fā)水汽蒸發(fā) 水汽輸送水汽輸送 凝結(jié)降水凝結(jié)降水 水分入滲水分入滲 地表、地下徑流地表、地下徑流 徑流生

2、成徑流生成 水循環(huán)水循環(huán)-hydrological cycle-hydrological cycle 凝凝 結(jié)結(jié)-condensation-condensation 降降 水水-precipitation-precipitation（P P） 蒸蒸 發(fā)發(fā)-evaporation-evaporation（E E） 水汽輸送水汽輸送-water vapor transport-water vapor transport（V V） 入入 滲滲-infiltration -infiltration （I I） 徑徑 流流-runoff-runoff（R R） 地表水地表水-surface water-

3、surface water 地下水地下水-ground water-ground water 水循環(huán)基本術(shù)語水循環(huán)基本術(shù)語 水水 循循 環(huán)環(huán) 示示 意意 圖圖 降水降水P 蒸發(fā)蒸發(fā)E 地地 表表 徑徑 流流 RS E P 陸地陸地 基巖基巖 下滲下滲F 海洋海洋 包氣帶包氣帶 地下徑流地下徑流Rg 壤中流壤中流RSS 蒸騰蒸騰ET 水的不斷蒸發(fā)、輸送、凝結(jié)、降落、產(chǎn)流、匯流的往復(fù)循環(huán)過程水的不斷蒸發(fā)、輸送、凝結(jié)、降落、產(chǎn)流、匯流的往復(fù)循環(huán)過程 3 3、水循環(huán)機(jī)理、水循環(huán)機(jī)理 內(nèi)因：水的三態(tài)轉(zhuǎn)化內(nèi)因：水的三態(tài)轉(zhuǎn)化 外因：太陽幅射、重力作用外因：太陽幅射、重力作用 水循環(huán)服從于質(zhì)量守恒定律水循環(huán)服

4、從于質(zhì)量守恒定律 太陽輻射和重力作用是水循環(huán)的基本動力太陽輻射和重力作用是水循環(huán)的基本動力 水循環(huán)是聯(lián)系地球系統(tǒng)水圈水循環(huán)是聯(lián)系地球系統(tǒng)水圈- -大氣圈大氣圈- -巖石圈巖石圈- - 生物圈的紐帶生物圈的紐帶 全球水循環(huán)是閉合系統(tǒng)，但局部是開放系統(tǒng)全球水循環(huán)是閉合系統(tǒng)，但局部是開放系統(tǒng) 水分會溶解、攜帶某些物質(zhì)水分會溶解、攜帶某些物質(zhì)一起一起循環(huán)運(yùn)動循環(huán)運(yùn)動 u水循環(huán)服從于質(zhì)量守恒定律水循環(huán)服從于質(zhì)量守恒定律 整個循環(huán)過程保持著連續(xù)性，既無開始，也沒整個循環(huán)過程保持著連續(xù)性，既無開始，也沒 有結(jié)尾。從實(shí)質(zhì)上說，水循環(huán)乃是有結(jié)尾。從實(shí)質(zhì)上說，水循環(huán)乃是物質(zhì)物質(zhì)與與能量能量的傳的傳 輸、儲存和轉(zhuǎn)化

5、過程，而且存在于每一環(huán)節(jié)。在蒸輸、儲存和轉(zhuǎn)化過程，而且存在于每一環(huán)節(jié)。在蒸 發(fā)環(huán)節(jié)中，伴隨液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水的是熱能的消發(fā)環(huán)節(jié)中，伴隨液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水的是熱能的消 耗，伴隨著凝結(jié)降水的是潛熱的釋放，所以蒸發(fā)與耗，伴隨著凝結(jié)降水的是潛熱的釋放，所以蒸發(fā)與 降水就是地面向大氣輸送熱量的過程。降水就是地面向大氣輸送熱量的過程。 u太陽輻射和重力作用是水循環(huán)的基本動力太陽輻射和重力作用是水循環(huán)的基本動力 太陽輻射太陽輻射是地表熱能的主要源泉，它促使冰雪融是地表熱能的主要源泉，它促使冰雪融 化，水分蒸發(fā)，空氣流動等，是水分循環(huán)的動力?；?，水分蒸發(fā)，空氣流動等，是水分循環(huán)的動力。 重力重力是促使空中水滴

6、降落和地面、地下徑流流歸海是促使空中水滴降落和地面、地下徑流流歸海 洋的動力。外部環(huán)境包括地理緯度、海陸分布、地洋的動力。外部環(huán)境包括地理緯度、海陸分布、地 貌形態(tài)等則制約了水循環(huán)的路徑、規(guī)模與強(qiáng)度。貌形態(tài)等則制約了水循環(huán)的路徑、規(guī)模與強(qiáng)度。 水循環(huán)廣及整個水圈，并深入大氣圈、巖石水循環(huán)廣及整個水圈，并深入大氣圈、巖石 圈及生物圈。圈及生物圈。 其循環(huán)路徑并非單一的，而是通過無數(shù)條路線其循環(huán)路徑并非單一的，而是通過無數(shù)條路線 實(shí)現(xiàn)循環(huán)和相變的，所以水循環(huán)系統(tǒng)是由無數(shù)不同實(shí)現(xiàn)循環(huán)和相變的，所以水循環(huán)系統(tǒng)是由無數(shù)不同 尺度、不同規(guī)模的尺度、不同規(guī)模的局部水循環(huán)局部水循環(huán)所組合而成的復(fù)雜巨所組合而成

7、的復(fù)雜巨 系統(tǒng)。系統(tǒng)。 全球水循環(huán)是閉合系統(tǒng)，但局部水循環(huán)卻是全球水循環(huán)是閉合系統(tǒng)，但局部水循環(huán)卻是 開放系統(tǒng)。開放系統(tǒng)。 地球與宇宙之間，地球與宇宙之間， 水分雖有交換，但是量很少，可水分雖有交換，但是量很少，可 以看作是封閉系統(tǒng)以看作是封閉系統(tǒng) 地球圈層內(nèi)部，既有水分輸入又有水分輸出，是開地球圈層內(nèi)部，既有水分輸入又有水分輸出，是開 放系統(tǒng)放系統(tǒng) 地球上的水分在交替循環(huán)過程中，總是溶解地球上的水分在交替循環(huán)過程中，總是溶解 并攜帶著某些物質(zhì)一起運(yùn)動并攜帶著某些物質(zhì)一起運(yùn)動 例如溶于水中的各種化學(xué)元素、氣體以及泥沙等固例如溶于水中的各種化學(xué)元素、氣體以及泥沙等固 體雜質(zhì)等。體雜質(zhì)等。 二、水

8、循環(huán)的類型與層次結(jié)構(gòu)二、水循環(huán)的類型與層次結(jié)構(gòu) 1 1、水循環(huán)的基本類型、水循環(huán)的基本類型 按循環(huán)途徑和規(guī)模分為：按循環(huán)途徑和規(guī)模分為： A A：大循環(huán)：大循環(huán) 全球海洋全球海洋陸地之間的水分交換過程陸地之間的水分交換過程 B B：小循環(huán)：小循環(huán) 海洋海洋大氣、陸地大氣、陸地大氣的水分交換過大氣的水分交換過 程程 海洋小循環(huán)海洋小循環(huán) 陸地小循環(huán)陸地小循環(huán) 內(nèi)流區(qū)小循環(huán)內(nèi)流區(qū)小循環(huán) 外流區(qū)小循環(huán)外流區(qū)小循環(huán) 小循環(huán)小循環(huán) 水循環(huán)類型水循環(huán)類型發(fā)生領(lǐng)域發(fā)生領(lǐng)域水汽交換水汽交換基本環(huán)節(jié)基本環(huán)節(jié) 海陸間循環(huán)海陸間循環(huán)海洋與陸地海洋與陸地 間間 垂向交換垂向交換 橫向交換橫向交換 蒸發(fā)、輸送、凝結(jié)、蒸

