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第18课 水循环和水平衡
[课程标准] 运用示意图,说明水循环的过程及其地理意义。
一、水循环过程及意义
1.水圈:海水是水圈的主体,占地球水体总储量的96.538%。陆地淡水绝大多数以冰川的形式存在于极地和高纬度、高海拔地区。
2.水循环:自然界的水在地球表层通过蒸发、降水、径流等环节连续不断、周而复始地运动的过程。
3.水循环过程
[地理实践] 绘图,用箭头完成下图水循环的过程。
填出上图中水循环环节名称,并连一连。
提示:
填出上图中水循环环节名称,并连一连。
4.水循环意义
(1)水循环使地表不同区域的各种水体相互联系、相互转化,使水体得以更新。
(2)水循环促进了地球表层区域之间、圈层之间的物质迁移。
(3)水循环促进了水圈、大气圈和生物圈之间的能量交换,对地表温度具有一定的调节作用。
(4)水循环可以改变一些地区的生态和生活环境。
(5)水循环产生流水侵蚀、搬运和沉积作用,改造地表形态。
二、水量平衡
1.含义:从长期来看,全球水的总量没有什么变化(下图)。但是,对一个地区来说,有的时候降水量多,有的时候降水量少。某个地区在某一段时期内,水量收入和支出的差额,等于该地区的储水变化量。这就是水量平衡原理。
2.表达式:储水变化量=降水量-蒸发量-径流量。
(1)如果某地无储水变化:降水量=蒸发量+径流量。
(2)闭合流域:降水量=蒸发量+流出流域径流量。
(3)常见水量收、支项目
收入
大气降水;河水、湖水、冰川融水,地下水的输入;人工调水、灌溉等
支出
蒸发、蒸腾;径流输出;下渗;人工取水等
任务一 走近茶卡盐湖,探究蒸发和水汽输送
[情境] 茶卡盐湖,位于青海省乌兰县茶卡镇盐湖路9号。盐湖平均海拔3 059米,湖面面积154平方千米。这里是古丝绸之路的重要站点,被誉为柴达木盆地东大门。茶卡盐湖四周雪山环绕,平静的湖面像镜子一样,反射着美丽的令人陶醉的天空景色,被誉为“中国的天空之镜”(图1)。茶卡盐湖为闭合流域(图2),该流域气候较干,年均降水量仅为210毫米,但湖面年蒸发量可达2 000毫米。湖水浅,盐度饱和,水下已形成较厚盐层。
——源自2017年全国卷ⅠT6~T8
[思考](1)茶卡盐湖面积多年稳定,表明该流域的多年平均实际蒸发量( )
A.远大于2 000毫米 B.约为2 000毫米
C.约为210毫米 D.远小于210毫米
(2)流域不同部位实际蒸发量差异显著,实际蒸发量最小的是( )
A.坡面 B.洪积扇
C.河谷 D.湖盆
(3)从水汽输送的角度,分析茶卡盐湖流域气候较干的原因。
提示:(1)C (2)A (3)茶卡盐湖深居内陆,距海遥远,四周雪山环绕,海洋水汽难以到达,故流域内气候较干。
【知识点击】
1.影响蒸发因素的分析思路
蒸发是水由地表液态形式转变为空气中的气态形式的过程,可从地表水可供蒸发的量和蒸发能力两个角度分析。具体要点如下:
2.影响水汽输送因素的分析思路
(1)海陆位置:沿海地区水汽输送较多,内陆较少。
(2)地形阻挡:受山脉阻挡,在迎风坡一侧,水汽凝结,形成降雨。
【对点训练】
(2024·福建三明期末)2022年8月1日—10月31日,福建省三明市出现持续性干旱,11月初,受台风“尼格”外围环流和冷空气的共同影响,大气中形成那朵“雨做的云”,三明市气象部门抓住机会实施地面火箭人工增雨作业,效果良好。下图为台风“尼格”移动路径图。读图,完成1~3题。
1.台风移动属于水循环环节中的( )
A.水汽输送
B.地表径流
C.海洋蒸发
D.陆地降水
2.此次人工降水水汽主要来源于( )
A.地面火箭人工增雨作业
B.太平洋西侧蒸发的水汽
C.三明本地蒸发的水汽
D.北方南下冷空气的水汽
