内容正文:
导入:海水淡化模拟了自然水循环的“蒸发-冷凝”过程,但这只是人类干预水循环的一个缩影。水循环不仅是自然的“血液流动”,更是人类生存与发展的关键纽带。今天我们就来一起揭开水循环的深层奥秘。
第四章 地球上的水
第一节 水循环
课程标准
运用示意图,说明水循环的过程及其地理意义。
学习目标
了解地球表面各种水体的分类,明了水循环各个环节。
能绘制水循环示意图并描述水循环的过程。
能运用水循环的原理知识,分析水循环对地理环境的影响。
运用水循环原理分析洪涝灾害产生的原因,并提出防治措施。
课标解读
教学难点: 水循环的过程和洪涝灾害的防治
教学重点: 水循环的过程和意义以及洪涝灾害的防治
01
“水的行星”
02
自然界的水循环
03
水循环的地理意义
04
洪涝灾害防治
目录
P89 探究
如图4-1所示,若将①地球上的水,②沼泽、河流、湖泊和地下水中的液态淡水,③河流和湖泊中的淡水三者分别汇集起来,只不过形成三个小水珠。这三个水珠相对地球来说并不太大,直径分别约为1384千米、273千米、56千米。
1.图中的三个水珠并不太大,但地球却被称为“水的行星”,你知道其中的原因吗?
2.地球上淡水资源的储量并不多,而人类每天都在大量取用它,这会不会造成水资源的枯竭呢?为什么?
从太空巡望地球,宇航员看到的水面远大于陆地。地球约有 71% 的表面覆盖着水。
6
不会,淡水资源的储量虽然不多,但通过水循环,这些水从一种形式变为另外一种形式,从一个地方移动到另外一个地方。不停移动使地球上水的总量不会发生太大的变化。但若发生大程度的气候变化或污染,淡水资源将可能减少。
01
"Water planet"
“水的行星”
固态水仅在高纬、高山或特殊条件下才能存在。
气态水数量最少,但分布最广
液态水数量最多
地球上的水呈固态、液态和气态,分布于海洋、陆地、大气之中,三种形式相互转化,形成各种水体,构成了水圈。
1.存在形态
一、地球上水的分类
水在地理环境中以气态、固态和液态三种形式相互转化形成各种水体,共同构成了一个连续但不规则的圈层。
9
2.分布位置
海洋水是地球上主要的水体,约占全球水储量的97%;
陆地水的水量不足全球水储量的3%;
大气水约占0.001%,基本上是以水汽的形态存在。
一、地球上水的分类
冰川水
湖泊水
沼泽水
河流水
地下水
1.74%
1.69%
0.013%
0.0002%
0.0008%
土壤水
0.001%
生物水
0.0001%
陆地水体的主要类型
永动土底冰
0.022%
冰川:是地球淡水的主体,主要分布在两极地区和中低纬度高山地区,水量占全球淡水储量的2/3以上。
大气层中也有少量的水,基本上是以水汽的形态存在。
目前人类利用较多的淡水资源,主要是河水、淡水湖泊水以及浅层地下水,水量约占全球淡水储量的0.3%。
二、淡水资源
02
Water cycle in nature
自然界的水循环
水循环
水循环是指自然界的水在地理环境中的移动,以及与之相伴的状态变化。在太阳能和地球重力的作用下,水在陆地、海洋、大气之间,通过吸收或释放热量,以固、液、气三态的转化,形成了总量平衡的循环运动。
水循环
内因
水在常温常压状态下的三态变化
外因
太阳辐射和重力作用提供能量
固
液
气
蒸发
凝结
凝固
融化
凝华
升华
吸热
放热
一、 水循环
1.水循环概念
2.水循环动力
水循环主要环节模拟
一、实验用品
烧瓶、石棉网、带有弯玻璃导管的橡皮塞、玻璃板、托盘、铁架台、酒精灯、火柴、自来水、冰块。
