内容正文:
主题十五
水平衡原理
第一部分 基础知识
水平衡原理
无数河流从陆地上发源,大部分都汇入海洋,所谓百川入海。那问题是,这么多水昼夜不息地流逝,为什么还没有流完,这里面蕴含了怎样的规律?内陆湖有河流不断注入其中,为什么它的面积总是保持相对稳定,而不会不断增大,这如何解释?为什么近年来,这些湖泊的面积又开始增大或变小了?
上面的这些问题都蕴含了同样的原理——水平衡原理。作为“水”这一自然要素的重要考点,我们有必要认真学习它。
基础一 核心原理
水平衡原理,指某个地区在某一段时期内,其收入水量等于支出水量和区域内蓄水变量之和。即水在循环过程中,总体上收支平衡。
假设某地有一水域,其中存有的水量为储水量,水平衡原理我们可以用
公式表示为:
储水变化量 = 收入水量 - 支出水量
我们结合水循环过程中的各环节(如右图),可以知道水的收入和支出环节,所有又可以得到:
储水量变化 = 降水量 -(蒸发量+径流量)水平衡各环节示意
因此,水平衡原理就具体表现为水循环各环节的水量变化问题。有一些环节之间的关系需要注意:
① 收入环节中,降水量能够转化为地表径流和地下径流。
② 上面公式中没有下渗环节,因为下渗的水量有两个途径:一是转化为地下径流,归到了径流量中;二是一部分被截留在了土壤中,成为土壤水,这部分水最终会被植物吸收蒸腾或被蒸发,归到了蒸发量中。
当我们运用水平衡原理分析问题时,还是要逐个考虑并运用这些环节。
基础二 各种情况下的水平衡关系
第二部分 重点知识讲解
水平衡原理是自然地理部分非常重要的知识点,很多问题我们都是用该原理解释的,下面详细探索常出现的问题及具体应用。
水平衡原理应用
探索一 解释湖泊面积大小变化
1、思路说明
湖泊面积变化实质上就是储水量的变化,根据水平衡原理,储水量变化受水的收入和支出影响,我们需要通过水循环环节来体现水的收支。
2、罗布泊消失的原因
(1)水收入减少
① 降水减少;
② 过度引水灌溉,入湖水量减少;
③ 植被破坏,涵养水源能力下降。
(2)水支出增多
全球气候变暖,加剧蒸发(内流湖一般不必考虑径流流出)
3、当然,除水平衡原理影响外,湖泊面积减小还有可能是:① 泥沙淤积加剧;② 围湖造田等自然和人为原因罗布泊一万年来面积变化
导致的。
探索二 解释水体盐度变化
1、思路说明
可溶性盐可溶解于水体之中,当水体收入的盐分不断增多(收入),水体盐度越来越高,更容易成为咸水湖;当水体盐分在不断流失(支出)或没有充足的淡水稀释,水体盐分将保持低水平,成为淡水湖。这里我们看的是盐分的收支。
2、湖水变咸的原因
(1)盐分收入多、不稀释
① 径流携带盐分注入/海水渗入(潟湖);
② 气候干旱、气候变暖、风力强劲等,蒸发量大;
③ 降水少,淡水补给量少。
(2)盐分无支出
水体封闭或与外界水体交换不频繁,盐分能够不断累积。
3、咸水湖与淡水湖最明显的区别,就是看水体有没有盐分的外排。若水体有径流流出,该湖一般是淡水湖,即便该湖地处内陆;若水体是封闭的,只有流入没有流出,该湖一般是咸水湖。咸水湖
探索三 解释湿地的形成
【详见“生态脆弱区”主题,湿地部分,不再赘述】
探索四 解释旱涝灾害的形成
【详见“自然灾害”主题,洪涝部分,不再赘述】
探索五 解释土壤盐碱化的形成【联系“生态脆弱区”主题,土壤盐碱化部分】
例:分析黄河三角洲土壤盐碱化的成因。
1、盐分收入多
(1)蒸发强,盐分在地表析出;
(2)海水倒灌;
