【正文】 流區(qū)小循環(huán)。二、水循環(huán)的類型與層次結(jié)構(gòu)（一）水循環(huán)的基本類型通常按水循環(huán)的不同途徑與規(guī)模，將全球的水循環(huán)區(qū)分為大循環(huán)與小循環(huán)，如圖所示。第三，水循環(huán)廣及整個(gè)水圈，并深入大氣圈、巖石圈及生物圈。由降水轉(zhuǎn)化為地面與地下徑流的過(guò)程，則是勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過(guò)程。（二）水循環(huán)機(jī)理第一，水循環(huán)服從于質(zhì)量守恒定律。（作業(yè)）第二章.天然水質(zhì)相當(dāng)良好，但人為污染日趨嚴(yán)重，防止水質(zhì)惡化，保護(hù)水源已是當(dāng)務(wù)之急。（三）水資源條件和問(wèn)題.水資源總量不少，但人均、畝均水量較少，合理利用和保護(hù)水資源應(yīng)作為我國(guó)長(zhǎng)期堅(jiān)持的國(guó)策。有春、夏兩次汛期，年徑流過(guò)程線呈雙峰型。按照河流補(bǔ)給情況，全國(guó)大致可分為三區(qū)：①秦嶺以南主要為雨水補(bǔ)給區(qū)。全國(guó)部分流量站極值比見(jiàn)表－。這一類特點(diǎn)是上升段和下降段很短，而且無(wú)規(guī)律的出現(xiàn)。在地區(qū)上南北方不同步，大致相差半個(gè)周期，北方處于上升段，南方則為下降段，北方處于下降段，南方則為上升段，反映了全國(guó)時(shí)常出現(xiàn)的南澇北旱或北澇南旱的規(guī)律。由于降水、地表水和水文地質(zhì)條件的不同，我國(guó)平原地區(qū)地下水資源的差異也很大。）半干旱少水帶年降水量—毫米，年徑流深—毫米，年徑流系數(shù)在以下。年降水量—毫米，年徑流深—毫米，年徑流系數(shù)為—。按照年降水和年徑流的多少，全國(guó)大致可劃分為水資源條件不同的個(gè)地帶：）多雨豐水帶年降水量大于毫米，年徑流深超過(guò)毫米，年徑流系數(shù)在以上。全國(guó)區(qū)域水資源總量計(jì)算成果見(jiàn)表－。四、我國(guó)水資源（一）水資源總量一個(gè)區(qū)域水資源總量，為當(dāng)?shù)亟邓纬傻牡乇硭偷叵滤目偤?。在許多國(guó)家，不斷增長(zhǎng)的需水量與有限的水資源之間的矛盾日益突出。年徑流量超過(guò)億立方米的國(guó)家有巴西、加拿大、美國(guó)、印度尼西亞、中國(guó)、印度等（表－）。世界各國(guó)通常采用多年平均徑流量來(lái)表示水資源量。這里需要說(shuō)明的是，土壤水雖然不能直接用于工業(yè)、城鎮(zhèn)供水，但它是植物生長(zhǎng)必不可少的條件，可以直接被植物吸收，所以土壤水應(yīng)屬于水資源范疇。.狹義水資源狹義的水資源不同于自然界的水體，它僅僅指在一定時(shí)期內(nèi)，能被人類直接或間接開(kāi)發(fā)利用的那一部分動(dòng)態(tài)水體。地球上的水，水平分布面積很廣，垂直分布存在于大氣圈、生物圈、巖石圈之中，其水量非常豐富，約為億立方公里，所以地球有“水的行星”之稱?，F(xiàn)根據(jù)蘇聯(lián)學(xué)者年所發(fā)表的研究成果，從地面至深達(dá)公里的地殼內(nèi)，地下水總儲(chǔ)量為萬(wàn)立方公里。雖然數(shù)量不多，但活動(dòng)能力卻很強(qiáng)，是云、雨、雪、雹、霰、雷、閃電的根源。地表之上的大氣中的水汽來(lái)自地球表面各種水體水面的蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)及植物散發(fā)，并借助空氣的垂直交換向上輸送。 地球上水的分布與水資源一、地球上水的分布地球總面積為億平方公里，其中海洋面積為億平方公里（表），約占地球總面積的％。.礦化度變化范圍大，從淡水直到鹽水。在湖水停滯區(qū)域，會(huì)形成局部還原環(huán)境，以致湖水中游離氧消失，出現(xiàn)、類的氣體。湖水與海水在化學(xué)成分上的差異，主要體現(xiàn)在湖水主要離子之間，無(wú)一定比例關(guān)系。不同類型的湖泊，其地理分布具有地帶性規(guī)律。