9、發(fā)、輸送、凝結(jié)、 降水、下滲、徑流降水、下滲、徑流 海上內(nèi)循環(huán)海上內(nèi)循環(huán)海洋與海空海洋與?？?間間 垂向交換垂向交換 蒸發(fā)、凝結(jié)、降水蒸發(fā)、凝結(jié)、降水 陸地外流區(qū)陸地外流區(qū) 循環(huán)循環(huán) 陸地與陸空，陸地與陸空， 河流與海洋河流與海洋 間間 垂向交換垂向交換 橫向交換橫向交換 蒸發(fā)蒸發(fā)/蒸騰、凝結(jié)、蒸騰、凝結(jié)、 降水、下滲、徑流降水、下滲、徑流 陸地內(nèi)流區(qū)陸地內(nèi)流區(qū) 循環(huán)循環(huán) 陸地與陸空陸地與陸空 間間 垂向交換垂向交換 蒸發(fā)蒸發(fā)/蒸騰、凝結(jié)、蒸騰、凝結(jié)、 降水、下滲、徑流降水、下滲、徑流 水文大循環(huán)（自然）水文大循環(huán)（自然） 人為水循環(huán)（側(cè)支循環(huán)）人為水循環(huán)（側(cè)支循環(huán)） 人為水循環(huán)可以嚴(yán)重地改變

10、天然水循環(huán)，處理人為水循環(huán)可以嚴(yán)重地改變天然水循環(huán)，處理 不好，會產(chǎn)生一系列水問題與生態(tài)環(huán)境問題。不好，會產(chǎn)生一系列水問題與生態(tài)環(huán)境問題。 2.全球水循環(huán)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)全球水循環(huán)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 三、水體的更新周期三、水體的更新周期 1 1、定義、定義 水體在參與水循環(huán)過程中，全部水水體在參與水循環(huán)過程中，全部水 量被交替更新一次所需的時間。量被交替更新一次所需的時間。 T -T -更新周期（年、日、時等）；更新周期（年、日、時等）； W -W -水體總貯水量；水體總貯水量； W-W-某時段內(nèi)某時段內(nèi)( (年、日、時等年、日、時等) )平均參平均參 與水循環(huán)的水量。與水循環(huán)的水量。 W W T

11、各種水體更替周期各種水體更替周期 水體水體 周期周期水體周期水體周期 極地冰川極地冰川 10000a沼澤水沼澤水5a 永凍地帶地下冰永凍地帶地下冰 9700a土壤水土壤水1a 世界大洋世界大洋 2500a河水河水 16d 高山冰川高山冰川 1600a大氣水大氣水8d 深層地下水深層地下水 1400a生物水生物水 12h 湖泊水湖泊水17a 靜態(tài)水靜態(tài)水動態(tài)水動態(tài)水 2 2、意義、意義 反映水循環(huán)強(qiáng)度的重要指標(biāo)反映水循環(huán)強(qiáng)度的重要指標(biāo) 反映水資源反映水資源可利用率可利用率的基本參數(shù)的基本參數(shù) 因?yàn)閺乃Y源永繼利用的角度來衡量，水體的儲水因?yàn)閺乃Y源永繼利用的角度來衡量，水體的儲水 量并非全部都能

12、利用，只有其中積極參與水循環(huán)的那部量并非全部都能利用，只有其中積極參與水循環(huán)的那部 分水量，由于利用后能得到恢復(fù)，才能算作可資利用的分水量，由于利用后能得到恢復(fù)，才能算作可資利用的 水資源量。而這部分水量的多少，主要決定于水資源量。而這部分水量的多少，主要決定于水體的循水體的循 環(huán)更新速度和周期的長短，循環(huán)速度愈快，周期愈短，環(huán)更新速度和周期的長短，循環(huán)速度愈快，周期愈短， 可開發(fā)利用的水量就愈大?？砷_發(fā)利用的水量就愈大。 1.水循環(huán)與地球圈層構(gòu)造水循環(huán)與地球圈層構(gòu)造 水循環(huán)是聯(lián)系大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈的水循環(huán)是聯(lián)系大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈的 紐帶，并成為它們之間的能量調(diào)節(jié)器紐帶，并

13、成為它們之間的能量調(diào)節(jié)器 水循環(huán)的一系列過程中，通過降水、地表徑流、水循環(huán)的一系列過程中，通過降水、地表徑流、 入滲、地下徑流、蒸發(fā)和植物蒸騰等各個環(huán)節(jié)，使入滲、地下徑流、蒸發(fā)和植物蒸騰等各個環(huán)節(jié)，使 地球四大圈層相互聯(lián)系起來，并在地球四大圈層相互聯(lián)系起來，并在物質(zhì)流物質(zhì)流的同時，的同時， 伴隨伴隨能量流能量流。 四、水循環(huán)的作用與效應(yīng)四、水循環(huán)的作用與效應(yīng) 2.水循環(huán)與全球氣候水循環(huán)與全球氣候 u水循環(huán)是大氣系統(tǒng)能量的主要傳輸、儲存和轉(zhuǎn)化者水循環(huán)是大氣系統(tǒng)能量的主要傳輸、儲存和轉(zhuǎn)化者 u水循環(huán)通過對地表太陽輻射能的重新再分配，使不水循環(huán)通過對地表太陽輻射能的重新再分配，使不 同緯度熱量收支不

14、平衡矛盾得到緩解同緯度熱量收支不平衡矛盾得到緩解 u水循環(huán)的強(qiáng)弱及其路徑，還會直接影響到各地的天水循環(huán)的強(qiáng)弱及其路徑，還會直接影響到各地的天 氣過程，甚至可以決定地區(qū)的氣候基本特征氣過程，甚至可以決定地區(qū)的氣候基本特征 3.水循環(huán)與地貌形態(tài)及地殼運(yùn)動水循環(huán)與地貌形態(tài)及地殼運(yùn)動 u水循環(huán)塑造了地表形態(tài)水循環(huán)塑造了地表形態(tài) u水循環(huán)可以影響到地殼表層內(nèi)應(yīng)力的平衡，是觸發(fā)水循環(huán)可以影響到地殼表層內(nèi)應(yīng)力的平衡，是觸發(fā) 地震，甚至引起地殼運(yùn)動的重要原因地震，甚至引起地殼運(yùn)動的重要原因 新豐江水庫新豐江水庫19591959年年1010月開始蓄水，同年月開始蓄水，同年1111月記錄到地月記錄到地 震活動。震

15、活動。19621962年水位年水位110.5110.5米時發(fā)生震級米時發(fā)生震級6.16.1的強(qiáng)震。的強(qiáng)震。截截 至至1986年底，新豐江大壩附近記錄到的地震次數(shù)達(dá)年底，新豐江大壩附近記錄到的地震次數(shù)達(dá)30萬萬 次，其中烈度大于次，其中烈度大于2度的有度的有1.3萬次。地震曾引起萬次。地震曾引起上下游上下游 貫穿性裂縫和水平裂縫。從貫穿性裂縫和水平裂縫。從19611961年年3 3月起到月起到19671967年止，年止， 對新豐江大壩做了兩期工程加固。對新豐江大壩做了兩期工程加固。 4.水循環(huán)與生態(tài)平衡水循環(huán)與生態(tài)平衡 u沒有水循環(huán)就不會有生命活動，亦不存在生物圈沒有水循環(huán)就不會有生命活動，亦不

