水循環與水量平衡1第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三一、水文循環及水量平衡水文學：

研究地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等各種水體的存在數量、分布及變化規律的科學。與氣象學、地理學、生態環境學等關系密切。2第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三1.1水文循環：

（1）地球上水的存在形式：

汽態、液態、固態

（2）存在位置：

空氣中、地表、地下、生物體內

3第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三水文循環的概念：

地球表面的廣大水體，在太陽輻射作用下蒸發變成水汽，上升到空中，被氣流帶動輸送到各地，在這過程中，水汽遇冷凝結，以降水的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分水，再從河道或滲入地下以地下水形式補給河流流入海洋。水分這種往返循環、不斷轉移交替的現象稱為水文循環或水循環。

4第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三水循環示意圖5第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三

水循環的外因：

太陽輻射能和地球引力的存在

水循環的內因：

水物理三態(氣、液、固)之間的相互轉化6第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三海洋上空大陸上空海洋地下陸面降水蒸發返回大氣地面徑流海洋蒸發降水氣流輸運大循環：小循環：自然界水循環據其規模及涉及的地域可分為：

大循環/小循環地下徑流匯入河川7第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三水文循環的意義：①直接影響氣候變化：②改變地表形態：③造成再生資源：④負面影響：干旱，洪澇災害8第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三1.2水量平衡：指地球任一區域(可以是某個流域、湖泊、沼澤、海洋或某個地區，也可以是整個地球)，在一定時段內(時段可以是日、月，也可以是一年、數十年或更長的時間)，收入的水量與支出的水量之差等于該區域內的蓄水變量(蓄水變量指時段始末區域內蓄水量之差)。水量平衡是水文循環的定量描述，是質量守恒定律在水文循環中的特定表現形式。9第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三

式中:

I

—

給定時段內輸入研究區域的總水量；

O

—

給定時段內輸出研究區域的總水量；

△W

—

時段內研究區域蓄水量的變化量。上式中各變量的單位：km3

或mm

I－O=△W水量平衡方程：10第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三

若以地球陸地為研究水量平衡對象，某時段△t內的水量平衡方程可寫成：

△Wc

=Pc－

R－Ec式中:Ec：在時段內陸地的蒸發量；

Pc：在時段內陸地的降水量；

R

：時段內由陸地流入海洋的徑流量；

△Wc

：在時段內陸地蓄水量的變化量。（1）地球上的水量平衡11第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三若以海洋為研究水量平衡對象，某時段△t內的水量平衡方程可寫成：

△Ws

=Ps＋R－Es式中:Es

：海洋在時段內的蒸發量；Ps

：海洋在時段內的降水量；R

：時段內由陸地流入海洋的徑流量；△Ws

：海洋在該時段內蓄水量的變化量。12第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三上二式相加得：或：式中：—陸地水量平衡方程—海洋水量平衡方程在多年平均的情況下，△Wc→0，△Ws→0，則13第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三河流流域的定義：河流某斷面以上，匯集地表水和地下水的區域（稱做地面集水區和地下集水區）統稱做河流在該斷面以上的流域。

由分水線包圍的集水區域。（2）河流流域的水量平衡14第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三非閉合流域/閉合流域：★非閉合流域：

若地面分水線與地下分水線在位置上不完全重合，即地面和地下集水區不相重合常稱這種流域為非閉合流域。★閉合流域：

若流域的地面水和地下水分水線在位置上重合，即地面和地下集水區相重合，則稱這種流域為閉合流域。15第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三不閉合流域的水量平衡示意圖PERSO△WqRGIRGO地面分水線地下分水線16第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三

P+RGI=E+RSO+RGO+q+△W式中:P：流域給定時段的降雨量；E：凈蒸發量；對于不閉合流域，其水量平衡方程為：△W

：時段初及時段末流域蓄水量的變化量。q：給定時段內流域內工農業及生活凈用水量；RGO：給定時段內從地下流出的水量；RSO

：給定時段內從地面流出的水量；RGI：給定時段內從地下水流入的水量；17第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三不閉合流域的水量平衡示意圖PERSO△WqRGIRGO地面分水線地下分水線18第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三

P=E+R+△W閉合流域水量平衡方程為：

對于閉合流域:閉合流域的多年平均水量平衡方程式為：其中，

在方程

P+RGI=E+RSO+RGO+q+△W中RGI=0，如果q較小，則可取q=0，合并RSO+RGO=R19第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三式中:：流域內多年平均降水量；：流域內多年平均徑流量；：流域內多年平均蒸發量。對于多年平均的情況，閉合流域的水量平衡方程式為：20第二十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三令～多年平均徑流系數，其反映流域降雨量轉換成徑流量的比例系數。～多年平均蒸發系數,其反映流域降雨量轉換成蒸發量的比例