3.实施人工增雨的“机会”主要是指( )
A.台风中心登陆
B.富含水汽的云
C.持续降水稀少
D.持续高温天气
1.A 2.B 3.B 解析:第1题,台风的移动过程中,将水汽从一个区域输送到另一个区域,属于水循环环节中的水汽输送,A正确,排除B、C、D。第2题,结合材料“受台风‘尼格’外围环流和冷空气的共同影响,大气中形成那朵‘雨做的云’”可知,水汽依然由台风提供,该台风形成于南海,所以此次人工降雨的水汽主要来源于太平洋西侧蒸发的水汽,B正确。地面火箭人工增雨作业只是让云中的水汽凝结,本身并没有提供水汽来源,A错误。8月1日-10月31日三明市出现持续性干旱,当地蒸发的水汽很少,C错误。北方南下的冷空气性质干燥,水汽很少,D错误。第3题,结合材料“大气中形成那朵‘雨做的云’可知”,实施人工增雨的“机会”主要是指富含水汽的云团,B正确。台风中心多下沉气流,为晴朗天气,不是实施人工增雨的“机会”,A错误。持续降水稀少以及持续高温天气是三明市前期一直存在的现象,不是实施人工增雨的“机会”,C、D错误。
任务二 保护绿水青山,探究径流和下渗
[情境] 下图所示山地为东、西河的分水岭。在生态文明建设过程中,该山地被破坏的森林植被得以恢复,随之河流径流量发生了变化,河流径流的年内波动也减缓了。
——源自2016年全国卷ⅢT7~T9
[思考](1)森林植被得到恢复后,河流径流年内波动趋缓,主要是因为( )
A.降水更多地转化为地下水
B.降水更多地转化为坡面径流
C.降水变率增大
D.河道淤积
(2)若降水量最终主要转化为河流径流,则森林植被恢复后,两条河流径流量发生的变化是( )
A.西河增加,东河减少,总量增加
B.西河减少,东河增加,总量增加
C.西河增加,东河减少,总量减少
D.西河减少,东河增加,总量减少
(3)运用水循环原理,阐释森林植被遭到破坏后,该山地水循环各环节的变化。
提示:(1)A (2)C
(3)植被具有涵养水源的功能,森林植被遭到破坏后,地表植被涵养水源的能力下降,下渗和地下径流减少,降水多数转化为地表径流,坡面径流量大增;森林植被遭到破坏后,该山地蒸发(腾)量减小,空气更加干燥,降水量有所减少。
【知识点击】
1.影响地表径流因素的分析思路
从收入和支出两个角度分析地表水的水量,从动力和阻力两个角度分析地表水的流动。具体要点如下:
影响因素
对地表径流的影响
年降水量
决定地表径流量大小的最主要因素,二者呈正相关
流域面积
(支流数量)
同地表径流量呈正相关
植被
涵养水源,起到“削峰补枯”的作用
地质条件
(土壤质地)
河流流经喀斯特地貌区、沙质土壤区,河水易下渗,减少地表径流量
蒸发
主要在干旱、半干旱地区,对地表径流影响大
2.影响下渗因素的分析思路
下渗是水由地表进入地下的过程。可从地表水的量和下渗通道状况两个角度分析。具体要点如下:
影响因素
对地表水下渗的影响
地面性质
硬化地面,如水泥地不利于下渗;沙质土壤利于下渗
坡度
坡度越大,越不利于下渗
植被
涵养水源,植被越茂密,越利于下渗
降水强度
降水强度越大,越不利于下渗
降水持续时间
降水持续时间越长,越利于下渗
3.影响地下径流因素的分析思路
影响地下径流的因素可参考影响地表径流、下渗的因素,并重点考虑喀斯特地貌(岩溶地貌),因为喀斯特地貌区地下溶洞、地下河众多,储存有大量的地下水。
【对点训练】
(2024·山西运城期中)降水到达地表后,转化为地表径流Q1、壤中流Q2(在土壤空隙中流动的水)和浅层地下径流Q3。三种径流成分汇集到河道中形成河流径流,最后流出流域出口。下图示意一次暴雨后某流域出口处河流径流量变化过程。据此完成1、2题。
1.该流域壤中流恰好全部流出流域出口的时刻是( )
A.T1 B.T2 C.T3 D.T4
