1、第六章 水圈与水平衡,教学重点：,水圈的水平与垂直结构特征，水圈的演化过程与阶段，水份循环过程、机理、类型及其意义，洋流的运动与分布规律及其对地表环境的影响，全球、区域和流域水量平衡，造成水资源紧张的原因，水的相态转换与海平面升降之间的关系。,教学难点：,水份循环的过程、机理、类型及其意义，洋流的运动与分布规律及其对地表环境的影响，全球、区域和流域水量平衡。,第六章 水圈与水平衡,教学活动：,模拟实验：水的运动（对流、环流、水的相态转 化）。,观 测：湖泊、水库和河流的水位、水温、Ph值、水生生物的日变化和季节变化。,查阅分析：查阅降水量、蒸发量分布图，粗略分析水量平衡的时空变化规律。,检索分
2、析：在图书馆文献信息系统或者网络上， 检索“水圈”、 “水量平衡”、“水分循环”、“水灾”、“水荒”、“水”+“人类”、“水” + “可持续发展”，分题名检索和关键词检索，看有哪些图书、论文和网站与之有关，并了解该领域的新进展。,参阅文献：,1姚炎祥.生命的源泉水.南京：江苏科技出版社，1996 2赵希涛,杨达源.全球海面变化.北京：科学出版社,1992 3刘昌明，何希吾.中国21世纪水问题方略.北京：科学出版社，1998 4沈晋，沈冰等.环境水文学.合肥：安徽科技出版社，1992 5冯士 ,李凤歧，李少箐.海洋科学导论.北京：高等教育出版社，1999 6乔万利.多彩的海水运动.济南：山东科技
3、出版社，1999 7 Murck B W，Skinner B J，Porter S C . Environmental geology. New York：John Wiley & Sons, Inc.，1996,第六章 水圈与水平衡,一、水圈的组成,1. 海洋水海洋是水圈的主体，是地球上水的最大源地。全球海洋总面积为3.61108 km2，海水总体积约为1.37109 km3。,2. 陆地水河流；湖泊；沼泽；地下水；冰川。,内容提要：,第六章 水圈与水平衡,二、 水圈的结构,1. 水圈的水平结构特征连 续 性：地球表面任何一个地方都有水的分布，水在地球表层的分布是连续的。不均匀性：水在地表的
4、分布是不均匀的。不均匀性一是表现在水圈的厚度各处不一，二是表现在水圈中各处分布的水量不同。,2. 水圈的垂直结构特征近地面集中分布：水主要集中分布在地面附近，随着离地面距离的增大水越来越少。垂直分层： 水圈在垂直方向上具有一定的分层现象。相态分异： 指水的相态在垂直方向上的有规律的变化现象。,3. 跨流域调水解决水的空间分布不均问题,第六章 水圈与水平衡,三、 水圈的演化,1. 水从无到有自生说；外生说。,2. 水从少到多、从酸性到碱性水通过岩浆活动和火山喷发由地球内部逸出，从而使地球水圈的水越来越多。原始酸性的大洋水与当时偏于基性的火成岩发生作用，会产生中性或偏碱性的溶液，原始的酸性大洋便逐
5、步改变其性质，主要的碳酸根和重碳酸根离子成分逐步被氯原子所取代。,3. 从汽到水、冰,第六章 水圈与水平衡,四、水 的 运 动,1. 水循环,概念：地球上各种形态的水，在太阳辐射、重力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程，称为水循环。地球上各类水体，通过水循环形成了一个连续而统一的整体。水循环按不同途径与规模，分为大循环和小循环。,机理：水循环服从于质量守恒规律；水循环的基本动力是太阳辐射和重力作用；水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈及生物圈，同时通过无数条路线实现循环和相变；从全球看，水循环是个闭合系统，但从局部地区看水循环