(3)地下水位高,毛细作用使盐分上升至地表。
2、盐分支出少
降水少;地势低平,径流缓慢,淋盐作用弱。
探索六 解释河流断流的原因
1、水收入少
降水少
2、水支出多
蒸发旺盛;农业生产大量用水;水量下渗多
第三部分 实题演练
(2023·山东 6、7)马德雷湖位于墨西哥湾沿岸(下图),水体较浅,湖水盐度通常维持在50‰以上。据此完成下题。
1、该湖湖水盐度通常维持在50‰以上的主要原因是
A. 气候相对干旱
B. 河流带来盐分较多
C. 沿岸流影响大
D. 湖海水量交换较大
2、在帕德雷岛南北两侧的水体出入口处,表层水流动方向通常为
A. 由海向湖 B. 南口由海向湖,北口由湖向海
C. 由湖向海 D. 北口由海向湖,南口由湖向海
【答案】1、A 2、A
【解析】1、该地时令河较多,河流量并不大,B项错误,A项正确。沿岸流不等于洋流,沿岸流沿岸流动,规模小,对该地影响并不大,C错误。根据所学知识,一般海水盐度为35‰,若湖海交换不利于高盐度湖水的形成,D错误。
2、该湖盐度较高,应是盐分不断积累而成,若湖水有外排,不利于其形成。因此有湖水外排的B、C、D 不符合,A项正确。从水平衡来看,该地河流流量小,注入盐分少,因此盐分更多是海水通过南北口进入,再加上该地干旱,蒸发较强,盐分不断在湖内积累,形成高咸水湖。
(2023·全国甲 6~8)下图显示地中海北岸某地水系分布,①②③④为湖泊,其中①②③分别与入湖河流构成独立水系。研究者在野外考察中发现,①②③南侧高地上均存在谷地,谷底卵石堆积,研究表明该地曾发生过水系重组。据此完成下面小题。
3、推测①②③的湖泊类型、湖水主要输出方式分别为
A. 淡水湖、下渗 B. 淡水湖、蒸发
C. 咸水湖,下渗 D. 咸水湖、蒸发
4、判断①②③南侧谷地是
A. 狭长湖盆 B. 断流河道
C. 古冰川槽谷 D. 泥石流通道
5、据水系变化推测,MN一线
A. 南部抬升,北部沉降 B. 南部沉降,北部抬升
C. 褶皱隆起 D. 褶皱凹陷
【答案】3、A 4、B 5、A
【解析】3、结合材料可推断,在图示北部水系形前,北部与南部水系连接,为外流水系,水和盐分均通过径流输出,湖泊为淡水湖;当北部①②③湖泊与入湖河流成为独立水系后,水和盐分无法通过径流排出。但结合图中比例尺可知,该区域面积较小,湖泊面积小且变化不大,故湖泊与入湖河流在成为独立水系前后实际蒸发量变化不大,湖泊难以通过蒸发的形式将原本应以径流形式流出的湖水排出,故BD排除;而材料提到“①②③南侧高地上均存在谷地,谷底卵石堆积”,卵石之间空隙较大,故推测湖水最可能主要通过下渗的方式输出,同时可以排出盐分,使得湖泊保持淡水湖的状态,A正确,C错误。故选A。
4、结合④湖及其所属水系可推测,原先①②③湖泊及其水系为南部河流的上游河段,由于南侧地区形成新的分水岭,湖泊南部河道发生流向改变,后因无水流汇入,造成断流,故B正确;如果是狭长湖盆,堆积物应该比较细小,而①②③南侧高地上谷底存在卵石堆积,A错误;如果是冰川或泥石流,则堆积物应该大小不一,杂乱无章,故排除CD。故选B。
5、由上题分析可知,MN一线形成新的分水岭,造成①②③湖泊南部河道改向,故该处应为断裂带,且MN一线南部地势相对抬升,形成分水岭,北部相对沉降,造成湖泊南部河道改向,形成干谷,A正确,B错误;通过比例尺来看,MN一线之间空间狭窄,不可能是挤压形成的褶皱,排除CD。故选A。
