内容正文:
第20讲 水循环过程及地理意义
课标要求
依标看考
依考定教
运用示意图,说明水循环的过程及其地理意义。
(2024·新课标卷·T9~11)运用科研小组进行人工降雨实验,测量降雨前后土壤体积含水率随时间的变化过程统计图(如图),说明水循环具体环节的变化过程。
①运用示意图,说明水循环的过程,解释影响水循环各环节的因素。
②结合具体实例,分析水循环的地理意义。
———[必考知识·拓教材]———
凝结(凝华)
水分由气态变为液态(固态)的过程称为凝结(凝华)。凝结(凝华)时释放出来的热量称为凝结(凝华)潜热,在数值上等于同温度下的蒸发(升华)潜热。
大气中水汽凝结(凝华)的条件有二:一是大气中的水汽要达到或超过饱和状态;二是大气中要有凝结核。大气中的凝结核一般都不缺乏,能否产生凝结主要取决于空气是否达到或超过饱和状态。
———[真题探源·扣教材]———
(2022·上海卷)人类活动可以改变地表径流,下列措施直接改变地表径流的是( )
①引水灌溉 ②人工消云 ③填海造陆 ④裁弯取直
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
C 解析:引水灌溉直接使得地表径流减少,①正确;人工消云直接使得降水减少,间接使得地表径流减少,②错误;填海造陆对地表径流无直接影响,③错误;裁弯取直直接改变地表径流的流向,④正确。故选C。
(1)探源教材:必修第一册教材P55
人类在对水资源的开发利用过程中不断地对水循环产生影响。例如,人类通过人工增雨、修建水库、跨流域调水等方式对水循环的部分环节施加影响。
(2)教考连线
【教】运用教材人类活动对水循环的影响⇨【考】判断人类活动直接改变地表径流的方式。
———[情境命题·挖教材]———
阅读必修第一册教材P56“案例研究:北京推动海绵城市建设”,挖掘教材情境,完成下面问题。
某校学生为北京市建设海绵城市提供了如下四种设计方案。
选出符合海绵城市要求的方案,并说明理由。
答案:应选择方案丙。理由:方案丙中绿地低于道路,道路上的雨水可以汇入绿地,防止道路积水;增加下渗,便于蓄水。
解析:海绵城市是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时渗水、蓄水,需要时将蓄存的水释放并加以利用。相比硬化路面,绿地能渗水、蓄水,增加地表径流的汇流下渗,为使绿地更好地发挥渗水、蓄水作用,应让绿地低于道路,使地表径流能自流汇入绿地,防止道路积水,从而发挥海绵城市的最大效益,丙更符合。
1.水循环
(1)概念:在自然界中,水通过蒸发、植物蒸腾、水汽输送、凝结降水、下渗和径流(地表径流、地下径流)等环节,在各水体之间进行着连续不断变化的过程。
(2)过程
①画图:在上图中添加箭头,完成水循环过程。
答案:
②填表:完善水循环的类型和主要环节。
类型
字母
含义
主要环节
海陆间循环(大循环)
B
海陆之间的水分交换
①水汽蒸发、②水汽输送、③降水、④地表径流、⑤下渗、⑥地下径流
海上内循环
C
海洋与海洋上空大气之间的水分交换
①水汽蒸发、③降水
陆地内循环
A
陆地与陆地上空大气之间的水分交换
①水汽蒸发、⑦植物蒸腾、③降水
(3)水循环的原因
①内因:水在自然界中的三态变化。
②外因:太阳辐射和重力作用为水循环提供了能量和动力。
2.水循环的地理意义
(1)不断更新陆地水资源,维持全球水量动态平衡。
(2)进行能量交换和物质迁移。
①参与太阳辐射能的重新分配过程,缓解了高低纬度间的热量不平衡。
②是海陆间联系的主要纽带,地表径流源源不断地向海洋输送大量的泥沙、有机质和各种营养盐类。
(3)塑造地表形态。流水通过冲刷、侵蚀、搬运、堆积和溶蚀,不断塑造着全球地貌形态。
考向(一) 探究影响蒸发和水汽输送的因素
(2024·浙江6月卷)阅读图文材料,完成下列要求。
材料一 长江流域的降水主要受夏季风控制,从海陆位置和大气环流看,影响上游和中下游的季风环流不同。从流域东部输出的水汽相对集中在冬春季节,主要受近地面和高空不同气流影响。