6、却是开放系统。,水循环对地球上的生物和其他圈层的相互作用等方面具有重要的意义。,第六章 水圈与水平衡,2. 河水的运动,层流：水质点运动的轨迹线（流线）平行，在水流中运动方向一致，流速均匀。,紊流：水流中每个水质点运动速度与方向均随时在变化，而且其变化是围绕一个平均值上下跳动的。,环流：河水内部还具有局部水流环绕着一定的旋转轴做往复运动。,3. 冰川的运动,重力流：在斜坡上因冰川自重而产生的沿坡向的分力大于冰川槽对冰川的阻力时，所引起的运动。,挤压流：由于冰川堆积的厚薄不同使内部所受的压力分布不均，引起的冰川运动。,第六章 水圈与水平衡,4. 海水的运动,波浪：每个水质点作周期性运动，所有水质
7、点相继振动，引起水面呈周期性的起伏。潮汐：由于月球和太阳的引力引起的地球海水面的周期性升降运动。潮流：海水受月球和太阳引力而发生周期性的流动。洋流：指海洋中具有相对稳定的流速和流向的海水，从一个海区水平地或垂直地向另一个海区大规模的非周期性运动。分为风海流；密度流；补偿流。厄尔尼诺现象：在赤道太平洋东部的厄瓜多尔和秘鲁沿岸，每过几年，东向信风减弱，导致沿岸上升流也随之减弱或消失，暖水倒流，水温上升，大气对流逐渐变得活跃，海洋里由于上升流的减弱，表层海水的营养物质含量减少，并且由于温度的升高，鱼类大量死亡，使秘鲁渔场大幅度减产。,第六章 水圈与水平衡,5. 海面升降与三相转化,波浪、潮汐等海水的
8、运动形式，固然能使海面发生周期性的变化，甚至像海啸能使海面在短时间内发生剧烈变化，但这种变化毕竟是短暂的，过后又会很快恢复原状。从长期看，海面升降则与水的三相转换有着密切的关系。在地球水圈的水循环中，冰川积累与消融起着重要的作用。冰盖消融量的增减，将直接影响海平面的升降。一般说，地球上气候较冷的时候，冰川的规模就大，大量的水体从海洋转移到冰川上储存起来，导致海面降低。气候转暖时，冰川退缩，大量的冰川融水，又通过河流注入大海，导致海平面上升。因此，海面升降成了反映气候变化的指示剂。,海面的升降会导致海岸湿地与低地的淹没、海岸带遭侵蚀、洪泛与风暴潮灾害、盐水入侵等，给人类的生产和生活带来影响，特别
9、是对沿海经济发达、人口稠密的地区威胁更大。海面的下降，又会使沿海的一些港口、航道废弃，使陆地上的降水减少，大陆度增高。因此，科学家正在加强这方面的研究。,第六章 水圈与水平衡,五、水 量 平 衡,1. 水量平衡地球上任何一个区域在任何一时段内，水的收入与支出的差额等于该地区的储水变化量。尽管对于全球海洋陆地的蒸发量、降水量与径流量的估算值还不完全相同，但有一点是共同的，就是全球的水量是平衡的。,全球水量平衡方程： P全球=E全球,2. 水量平衡方程通用水量平衡方程: I-Q=S,第六章 水圈与水平衡,六、 水 圈 与 人 类,1. 水-人体的重要组成2. 生命来源于水原始海洋中溶解的氧、二氧化
10、碳等物质，是细胞进行新陈代谢时最好的“营养品”；厚厚的水体又像一个“保护罩”使娇弱的原始生命不致被太阳紫外线杀伤。3. 生命运动离不开水水是生物体的基本成分。在肌体内起着输送物质的作用；维持着肌体养分平衡，起着吸收养分，排出废物的作用；起着调节温度的作用；具有支持营养的作用。,一方面，水是人类必不可少的，并给人类带来许多好处。但另一方面，水也给人类带来了许多灾害。如果水过多也会造成灾害。水灾给人类带来的危害是巨大的，洪水灾害是造成经济损失最主要的自然灾害。由于地球表层目前可供人类直接利用的水的有限性、时间与空间分布的不均匀性，使得世界一些地区或城市或多或少地出现了缺水问题。,第六章 水圈与水平衡,