(2017·全国Ⅰ 6~8)下图示意我国西北某闭合流域的剖面。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。据此完成下题。
6、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
7、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
8、如果该流域大量种植耐旱植物,可能会导致
A. 湖盆蒸发量增多 B. 盐湖面积缩小
C. 湖水富营养化加重 D. 湖水盐度增大
【答案】6、C 7、A 8、B
【解析】6、由材料“闭合流域”可判断该流域水循环的支出是蒸发,收入是降水。由题目“盐湖面积多年稳定”可知,盐湖的蒸发量和降水量基本保持平衡,因盐湖“年均降水量仅为210毫米”,故蒸发量与之相当。
7、坡面岩石致密、坡度大,储水能力弱,可供蒸发的水量最少,实际蒸发量小,A正确。洪积扇、河谷、湖盆径流汇聚,水量多,实际蒸发量大。
8、大量种植耐旱植物可以使注入盐湖的水分被截流,水分在中途被蒸腾,入湖径流量减少,盐湖面积萎缩,B项正确。湖泊面积萎缩,蒸发量将减小,A项错误。由材料“盐度饱和”可知湖水盐度不会增大,D项错误。生物在盐度饱和的湖泊中难以生存,也就是说盐湖中生物极少,即使营养物质增多也不会出现危害生物生长的富营养化,C项错误。
(2018·全国Ⅰ 37)9、阅读图文资料,完成下列要求。
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。
(1)河流排水受阻常形成堰塞湖,乌裕尔河排水受阻却形成沼泽湿地。据此推测扎龙湿地的地貌、气候特点。(6分)
(2)分析从乌裕尔河成为内流河至扎龙湿地面积稳定,乌裕尔河流域降水量、蒸发量数量关系的变化。(6分)
(3)指出未来扎龙湿地水中含盐量的变化,并说明原因。(6分)
(4)有人建议,通过工程措施恢复乌裕尔河为外流河。你是否同意,并说明理由。(4分)
【答案】(1)地势平坦、开阔。气候较为干旱(蒸发能力强)。
【解析】沼泽湿地与湖泊的差别之一是积水较浅,且扎龙湿地面积广大,说明该区域地形平坦、开阔;积水浅,说明来水量较少,或水支出多,从气候上看就是气候干旱。
【答案】(2)降水量基本不变化,蒸发量逐渐增大;二者数量关系由降水量大于蒸发量最终变为降水量等于蒸发量。
【解析】分析在这个过程中水的收支状况。从收入(降水量)来看,一个地区的降水长期来看是动态稳定的,不会发生明显变化,因此降水量变化不大。但随着湿地面积逐渐增大,蒸发面在不断增大,到某一时间点,地区降水量等于蒸发量时,湿地的面积水量收支平衡,面积也就稳定下来。
【答案】(3)变化:水中含盐量逐渐增加。原因:河水不断为湿地带来盐分(矿物质);随着湿地水分蒸发,盐分(矿物质)富集(最终饱和)。
【解析】基础题目,从水平衡盐分收支两方面分析即可。
【答案】同意,可防止盐分(矿物质)富集;减少泥沙淤积;扩大鱼类种群规模;减轻水体富营养化。
不同意,应减少对自然的干扰;保持湿地水量稳定;保护生物多样性,维护食物链完整(保护丹顶鹤)防止湿地环境变化。
【解析】开放型题目。若同意,则需要从外流河对矿物质、泥沙、营养物质、鱼类种群的影响进行分析;若反对,则需要从外流河对现有沼泽湿地的破坏进行分析。
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