16、存在生物圈 u對不同地區(qū)來說，水循環(huán)強(qiáng)度及其時空變化，影響對不同地區(qū)來說，水循環(huán)強(qiáng)度及其時空變化，影響 著一個地區(qū)的生態(tài)環(huán)境（熱帶雨林、熱帶稀疏草原、著一個地區(qū)的生態(tài)環(huán)境（熱帶雨林、熱帶稀疏草原、 熱帶沙漠）熱帶沙漠） u對同一地區(qū)來講，水循環(huán)強(qiáng)度的時空變化，是造成對同一地區(qū)來講，水循環(huán)強(qiáng)度的時空變化，是造成 本區(qū)洪、澇、旱等自然災(zāi)害的主要原因本區(qū)洪、澇、旱等自然災(zāi)害的主要原因 5.水循環(huán)與水資源開發(fā)利用水循環(huán)與水資源開發(fā)利用 水資源具有再生性和可以永繼利用的特點(diǎn)，但并水資源具有再生性和可以永繼利用的特點(diǎn)，但并 不意味著不意味著“取之不盡，用之不竭取之不盡，用之不竭”，當(dāng)水資源開發(fā)，當(dāng)水資源開

17、發(fā) 強(qiáng)度超過地區(qū)水循環(huán)更新速度或者遭受嚴(yán)重的污染，強(qiáng)度超過地區(qū)水循環(huán)更新速度或者遭受嚴(yán)重的污染， 那么就會面臨水資源不足，甚至枯竭的嚴(yán)重局面。那么就會面臨水資源不足，甚至枯竭的嚴(yán)重局面。 6.水循環(huán)與水文現(xiàn)象以及水文科學(xué)的發(fā)展水循環(huán)與水文現(xiàn)象以及水文科學(xué)的發(fā)展 水循環(huán)與水量平衡的研究引導(dǎo)了以往水文學(xué)的發(fā)水循環(huán)與水量平衡的研究引導(dǎo)了以往水文學(xué)的發(fā) 展，亦將指導(dǎo)水文學(xué)的未來，展，亦將指導(dǎo)水文學(xué)的未來，促進(jìn)水文科學(xué)的發(fā)展。促進(jìn)水文科學(xué)的發(fā)展。 五、水循環(huán)的影響因素五、水循環(huán)的影響因素 1 1、自然因素：、自然因素：氣象條件、地理條件氣象條件、地理條件 2 2、人為因素、人為因素 1 1）有利影響）有

18、利影響 w修建水庫、跨流域調(diào)水、引水灌溉修建水庫、跨流域調(diào)水、引水灌溉-改變地表徑改變地表徑 流流 w植樹造林植樹造林-蒸發(fā)蒸發(fā) w人工降雨人工降雨-降水降水 2 2）不利影響）不利影響 過度抽取地下水過度抽取地下水 大面積濫伐森林大面積濫伐森林 排干湖、沼排干湖、沼 1.1.定義定義 所謂所謂水量平衡水量平衡，是指任意選擇的區(qū)域，是指任意選擇的區(qū)域( (或水或水 體體) )，在任意時段內(nèi)，其收入的水量與支出的之，在任意時段內(nèi)，其收入的水量與支出的之 間差額必等于該時段區(qū)域間差額必等于該時段區(qū)域( (或水體或水體) )內(nèi)蓄水的變內(nèi)蓄水的變 化量，即水在循環(huán)過程中，從總體上說平衡。化量，即水在循

19、環(huán)過程中，從總體上說平衡。 第二節(jié) 水量平衡 2.水量平衡研究的意義 u通過水量平衡研究，可以定量地揭示水循環(huán)過 程與全球地理環(huán)境、自然生態(tài)系統(tǒng)之間的相互 聯(lián)系，以及水循環(huán)過程對人類社會的深刻影響 u水量平衡是研究水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī) 制的基礎(chǔ) u水量平衡分析又是水資源現(xiàn)狀評價與供需預(yù)測 研究工作的核心 u在流域規(guī)劃方面，水量平衡方法發(fā)揮著重要的 作用 根據(jù)物質(zhì)不滅定律，水量平衡原理的概念根據(jù)物質(zhì)不滅定律，水量平衡原理的概念 就是對于任一區(qū)域就是對于任一區(qū)域, ,任一時段內(nèi)，輸入量與輸任一時段內(nèi)，輸入量與輸 出量的差值等于該區(qū)域內(nèi)水體儲水量的變化。出量的差值等于該區(qū)域內(nèi)水體儲水量的變化。

20、 根據(jù)此原理可列出水量平衡方程：根據(jù)此原理可列出水量平衡方程： I-Q=I-Q= W W 1.海海洋水量平衡洋水量平衡 以全球海洋為研究對象，則任意時段內(nèi)的 水量平衡方程式： P海 海+R-E海海=s海海 多年平均狀態(tài)下多年平均狀態(tài)下s海 海0 上式改寫為：上式改寫為： P海 海+R-E海海=0 三三 全球全球的水量平衡的水量平衡 2.陸陸地水量平衡地水量平衡 u外外流區(qū)水量平衡方程流區(qū)水量平衡方程 對于外流區(qū)來說，任意時段的水量平衡對于外流區(qū)來說，任意時段的水量平衡 方程為：方程為： P外 外-E外外-R地表地表-R地下地下=s外外 對于多年平均而言對于多年平均而言s外 外0，且 ，且R=R

21、地表 地表 +R地下 地下則有： 則有： P外 外-E外外-R=0 u內(nèi)流區(qū)水量平衡方程 P內(nèi) 內(nèi)=E內(nèi)內(nèi) 陸地水量平衡陸地水量平衡 將陸地外流區(qū)和內(nèi)流區(qū)水量平衡方程組合起 來，就構(gòu)成整個陸地系統(tǒng)的水量平衡方程： （P外 外+P內(nèi)內(nèi)） ）-（E外 外+E內(nèi)內(nèi)） ）=R 也就是：也就是： P陸 陸-E陸陸=R 3.3.全全球水量平衡方程球水量平衡方程 即 stst PPEE PE 人類活動對水分循環(huán)和水量平衡的影響人類活動對水分循環(huán)和水量平衡的影響 河流灌溉取水、修筑水壩、跨流域調(diào)水等可改變 水循環(huán)過程，并影響水量平衡。 蒸發(fā)是指液態(tài)水分或固態(tài)冰雪不斷地從水面、蒸發(fā)是指液態(tài)水分或固態(tài)冰雪不斷地從

22、水面、 陸面、植物表面化為水汽升入空中的過程，是陸面、植物表面化為水汽升入空中的過程，是 水循環(huán)過程中地表水轉(zhuǎn)化為大氣水的重要階段。水循環(huán)過程中地表水轉(zhuǎn)化為大氣水的重要階段。 一、蒸發(fā)的物理機(jī)制一、蒸發(fā)的物理機(jī)制 相關(guān)的基本概念：相關(guān)的基本概念： 蒸蒸 發(fā)：發(fā)：水分子從物體表面向大氣逸散的現(xiàn)象稱為蒸發(fā)水分子從物體表面向大氣逸散的現(xiàn)象稱為蒸發(fā) 蒸發(fā)潛熱：蒸發(fā)潛熱：單位水量蒸發(fā)到空氣中所需的能量稱為蒸發(fā)潛熱單位水量蒸發(fā)到空氣中所需的能量稱為蒸發(fā)潛熱 凝結(jié)潛熱：凝結(jié)潛熱：單位水量從空氣中凝結(jié)返回水面所釋放的能量稱為凝結(jié)潛熱單位水量從空氣中凝結(jié)返回水面所釋放的能量稱為凝結(jié)潛熱 蒸發(fā)率：蒸發(fā)率：單位時間

23、從單位面積蒸發(fā)面逸散到大氣中的水分子數(shù)與從大單位時間從單位面積蒸發(fā)面逸散到大氣中的水分子數(shù)與從大 氣中返回到蒸發(fā)面的水分子數(shù)之差值稱為蒸發(fā)率氣中返回到蒸發(fā)面的水分子數(shù)之差值稱為蒸發(fā)率 蒸發(fā)能力：蒸發(fā)能力：供水充分條件下，單位時間從單位面積蒸發(fā)面逸散到大氣中的供水充分條件下，單位時間從單位面積蒸發(fā)面逸散到大氣中的 水分子數(shù)與從大氣中返回到蒸發(fā)面的水分子數(shù)之差值稱為蒸發(fā)能力水分子數(shù)與從大氣中返回到蒸發(fā)面的水分子數(shù)之差值稱為蒸發(fā)能力 蒸發(fā)分類蒸發(fā)分類 蒸發(fā)面類型：蒸發(fā)面類型： 水面蒸發(fā)水面蒸發(fā) 冰雪蒸發(fā)冰雪蒸發(fā) 土壤蒸發(fā)土壤蒸發(fā) 植物散發(fā)植物散發(fā) 流域蒸散發(fā)流域蒸散發(fā) 陸面蒸發(fā)陸面蒸發(fā) 氣象因素氣象