二、实验步骤
1. 往烧瓶内加入适量的自来水。按图 4-2 所示,将装置连接好。
2. 用酒精灯加热烧瓶,待玻璃导管中有充足的水蒸气释放出来,在玻璃板上放置若干冰块。
3. 水蒸气遇到玻璃板后,冷却凝结形成水滴,再降落到托盘中。
P90“活动”
二、 水循环的环节及类型
1.水循环环节
三、实验思考
1. 描述实验中水的运动过程,据此推测自然界水循环的主要环节。
2. 若要改变托盘中水量的多少,可以通过哪些措施来实现?以小组为单位进行讨论,并通过实验验证小组的想法。
蒸发、水汽输送、降水、下渗、地表径流、地下径流
若要使托盘中水量增加,即增加地表径流量,可通过加大蒸发量、加强水汽输送、增加降水的方式;若要使托盘中的水量减少,可通过减少蒸发量、减弱水汽输送、减少降水的方式,此外,还可考虑改变地表性质,增加下渗量,从而减少托盘中的水量。
二、 水循环的环节及类型
1.水循环环节
请同学们把水循环环节拖到下面相对应的位置。
植物蒸腾
降水
蒸发
水汽输送
地表径流
下渗
地下径流
A
B
C
D
E
F
H
二、 水循环的环节及类型
1.水循环环节
陆地与陆地上空之间
海洋和海洋上空之间
海洋和陆地之间
海上内循环
海陆间循环
陆地内循环
二、 水循环的环节及类型
2.水循环类型
从水循环发生的区域来看水循环可以分成哪些类型?
蒸发
凝结
凝结
水汽输送
降水
地表径流
下渗
地下径流
1.海陆间循环
三、 水循环过程
发生在海洋与陆地之间,因包括环节最多,涉及范围广,下垫面条件复杂,又称大循环,是最重要的水循环类型,补充陆地水体的水量最多,使陆地水得到补充,水资源得以再生,主要包括蒸发、水汽输送、降水、地表径流、下渗、地下径流等环节,发生在长江流域的水循环就是海陆间循环。
长江流域
凝结
降水
蒸发
植物蒸腾
2.陆地内循环
三、 水循环过程
发生在陆地与陆地上空之间,补充给陆地水体的水量很少,主要包括植物蒸腾和蒸发、降水两个环节,发生在塔里木河流域的水循环就是陆地内循环。
塔里木河
凝结
降水
蒸发
发生在海洋与海洋上空之间,主要包括蒸发和降水两个环节,是携带水量最大的水循环,是海陆间循环的近十倍,未登录的台风参与的水循环,即发生在海洋上的降水。
3.海上内循环
三、 水循环过程
未登录台风
2.画一幅海陆间水循环示意图,表明其主要环节,并于同学交流。
陆地
P93“活动”
“四看法”判断水循环的类型
看联系的圈层:海陆间循环和陆地内循环涉及四个圈层,而海上内循环不涉及岩石圈。
看发生领域:海陆间循环的发生领域既有陆地又有海洋,陆地内循环的发生领域只有陆地,海上内循环的发生领域只有海洋。
看过程和环节:海陆间循环的环节最多、最全,而陆地内循环的主要环节是蒸发、蒸腾和降水,海上内循环只包含蒸发和降水。
看参与水量:海上内循环的参与水量最多,陆地内循环的参与水量最少。
1.影响蒸发(蒸腾)的因素
①光照和气温
②风速
③空气水汽饱和度
④裸露水域面积
⑤植被覆盖率
四、 影响水循环各环节的因素
光照越强,气温越高,蒸发越旺盛
风力越大,蒸发越快
空气湿度越大,空气中的水汽含量越高,继续容纳水汽的能力越低,蒸发过程受到抑制,蒸发能力越低。
裸露水域面积越大,蒸发越旺盛
植被覆盖率越高,蒸发越旺盛
水汽输送主要表现为海洋上空的水汽被输送到陆地上空,主要受风、距海远近、下垫面等因素影响。
2.影响水汽输送的因素
四、 影响水循环各环节的因素
①风
水汽输送的主要驱动力