2.流域内植被破坏后,同样的降水量会导致( )
A.Q1减少,Q2增加 B.Q2减少,Q3增加
C.Q1增加,Q3减少 D.Q2增加,Q3减少
1.C 2.C 解析:第1题,据材料可知,降水到达地表后,转化为地表径流Q1、壤中流Q2和浅层地下径流Q3;读图可知,从图最左端至T1,地表径流在不断增大;T1~T2地表径流在不断减少,T2时刻地表径流为0,恰好全部流出流域出口;T3时刻是壤中流最后流出流域出口的时刻;T4时刻是浅层地下径流最后流出流域出口的时刻。C正确,A、B、D错误。第2题,流域内的植被被破坏后,地表径流Q1增大,下渗减少,壤中流Q2减少,地下径流Q3减少,C正确,A、B、D错误。
任务三 漫步扎龙湿地,解释湿地的形成和变化
[情境] 乌裕尔河原为嫩江的支流。受嫩江西移、泥沙沉积等影响,乌裕尔河下游排水受阻,成为内流河。河水泛滥,最终形成面积相对稳定的扎龙湿地(下图)。扎龙湿地面积广大,积水较浅。
——源自2018年全国卷ⅠT37
[思考](1)依据图文信息,推测扎龙湿地的地貌、气候特点可能是( )
A.地形崎岖,气候干旱
B.地形平缓,气候干旱
C.地形平缓,气候湿润
D.地形崎岖,气候湿润
(2)未来扎龙湿地水中含盐量将会( )
A.基本稳定 B.波动上升
C.持续降低 D.持续增加
(3)利用水循环原理绘制扎龙湿地水量收支示意图,并描述扎龙湿地的形成过程。
提示:(1)B (2)D
(3)形成过程:乌裕尔河下游受阻,河水无法外泄;河水泛滥,积水成湖;经过长期蒸发(和下渗),最终形成扎龙湿地。绘图如下:
【知识点击】
1.湿地的形成原因分析
(1)基础条件:地势低平,排水不畅。
(2)从水量收入和支出角度考虑。
水量收入>支出―→湿地形成
2.湿地面积变化的原因分析
收入水量>支出水量,则水位上升,面积扩大。
收入水量<支出水量,则水位下降,面积缩小。
收入水量=支出水量,则水位与面积变化较小,基本稳定。
【对点训练】
位于我国西北内陆荒漠区的某尾闾湖(内流河终点处形成的湖泊)于20世纪末因上游来水量急剧减少而干涸,后经生态补水逐渐恢复生机。下图为运用水平衡原理构建尾闾湖生态需水估算模型图,图中数字为各环节的年均水量(单位:m3)。读图,完成1、2题。
1.根据生态用水估算模型,为保持该尾闾湖湖面的基本稳定,年均入湖地表径流量至少需要约( )
A.1.03亿立方米 B.1.17亿立方米
C.77.14万立方米 D.59.68万立方米
2.该尾闾湖面积逐渐恢复使周边地区( )
A.气候趋于冷湿
B.地下水位逐渐下降
C.农业用水增加
D.盐尘暴频次减少
1.A 2.D 解析:第1题,该湖属于我国西北地区的内流湖,若湖面保持稳定,结合图示模型,年均入湖地表径流量≈湖面年均蒸发量+湖泊年均下渗量-湖面年均降水量=1.04亿立方米+8.73万立方米-68.41万立方米≈1.03亿立方米,A正确,B、C、D错误。第2题,沙漠地区的尾闾湖逐渐恢复,湖水位会逐渐增加,周边气候会湿润,对热量影响不大,不会明显变冷,A错误。尾闾湖面积逐渐恢复,湖面上升,地下水位会随之升高,B错误。该湖为咸水湖,湖水不适宜灌溉,C错误。尾闾湖为咸水湖,冬季部分湖床出露,盐分会被大风吹走,形成盐尘暴,尾闾湖面积逐渐恢复,湖水面积变大,盐尘暴频次减少,D正确。
下沉式绿地是低于周围地面的绿地,通过利用开放空间承接和贮存雨水,达到减少径流外排的目的,可用于调蓄和净化径流。下图为下沉式绿地横剖面结构示意图。读图,完成1、2题。
1.下沉式绿地直接改变的水循环环节主要是( )
A.地下径流 B.下渗
C.大气降水 D.水汽输送
2.城市修建下沉式绿地的主要目的是( )
A.减小管理难度 B.提供饮用水
C.缓解城市内涝 D.增加经济效益