24、因素 水體因素水體因素 1.水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)（evaporation from water surface） 是充分供水條件下的蒸發(fā)是充分供水條件下的蒸發(fā)，因此水面蒸發(fā)率與水面蒸發(fā)能力，因此水面蒸發(fā)率與水面蒸發(fā)能力 是完全相同的。是完全相同的。 u蒸發(fā)過程中只需要克服水分子之間的內(nèi)聚力蒸發(fā)過程中只需要克服水分子之間的內(nèi)聚力 太陽輻射太陽輻射 蒸發(fā)所需之能量主要蒸發(fā)所需之能量主要 來自太陽輻射。來自太陽輻射。 圖為某地月平均水面圖為某地月平均水面 蒸發(fā)量與太陽輻射熱蒸發(fā)量與太陽輻射熱 的對比曲線，可見兩的對比曲線，可見兩 者變化十分一致。者變化十分一致。 溫度溫度 水溫增加，水分子運(yùn)動速度加快，

25、因而易于逸出 水面而躍入空氣中。因此，水面蒸發(fā)量隨水溫的增 加而增加。氣溫是影響水溫的主要因子，但不像水 溫影響水面蒸發(fā)那樣直接。 濕度濕度 在同樣溫度下，空氣濕度小時的水面蒸發(fā)量要 比空氣濕度大時的水面蒸發(fā)量大?？諝鉂穸瘸Ｓ?飽和差表示。飽和差越大，空氣濕度越小，反之 則濕度越大。 氣壓氣壓 空氣密度增大，氣壓就增高。氣壓增高將壓制水 分子逸出水面，因此，水面蒸發(fā)量隨氣壓的增高而 減小。但氣壓高，空氣濕度就降低，這又有利于水 面蒸發(fā)。 風(fēng)速風(fēng)速 風(fēng)吹過水面時，要攜帶走水面上空的水汽，這有 利于增加水面水分子的逸出量。 一般言之，水面蒸發(fā)量隨風(fēng)速的增加而增加。但 當(dāng)風(fēng)速達(dá)到某一臨界值時，水面蒸

26、發(fā)將不再增加。 水面小大及形狀水面小大及形狀 水面面積大，其上空大量的水汽不易被風(fēng)立即吹 散，因而水汽含量多，不利于蒸發(fā)。反之，則有利 于水面蒸發(fā)。水面形狀是通過風(fēng)向來影響水面蒸發(fā) 的。 土壤蒸發(fā)過程土壤蒸發(fā)過程 毛管斷裂含水量毛管斷裂含水量 ( (3) ) 田田 間間 持持 水水 量量 ( (2) ) ( (1) ) E/Em 克服水分子間的內(nèi)聚力 克服土壤分子對水的吸附力 根據(jù)土壤供水條件的差別以及蒸發(fā)率的變化，根據(jù)土壤供水條件的差別以及蒸發(fā)率的變化， 可將土壤的干化過程劃分為如下可將土壤的干化過程劃分為如下3個階段：個階段： 2.土壤蒸發(fā)土壤蒸發(fā)（evaporation from soi

27、ls） 指土壤的失水干化過程指土壤的失水干化過程 u定常蒸發(fā)率階段定常蒸發(fā)率階段 ( (飽和蒸發(fā)階段）飽和蒸發(fā)階段） 在充分供水條件，水通過毛管作用，源源不斷地在充分供水條件，水通過毛管作用，源源不斷地 輸送到土壤表層供蒸發(fā)之用，蒸發(fā)快速進(jìn)行，蒸發(fā)輸送到土壤表層供蒸發(fā)之用，蒸發(fā)快速進(jìn)行，蒸發(fā) 率相對穩(wěn)定，其蒸發(fā)量等于或近似相同氣象條件下率相對穩(wěn)定，其蒸發(fā)量等于或近似相同氣象條件下 的水面蒸發(fā)。在此階段，土壤蒸發(fā)主要受氣象條件的水面蒸發(fā)。在此階段，土壤蒸發(fā)主要受氣象條件 的影響。的影響。 由于蒸發(fā)不斷耗水，土壤中的水分不斷減少。當(dāng)土壤含由于蒸發(fā)不斷耗水，土壤中的水分不斷減少。當(dāng)土壤含 水量減少到

28、某一臨界土壤含水量（其值相當(dāng)于田間持水量水量減少到某一臨界土壤含水量（其值相當(dāng)于田間持水量 接近）時，土壤的供水能力不能滿足蒸發(fā)的需要時，蒸發(fā)接近）時，土壤的供水能力不能滿足蒸發(fā)的需要時，蒸發(fā) 率隨著土壤含水量的減少而減小，即土壤蒸發(fā)進(jìn)入蒸發(fā)率率隨著土壤含水量的減少而減小，即土壤蒸發(fā)進(jìn)入蒸發(fā)率 下降階段。此階段蒸發(fā)量的大小決定于土壤的含水量，氣下降階段。此階段蒸發(fā)量的大小決定于土壤的含水量，氣 象因素則退居次要地位象因素則退居次要地位 u蒸發(fā)率下降階段蒸發(fā)率下降階段 田間持水量田間持水量：指土壤中所能保持的分子水和毛細(xì)管懸著水：指土壤中所能保持的分子水和毛細(xì)管懸著水 的最大量。的最大量。 當(dāng)土

29、壤含水量逐步降低到第二個臨界點(diǎn)（其值相當(dāng)土壤含水量逐步降低到第二個臨界點(diǎn)（其值相 當(dāng)于凋萎系數(shù)），土壤蒸發(fā)便進(jìn)入蒸發(fā)率微弱階段。當(dāng)于凋萎系數(shù)），土壤蒸發(fā)便進(jìn)入蒸發(fā)率微弱階段。 此階段內(nèi)土壤水由底部向土面的薄膜運(yùn)動亦基本停此階段內(nèi)土壤水由底部向土面的薄膜運(yùn)動亦基本停 止，土壤液體水供應(yīng)中斷，只能依靠下層水汽化向止，土壤液體水供應(yīng)中斷，只能依靠下層水汽化向 外擴(kuò)散外擴(kuò)散 u蒸發(fā)率微弱階段蒸發(fā)率微弱階段 調(diào)萎系數(shù)：調(diào)萎系數(shù)：土壤中水分不能為植物根系所吸收而導(dǎo)致植物土壤中水分不能為植物根系所吸收而導(dǎo)致植物 發(fā)生永久性凋萎時相應(yīng)的土壤含水率。發(fā)生永久性凋萎時相應(yīng)的土壤含水率。 3、植物散發(fā)（、植物散發(fā)（

30、transpirationbyplants） 植物從土壤中吸取水分，然后輸送到莖和葉面，植物從土壤中吸取水分，然后輸送到莖和葉面， 大部分水分從葉面和莖逸散到空氣中，這就是散發(fā)大部分水分從葉面和莖逸散到空氣中，這就是散發(fā) 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 u根土滲透勢：由于根系中溶液濃度與周圍土壤水根土滲透勢：由于根系中溶液濃度與周圍土壤水 濃度存在差異而產(chǎn)生的滲透壓差。濃度存在差異而產(chǎn)生的滲透壓差。 u散發(fā)拉力：由于植物葉面散發(fā)水汽而引起葉肉細(xì)散發(fā)拉力：由于植物葉面散發(fā)水汽而引起葉肉細(xì) 胞的溶液濃度和植物內(nèi)部水力傳導(dǎo)系統(tǒng)濃度的差異胞的溶液濃度和植物內(nèi)部水力傳導(dǎo)系統(tǒng)濃度的差異 而產(chǎn)生的拉力。而產(chǎn)生的拉力。 二、蒸