材料二 图1为长江流域四个方位水汽输入和输出占比。图2为长江流域年内各季水汽输入和输出数量对比关系。
(1)长江流域水汽输入最多的方位是________。大气降水最少的季节是________,从大气环流角度分析该季节降水少的原因。
(2)夏季长江上游和中下游地区水汽输送途径不同,试从季风环流成因、水汽源地分别加以说明。
(3)长江流域每年有较稳定水汽净输入,但季节性缺水仍然存在,试从水循环角度提出应对措施。
答案:(1)南 冬季 冬季(该季节)受偏北(西北)风影响,水汽输入少。
(2)上游:南半球东南信风越过赤道,偏转成西南季风,把水汽输入到长江上游。水汽源地为孟加拉湾(印度洋)/阿拉伯海。
中下游:受海陆热力差异影响,形成偏南风,把水汽输入长江中下游,水汽源地为南海(太平洋)。
(3)蓄积多雨期地表水(修建水库);区域间调水;利用地下水;适时开展人工降水。
解析:第(1)题,据图1可知,长江流域水汽从南方输入占比为51.64%,远大于其他三个方位,故长江流域水汽输入最多的方位是南方。据图2可知,冬季水汽输入和水汽输出的差值最小,即输入的水汽大多向外输出,并未在流域内形成降水,故大气降水最少的季节是冬季。长江流域主要为季风气候区,冬季受西北季风影响,季风从内陆吹来,水汽输入少,故降水少。第(2)题,据材料可知,长江流域的降水主要受夏季风控制,影响上游和中下游的季风环流不同。影响长江上游的季风环流是南亚季风,影响长江中下游的季风环流是东亚季风。夏季长江上游受南亚夏季风,也就是西南季风影响,西南季风的成因是南半球的东南信风北移越过赤道,向右偏转成西南季风;西南季风的水汽源地为印度洋或孟加拉湾。长江中下游受海陆热力差异影响,形成偏南风,水汽源地为南海(太平洋)。第(3)题,由于全流域大多处于季风气候区,降水季节变化大,长江流域会出现季节性缺水。可以通过修建水库蓄积多雨期地表水来缓解水资源季节分配不均问题;可以通过跨流域调水来缓解水资源空间分配不均问题;可以通过开采地下水来缓解地表缺水问题;还可以通过人工降水缓解极端缺水问题。
1.影响蒸发因素的分析思路
蒸发是水由液态形式转变为气态形式的过程,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。
(经典真题·全国卷)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(1)~(3)题。
(1)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)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
(1)C (2)A (3)B 解析:第(1)题,注意题干的关键词,“该流域”而不是“湖面”的多年平均实际蒸发量。盐湖面积变化取决于该流域蒸发和降水的关系,蒸发量大,则水域面积减小,降水量大,则水域面积增加。题目中提到盐湖面积多年稳定,说明蒸发量和降水量应一致,所以该流域的多年平均实际蒸发量和降水量数值应相差不大,约为210毫米,否则会引起盐湖面积的扩大或缩小。第(2)题,此题需要区别理论蒸发量和实际蒸发量,理论蒸发量大小与气温关系密切,实际蒸发量与下垫面关系密切。从图中可以看出,坡面地势最高,坡度最大,下渗少,也最不利于截留地表水,地下水少,地表水向低处汇流,故坡面地表水也最少,因此实际蒸发量最小;且由于该流域气候干旱,坡面没有植被生长,缺乏植物蒸腾,多种原因共同导致了此处的实际蒸发量最小。第(3)题,耐旱植物只能在坡面、洪积扇和河谷三地种植,不论在哪里种植均会拦截到达盐湖的水量,破坏原有的水平衡,使入湖水量减少,但由于此湖水盐度已呈饱和状态(材料中有关键信息“盐度饱和”),所在湖水盐度并不会增大,只能使湖面缩小。而湖水富营养化与水中的氮磷物质含量相关。故选B。
考向(二) 探究影响径流和下渗的因素
