【正文】 ，也與天空狀況和海底的底質(zhì)有關(guān)。它對(duì)聲波有折射作用，潛艇在其下面航行或停留，不易被上部偵測(cè)發(fā)現(xiàn)，故有液體海底之稱(chēng)。在三大洋的南極海區(qū)，密度均很大，可達(dá) 以上。 海水密度的分布規(guī)律 (1)水平分布 表層海水密度從熱赤道海區(qū) 隨緯度的增高而增大，等密度線大致與緯線平行。一般來(lái)講，海水的最大密度溫度低于 0 ℃ 。當(dāng)大氣壓等于零時(shí)的密度，稱(chēng)為條件密度，用 ρs,t,p表示。海水的密度狀況，是決定海流運(yùn)動(dòng)的最重要因子之一。 ? ③液態(tài)水由最大密度溫度 ℃向低和向高變化，密度均減?。还虘B(tài)冰隨溫度下降密度增大。從利用熱能考慮，地下熱水按溫度分類(lèi)見(jiàn)表 15。 地下水的溫度類(lèi)型 地下水的溫度差異可分為如下幾類(lèi)（表 14）。各 23 處地?zé)嵩鰷丶?jí)不同，一般為 33m/℃。②水溫變幅很小，一般小于 ℃。它實(shí)質(zhì)上是太陽(yáng)輻射熱與地球內(nèi)熱共同影響的熱平衡帶。低緯太陽(yáng)輻射和氣溫年變??；，高緯地區(qū)盡管太陽(yáng)輻射的年變大，但受結(jié)冰融冰影響及地下凍土層導(dǎo)熱性能差的原因，則地溫和水溫變幅并不大。 ? ①本帶地溫和水溫具有周期性變化：一般在日常溫層以上，水溫有明顯的晝夜變化；在年常溫層以上，水溫具有季節(jié)性變化。 Ⅰ、變溫帶（外熱帶、太陽(yáng)輻射熱帶） ? （ 1）概念：指地殼表層，地溫和水溫隨外界溫度（氣溫）變化而變化，其熱源主要是太陽(yáng)輻射熱。 ? ③湖溫年較差隨水深增加而減小。水溫月平均最高值多出現(xiàn)在 8 月，月平均最低值多出現(xiàn)在 2 月，見(jiàn) P15 圖 112。 湖溫的時(shí)間變化 ? 湖水溫度具有日變和年變的特點(diǎn)。 ▲當(dāng)湖泊出現(xiàn)正溫層時(shí)，在湖面以下一定深度常常形成溫躍層，即上下層水溫有急劇變化的一段。正溫層多產(chǎn)生 在溫暖季節(jié)，溫帶湖的夏季、熱帶湖的全年均具有正溫層特點(diǎn)。 湖庫(kù)水溫的空間分布 ? （ 1）垂直分布 ? 水溫的垂直分布常用水溫垂直梯度表示，當(dāng)湖水發(fā)生紊動(dòng)或?qū)α骰旌蠒r(shí)，按熱擴(kuò)散方程得出水溫垂直梯度方程（略去水熱交換）： ? 式中， Qz 為深度 z 處單位時(shí)間通過(guò) 1 平方厘米水平面垂直紊動(dòng)熱流通量； C 21 的水溫垂直梯度。又由于水的傳熱性能差，因此，大部分太陽(yáng)輻射能用于提高表層水溫，它是影響表層水溫的主要因素。 （三）湖泊、水庫(kù)水溫 P1415 1 影響湖庫(kù)水溫的因素 ? （ 1）太陽(yáng)輻射 ? 太陽(yáng)輻射是湖庫(kù)水的主要熱源。 ? （ 3）解凍期（解凍階段） ? 次年春季，氣溫回升到 0℃以上，冰蓋逐漸融化、破裂，形成許多冰塊，再次出現(xiàn)流冰，直至河冰全部消融，稱(chēng)為解凍。②流冰或行凌過(guò)程：岸冰、水內(nèi)冰，伴隨流水向下游流動(dòng)，稱(chēng)為流冰或行凌。 ? 河流的冰情包括結(jié)冰、封凍和解凍的全過(guò)程。③流向：ａ、東西向河流（緯向河流），受上下游地勢(shì)高低影響，一般地河流上游水溫低，年變幅??；下游地區(qū)，水溫高，年變幅大；ｂ、南北向河流：由高緯流向低緯河流，受緯度和海拔高度影響， 下游緯度和地勢(shì)都降低，則河流水溫由上游到下游沿程增加較快；反之，由低緯流向高緯的河流（或河段），水溫的沿程變化取決于地勢(shì)和緯度的綜合影響，水溫沿程變化較小。 