31、發(fā)的影響因素二、蒸發(fā)的影響因素 1 1、供水條件、供水條件 u充分供水（充分供水（W W田 田） ） u不充分供水（不充分供水（W W田 田） ） 2 2、影響蒸發(fā)的動力學(xué)因素與熱力學(xué)因素、影響蒸發(fā)的動力學(xué)因素與熱力學(xué)因素 動力學(xué)因素：動力學(xué)因素： u水汽分子的垂向擴(kuò)散水汽分子的垂向擴(kuò)散 u大氣垂向?qū)α鬟\(yùn)動大氣垂向?qū)α鬟\(yùn)動 u大氣中的水平運(yùn)動和湍流擴(kuò)散大氣中的水平運(yùn)動和湍流擴(kuò)散 熱力學(xué)因素：熱力學(xué)因素： u太陽輻射太陽輻射 u平流時的熱量交換平流時的熱量交換 3.土壤特性與土壤含水量的影響土壤特性與土壤含水量的影響 u對土壤蒸發(fā)的影響對土壤蒸發(fā)的影響 u對植物散發(fā)的影響對植物散發(fā)的影響 蒸發(fā)器

32、蒸發(fā)器蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)站蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)站 水汽擴(kuò)散與水汽輸送，是地球上水循環(huán)過程的水汽擴(kuò)散與水汽輸送，是地球上水循環(huán)過程的 重要環(huán)節(jié)，是將海水、陸地水與空中水聯(lián)系在一起重要環(huán)節(jié)，是將海水、陸地水與空中水聯(lián)系在一起 的紐帶。正是通過擴(kuò)散運(yùn)動，使得海水和陸地水源的紐帶。正是通過擴(kuò)散運(yùn)動，使得海水和陸地水源 源不斷地蒸發(fā)升入空中，并隨氣流輸送到全球各地，源不斷地蒸發(fā)升入空中，并隨氣流輸送到全球各地， 再凝結(jié)并以降水的形式回歸到海洋和陸地。所以水再凝結(jié)并以降水的形式回歸到海洋和陸地。所以水 汽擴(kuò)散和輸送的方向與強(qiáng)度，直接影響到地區(qū)水循汽擴(kuò)散和輸送的方向與強(qiáng)度，直接影響到地區(qū)水循 環(huán)系統(tǒng)。環(huán)系統(tǒng)。 第四節(jié)第四節(jié) 水汽

33、擴(kuò)散與輸送水汽擴(kuò)散與輸送 一、水汽擴(kuò)散一、水汽擴(kuò)散（water vapour diffusion） 1 1、涵義涵義 指由于物質(zhì)、粒子群等的隨機(jī)運(yùn)動而擴(kuò)展于給定空間指由于物質(zhì)、粒子群等的隨機(jī)運(yùn)動而擴(kuò)展于給定空間 的一種不可逆現(xiàn)象。的一種不可逆現(xiàn)象。 2、分類分類 u分子擴(kuò)散：由水分子熱運(yùn)動而產(chǎn)生的分子擴(kuò)散現(xiàn)象分子擴(kuò)散：由水分子熱運(yùn)動而產(chǎn)生的分子擴(kuò)散現(xiàn)象 u紊動擴(kuò)散紊動擴(kuò)散：由于受到外力的影響，水分子呈現(xiàn)：由于受到外力的影響，水分子呈現(xiàn) “雜亂無章雜亂無章”的運(yùn)動的運(yùn)動 擴(kuò)散的結(jié)果帶來混合，促使質(zhì)量、動量、熱量趨擴(kuò)散的結(jié)果帶來混合，促使質(zhì)量、動量、熱量趨 向均勻向均勻 二、水汽輸送二、水汽輸送（

34、water vapour transport） 1、概念、概念 指大氣中水分因擴(kuò)散而由一地向另一地運(yùn)移，指大氣中水分因擴(kuò)散而由一地向另一地運(yùn)移， 或由低空輸送到高空的過程?；蛴傻涂蛰斔偷礁呖盏倪^程。 區(qū)域降水量的大小取決于出入該區(qū)域的水汽區(qū)域降水量的大小取決于出入該區(qū)域的水汽 量的多少量的多少 水汽輸送主要有水汽輸送主要有大氣環(huán)流輸送大氣環(huán)流輸送和和渦動輸送渦動輸送兩兩 種形式。種形式。 2 2、衡量水汽輸送量的參數(shù)、衡量水汽輸送量的參數(shù) u水汽輸送通量：表示在單位時間內(nèi)流經(jīng)某一單位面水汽輸送通量：表示在單位時間內(nèi)流經(jīng)某一單位面 積的水汽量。積的水汽量。 u水汽通量散度：指單位時間匯入單位體積

35、或從該體水汽通量散度：指單位時間匯入單位體積或從該體 積輻散出的水汽量。積輻散出的水汽量。 3.影響水汽輸送的主要因素影響水汽輸送的主要因素 u大氣環(huán)流的影響大氣環(huán)流的影響 水汽輸送有兩種形式，其中大氣環(huán)流輸送占主水汽輸送有兩種形式，其中大氣環(huán)流輸送占主 導(dǎo)地位，這是和大氣流場和風(fēng)速場有關(guān)。而流場和導(dǎo)地位，這是和大氣流場和風(fēng)速場有關(guān)。而流場和 風(fēng)速場直接影響全球水汽的分布變化，以及水汽輸風(fēng)速場直接影響全球水汽的分布變化，以及水汽輸 送的路徑和強(qiáng)度。送的路徑和強(qiáng)度。 u地理緯度的影響地理緯度的影響 地理緯度的影響主要表現(xiàn)為影響輻射平衡值，地理緯度的影響主要表現(xiàn)為影響輻射平衡值， 影響氣溫、水溫的

36、緯向分布，進(jìn)而影響蒸發(fā)以及空影響氣溫、水溫的緯向分布，進(jìn)而影響蒸發(fā)以及空 中的水汽含量的緯向分布，基本規(guī)律是水汽隨著緯中的水汽含量的緯向分布，基本規(guī)律是水汽隨著緯 度的增高而減少度的增高而減少 u海陸分布的影響海陸分布的影響 海洋是水汽的主要源地，因而距海遠(yuǎn)近直接影海洋是水汽的主要源地，因而距海遠(yuǎn)近直接影 響空中水汽含量的多少，這也是我國東南沿海暖濕響空中水汽含量的多少，這也是我國東南沿海暖濕 多雨，向西北內(nèi)陸發(fā)展，水循環(huán)弱，降水少的原因多雨，向西北內(nèi)陸發(fā)展，水循環(huán)弱，降水少的原因 u海拔高度與地形屏障作用的影響海拔高度與地形屏障作用的影響 隨著海拔升高，近地層濕空氣逐步變薄，水汽含量減少隨著

37、海拔升高，近地層濕空氣逐步變薄，水汽含量減少 一些山脈往往成為阻隔暖濕氣流運(yùn)移的屏障，迫使迎風(fēng)坡成一些山脈往往成為阻隔暖濕氣流運(yùn)移的屏障，迫使迎風(fēng)坡成 為多雨區(qū)，背風(fēng)坡成為雨影區(qū)為多雨區(qū)，背風(fēng)坡成為雨影區(qū) 4.我國水汽輸送基本特點(diǎn)我國水汽輸送基本特點(diǎn) u存在三個基本水汽來源，三條輸出入路徑，并有明存在三個基本水汽來源，三條輸出入路徑，并有明 顯的季節(jié)變化顯的季節(jié)變化 u水汽輸送既有大氣平均環(huán)流引起的平均輸送，又有水汽輸送既有大氣平均環(huán)流引起的平均輸送，又有 移動性渦動輸送。移動性渦動輸送。 u地理位置、海陸分布與地貌上總體格局，制約了全地理位置、海陸分布與地貌上總體格局，制約了全 國水汽輸送的

