水在自然界中是怎样循环的?( 二 )


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1、水循环是多环节的自然过程,全球性的水循环涉及蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循环以及多种形式的水量贮蓄 。降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最主要环节 。
2、蒸发是水循环中最重要的环节之一 。
由蒸发产生的水汽进入大气并随大气活动而运动 。大气中的水汽主要来自海洋,一部分还来自大陆表面的蒸散发 。大气层中水汽的循环是蒸发-凝结-降水-蒸发的周而复始的过程 。3、水汽输送 。
海洋上空的水汽可被输送到陆地上空凝结降水,称为外来水汽降水;大陆上空的水汽直接凝结降水,称内部水汽降水 。一地总降水量与外来水汽降水量的比值称该地的水分循环系数 。全球的大气水分交换的周期为10天 。
在水循环中水汽输送是最活跃的环节之一 。4、三水转化 。西北内陆地区还有盛行西风和气旋东移而来的少量大西洋水汽 。
陆地上发生的水循环是降水-地表和地下径流-蒸发的复杂过程 。陆地上的大气降水、地表径流及地下径流之间的交换又称三水转化 。5、地下水的运动通过土壤和植被的蒸发、蒸腾向上运动成为大气水分;通过入渗向下运动可补给地下水;通过水平方向运动又可成为河湖水的一部分 。
地下水储量虽然很大,但却是经过长年累月甚至上千年蓄集而成的,水量交换周期很长,循环极其缓慢 。
自然界水的循环

水在自然界中是怎样循环的?

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自然界中的水按其存在的空间分为三部分:大气圈中的水主要存在于对流层中,并呈气态,液态和固态三种不同的状态;地表水主要呈液体状态,存在于海洋、河流、湖泊中,部分为固体状态的水和雪;地壳中的水,也就是地下水,以气态、液态和固态形式存在于岩石和未固结土中的空隙中 。概略计算,上述三部水的比例为:大气圈水:地壳水:地表水=1:10:100000 。
自然界中的水处于动平衡状态,经常的从这一部分转化为另一部分,即在各种因素影响下,在不断地进行着循环(图1-1) 。
海洋及大陆上的水被蒸发为水蒸气,上升到大气圈中,在一定条件下凝结成液态或固态的水降落至地表,这些水有三部分去向,一部分汇入河流,湖泊及海洋;另一部人渗入地下,成为地下水;再一部分是重新蒸发到大气圈中 。渗入到地下的水,在一定条件下,也会直接流入海洋,或者以泉水形式涌出地表后,再以地表水的形式入海;也可以在地下受到蒸发作用影响,成为水汽进入大气圈中 。当然,自海洋表面蒸发的水汽,有的在海洋上空凝结,以降水的形式注入海洋中 。地壳深处的地下水,有时也可以通过断裂和裂隙上升到地表 。
由此可见,大气水、地表水和地下水均参与水循环作用 。图1-1 自然界水循环示意图通常将水自海洋进入空中,且降落地表,最后又进入海洋,即完成了一次循环,称为自然界水的大循环 。而小循环是指海洋面上的水,经过蒸发后以降水的形式再回入海洋;或者在大陆范围内,从湖泊、河流、地面岩土及植物蒸发的水分仍然降回大陆 。
根据自然界水循环可以列出水均衡方程式,以计算地球表面的降水,蒸发或径流量 。假设:Zo为海洋表面的年蒸发量;Xo为海洋表面的年降水量;Zc为陆地的年蒸发量;Xc为陆地的年降水量;为河流的年径流量 。则Zo=Xo+YZc=Xc-YZo+Zc=Xo+Xc对于一个具体流域或盆地来说,也可以根据上述原理进行水均衡计算 。
假如以一年为均衡计算期,设:A为流域的总收入水量;X为年大气降水量;K为年水汽凝结量;W1为年地下径流的流入量 。则A=X+K+W1设:B为流域的总支出水量;Y为年地表径流流出水量;Z为年蒸发量;W2为年地下径流流出水量 。则B=Y+Z+W2上述各项均以水层的厚度(mm)表示 。
由于自然条件随时间的变化,每年水的总收入量A与总支出量B均不相同,若A>B,则为湿润年份,反之则为干旱年份 。以方程式表示,即A-B=±Δω或(X+K+W1)-(Y+Z+W2)=±Δω但是气象要素的变化是周期性的,即干旱与湿润年份相互轮转,故Δω之值有正有负,若以多年平均计算,则含油气盆地水文地质研究式中,n为计算的年数 。所以,(X+K+W2)-(Y+Z+W2)→0即 X+K+W1=Y+Z+W2上述是流域水均衡的一般方程式 。可以利用观测资料的多年平均值进行计算,以求方程式中的某些未知数 。
【水在自然界中是怎样循环的?】在具体运用此方程式时,可以根据地区的具体条件来考虑项目的增减,如在降水量较大的地区,漏水区面积很小漏水量不大,凝结量K、地下流入量W1及地下水流出量W2,同降水量X相比,数值相差很大时,可忽略不计,上述方程简化为X≈Y+Z如果地下径流量在流域中占有一定的数量时,则W1与W2必须列入方程式,此时可利用降水、地表径流和蒸发量的资料来计算某一时期流域地下径流量的增减,即X-Y-Z=W2-W1当然也可以根据需要以及资料的情况来计算方程式中的某一项目 。从上述可知,地球上的大气水、地表水和地下水是相互转换和依存的 。在一个流域(盆地)内,不同状态水之间的关联程度随当地的气象因素(气温、气压、湿度、降水、蒸发等)、地形地貌及地层构造条件等诸多因素而变化,只是强度有所不同而已 。