第四章水文

第四章海洋和陸地水概念水文：指在自然環境中，水的各種現象的發生、發展及其相互關系和規律性。水體：是指以一定形態存在于自然地理環境中的水的總稱。如大氣中的水、江河湖海的水、冰川、地下水、生物有機體中的水等等。第一節地球水循環與水量平衡

一、地球上水的分布水圈組成：海洋水、河流、湖泊、沼澤水、大氣水、冰川和永久雪蓋、地下水、土壤水、生物水、永凍土底冰等。海洋水占主體。二、水循環與水量平衡1.水循環定義：地球上各種形態的水，在太陽輻射、地心引力的作用下，通過蒸發、水汽輸送、凝結降水、下滲與徑流等環節，不斷地發生相態轉換和周而復始的過程。2.水循環的過程海洋土壤水分儲蓄河川徑流降水陸面蒸發蒸發地下徑流下滲地下水儲蓄地表徑流壤中徑流植物截留下滲毛管水滲透降水降水云云水汽輸送水面蒸發河川儲蓄植物散發土壤蒸發地下水蒸發3.水循環的特點涉及了大氣圈、水圈、土壤圈、生物圈、巖石圈五大圈層。服從質量守恒定律太陽輻射和重力作用是基本動力。是一個動態的、開放的系統。是一個復雜系統，分為海陸大循環和海上小循環、陸地小循環系統、區域水循環系統。4.水循環的意義更新水體。影響天氣和氣候改變地貌。維持生態平衡。提供資源再生。水量平衡1.定義：指任意選擇的區域，在任意時段內，其收入的水量和支出的水量之間的差額等于該時段區域內蓄水的變化量。它是水循環的數量表示。水量平衡是水循環的數量表示。降水、蒸發和徑流是水循環的三個重要環節，降水量、蒸發量和徑流量則是水量平衡的三個重要因素。全球水量平衡方程大陸降水量+海洋降水量=大陸蒸發量+海洋蒸發量海洋水量平衡方程海洋降水量+入海徑流量-海洋蒸發量=海洋蓄水變化量。陸地水量平衡方程降水量-蒸發量-地表徑流量-地下徑流量=蓄水變化量。全球降水與蒸發的緯度變化規律第二節海洋起源與海水理化性質第二節海洋起源與海水理化性質一、海洋的起源關于海洋起源的假說1.洋殼是原生的，在地球形成初期就已存在。原始大氣中的氫、氧化合成水，水蒸氣逐步凝結下來并形成海洋2.海底擴張學說。二、世界大洋及其區分海洋洋：是海洋的主體，是指地球上廣闊連續的水面，他遠離大陸，深度大面積廣，不受大陸影響，具有理化性質穩定。有獨立的潮汐系統以及洋流系統的水域。世界大洋分為四部分：太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。★世界四大洋各大洋的分界線海及其分類海：各大洋邊緣部分接近或伸入陸地，并獲多或少地與大洋主體有所隔離的水域則稱為海。一般分為4類：內陸海：四周被陸地包圍，只有一個或多個海峽與領海相通。如地中海、紅海等。邊緣海：位于大陸邊緣，以半島或島嶼與大洋相分隔。如日本海。外海：位于大陸邊緣，但與洋有廣闊的聯系。島間海：有島嶼環繞形成的水域。如爪哇海。二、海水的組成1.海水的組成：元素組成物質組成：固態、液態、氣態。2.海水的鹽度（S‰）鹽度：海水中全部溶解固體與海水的重量之比。由于氯離子占海水溶解固體中的55%，所以通常用海水的氯度來計算鹽度。海水氯度：每千克海水中含有的氯的克數。一般為19.381‰。

S‰=0.03+1.805Cl‰海水鹽度范圍：33‰~37‰海面鹽度的計算:

鹽度=34.6+0.0175（蒸發量-降水量)海水的溫度、密度和透明度海水溫度：

決定于其熱量收支狀況

有明顯的季節變化和日變化

太陽輻射的日變化是水溫日變化的主要原因海水表層平均溫度變化于-1.7~30°之間海水密度：1.022~1.028

溫度升高，密度減少。鹽度增加，密度增大。海水的顏色與透明度海水的顏色海水的顏色決定于海水對陽光的吸收和反射狀況。海水的透明度越接近大陸，透明度越低，越接近大洋透明度越高。測量：直徑30cm的白圓盤投入水中的可見深度。