38、基本態(tài)勢。國水汽輸送的基本態(tài)勢。 u水汽輸送場垂直分布存在明顯差異水汽輸送場垂直分布存在明顯差異 第五節(jié)第五節(jié) 降水降水 一、概念一、概念 指從云霧中降落到地面的液態(tài)水或固態(tài)水的現(xiàn)象指從云霧中降落到地面的液態(tài)水或固態(tài)水的現(xiàn)象 的統(tǒng)稱，包括雨、雪、露、霜、霰、雹等現(xiàn)象，它的統(tǒng)稱，包括雨、雪、露、霜、霰、雹等現(xiàn)象，它 是水循環(huán)的重要環(huán)節(jié)之一。是水循環(huán)的重要環(huán)節(jié)之一。 降水是水循環(huán)的最基本環(huán)節(jié)，地表徑流的本源，降水是水循環(huán)的最基本環(huán)節(jié)，地表徑流的本源， 地下水的主要補(bǔ)給來源，是引起洪澇、旱災(zāi)的直接地下水的主要補(bǔ)給來源，是引起洪澇、旱災(zāi)的直接 原因。原因。 二、降水要素二、降水要素 1 1、降水量、降

39、水量毫米毫米(mm)(mm) 降水量是指在一定時間內(nèi)降落在某一面積上的水量，降水量是指在一定時間內(nèi)降落在某一面積上的水量， 一般用一般用mmmm表示。表示。 2 2、降水歷時與降水時間、降水歷時與降水時間 小時、天小時、天 u降水歷時降水歷時是指從降水開始到降水結(jié)束所經(jīng)歷的時間。一是指從降水開始到降水結(jié)束所經(jīng)歷的時間。一 般以小時、天表示。般以小時、天表示。 u降水時間降水時間是對應(yīng)于某一降水的時間長短，其時間長短一是對應(yīng)于某一降水的時間長短，其時間長短一 般是人為設(shè)定，一般為天、月等，如般是人為設(shè)定，一般為天、月等，如1 1日最大降水量，日最大降水量， 此時的一日即為降水時間，此時的一日即為

40、降水時間， 3 3、降水強(qiáng)度、降水強(qiáng)度（毫米（毫米/ /分）或（毫米分）或（毫米/ /時）時） 簡稱雨強(qiáng)，指單位時間內(nèi)的降水量。簡稱雨強(qiáng)，指單位時間內(nèi)的降水量。 4 4、降水面積、降水面積平方公里平方公里(km(km2 2) ) 即降水所籠罩的面積，以平方公里計。即降水所籠罩的面積，以平方公里計。 我國年降水量圖我國年降水量圖 三、降水特征的表示方法三、降水特征的表示方法 為了充分反映降水的空間分布與時間變化規(guī)律，為了充分反映降水的空間分布與時間變化規(guī)律， 常用常用降水過程線、降水累積曲線、等降水量線降水過程線、降水累積曲線、等降水量線以及以及 降水特性綜合曲線降水特性綜合曲線表示降水的特性。

41、表示降水的特性。 1、降水過程線降水過程線 指以時間為橫坐標(biāo)，降水量為縱坐標(biāo)繪制成的降水指以時間為橫坐標(biāo)，降水量為縱坐標(biāo)繪制成的降水 量隨時間的變化曲線?？捎媒邓恐鶢顖D或曲線圖量隨時間的變化曲線?？捎媒邓恐鶢顖D或曲線圖 表示。表示。 2、降水累積曲線、降水累積曲線 以時間為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)表示自降水開始到各時以時間為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)表示自降水開始到各時 刻降水量的累積值刻降水量的累積值 3、等降水量線等降水量線 是區(qū)域內(nèi)降水量相等地各點(diǎn)連成的曲線，它反映是區(qū)域內(nèi)降水量相等地各點(diǎn)連成的曲線，它反映 區(qū)域內(nèi)降水的分布變化規(guī)律，在等降水量線圖上可區(qū)域內(nèi)降水的分布變化規(guī)律，在等降水量線圖上可 以查出各

42、地的降水量和降水面積，但無法確定降水以查出各地的降水量和降水面積，但無法確定降水 歷時和降水強(qiáng)度。歷時和降水強(qiáng)度。 4、降水特性綜合曲線降水特性綜合曲線 降水特性綜合曲線是反映降水特性的一些曲線，降水特性綜合曲線是反映降水特性的一些曲線， 常用的有常用的有降水強(qiáng)度歷時曲線、平均雨深面積曲線、降水強(qiáng)度歷時曲線、平均雨深面積曲線、 雨深面積歷時曲線雨深面積歷時曲線三種三種 降水強(qiáng)度歷時曲線降水強(qiáng)度歷時曲線 歷時愈短，歷時愈短， 雨強(qiáng)愈高雨強(qiáng)愈高 平均雨深面積曲線平均雨深面積曲線 一般規(guī)律是面積越一般規(guī)律是面積越 大，平均雨深越小。大，平均雨深越小。 曲線的繪制方法是，曲線的繪制方法是， 從等雨量線

43、中心起，從等雨量線中心起， 分別量取不同等雨分別量取不同等雨 量線所包圍的面積量線所包圍的面積 及此面積內(nèi)的平均及此面積內(nèi)的平均 雨深，點(diǎn)繪而成雨深，點(diǎn)繪而成 雨深面積歷時曲線雨深面積歷時曲線 其一般規(guī)律是，面積一定時，歷時越長，平均雨其一般規(guī)律是，面積一定時，歷時越長，平均雨 深越大；歷時一定時，則面積越大，平均雨深越小深越大；歷時一定時，則面積越大，平均雨深越小 四、面降水量的計算四、面降水量的計算 通常，雨量站所觀測的降水記錄，只代表該地小通常，雨量站所觀測的降水記錄，只代表該地小 范圍的降水情況，稱點(diǎn)降水量。實(shí)際工作中常需要范圍的降水情況，稱點(diǎn)降水量。實(shí)際工作中常需要 大面積以至全區(qū)域

44、的降水量值，即面降水量值。大面積以至全區(qū)域的降水量值，即面降水量值。 常用的區(qū)域平均降水量的計算方法主要有：算術(shù)常用的區(qū)域平均降水量的計算方法主要有：算術(shù) 平均法、加權(quán)平均法、泰森多邊形法、等雨量線法平均法、加權(quán)平均法、泰森多邊形法、等雨量線法 等。等。 1、算術(shù)平均法算術(shù)平均法 此法是以所研究的區(qū)域內(nèi)各雨量站同時期的降水此法是以所研究的區(qū)域內(nèi)各雨量站同時期的降水 量相加，再除以站數(shù)（量相加，再除以站數(shù)（n）后得出的算術(shù)平均值作）后得出的算術(shù)平均值作 為該區(qū)域的平均降水量（為該區(qū)域的平均降水量（P），即：），即： P（p1p2pn）/n 對于地形起伏不大，降水分布均勻，測站布設(shè)合理或較多的對于

45、地形起伏不大，降水分布均勻，測站布設(shè)合理或較多的 情況下，算術(shù)平均法計算簡單、而且也能獲得滿意的結(jié)果情況下，算術(shù)平均法計算簡單、而且也能獲得滿意的結(jié)果 2、垂直平分法垂直平分法 連結(jié)各測站，構(gòu)成三角網(wǎng)。連結(jié)各測站，構(gòu)成三角網(wǎng)。 然后對每個三角形各邊作垂直平分線，得到若干個然后對每個三角形各邊作垂直平分線，得到若干個 多邊形多邊形 然后以多邊形面積作為該雨量站所控制的面積然后以多邊形面積作為該雨量站所控制的面積 3.等雨量線法等雨量線法 P=（f1p1+f2p2.+fnpn） ）/F 適用于面積較大，地形變化顯著而有足夠數(shù)量雨量站適用于面積較大，地形變化顯著而有足夠數(shù)量雨量站 的地區(qū)的地區(qū) 4.