(2024·新课标卷)土壤水分转化是联系降水、地表水、地下水的重要环节。某科研小组进行人工降雨实验,测量降雨前后土壤体积含水率随时间的变化过程:降雨情景相同,土壤质地相同,在30°的坡地上设置覆盖石子、裸地两种情况,土壤体积含水率的测量深度分别为 30 厘米、60 厘米和 100 厘米。实验结果如图所示。据此完成(1)~(3)题。
(1)根据图a判断曲线 Ⅰ 是深度为 30 厘米的土壤体积含水率变化曲线,依据是曲线 Ⅰ( )
A.变化最早 B.初始值适中
C.峰值最高 D.波动最大
(2)图b中曲线 Ⅱ 和 Ⅲ 没有明显变化,表明( )
A.降雨最大 B.地表产流多
C.土壤水分饱和 D.雨水下渗多
(3)相对于裸地,坡地上覆盖石子有利于增加( )
①地表径流 ②地下径流 ③土壤水分 ④蒸发
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
(1)A (2)B (3)C 解析:第(1)题,根据材料信息可知,图a展示的是在30°的坡地上覆盖石子的情况下,不同深度(30厘米、60厘米和100厘米)土壤体积含水率的变化情况,三种情况中,30厘米处土壤深度最浅,因此该处的土壤体积含水率应最先受到雨水下渗影响而发生变化,A正确;初始值适中并不能说明其土壤深度较浅,B错误;从图a中可看出,峰值最高和波动最大的都是Ⅲ曲线,C、D错误。故选A。第(2)题,从图b中可以看出,Ⅰ曲线变化明显,降雨后土壤体积含水率上升明显,说明其代表的为30厘米深度的土壤体积含水率变化情况,曲线Ⅱ和Ⅲ分别代表60厘米和100厘米深度的土壤体积含水率变化情况。Ⅱ和Ⅲ在降雨后没有明显变化,说明裸地下渗量小,地下径流少,地表产流多,对土壤深处的土壤体积含水率影响不大,B正确,C、D错误;图b中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ为同一次人工降雨实验得出的数据,降水量一致,A错误。故选B。第(3)题,相对于裸地,坡地上覆盖石子后降水下渗增加,因此地表径流减少,地下径流增加,土壤水分增加,②③正确,①错误;与裸地相比,在坡地上覆盖石子使得土壤蒸发减弱,④错误。综上所述,C正确,A、B、D错误。故选C。
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
降水时长
降水时长越长,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,储存有众多的地下水。
(2025·四川达州开学考试)渤海是我国重要的陆架浅海,水体更新周期时间较长,其水体营养盐浓度的变化与环渤海河流(主要包括黄河流系、海河流系、滦河流系和辽河流系)输入有着密切联系。近年来,黄河流系营养盐输送呈下降趋势。下图示意注入渤海的主要河流分布及渤海洋流分布。完成(1)~(3)题。
(1)渤海水体更新周期最长的水域是( )
A.莱州湾 B.渤海湾
C.西北近岸 D.辽东湾
(2)下列流系带来的营养盐类输送到渤海湾外用时最长的是( )
A.黄河流系 B.海河流系
C.滦河流系 D.辽河流系
(3)造成近年来黄河流系营养盐类输送呈下降趋势的原因有( )
①环境保护政策实施 ②城市面积扩张 ③气候趋于湿润 ④河流筑坝拦沙
A.①② B.①④ C.②③ D.③④
(1)D (2)C (3)B 解析:第(1)题,从图中可以看出,辽东湾水域最为封闭,且受辽东半岛影响,洋流较弱,水体更新周期最长,D正确;与辽东湾相比,莱州湾、渤海湾与西北近岸海域较为开阔,水体更新周期较短,A、B、C错误。故选D。第(2)题,从图中可以看出,黄河流系、海河流系与辽河流系带来的营养盐类能通过洋流较快输送到渤海湾外,A、B、D错误;观察图中洋流运动模式可知,滦河流系入海口附近的洋流向北、向南环绕渤海流动,因此其挟带的营养盐类输送到渤海湾外的用时最长,C正确。故选C。第(3)题,环境保护政策的实施、河流筑坝拦沙会导致黄河流系营养盐类输送减少,①④正确;城市面积扩张,污水排放增加,会使黄河流系营养盐类输送增多,②错误;气候趋于湿润,河流流量增加,侵蚀与搬运能力增强,会使黄河流系营养盐类输送增多,③错误。B正确,A、C、D错误,故选B。