第三節、海水的運動海水運動的形式主要包括波浪、潮汐和洋流。海水的運動方式：波浪潮汐與潮流洋流一、潮汐與潮流1.潮汐定義：由月球和太陽的引力、慣性離心力作用引起的海面周期性升降現象。古時，人們把白天的漲落稱為“潮”，夜間的漲落叫做“汐”，合起來叫做“潮汐”。相關概念漲潮：海面升高，海水涌上海岸。落潮：海面下降，海水從海岸上后退。高潮：漲潮時海水面最高處。低潮：落潮時海水面的最低處。潮差：高潮與低潮的高差。大潮：潮差最大。小潮：潮差最小。順潮：地球朝向太陽和月球一面形成的潮汐。對潮：地球背向太陽和月球一面形成的潮汐。2、潮汐的成因順潮對潮●內因：海洋水體；●外因：天體引潮力。月球引潮力是太陽的2.17倍。引潮力：地球上任一點所受到的月球和太陽的引力和慣性離心力。潮汐的周期變化日變化：半日潮、混合潮、全日潮。月變化：朔望日-大潮上、下弦日-小潮4、潮流◆指海水在天體引潮力作用下所形成的周期性水平運動。隨漲潮而產生的潮流叫漲潮流，隨落潮而產生的潮流叫落潮流。◆潮流分為回轉流和往復流兩種回轉流：外海、開闊海區，受地轉偏向力影響，在北半球作順時針回轉，流速約4～5km／h；往復流：海峽、河口等，受地形影響而成。其流速較大，可達18～22km／h。二、波浪1.定義海洋中的波浪是指海水質點以其原有平衡位置為中心，在垂直方向上作周期性圓周運動的現象。2.波浪要素：波峰、波谷、波長、波高四個要素。海洋中波浪分類：按成因分：風浪、海嘯、潮波。按波長和水深分：深水波、淺水波。按作用力分：強制波、自由波3.波浪的折射：當波浪進入淺水區或近岸水域時，因水深逐漸變淺，使波速減慢，從而使波峰線逐漸發生偏轉，最后與海岸線平行的現象。平直海岸海浪的折射港灣海岸海浪的折射波浪的折射現象沙嘴：一端連接陸地，另一端延伸入開擴海域中的形體窄小的舌狀沙、礫堆積地貌，由沿岸泥沙流輸移、堆積而成，大部分已經高出海面。岬角：是指向海突出的夾角狀的陸地。它常常是被海水淹沒的一部分山地，或是還沒有被海水沖蝕掉的山地的一部分。岬角三、洋面流和水團運動海水沿著一定方向有規律的水平流動就是洋流。洋流又稱海流。洋流產生的主要原因是風力和密度差異。1、洋流的類型★按水溫分類暖流——如果洋流帶來的海水溫度比到達海區的水溫高，就稱為暖流。由低緯流向高緯的洋流屬于暖流。暖流在洋流圖中多用紅箭頭表示。寒流——如果洋流帶來的海水溫度比到達海區的水溫低，就叫寒流。由高緯流向低緯的洋流屬于寒流。寒流在洋流圖中一般用藍箭頭表示。★按成因分類①風海流：海水在風的摩擦力作用下形成的水平運動。又稱漂流或吹流。風力作用于海面，同時產生波浪運動和使海水向前運動的洋流。厄克曼（Ekman）螺旋。風海流水體輸送方向與風向成90°夾角。在北半球偏風向的右側，而在南半球則偏風向的左側。

著名的厄克曼螺旋是當風吹掠洋面時，風對海面就施加了一股順風向的風應力(Windstress），然后造成表層海水流動，海水流動時又產生地轉偏向力，因此流向會偏向風向之右側。上層水流動時又會拖拽下方流體運動，而下層流向又再稍偏右。如此一層牽引一層，水流流向由水面向下呈現螺線型態之旋轉構造，此種構造即稱為厄克曼螺旋。當流動情形達到平衡狀態時，此時風應力系與地轉偏向力相平衡，即二力大小相等但方向相反，如此則表示海面下各層海流平均（或總流量）流往風向之右側（北半球），這個現象稱為厄克曼效應，而此流量則稱為厄克曼搬運。

風海流會造成岸邊的升降流南半球南美沿岸的升降流是由于海水密度差異而引起的海流。海水密度分布不均勻而使海區形成了壓力梯度，海水從高壓區向低壓區流動，所以又稱梯度流。如地中海蒸發旺盛，鹽度大，水面低，而相鄰的大西洋水面較高，于是大西洋表層海水經直布羅陀海峽流入地中海，地中海海水由海峽底層流入大西洋。

②密度流直布羅陀海峽StraitofGibraltar③補償流是由于某種原因使海水從一個海區流出，而使另一部分海水流入進行補充。補償流可以是水平流動，也可以是垂直流（上升流和下降流）。沃克環流（三）、大洋水團及其環流1、大洋水團◆大洋中具有特別溫度和鹽度值的、性質相同的大團水體，成為水團世界洋流分布①世界洋流結構特點◆反氣旋型大洋環流：以南北回歸線高壓帶為中心；在北半球順時針流動，南半球則逆時針流動；◆氣旋型大洋環流：以北半球中高緯海上低壓為中心，在南半球中高緯則為西風漂流（由于受南極冰蓋影響，具寒流性質）；◆繞極環流：南極周圍，受極地東風作用，洋流自東向西流；◆赤道環流：圍繞赤道低壓，北半球逆時針流動，南半球順時針流動。洋流與漁場第四節海平面變化7萬年來的海平面變化曾經出現過高于現代的海平面，也曾經發生過海平面遠低于現代海平面的情況。影響海平面變化的因素：全球氣候變暖。導致海洋熱膨脹，冰川融化加劇，二氧化碳排放量增加形成的溫室效應。海平面變化帶來的影響沿岸地區風暴潮災害加劇，海岸侵蝕強化，潮灘濕地損失，鹽水入侵河口海岸地下含水層，阻礙陸地洪水和沿海城鎮污水排放。貝殼堤珊瑚礁第五節海洋資源和海洋環境保護一、海洋資源1.海洋化學資源：海水海水中的化學元素。鹽分，鎂、鈾。碘、銅、銀等。渤海東海南海多金屬結殼礦“海洋4號”拍攝，水深＞2000m錳結核試開采汕尾05在建的波能電站1汕尾2005年建設的波能電站汕尾05在建的波能電站2汕尾2005年建設的波能電站鈾是自然界中原子序數量最大的元素。它是一種鋼灰色金屬，圖為2700000倍鈾原子。2.海底礦產資源：石油、天然氣、海濱砂礦、金屬泥。海上石油井架海上油井噴油在海底的錳結合礦球開采錳結合礦3.海洋動力資源：波浪能、潮汐能、潮流、洋流。法國朗斯電站法國朗斯電站4.海洋生物資源：魚類、植物。可食用、肥料、藥材、化妝品。海帶豐收螺旋藻水母海參土耳其