水及水量平衡在线视频

欢迎来到桂林理工大学MOOC课程《水文学》

我是环境与工程学院

水文与水资源工程系的陈晓冰

今天我们来学习这一章的第二节

地球上的水及水量平衡

通过绪论课的学习

我们知道了水圈包括地球上所有形式的水

它主要由大气水 地表水 地下水和生物水四部分组成

地球上水的总储量约为13.86亿立方千米

其中地表水约为13.62亿立方千米

总量最多

占地球总水量的98%

地下水约为0.23亿立方千米

占地球总水量的1.7 %

大气水和生物水相对较少

其中生物水最少

仅占地球总水量的0.0001 %

而大气水虽然也仅占全球总水量的0.001 %

但它是各种水体中最活跃的

自然中最常见的是地表水

它又分为海洋和陆地两部分

其中存储在海洋里的水量为13.38亿立方千米

占地球总水量的96.54 %

存储在陆地的总水量达0.24亿立方千米

占地球总水量的1.74 %

由此可见陆地上的水全部为淡水

但是能够被人类开发利用的淡水资源

仅占地球总水量的0.0075 %

由上面的数据我们大家可以看出

虽然地球是一个水量丰富的星球

但对于人类来说它又是一个水资源短缺的星球

因此合理开发利用水资源

已成为当今人类社会可持续发展的必要前提

地球上水的不断更新

为水资源的可持续利用提供了基础

地球上的各种水体中的水在水文循环的作用下

周而复始的不断更新

这些水全部更新一次所需要的时间称为更新周期

如果我们知道水体的储量以及单位时间的水体流量

那么二者相除就可以计算出某一水体的更新周期

这张表展现的是地球上各种水体更新一次

所需的时间周期

其中我们可以看到

极地冰川的水体更新周期约10000年

时间最长

除生物水外

大气水更新一次只需要八天

水体更新速度快

更新周期短

水资源的利用效率就越高

可见大气水是地球上利用效率较高的水体

地球上不同水体的更新速度的差异告诉我们

要有选择的对水资源进行开发利用

尽可能减少使用更新周期长的水资源

这样才能更好的可持续利用地球水资源

水量平衡是定量研究水文循环过程的基本工具

我们对任一区域或水体

任一时段内输入水量与输出水量之差

等于其蓄水量的变化

便可以建立某一区域或水体内

任一时段内的水量平衡方程

如果蓄水量大于零

说明该区域或水体水量增加

蓄水量等于零

说明水量不变

蓄水量小于零

说明水量减少

根据研究尺度的需要

我们把水量平衡分为全球水量平衡和流域水量平衡

地球由海洋和陆地两大部分组成

如果我们分别以海洋和陆地为研究对象

那么在某一时间段内海洋的水量平衡方程

即蓄水变化量可以表示为海洋上的降水量

加上这一时段汇入海洋的径流量再减去海洋蒸发量

而这一时段的陆地水量平衡方程

即蓄水变化量可以表示为陆地上的降水量

减去这一时段汇入海洋的径流量再减去陆地蒸发量

将海洋与陆地水量平衡方程相叠加

我们就可以得到该时段的全球水量平衡方程

即全球的蓄水变化量等于全球降水量

减去全球蒸发量

由于短时段内

蓄水变化量可正可负

但对于多年平均情况而言

正负可以抵消

也就是说蓄水变化量的均值近似为零

因此我们可以进一步推导出

全球多年平均水量平衡方程

即全球多年平均年降水量等于全球多年平均年蒸发量

对于流域水量平衡方程

即某一时段流域的蓄水变化量

等于这一时段进入流域的水量与流出流域的水量之差

其中进入流域的水量包括

该时段内流域的降水量 流入流域的地表径流量

和流入流域的地下径流量

而流出流域的水量包括该时段内流域上的蒸散发量

流出流域的地表径流量 流出流域的地下径流量

和流域用水量

如果流域为闭合流域

且用水量很小

则流域水量平衡方程可以进一步简化为

该时段内流域的蓄水变化量

等于降水量与流域上的蒸散发量和流出流域的径流量之差

同样也可以得出多年平均情况下

闭合流域的水量平衡方程

即流域多年平均年降水量

等于流域多年平均蒸散发量与流域多年平均年径流量之和

这节课就到这里

谢谢大家