46、4.客觀運(yùn)行法客觀運(yùn)行法 先將區(qū)域分成若干網(wǎng)絡(luò)，得出很多格點(diǎn)，而后用先將區(qū)域分成若干網(wǎng)絡(luò)，得出很多格點(diǎn)，而后用 鄰近各雨量站的雨量資料確定格點(diǎn)雨量，再求出各鄰近各雨量站的雨量資料確定格點(diǎn)雨量，再求出各 格點(diǎn)雨量的算術(shù)平均值，既為流域的平均降雨量。格點(diǎn)雨量的算術(shù)平均值，既為流域的平均降雨量。 五、影響降水的因素五、影響降水的因素 影響降水的因素主要有：影響降水的因素主要有： u地理位置地理位置 u大氣環(huán)流大氣環(huán)流 u天氣系統(tǒng)天氣系統(tǒng) u下墊面條件下墊面條件 u人類活動人類活動 地理位置的影響地理位置的影響 1、緯度位置、緯度位置 一般說來，低緯地區(qū)氣溫高，蒸發(fā)量大，空氣中一般說來，低緯地區(qū)氣溫高

47、，蒸發(fā)量大，空氣中 水汽含量大，故降水多。地球上有水汽含量大，故降水多。地球上有2/3的雨量降落在的雨量降落在 南北緯南北緯30度之間，以赤道帶最多，逐漸向兩極遞減。度之間，以赤道帶最多，逐漸向兩極遞減。 2、海陸位置、海陸位置 海洋是水汽的主要源地，因而距海遠(yuǎn)近直接影響海洋是水汽的主要源地，因而距海遠(yuǎn)近直接影響 空中水汽含量，進(jìn)而影響陸地上的降水量。我國降空中水汽含量，進(jìn)而影響陸地上的降水量。我國降 水量大致從東南沿海向西北內(nèi)陸遞減。水量大致從東南沿海向西北內(nèi)陸遞減。 大氣環(huán)流（季風(fēng)）大氣環(huán)流（季風(fēng)） 在季風(fēng)氣候區(qū)，冬夏季風(fēng)的性質(zhì)不同，對降水的在季風(fēng)氣候區(qū)，冬夏季風(fēng)的性質(zhì)不同，對降水的 影響

48、也不同。夏季風(fēng)從海洋吹向陸地，把大量的海影響也不同。夏季風(fēng)從海洋吹向陸地，把大量的海 洋水汽帶到了陸地上，就有可能形成降水天氣，冬洋水汽帶到了陸地上，就有可能形成降水天氣，冬 季風(fēng)從陸地吹向海洋，性質(zhì)是干燥的，一般不會形季風(fēng)從陸地吹向海洋，性質(zhì)是干燥的，一般不會形 成降水，天氣晴朗。如東亞季風(fēng)區(qū)，夏季高溫多雨，成降水，天氣晴朗。如東亞季風(fēng)區(qū)，夏季高溫多雨， 冬季寒冷干燥；南亞季風(fēng)區(qū)，在西南季風(fēng)影響的季冬季寒冷干燥；南亞季風(fēng)區(qū)，在西南季風(fēng)影響的季 節(jié)形成雨季，東北季風(fēng)控制時候形成旱季。節(jié)形成雨季，東北季風(fēng)控制時候形成旱季。 天氣系統(tǒng)（氣旋與鋒面）天氣系統(tǒng)（氣旋與鋒面） 特殊的大氣運(yùn)動也是形成降水

49、的重要因素，在特殊的大氣運(yùn)動也是形成降水的重要因素，在 氣旋控制下，盛行的是旋轉(zhuǎn)上升氣流，往往能達(dá)到氣旋控制下，盛行的是旋轉(zhuǎn)上升氣流，往往能達(dá)到 過飽和狀態(tài)，形成降水，如中緯度地區(qū)就多氣旋雨，過飽和狀態(tài)，形成降水，如中緯度地區(qū)就多氣旋雨， 臺風(fēng)、颶風(fēng)帶來大量的降水；在冷暖性質(zhì)不同的氣臺風(fēng)、颶風(fēng)帶來大量的降水；在冷暖性質(zhì)不同的氣 流交匯地區(qū)，往往會形成鋒面雨，在鋒面附近暖空流交匯地區(qū)，往往會形成鋒面雨，在鋒面附近暖空 氣上升也會達(dá)到過飽和狀態(tài)，從而形成降水。我國氣上升也會達(dá)到過飽和狀態(tài)，從而形成降水。我國 東部地區(qū)的降水就是以鋒面雨為主。東部地區(qū)的降水就是以鋒面雨為主。 1、地形的影響、地形的影

50、響 u地形主要是通過氣流的屏障作用與抬升作用對降水地形主要是通過氣流的屏障作用與抬升作用對降水 的強(qiáng)度與時空分布發(fā)生影響的的強(qiáng)度與時空分布發(fā)生影響的 u地形對降水的影響程度決定于地面坡向、氣流方向地形對降水的影響程度決定于地面坡向、氣流方向 以及地表高程的變化以及地表高程的變化 下墊面條件下墊面條件 2、森林對降水的影響、森林對降水的影響 森林對降水的影響極為復(fù)雜，至今還存在著各種森林對降水的影響極為復(fù)雜，至今還存在著各種 不同的看法不同的看法 3、水體對降水的影響、水體對降水的影響 大水體表面由于空氣阻力小，風(fēng)速大，氣流輻散大水體表面由于空氣阻力小，風(fēng)速大，氣流輻散 等因素的影響，降水量減少

51、等因素的影響，降水量減少 諺語：雷雨不過江諺語：雷雨不過江 人類活動的影響人類活動的影響 u間接影響：改變下墊面（城市）間接影響：改變下墊面（城市） u直接影響：人工降雨等直接影響：人工降雨等 六、可能最大降水六、可能最大降水 可能最大降水（可能最大降水（probable maximum precipitation,簡簡 稱稱PMP） 指在現(xiàn)代地理環(huán)境和氣候條件下，特定的區(qū)域在特指在現(xiàn)代地理環(huán)境和氣候條件下，特定的區(qū)域在特 定的時段內(nèi)，可能發(fā)生的最大降水量。定的時段內(nèi)，可能發(fā)生的最大降水量。 研究意義研究意義：可以推算出可能最大洪水：可以推算出可能最大洪水,為水利工程設(shè)為水利工程設(shè) 計提供需要

52、計提供需要 1975年八月，河南省南部駐馬店地區(qū)出現(xiàn)暴雨，年八月，河南省南部駐馬店地區(qū)出現(xiàn)暴雨， 板橋水庫和石漫灘水庫兩座大型水庫及竹溝、田崗等板橋水庫和石漫灘水庫兩座大型水庫及竹溝、田崗等 數(shù)五十八座中小型水庫幾乎同時潰壩，遂平、西平、數(shù)五十八座中小型水庫幾乎同時潰壩，遂平、西平、 汝南、平興、新蔡、漯河，臨泉七個縣城被水淹數(shù)米汝南、平興、新蔡、漯河，臨泉七個縣城被水淹數(shù)米 深，共深，共29個縣市受災(zāi)，涉及一千二百萬人，毀房個縣市受災(zāi)，涉及一千二百萬人，毀房680 余萬間，沖毀京廣線鐵路一百多公里，京廣線中斷余萬間，沖毀京廣線鐵路一百多公里，京廣線中斷18 天，影響正常通車天，影響正常通車4