湖泊的形態(tài)和規(guī)模、吞吐?tīng)顩r及所處的地理環(huán)境，造成了湖水化學(xué)成分及其動(dòng)態(tài)的特殊性。夏季水生植物繁茂，使、含量減少。其含量順序：.河水化學(xué)組成的空間分布有差異性大的江河，流域范圍廣，流程長(zhǎng)，流經(jīng)的區(qū)域條件復(fù)雜，并有不同區(qū)域的支流匯入，各河段水化學(xué)特征的不均一性就很明顯。河水的水化學(xué)屬性幾乎完全取決于補(bǔ)給水源的性質(zhì)及比例。⑤ 西風(fēng)帶上降水量超過(guò)蒸發(fā)量，鹽度逐漸降低到以下。④ 南北緯176。① 世界大洋的平均鹽度是。當(dāng)精確地等于時(shí)，海水樣品的實(shí)用鹽度恰好等于。此標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為千克溶液中含 克，在℃時(shí)，其電導(dǎo)率與鹽度為的標(biāo)準(zhǔn)海水電導(dǎo)率相等。年代以來(lái)，海洋化學(xué)家致力于電導(dǎo)測(cè)鹽的研究。硫酸鹽近于平衡狀態(tài)。一種說(shuō)法是，海水中的鹽類是由河流帶來(lái)的。溶解在海水中的元素絕大部分是以離子形式存在的。（二）海水的化學(xué)組成及特點(diǎn).海水的化學(xué)組成氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、硅、氟等種，其含量約占全部海水化學(xué)元素含量的—％，因此被稱為海水的大量元素。每年從海面濺入大氣的鹽分估計(jì)有噸；②風(fēng)從地面吹起的揚(yáng)塵；③火山爆發(fā)噴入大氣的易溶物質(zhì)及塵埃；④人類活動(dòng)向大氣排放的廢氣和煙塵。大氣降水的值小于即為酸雨。大氣降水含有多種離子（表、）及微生物和灰塵。表天然水化學(xué)分類表（）地下水化學(xué)分類 地下水化學(xué)分類方法很多，見(jiàn)表。Ⅲ型水包括高礦化度的地下水、湖水和海水。Ⅱ型：［］＜［］＜[]。首先按占優(yōu)勢(shì)的陰離子將天然水分為三類：重碳酸鹽類（）、硫酸鹽類（）、氯化物類（）。）按礦化度分類。例如，北京小湯山溫泉水的化學(xué)分析結(jié)果如下：式中，橫線上下分別為陰、陽(yáng)離子的摩爾百分?jǐn)?shù)，按遞減順序排列，含量小于％的不予表示；橫線前面為礦化度，最前面為氣體成分和特殊成分，均以克升計(jì)；橫線后面為水溫，還可以寫(xiě)出值等指標(biāo)。三、天然水的分類在不同的地理環(huán)境中，天然水的礦化度和主要離子組成都有很大的差異。）混合作用雨水滲入補(bǔ)給地下水，地下水補(bǔ)給河水，河水注入湖泊或大海，河口段的潮水上溯，濱海含水層的海水入侵等，都是天然水的混合。這些厭氧細(xì)菌就是依靠奪取硫酸根中的氧而生存的。而在深層承壓水中，因含氧不足，就不會(huì)出現(xiàn)這種情況。()盡管在地殼平均組成中，鉀和鈉的豐度很接近，而且鉀鹽的溶解度普通高于鈉鹽，但由于膠體吸附的能力大于，并且植物普遍吸收，合成有機(jī)質(zhì)。腐殖質(zhì)膠體的吸附容量可達(dá)摩爾克。其特征有：①離子交換是可逆反應(yīng)，處于動(dòng)態(tài)平衡；②離子交換以當(dāng)量關(guān)系進(jìn)行；③離子交換遵守質(zhì)量作用定律。按其溶解性能可分為兩類：一類是按礦物成分的比例全部溶于水中，稱全等溶解礦物，例如，氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽；另一類是礦物中只有一部分元素進(jìn)入水中，而原始礦物保持其結(jié)晶格架，這一類稱不全等溶礦物，主要是硅酸鹽和鋁硅酸鹽。天然水中各種元素的離子、分子與化合物的總量稱為礦化度。有機(jī)膠體主要是腐殖酸。懸浮物的存在使天然水有顏色、變渾濁或產(chǎn)生異味。這與該區(qū)位于大西洋中部，受大陸影響小，鹽度高，離子濃度大，海水運(yùn)動(dòng)不強(qiáng)烈，懸浮物質(zhì)下降快有關(guān)。水色和透明度，都反映了水體的光學(xué)特性。（二）透明度透明度是表示各種水體能見(jiàn)程度的一個(gè)量度。