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1、第一章地球上的水及其循环主讲教师:王涛FundamentalsofHydrogeoloy水文地质学基础CompanyLogowww.themegallery.com(1)定义指发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中地下水之间的水循环。水文循环示意图——环节或要素(2)水文循环的划分循环路径不同:大循环(海-陆)与小循环(海-海,陆-陆)时空尺度不同:全球水文循环,流域水文循环,水-土-生系统水文循环1.2水文循环Hydrologic-cycle水文循环-环节1、蒸发蒸发是水分通过热能交换从固态或液态转换为气态的过
2、程,是水分从地球地面和水体进入大气的过程。2、水气输送水汽输送,是指大气中的水汽由气流携带着从一个地区上空输送到另一个地区的过程。3、凝结降水降水是水汽在大气层中微小颗粒周围进行凝结,形成雨滴,再降落到地面的过程。4、下渗下渗是指降落到地面上的雨水从地表渗入土壤内的运动过程。5、径流径流又称为河川径流,亦即地表径流和地下径流、壤中流之和。CompanyLogowww.themegallery.com1.3.1通用水量平衡方程(1)水文学(水文地质学)研究的基本原理质量守恒定律和能量守恒定律为基本原理(2)通用水
3、量平衡方程:区域—时段—各要素I=O+(W1--W2)=O+△W其中,I: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△W=W1-W2:区域内时段始末的储水量不同区域、不同研究对象可以写出具体的水量平衡方程式(在地下水均衡中介绍)1.3水量平衡WaterbalanceCompanyLogowww.themegallery.com水文循环的作用:通过循环—水的质量得以净化、水的数量得以再生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──也是可持续发展保证1.4水文循环的作用Compa
4、nyLogowww.themegallery.com对水文循环有显著影响的气象、水文因素主要有:气温、气压、湿度、降水、蒸发、径流。1.5.1气温(1)气温产生的原因大气直接吸收太阳辐射热:仅占太阳辐射热的15%;大气吸收地表辐射能量:43%的太阳辐射到达地面,地表接受太阳辐射增温后、再向大气辐射能量,此部分能量绝大部分为大气吸收而增温。大气与地表直接接触:由于热传导、对流而升温这更是大气增温的主要原因。1.5影响水文循环的气象、水文因素CompanyLogowww.themegallery.com1.5.1气
5、温(2)气温的时空变化时间上的变化:昼夜变化、季节变化和多年变化;空间上的变化:水平方向和垂直方向水平方向,同一高度上,从赤道向两极由高到低;垂直方向,同一地点,不同高度上气温不同,在对流层内,一般每升高100M,气温降低0.5℃。1.5影响水文循环的气象、水文因素CompanyLogowww.themegallery.com1.5.2气压(1)概念指大气的质量施加在地表或地表上的物体之上时而产生的压力。单位:mm水银(Hg)柱高度。在标准状态下,(即气温为0℃,纬度45°的海平面上)气压为760mm水银(Hg
6、)柱高度,约相当于105Pa。(2)气压的空间变化特征垂向上的变化:随高度增加,气压下降。水平方向上的变化:由地表的热力状况决定,地表的温度越高,则气压越低,相反,地表的温度越低,则气压越高。1.5影响水文循环的气象、水文因素CompanyLogowww.themegallery.com1.5.3湿度(1)概念指大气中的水汽含量。由于水汽既有重量,又有压力,因而其既可用重量单位表示,也可以用压力单位表示。(2)湿度的分类绝对湿度和相对湿度绝对湿度:指某一地区在某时刻空气中的水汽含量。1.5影响水文循环的气象、水
7、文因素www.themegallery.com1.5.3湿度(2)湿度的分类绝对湿度:指某一地区在某时刻空气中的水汽含量。采用重量单位表示时,单位为g/cm3,常用代号m;采用压力单位表示时,单位为mmHg,常用代号e。绝对湿度只能说明某一时刻空气中水汽含量的多少,而不能反映出空气中水汽含量达饱和的程度,于是又提出了相对湿度的概念。1.5影响水文循环的气象、水文因素CompanyLogowww.themegallery.com1.5.3湿度(2)湿度的分类相对湿度:指绝对湿度与饱和水汽含量之比,常用代号r。式中
8、:e、m代表绝对湿度;E、M代表饱和水汽含量。饱和水汽含量:指某一温度条件下,空气中可以容纳的最大水汽数量。采用重量单位表示时,常用代号M;采用压力单位表示时,常用代号E;1.5影响水文循环的气象、水文因素CompanyLogowww.themegallery.com1.5.3湿度(2)湿度的分类饱和水汽含量与温度关系:(见表1-2P11)一般规律:随气温升高,饱和水汽含量增大;反之,