考向(三) 探究人类活动对水循环的影响
(经典真题·江苏卷)城市不透水面是指阻止水分下渗到土壤的城市人工地面。下图为某城市不同年份不透水面比例分布图。读图,完成(1)~(2)题。
(1)1989年到2015年间,该城市不透水面比例变化最大的区域距市中心( )
A.10~15千米 B.15~20千米
C.20~25千米 D.25~30千米
(2)不透水面的增加可能导致该城市( )
①地下水位上升 ②地表气温升高 ③生物多样性增加 ④地表径流增多
A.①② B.①③
C.②④ D.③④
(1)B (2)C 解析:第(1)题,由图可知,该城市不透水面比例变化最大的区域应当是1989年与2015年曲线差值最大的区域,从图中可以看出变化最大的区域,距离市中心大致为15~20千米,故选B。第(2)题,由材料可知,城市不透水面会阻止水分下渗,因此会导致下渗减少、地下水位下降,地表径流增多,影响水循环环节。城市不透水面其实就是硬化的路面,它改变了城市的生态系统,造成生物多样性减少;硬化路面也加剧了“热岛效应”,使城市地表气温升高。②④正确,①③错误。故选C。
1.人类活动对水循环的有利影响
修建水库
能改变地表径流的季节分配,减少洪水期径流量,增加枯水期径流量;同时由于水面面积的扩大和下渗增大使地下水位提高,可加大蒸发量和降水量
跨流域调水
能改变地表径流的空间分布,也可以使蒸发量增加,大气中水汽增多,从而增加降水量
植树造林、保护湿地
能起到涵养水源的作用,使下渗增多,地表径流减少
2.人类活动对水循环的不利影响
滥伐森林,破坏地表植被
平时会减少蒸腾,空气中水汽减少,使降水量减少;降雨时,下渗减少,地表径流汇聚加快,容易发生洪涝灾害
围湖造田
能减少湖泊自然蓄水量,削弱其防洪抗旱能力,减弱湖泊水体对周围地区气候的调节作用
城市路面硬化
能增加地表径流,减少下渗,减小地下径流,使地面蒸发量减少,易造成城市内涝
用水不当
河流上游地区过度引水灌溉,会导致下游水量减少,甚至出现断流;对地下水过量开采和使用,地下水位下降,会使有泉水出露的地方出现停喷和断流,绿洲地区出现生态恶化和土地荒漠化
(2024·河南郑州期中)白兰瓜,又名“兰州蜜瓜”,享有“香如桂花,甜似蜂蜜”之誉。为克服兰州自然条件对种植白兰瓜的不利影响,瓜农在原有土地上增铺砂砾层(如图),使白兰瓜的产量、质量显著提高。据此完成(1)~(2)题。
(1)在原有土地上增铺砂砾层后( )
A.减少水的下渗量
B.提高土壤温度
C.增加风沙等造成的土壤养分流失
D.减少土壤水分的蒸发
(2)增铺砂砾层后影响的水循环环节主要是( )
①蒸发 ②降水 ③下渗 ④水汽输送 ⑤地表径流 ⑥地下径流
A.①②③④ B.①④⑤⑥
C.①③⑤⑥ D.①③④⑤
(1)D (2)C 解析:第(1)题,在原有土地上增铺砂砾层后,会增加地表水的下渗量,A错误。砂砾层透气性强,比热较小,白天吸收阳光,使土壤温度迅速增高;晚上保温作用差,使土层温度迅速降低,增大了土壤日温差,有利于瓜果糖分的积累,B错误。砂砾层增铺在原有土地上,相当于给地表覆膜,既减少了水分的蒸发,又保护了土层,减少风沙等对土层的侵蚀,从而起到了保水保肥的作用,C错误,D正确。故选D。第(2)题,增铺砂砾层后对水循环各环节的影响是:减少了蒸发,增加了下渗,减少了地表径流,增加了地下径流,①③⑤⑥正确。增铺砂砾层对降水和水汽输送环节没有影响,②④错误。故选C。
小主题(10) 水量平衡
——纵向挖掘点:沼泽湿地、水体盐分、内外流区
(经典真题·全国卷)阅读图文材料,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。
(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。
(3)指出未来扎龙湿地水中含盐量的变化,并说明原因。
答案:(1)地势平坦、开阔。气候较为干旱(蒸发能力强)。