1.B 2.C 解析:第1题,根据材料“通过利用开放空间承接和贮存雨水,达到减少径流外排的目的”中的“承接和贮存雨水”有利于雨水的下渗,“达到减少径流外排的目的”,可以直接减少地表径流,B正确;下沉式绿地不能直接改变地下径流、大气降水和水汽输送,A、C、D错误。第2题,根据材料“通过利用开放空间承接和贮存雨水,达到减少径流外排的目的,可用于调蓄和净化径流”可知,下沉式绿地有利于承接和贮存雨水,减少地表径流,增加雨水下渗,因而可以缓解城市内涝问题,兼具净化水质作用,C正确;下沉式绿地下沉水量有限,不能提供饮用水,B错误;修建下沉式绿地是为了增加生态效益,不是经济效益,D错误;城市修建下沉式绿地要埋设雨水管道,增大了管理难度,A错误。
(2024·内蒙古通辽期末)黑河发源于祁连山北麓,最终消失于内蒙古沙漠地区。黑河中游盆地是我国著名灌溉农业区,在黑河中下游地区,地下水与地表水有规律地、重复地转化(如下图)。读图,完成3~5题。
3.近年来祁连山雪线上升,黑河流域水循环(多年平均)情况是( )
A.降水量大于实际蒸发量
B.降水量小于实际蒸发量
C.径流量小于实际蒸发量
D.径流量大于实际蒸发量
4.每年3-5月黑河下游径流量最小,主要原因最可能是( )
A.中游盆地进入春灌高峰
B.下游盆地降水少
C.下游盆地进入春灌高峰
D.下游盆地蒸发量大
5.据图比较黑河中游与下游水文特征,说法正确的是( )
A.中游流量小于下游
B.中游流速小于下游
C.中游下渗量小于下游
D.中游汛期早于下游
3.B 4.A 5.D 解析:第3题,根据所学知识,由于气温上升导致雪线上升,会造成河流短期内水量增加,黑河是我国西北内流河,主要补给来源是冰雪融水补给,冰川是多年降水形成的,冰川总量减少意味着多年大气降水量小于冰雪融水量(即实际蒸发量),故多年平均降水量小于实际蒸发量,B正确,A、C、D错误。第4题,根据所学知识,每年3-5月,区域气温回升,作物开始生长,中游农区进入春耕灌溉高峰,导致黑河下游径流量最小,A正确;黑河流域降水量少,水源以冰雪融水为主,B错误;下游流量减少,是上游、中游的变化引起的,C、D错误。第5题,根据图示材料,由于河流水源来自上游,故中游汛期早于下游,D正确;黑河水源主要是冰雪融水,故越往下游水量越小,中游流量大于下游,A错误;中游落差大,中游流速大于下游,B错误;图示显示中游砂层厚,地下水存储量大,中游下渗量大于下游,C错误。
6.阅读图文材料,完成下列要求。
峡山水库又名峡山湖,坐落于山东半岛。水库既供给农业灌溉,也为当地提供饮用水。水库周边建有太保庄万亩生态林和王家庄万亩生态林。水库全年空气质量优良天数达到330天以上,水质保持在地表水Ⅲ类以上标准,峡山湖畔负氧离子每立方厘米达到3 000个以上,成为名副其实的“天然氧吧”。下图为峡山水库位置示意图。
(1)从水循环意义的角度,阐述潍河对当地地理环境的影响。
(2)简述库区生态林建设对当地水循环环节的影响。
解析:第(1)题,潍河水流属于地表径流,首先地表径流可以提供水源,为沿岸农业提供灌溉水源,为人们生活提供水源;河流可以塑造地表形态,形成流水地貌;河流为海洋输送泥沙、有机物和营养盐类,影响沿海地区生物多样性,成为海陆联系的纽带。第(2)题,植被具有蒸腾作用,增加下渗,涵养水源、保持水土,生态林建设会使当地下渗水量增加、补给地下径流增加、地表径流减少、植物的蒸腾作用增强。
答案:(1)潍河流动过程中不断汇集地表水,为沿岸农业提供灌溉水源;塑造地表形态,形成流水地貌;为海洋输送泥沙、有机物和营养盐类,成为海陆联系的纽带。
(2)下渗增加、地下径流增加、地表径流减少、植物的蒸腾作用增强。
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