暖季，兩岸水溫高，由岸邊向河心、由河面向河底，水溫升高。 ? 原因是：低緯地區(qū)，太陽(yáng)輻射和氣溫的年變化??；高緯地區(qū)氣溫年變化雖較大，但受結(jié)冰和融冰影響，水 溫年變幅也較小，暖季融冰吸熱和冷季結(jié)冰放熱都將緩和水溫水溫的年變化。 河水水量越多，日變幅越??；中高緯 地區(qū)暖季水溫日變幅大于冷季；中低緯河流，水溫日變幅稍大；晴天水溫日變幅大于陰天。 由于水的熱容量大，則上游來(lái)水的溫度和水量將對(duì)河流水溫起著重要作用。原因是水的熱容量大。 ? 海冰有岸 冰和浮冰兩種。則海面和海水內(nèi)部均可結(jié)冰，但大洋中部不易結(jié)冰，邊緣海區(qū)容易結(jié)冰。只有相當(dāng)深的一層海水充分冷卻后才開(kāi)始結(jié)冰。 （ 2）當(dāng)海水鹽度 S＞ 10－ 3 時(shí) ? 其結(jié)冰過(guò)程非常困難緩慢。 （ 3）海冰密度低于海水 （ 4）海冰比淡水冰易融（因冰點(diǎn)低）。當(dāng)海水的鹽度大于 10－ 3 時(shí)，最大密度的溫度低于冰點(diǎn)溫度；而鹽度小于 10－ 3 時(shí)，最大密度的溫度高于冰點(diǎn)溫度；只有鹽度在 10－ 3 時(shí)，海水的最大密度的溫度才與冰點(diǎn)溫度相同，為－ ℃ （圖 5． 32）。 16 海冰 P13－ 14 ? 海上出現(xiàn)的冰有兩種來(lái)源：一種是海水自身凍結(jié)而成的，稱(chēng)為海冰；另一種是進(jìn)入海洋中的大陸冰川、河冰和湖冰等淡水冰。水溫日變深度，一般可達(dá) 10— 20 米，最大深度可達(dá) 60—70 米。大洋表面 水溫日變一般很小，日較差不超過(guò) ℃。而太陽(yáng)輻射首先到達(dá)海面，然后通過(guò)熱傳導(dǎo)、海水垂直渦動(dòng)、對(duì)流向深處傳輸，隨深度增加，太陽(yáng)輻射 迅速減少。之間，海水垂直結(jié)構(gòu)可分兩層，即表層暖水對(duì)流層（一般深度達(dá) 600— 1000 米）和深層冷水平流層。 （ 4）夏季海面水溫普遍高于冬季，但南北水溫梯度冬季大于夏季 ? 原因是：夏季不僅太陽(yáng)高度角大，而且日照時(shí)間（白晝時(shí)間）長(zhǎng)，則太陽(yáng)總輻射量多，水溫高。 ? ②同緯度相比，北半球水溫略高于南半球。中低緯海區(qū)，大洋西側(cè)為暖流，東側(cè)為寒流，所以西側(cè)水溫高于東側(cè)；中高緯海區(qū)則相反，大洋西側(cè)為寒流，東側(cè)為暖流，則水溫西側(cè)低于東側(cè)。低緯海區(qū)，全年正午太陽(yáng)高度角（太陽(yáng)入射角）大，太陽(yáng)輻射強(qiáng)， 則水溫高。 ? 熱赤道位處赤道以北，大致處在 5176。熱量的支出以海面輻射和蒸發(fā)更為重要，在局部海區(qū)由洋流帶走的熱量對(duì)水溫變化也有較大影響 。當(dāng)收入熱量大于支出熱量時(shí)，海水熱量有盈余，內(nèi)能增加，水溫升高；反之，收入熱量少于支出熱量時(shí)，熱量虧損，內(nèi)能減少，水溫 下降。 三、水溫 P10－ 16 ? 溫度是表示物體冷熱程度的物理量，其單位為℃或℉。 ? 其原因是水分子的異常結(jié)構(gòu)。相反，水汽凝結(jié)和水結(jié)成冰都要放出熱量，而且吸收或放出的熱量是相等的。臨界壓力等於該液體在臨界溫度之飽和蒸氣壓。 O 點(diǎn)為三相點(diǎn)，即當(dāng)溫度為 ℃，壓力為 （ ）時(shí)，冰、水和水汽三相共處于平衡狀態(tài)中。 ? 水的相態(tài)變化取決于溫度和壓力，水的各態(tài)變化的三相圖：橫坐標(biāo)代 表溫度 t，縱坐標(biāo)代表壓力 P。 2）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。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。是對(duì)稱(chēng)的，則不是極性分子。所以，在氧原子一端顯示出較強(qiáng)的負(fù)電荷作用，形成負(fù)極；相反，在氫原子周?chē)?，電子云相?duì)稀薄，于是顯示出原子核的正電核作用，形成正極，使水分子具有極性結(jié)構(gòu)。 31180。 ? 水具有不同于一般物質(zhì) 的物理性質(zhì)，這些異常的物理性質(zhì)使水在自然界中和生物體內(nèi)，表現(xiàn)出某些獨(dú)特的效應(yīng)與作用。 鄧綬林主編 .普通水文學(xué) .高等教育出版社， 1985 年； 河海大學(xué)胡方榮、成都科技大學(xué)侯宇光編著 .水文學(xué)原理（一） .水利 電力出版社， 1988 河海大學(xué)于維忠主編 .水文學(xué)原理（二） .水利電力出版社， 1988 南京大學(xué)地理系、中山大學(xué)地理系編 .普通水文學(xué) .人民教育出版社， 1978 黃錫荃主編 .水文學(xué) .高等教育出版社。破壞了生態(tài)平衡，從而使水、自然環(huán)境和人類(lèi)社會(huì)的關(guān)系嚴(yán)重失調(diào)。 ? 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。 （二）教材的主導(dǎo)思想 ? 由于水文循環(huán)是水文學(xué)的核心內(nèi)容，地球上各種水體通過(guò)水文循環(huán)過(guò)程相互聯(lián)系、相互轉(zhuǎn)化，從而影響了氣候、生態(tài)，塑造地表，實(shí)現(xiàn)地球化學(xué)的遷移，并給人 類(lèi)不斷提供再生的淡水資源。 六、水文學(xué)課程性質(zhì)及教學(xué)目的要求 （一）課程性質(zhì)與教學(xué)要求 ? 作為部門(mén)自然地理學(xué)的水文學(xué)是高師地理系必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，它與地理系開(kāi)設(shè)的地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、氣象氣候?qū)W、土壤學(xué)、植物地理學(xué)等課程關(guān)系十分密切，本課程應(yīng)著重闡述水文科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，使學(xué)生認(rèn)識(shí)水是自然界中最活躍的因子之一，它不但與自然 地理各要素具有相互聯(lián)系和相互制約的關(guān)系，而且廣泛滲入地球表層的巖石圈、大氣圈和生物圈，積極參與地球上各種物理、化學(xué)及生物過(guò)程，給地理環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)以重大的影響。 1 成因分析法 ? 以物理學(xué)原理為基礎(chǔ)，研究水文現(xiàn)象的形成、演變過(guò)程，揭示水文現(xiàn)象的本質(zhì)、成 8 因，及其與各因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，以及其定性和定量的關(guān)系，通常是建立某種形式的確定性模型。 ? 近年來(lái)，在研究水文過(guò)程中，廣泛采用實(shí)驗(yàn)法，并建立水文模型，獲得實(shí)驗(yàn)資料。 五、水文學(xué)的研究方法 P5 （一）獲取水文資料的途徑 ? 研究水文現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，必須以實(shí)測(cè)資料為依據(jù)。 ? 例如，同一氣候帶，山區(qū)河流與平原河流、巖溶區(qū)與非巖溶區(qū)，其水文現(xiàn)象就有很大的差別。 7 （三）水文現(xiàn)象在地區(qū)分布上既存在相似性，又存在特殊性 ，即具有區(qū)域性 1 相似性 ? 指不同的流域，如果所處的地理位置（指緯度、距海遠(yuǎn)近等）相似，由于緯度地帶性的影響，水文現(xiàn)象也就具有一定程度的相似性。 2 水文現(xiàn)象的隨機(jī)性（多變性、不重復(fù)性） ? 指水文現(xiàn)象在發(fā)生的時(shí)間和數(shù)值上不會(huì)完全重復(fù)，具有一定的偶然性特點(diǎn)。海洋和潮汐河口的水位則既存在以日或半日為周期的漲落潮的變化，還存在以半月為周期的大小潮的變化等。也就是說(shuō)，一個(gè)地區(qū)發(fā)生洪水和干旱，往往與其它地區(qū)水文現(xiàn)象的異常變化有聯(lián)系；今天的水文現(xiàn)象是昨天水文現(xiàn)象的延續(xù)，而明天的水文現(xiàn)象則是在今天的基礎(chǔ)上向前發(fā)展的結(jié)果。 水化學(xué) 此外，還有研究河流泥沙運(yùn)動(dòng)、河床演變的河床演變學(xué)，研究水體物理的水文物理學(xué)等。 ? 水文科學(xué)主要是通過(guò)定點(diǎn)觀測(cè)、野外查勘和室內(nèi)室外實(shí)驗(yàn)等手段，獲得水體時(shí)空分布規(guī)律和運(yùn)動(dòng)變化的信息，因而又分別形成了水文測(cè)驗(yàn)學(xué)、水文調(diào)查學(xué)和水文實(shí)驗(yàn)學(xué)三個(gè)分支。按水體不同又分：河川水文學(xué)、湖泊水文學(xué)、沼澤水文學(xué)、冰川水文學(xué)、河口水文學(xué) （ 2）海洋水文學(xué)：簡(jiǎn)稱(chēng)海洋學(xué)。 二、水文學(xué)的學(xué)科體系 ? 作為基礎(chǔ)科學(xué)，水文學(xué)是地球科學(xué)的一個(gè)分支?？梢?jiàn)，水是人類(lèi)生活必不可少的生活資料，人類(lèi)一刻地離不開(kāi)水，沒(méi)有水就沒(méi)有人類(lèi)的生命和一切。在人的身體中，水占體重的 76%左右。因此，水是生命形成的基本條件，沒(méi)有水便沒(méi)有生命，沒(méi)有植物和動(dòng)物，更不會(huì)有人類(lèi)和人類(lèi)社會(huì)。 水是生命的物質(zhì)基礎(chǔ) ? 生命起源于水域環(huán)境。 ? 依照水分多寡，依次可分為濕潤(rùn)、半潤(rùn)濕、半干旱、干旱等氣候類(lèi)型，濕潤(rùn)或半濕潤(rùn)地區(qū)產(chǎn)生森林和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)；而干旱或半干旱地區(qū)，產(chǎn)生荒漠和草地生態(tài)系統(tǒng)。 ? （ 4）水的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)了氣候，并凈化了大氣。據(jù)研究，水是生命原生質(zhì)的主要成分，動(dòng)、植、微生物和人體中含有大量水分。 ? 從地面到深達(dá) 2km 的地殼范圍內(nèi)，地下水總儲(chǔ)量為 2340 萬(wàn) km3。 ? （ 2）陸地水 (land water) ? 陸地水主要以河流、湖泊、沼澤和冰川形式存在，其水量是相當(dāng)微小的，但卻是目前人類(lèi)利用的主要水資源。 ? （ 1）海洋水 ? 海洋是指地球表面連續(xù)廣闊的水域，總面積 億 km2，占地球總面積的 %，而陸地僅占 %，海陸面積之比 ： 1，海洋占明顯優(yōu)勢(shì)?？偭繛? 萬(wàn) km3，占地球總水量的 1/10 萬(wàn)。 連續(xù)性 —通過(guò)水分循環(huán)，地球上各水體相互聯(lián)系起來(lái)而形 成統(tǒng)一連續(xù)的圈層。 （－）水圈及其特點(diǎn)（ P29，地球上水的分布） 地球上有豐富的水，這是地球區(qū)別于其他行星的主要特征之一。因此，人們不得不對(duì)它進(jìn)行研究。無(wú)論是過(guò)去、現(xiàn)在或是將來(lái)，水始終是影響人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的重要因素。 自然界的水總是以 一定的水體形態(tài)存在的，如江河、湖泊、海洋、地下水等，這些水體就成為水文學(xué)的主要研究對(duì)象。（ P29 表 1－ 19） 水圈 (Hydrosphere)：指地球上的所有水體，包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、地下水和大氣水等，共同構(gòu)成的一個(gè)連續(xù)而不規(guī)則的圈層。 3 1）大氣水 大氣中的水分包括水汽、水滴、過(guò)冷卻水滴和冰晶，其中主要以氣態(tài)形式存在。 2）地表水（ Surface water) ? 分海洋水和陸地水，為水圈的主體。 ? 全球海水總量約 億 km3 ＝ 億億 m3，占地球總水量的 %，折合水深3700m，為咸水。有淺層地下水與深層地下水之分。 5）生物水 指生命有機(jī)體中所含有的水分。 ? （ 1）水是參與地球發(fā)展和地殼演化最積極的因素之一； ? （ 2）水對(duì)地理圈，特別是地貌起著極大的改造和營(yíng)建作用，它是最為活躍的外營(yíng)力； ? （ 3）水是地域分異的主導(dǎo)因素之一，是環(huán)境的控制器，水熱的不同組合形成了 地球上豐富多彩的氣候類(lèi)型和自然景觀。 （ 3）水是地域 分異的主導(dǎo)因素之一，是環(huán)境的控制器，水熱的不同組合形成了地球上豐富多彩的氣候類(lèi)型和自然景觀。 （ 4）水的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)了氣候，并凈化了大氣。動(dòng)物與人類(lèi)的生存最終要全依賴(lài)于光合產(chǎn)物。 水是人類(lèi)生存和發(fā)展所必需的重要資源 ? 淡水、空間和食物是維持人類(lèi)生存的三大基本要素。在生活中，燒飯、做菜、洗滌衣物等都少不了水。研究地球上水的科學(xué)便是水文學(xué)，它也是自然地理學(xué)的一個(gè)重要分支，是地學(xué)的專(zhuān)業(yè) 基礎(chǔ)課。 地表水文學(xué)：又分陸地水文學(xué)與海洋水文學(xué) （ 1）陸地水文學(xué)：狹義水文學(xué)。 （二）按研究任務(wù)和方法不同分類(lèi) 水文測(cè)驗(yàn)與水文查勘學(xué) ? 研究獲得水文資料的手段和方法，布設(shè)水文站網(wǎng)的理論、整理和匯編水文資料的方法和野外水文資料的搜集與分析等