水色是水體對(duì)光的選擇吸收和散射作用的結(jié)果，因?yàn)樗w對(duì)太陽(yáng)光譜中的紅、橙、黃光容易吸收，而對(duì)藍(lán)、綠、青光散射最強(qiáng)，所以海水水色多呈蔚藍(lán)色、綠色；而水體的顏色與天空狀況、水體底質(zhì)的顏色也有關(guān)。之間米左右水層內(nèi)，密度最小，并且在米以內(nèi)垂直梯度極小，幾乎沒(méi)有變化；—米深度上密度垂直梯度最大，出現(xiàn)密度的突變層（躍層），它對(duì)聲波有折射作用，潛艇在其下面航行或停留在其上均不易被發(fā)現(xiàn)，故有液體海底之稱。極地海區(qū)由于溫度很低，所以密度最大。海水的密度與溫度、鹽度和壓力的關(guān)系比較復(fù)雜，凡是影響海水溫度和鹽度變化的地理因素，都影響密度變化。因此在數(shù)值上密度和比重是相等的。溫度一旦增減，三種形式分布就要發(fā)生變化?！洹?76。具有良好的地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件的地?zé)岙惓^(qū)，有可能形成大量地下熱水或天然蒸汽的地?zé)崽铩Ｈ缭谛禄鹕降貐^(qū)，地下水溫可達(dá)℃以上；而在寒帶、極地及高山、高原地區(qū)，地下水的溫度很低，有的可低至℃。④而在年常溫層以下，地下水溫則隨深度的增加而逐漸升高，其變化規(guī)律決定于一個(gè)地區(qū)的地?zé)嵩鰷丶?jí)。我國(guó)湖面水溫年變幅最大是太湖，最大值可達(dá)℃。水溫的日變以表層最明顯，隨溫度的增加日變幅逐漸減小，最高水溫一般出現(xiàn)在每天的—時(shí)，最低水溫出現(xiàn)在—時(shí)，水溫日變幅在陰天和晴天之間的差別也較大，見(jiàn)圖－。如果，ρ時(shí)，上式可記為：此式說(shuō)明垂直梯度與熱流通量成正比，與紊動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)成反比。一般在清晨，表面水溫低，愈向河底水溫愈高，成逆溫現(xiàn)象。河流水溫及冰情的發(fā)生和消長(zhǎng)，首先受到太陽(yáng)輻射、氣溫等地帶性因素的控制，因而水溫和冰情的分布基本上體現(xiàn)了地帶性規(guī)律。水溫年變的地理分布為：從赤道和熱帶海區(qū)向中緯海區(qū)增大，然后向高緯海區(qū)減?。辉谕粺崃繋?，大洋西側(cè)較東側(cè)變幅大，靠近海岸地區(qū)更大；南北兩半球相比，北半球各緯度帶的年較差大于南半球，見(jiàn)表。在靠近大陸淺海區(qū)日較差可達(dá)—℃以上。在此層下部與冷水之間形成一個(gè)溫躍層，水溫垂直梯度遞減率達(dá)最大值，見(jiàn)圖。）水溫的垂直分布大洋水溫的垂直分布，從海面向海底呈不均勻遞減的趨勢(shì)。之間大西洋水溫相差懸殊。三大洋表面年平均水溫的分布特點(diǎn)是：北半球高于南半球，在南北緯176。二、水的熱學(xué)性質(zhì)潛熱水吸收或放出的熱量稱為水的潛熱?！伴W動(dòng)簇團(tuán)”模型 是把液態(tài)水看成以氫鍵結(jié)合的水分子的閃動(dòng)簇團(tuán)，在略為“自由”的水中游泳的一種液態(tài)體系，見(jiàn)圖；這些簇團(tuán)的尺寸是比較小的，且處于不斷地轉(zhuǎn)化或“閃動(dòng)”的狀態(tài)；所謂“閃動(dòng)”，就是說(shuō)這些小簇團(tuán)本身是非常動(dòng)蕩的，意即這里的氫鍵締合解開(kāi)了，而另一處締合又立即完成，簇團(tuán)與非簇團(tuán)的水分子之間，也是處在連續(xù)地相互滲透、相互轉(zhuǎn)化之中，因而整個(gè)液體是均勻的，并可保持在一種穩(wěn)定的流通狀態(tài)之中。正是由于冰晶內(nèi)每個(gè)氧原子通過(guò)氫鍵以等鍵距與另外四個(gè)氧原子相連結(jié)，在冰晶中的水分子則具有水蒸氣到凝聚態(tài)的冰，氫鍵為凝聚力的主要方面，為了盡可能生成較強(qiáng)和較多的氫鍵，原來(lái)水分子中的—鍵必須拉伸。水溫達(dá)到℃結(jié)冰時(shí)，單水分子為零，而強(qiáng)力締合結(jié)構(gòu)的三水分子增多，因三水分子結(jié)構(gòu)特性，使液態(tài)水變成固態(tài)冰時(shí)，體積膨脹％，若冰變成液態(tài)水時(shí)，體積減?。ァ?水的三態(tài)與水溫隨著水溫的變化，三態(tài)水分子的聚合體也在不斷的變化。水分子聚合體包括：?jiǎn)嗡肿樱ǎ?