(2)降水量基本不变,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。
(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:第(1)题,据图可知扎龙湿地的面积很大,可判断该地地形平坦、开阔。乌裕尔河成为内流河,湿地注入水源较少,蒸发量大,故可判断当地气候干旱,蒸发旺盛。第(2)题,乌裕尔河为外流河时,降水量等于蒸发量加上径流量,降水量大于蒸发量;乌裕尔河为内流河时,短期内,降水量仍然大于蒸发量,随着扎龙湿地面积的扩大,蒸发量逐步增大,经过较长的一段时期,降水量等于蒸发量,两者达到一种平衡,也使得扎龙湿地面积趋于稳定。第(3)题,盐分的变化与出水和来水有关,湿地中盐分增加,一是无法排出,没有向外的水流通道;二是河流不断地带来溶解盐分,不断地在湿地积累,水量变小,盐度相对增加。
1.含义:从长期来看,全球水的总量没有什么变化(如图)。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
3.利用水量动态平衡原理,分析自然现象
(1)与湖泊相关现象分析
湖泊面积变化
湖泊面积扩大:流入水量>流出水量,降水量>蒸发量
湖泊面积缩小:流入水量<流出水量,降水量<蒸发量
含盐量变化(咸水湖的形成)
淡水湖:湖水有流入、有流出——湖水盐度稳定
咸水湖:湖水只有流入,没有流出(靠蒸发支出)——湖水盐度不断增加
(对河流水量)调节功能
丰水期:河流流入湖泊——湖泊水量流入大于流出——蓄水为主——降低河流下游水位
枯水期:湖水流入河流——湖水水量流出大于流入——放水为主——提高河流下游水位
(2)有关湿地的形成:来水>去水
来水多
降水丰富;冰川融水增多;河流较多
去水少
(纬度高、海拔高)气温低——蒸发弱
地势低洼——排水不畅
冻土发育——不易下渗
植被丰富——涵养水源能力强
(3)有关水体更新问题分析
①从水循环环节分析水体更新的速度
需要考虑的环节有蒸发、降水、地表径流等,再结合各环节的影响因素进行分析,例如:
②从收入水量和支出水量分析较封闭水体的更新速度
以湖泊为例:
③从水域深度和水量多少分析水体的更新速度
当湖泊深度较深、水量较大时,水体更新速度较慢;当湖泊深度较浅、水量较小时,水体更新速度较快。
(2025·辽宁沈阳开学考试)麦克默多干谷位于南极洲麦克默多湾以西山区(约78°S)。该地区有盐度较高的唐胡安湖,湖水平均盐度超过40‰,湖泊面积仅约0.03平方千米,湖水较浅,但常年有水,从未干涸。湖区周围地表有大量含盐矿物。下图示意唐胡安湖地质剖面。据此完成(1)~(2)题。
(1)唐胡安湖的水源主要来自( )
A.冻土融化 B.空气水分
C.地下水 D.周围河流
(2)唐胡安湖常年有水,从未干涸的主要原因是( )
A.面积大 B.盐度高 C.气温低 D.补给多
(1)B (2)C 解析:第(1)题,读图可知,唐胡安湖附近有多年冻土层,且其位于南极洲,全年气温较低,多年冻土层不易融化,不会为湖泊提供水源,A错误;根据材料可知,湖区周围地表含盐矿物较多,会吸收空气中的水分,地表潮解现象明显,饱含盐分的溶液会顺着山坡流向凹地,最终汇集成湖泊,B正确;读图可知,湖泊下方是多年冻土层和不透水岩层,地下水难以补给湖泊,C错误;根据材料可知,唐胡安湖位于麦克默多干谷,降水较少,周围存在河流且补给唐胡安湖的可能性极小,D错误。故选B。第(2)题,根据材料可知,唐胡安湖面积仅约0.03平方千米,面积很小,A错误;盐度高不是该湖泊常年有水、从未干涸的主要原因,B错误;根据材料可知,唐胡安湖位于南极洲,气温较低,蒸发极其微弱,因此唐胡安湖常年有水,从未干涸,C正确;根据材料可知,该湖泊面积小,湖水较浅,总水量并不多,且水源主要来自地表含盐矿物发生潮解后形成的盐溶液,补给并不多,D错误。故选C。
[课时作业(二十)见P475]
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