53、8天，直接經(jīng)濟(jì)損失約為天，直接經(jīng)濟(jì)損失約為100億。億。 板橋水庫潰壩事件板橋水庫潰壩事件 19751975年年7 7月底，第三號臺風(fēng)在美國關(guān)島附近的洋面月底，第三號臺風(fēng)在美國關(guān)島附近的洋面 上形成，上形成，8 8月月3 3日臺風(fēng)穿過臺灣中部，日臺風(fēng)穿過臺灣中部，8 8月月4 4日上午日上午2 2時在時在 中國福建省的龍巖登陸。中國福建省的龍巖登陸。8 8月月5 5日臺風(fēng)雨區(qū)中心移到河南日臺風(fēng)雨區(qū)中心移到河南 省南部，一日最大雨量量為省南部，一日最大雨量量為672672毫米，毫米，8 8月月6 6日暴雨強(qiáng)度日暴雨強(qiáng)度 減弱，一日最大雨量仍有減弱，一日最大雨量仍有514514毫米，毫米，8 8月

54、月7 7日暴雨強(qiáng)度增日暴雨強(qiáng)度增 加，一日最大雨量達(dá)到加，一日最大雨量達(dá)到10051005毫米。當(dāng)時最大的兩個暴雨毫米。當(dāng)時最大的兩個暴雨 中心，正好位于淮河上游的板橋水庫和石漫灘水庫的上中心，正好位于淮河上游的板橋水庫和石漫灘水庫的上 游，三天的降雨量超過游，三天的降雨量超過16001600毫米（當(dāng)?shù)啬昶骄邓繛楹撩祝ó?dāng)?shù)啬昶骄邓繛?800800毫米）。水庫潰壩的時間發(fā)生在毫米）。水庫潰壩的時間發(fā)生在8 8月月8 8日凌晨一時左日凌晨一時左 右，當(dāng)時人們還在夢鄉(xiāng)之中。最大潰壩流量達(dá)到右，當(dāng)時人們還在夢鄉(xiāng)之中。最大潰壩流量達(dá)到7820078200 立方米秒。比立方米秒。比19811981

55、年長江洪水宜昌站的洪峰流量年長江洪水宜昌站的洪峰流量 7200072000立方米秒還大，這個流量超過了宜昌站實(shí)際測立方米秒還大，這個流量超過了宜昌站實(shí)際測 到的歷史最大洪水量。據(jù)稱死亡人數(shù)達(dá)萬人之多。到的歷史最大洪水量。據(jù)稱死亡人數(shù)達(dá)萬人之多。 第六節(jié)第六節(jié) 下滲下滲 一、概念一、概念 下滲下滲(Infiltration)(Infiltration) 水從地表滲入土壤和地下的運(yùn)動過程，是水在水從地表滲入土壤和地下的運(yùn)動過程，是水在 水分子力、毛細(xì)管引力和重力的作用下在土壤中發(fā)水分子力、毛細(xì)管引力和重力的作用下在土壤中發(fā) 生的物理過程，是徑流形成和水循環(huán)過程的重要環(huán)生的物理過程，是徑流形成和水循

56、環(huán)過程的重要環(huán) 節(jié)。節(jié)。 它是地表水與地下水、土壤水聯(lián)系的紐帶它是地表水與地下水、土壤水聯(lián)系的紐帶 二、下滲的物理過程二、下滲的物理過程 1、下滲過程階段劃分、下滲過程階段劃分 水分的下滲是在重力、分子力和毛管力的綜合作水分的下滲是在重力、分子力和毛管力的綜合作 用下進(jìn)行的，其下滲過程就是這三種力的平衡過程，用下進(jìn)行的，其下滲過程就是這三種力的平衡過程， 整個下滲過程按照作用力的組合變化和運(yùn)動特征，整個下滲過程按照作用力的組合變化和運(yùn)動特征， 可以劃分為三個階段：可以劃分為三個階段： 滲潤階段滲潤階段 在土壤十分干燥時，下滲水分主要是在分子力作在土壤十分干燥時，下滲水分主要是在分子力作 用下，

57、被土壤顆粒吸附形成吸濕水，進(jìn)而形成薄用下，被土壤顆粒吸附形成吸濕水，進(jìn)而形成薄 膜水（膜狀水），當(dāng)土壤含水量大于巖土最大分膜水（膜狀水），當(dāng)土壤含水量大于巖土最大分 子持水量（薄膜水的最大數(shù)值）時，這一階段逐子持水量（薄膜水的最大數(shù)值）時，這一階段逐 漸消失，并向下一階段過渡。漸消失，并向下一階段過渡。 滲漏階段滲漏階段 隨著土壤含水率的不斷增大，當(dāng)表層土壤中薄膜隨著土壤含水率的不斷增大，當(dāng)表層土壤中薄膜 水得到滿足后水得到滿足后,影響下滲的作用力由分子力轉(zhuǎn)化影響下滲的作用力由分子力轉(zhuǎn)化 為毛管力和重力。在為毛管力和重力。在毛管力和重力毛管力和重力的共同作用下，的共同作用下， 使下滲水分在土壤

58、孔隙中作不穩(wěn)定運(yùn)動，并逐步使下滲水分在土壤孔隙中作不穩(wěn)定運(yùn)動，并逐步 充填毛管孔隙、非毛管孔隙，使表層土含水達(dá)到充填毛管孔隙、非毛管孔隙，使表層土含水達(dá)到 飽和。飽和。 滲透階段滲透階段 在土壤孔隙被水分充滿、達(dá)到飽和狀態(tài)后，水分在土壤孔隙被水分充滿、達(dá)到飽和狀態(tài)后，水分 主要在主要在重力重力作用下繼續(xù)向深層運(yùn)動，此時，下滲作用下繼續(xù)向深層運(yùn)動，此時，下滲 的速度基本達(dá)到穩(wěn)定。水分在重力作用下向下運(yùn)的速度基本達(dá)到穩(wěn)定。水分在重力作用下向下運(yùn) 行，稱為滲透。行，稱為滲透。 滲漏的特點(diǎn)是滲漏的特點(diǎn)是非飽和水流運(yùn)動非飽和水流運(yùn)動，而滲透則屬于，而滲透則屬于飽飽 和水流運(yùn)動和水流運(yùn)動。 2、下滲水的垂

59、向分布、下滲水的垂向分布 1943年，包德曼（年，包德曼（Bodman）和考爾曼（）和考爾曼（Colman） 通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，下滲水在土體中的垂向分布可劃分通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，下滲水在土體中的垂向分布可劃分 為四個帶，反映了下滲水的垂向運(yùn)動特征。為四個帶，反映了下滲水的垂向運(yùn)動特征。 u飽和帶飽和帶：位于土壤表層。在持續(xù)不斷地供水條件下，：位于土壤表層。在持續(xù)不斷地供水條件下， 土壤含水量處于飽和狀態(tài)，但無論下滲強(qiáng)度有多大，土壤含水量處于飽和狀態(tài)，但無論下滲強(qiáng)度有多大， 土壤浸潤深度怎樣增大，飽和帶的厚度不超過土壤浸潤深度怎樣增大，飽和帶的厚度不超過1.5厘厘 米米 u過渡帶過渡帶：在飽和帶之下，土壤

60、含水量隨深度的增加：在飽和帶之下，土壤含水量隨深度的增加 急劇減少，形成一個水的過渡帶。過渡帶的厚度不急劇減少，形成一個水的過渡帶。過渡帶的厚度不 大，一般在大，一般在5厘米左右厘米左右 u 水分傳遞帶水分傳遞帶：水分傳遞帶位于過渡帶之下，其特點(diǎn)：水分傳遞帶位于過渡帶之下，其特點(diǎn) 是土壤含水量沿垂線均勻分布，基本保持在飽和含是土壤含水量沿垂線均勻分布，基本保持在飽和含 水量與田間持水量之間，在數(shù)值上大致為飽和含水水量與田間持水量之間，在數(shù)值上大致為飽和含水 量的量的6080左右。帶內(nèi)水分的傳遞運(yùn)行主要靠重左右。帶內(nèi)水分的傳遞運(yùn)行主要靠重 力作用，因此，在均質(zhì)土中，帶內(nèi)水分下滲率接近力作用，因此