、雙水分子（）、三水分子（），見(jiàn)圖—。由于氧原子對(duì)電子的吸引力比氫原子大得多，所以在水分子內(nèi)部，電子就比較靠近氧原子。 地球上水的性質(zhì)與分布第一節(jié)破壞了生態(tài)平衡，從而使水、自然環(huán)境和人類社會(huì)的關(guān)系嚴(yán)重失調(diào)。.水文學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)主要通過(guò)第一章闡述水的分子結(jié)構(gòu)、形態(tài)組成及其轉(zhuǎn)化，水及各種水體的物理、化學(xué)性質(zhì)，水及水資源的空間分布。通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握水資源開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)的一般知識(shí)。世紀(jì)年代發(fā)展起來(lái)的隨機(jī)水文學(xué)，則主要是運(yùn)用隨機(jī)分析方法，把水文現(xiàn)象確定性和不確定性結(jié)合在一起研究。水文學(xué)研究的特點(diǎn)，是通過(guò)已經(jīng)獲得的短暫的實(shí)測(cè)水文資料（通常最多僅有余年的實(shí)測(cè)系列），把各種水文現(xiàn)象作為一個(gè)整體，并把它們同大氣圈、巖石圈、生物圈及人類活動(dòng)對(duì)它的影響結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行水文過(guò)程和水文規(guī)律的研究，并進(jìn)一步預(yù)測(cè)或預(yù)估水文情勢(shì)的未來(lái)狀況。（）水文現(xiàn)象在地區(qū)分布上既存在相似性，又存在特殊性不同的流域。也就是說(shuō)，地理水文研究具有宏觀性、綜合性及區(qū)域性三大特點(diǎn)。三種方向也是水文研究的三種途徑，它們雖然各有獨(dú)立性，但是彼此又保持著配合與聯(lián)系。近些年來(lái)，水資源水文學(xué)作為一門(mén)自然、技術(shù)和社會(huì)綜合科學(xué)的出現(xiàn)，標(biāo)志著水文科學(xué)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)期。②水文科學(xué)主要通過(guò)定點(diǎn)觀測(cè)、野外查勘和室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)等手段，獲得水體時(shí)空分布和運(yùn)動(dòng)變化的信息，因而形成了：水文測(cè)驗(yàn)學(xué)、水文調(diào)查、水文實(shí)驗(yàn)三個(gè)分支學(xué)科。本階段特點(diǎn)是水文觀測(cè)理論體系進(jìn)一步成熟，應(yīng)用水文學(xué)進(jìn)一步發(fā)展。本階段特點(diǎn)是：開(kāi)始了原始觀測(cè)，水文現(xiàn)象的定性描述及經(jīng)驗(yàn)積累。①水是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類賴以生存、發(fā)展的最寶貴的自然資源?！端膶W(xué)》教案緒 論一、水文學(xué)的研究對(duì)象水文學(xué)是研究地球上水的性質(zhì)、分布、循環(huán)、運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律及其與地理環(huán)境、人類社會(huì)之間相互關(guān)系的科學(xué)。二、水文學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)介自遠(yuǎn)古至約世紀(jì)末，為水文現(xiàn)象定性描述階段。自世紀(jì)初至年代，為應(yīng)用水文學(xué)興起階段。三、水文學(xué)的體系①傳統(tǒng)的水文科學(xué)是按研究的水體對(duì)象劃分分支科學(xué)的，主要有：河流水文學(xué)、湖泊水文學(xué)、沼澤水文學(xué)、冰川水文學(xué)、水文氣象學(xué)、地下水文學(xué)和海洋水文學(xué)。⑤年代以來(lái)，新技術(shù)新方法的引進(jìn)，出現(xiàn)了一些新的分支，主要有：隨機(jī)水文學(xué)、模湖水文學(xué)、系統(tǒng)水文學(xué)、遙感水文學(xué)、同位素水文學(xué)等?，F(xiàn)代水文學(xué)的研究中，三種方向是并存的，而且都是現(xiàn)代水文學(xué)理論發(fā)展和實(shí)際研究所必要的。相對(duì)于工程水文研究來(lái)說(shuō)，地理水文研究更側(cè)重于弄清水體運(yùn)動(dòng)變化的自然規(guī)律，總體演化趨勢(shì)；更注意開(kāi)展與其它自然地理因素之間相互影響的綜合研究；更多地考慮到水體是一定地理環(huán)境中的客觀存在，區(qū)域因素決定了各水體的區(qū)域差異性。（）水文現(xiàn)象在時(shí)間變化上既具有周期性又具有隨機(jī)性水文現(xiàn)象的周期性。六、水文學(xué)的研究方法水文學(xué)的研究與其他科學(xué)研究一樣，通過(guò)實(shí)踐獲取信息，分析信息，得出規(guī)律，用以指導(dǎo)人們改造自然，同時(shí)促進(jìn)水文科學(xué)自身的發(fā)展。②數(shù)理統(tǒng)計(jì)法是以概率理論為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)測(cè)資料，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，求得水文現(xiàn)象特征值的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，或?qū)χ饕默F(xiàn)象與其影響因素之間進(jìn)行相關(guān)分析，求出其經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。水又是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類賴以生存、發(fā)展的最寶貴的自然資源之一。（三）本教材的組成本教材由下列四部分組成。.人類活動(dòng)對(duì)水循環(huán)的影響鑒于社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷革新，人們改造自然的能力愈來(lái)愈大，大規(guī)模的人類活動(dòng)干擾了自然界水文循環(huán)過(guò)程，影響著各個(gè)水體的性質(zhì)。第一章水分子的鍵角∠為， 鍵的鍵長(zhǎng)為埃，（埃納米）,形成等腰三角形。由于水分子具有極性，在自然界，水不完全是單水分子，而更多的情況下是水分子的聚合體。但在地球上的常溫條件下，水的三態(tài)（氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)）可以相互轉(zhuǎn)化。）隨著溫度的降低，水分子聚合體不斷增多，單水分子不斷減少。在冰晶中，氧原子和氫原子的排列是很有規(guī)則的，其結(jié)構(gòu)是每個(gè)氧原子通過(guò)氫鍵，按四面體取向，與另外四個(gè)氧原子連結(jié)，見(jiàn)圖－，呈現(xiàn)六方晶系的冰，見(jiàn)圖－。.液態(tài)水結(jié)構(gòu)的主要理論模型“閃動(dòng)簇團(tuán)”理論模型較其它理論模型，能更好的概括液體水的特異結(jié)構(gòu)性能，但這種理論在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)多處于定性階段，現(xiàn)借助于統(tǒng)計(jì)力學(xué)，其定量化研究也開(kāi)始進(jìn)行，并獲得迅速發(fā)展。.海水溫度的分布）海水溫度的水平分布三大洋表面年平均水溫約為℃，其中太平洋最高，達(dá)℃；印度洋℃；大西洋℃?！?76?？傊?，大洋表面水溫分布的這些特點(diǎn)，主要是由太陽(yáng)輻射和洋流性質(zhì)所決定的。表層暖水對(duì)流層的最上一層（約—米）受氣候影響明顯，紊動(dòng)混合強(qiáng)烈，對(duì)流旺盛，水溫垂直分布均勻，垂直梯度極小，故稱為表層擾動(dòng)層。水溫的日變隨緯度的增加而減小。）水溫的年變影響水溫年變的因素有：太陽(yáng)輻射、洋流性質(zhì)、季風(fēng)