②距海远近
距海近,海洋上的湿润气流容易到达。
③下垫面
山脉阻挡,水汽难以到达;平原、谷地为水汽提供平坦通道;植被蒸腾、水体蒸发补充大气水汽,增强局部输送。
①气压带风带(大气环流)
②地形
③海陆位置
④洋流
3.影响降水的因素
四、 影响水循环各环节的因素
近海地区大气水汽含量丰富,降水较多
迎风坡降水多、背风坡降水少
暖流流经增温增湿,寒流流经降温减湿
植被覆盖率高,水域面积大,降水多
⑤下垫面
低气压带盛行上升气流,多阴雨天气;高气压带盛行下沉气流,多晴朗天气。
①年降水量
②蒸发
③地形、土壤与质地
④植被
4.影响地表径流量的因素
四、 影响水循环各环节的因素
决定地表径流流量大小的最主要因素
气温高、风速大,空气干燥时,蒸发量增加,径流量减少
坡度越大,水流速度越快,下渗时间短,径流量大;山谷易汇集径流,平原易分散径流;喀斯特地貌区、沙质土壤区,河水易下渗,减少地表径流量
截留降水、减缓流速、增加下渗,涵养水源,起到“削峰补枯”的作用
⑤流域面积(支流数量)
⑥其他补给方式
同地表径流流量呈正相关
地下水、冰川融水、积雪融水、湖泊、沼泽水等
①降水强度、形态
②降水量
③降水持续时间
④坡度、土壤与质地
⑤植被覆盖率
⑥冻土
坡度越大,下渗量越小,喀斯特地貌区、沙质土壤区,易下渗。
5.影响下渗的因素
四、 影响水循环各环节的因素
降雨强度越大,历时越短,地表径流产生和流失的速度越快,下渗率越低;液态降水下渗效率高,固态降水融化后下渗,过程缓慢。
阻滞地表径流流速,增加下渗量。
降水持续时间长,利于地表水下渗。
当降水量小于土壤蓄水能力,降水可全部下渗,反之,下渗量不再增加。
冻土中的冰晶体形成不透水层,土壤孔隙封闭,下渗通道受阻。
影响大气降水
影响蒸腾、径流、下渗等
增加下渗,调节径流的变化
修建
梯田
植树
造林
人工
降雨
围湖
造田
减少了湖泊自然蓄水量,削弱了其防洪抗旱能力;
减弱了湖泊水体对周围地区气候的调节作用。
五、 人类活动对水循环的影响
我国南水北调工程示意图
改变地表径流的空间分布状况
调水
工程
拦截地表径流,增加蒸发量,如有计划地控制径流量,可以蓄洪补枯,调节径流的年内分配。
兴修
水库
影响地下径流,地下空洞、地面沉降或塌方。
开采
地下水
五、 人类活动对水循环的影响
水坝能对地表径流产生直接的影响
建坝前后下游河段水位变化示意
建坝后
建坝前
上游
下游
削丰补枯
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
降雨后短时间增加地表径流,下渗量减少;长期来看蒸发量减少,气候趋向干旱
硬化
路面
可减小地表径流,增加下渗,增大地下径流量
生态
停车场
渗水
砖
硬化地面前后河流水位变化
后
前
雨量
植被
破坏
五、 人类活动对水循环的影响
03
Geographical significance of water cycle
水循环的地理意义
一、维持水体更新与全球水量的动态平衡
水循环把大气圈、水圈、岩石圈和生物圈有机地联系起来,构成一个庞大的系统。在这个系统中,水在连续不断地运动、转化,使地球上的各种水体处于不断更新状态,形成了人类赖以生存的水资源
一、维持水体更新与全球水量的动态平衡
水循环还维持了全球水的动态平衡,即从总体来看,海洋水、陆地水、大气水不会增多,也不会减少
表-地球上不同的水体更新周期
水体 江河 湖泊 深层地下水 高山冰川 极地冰川 海洋
周期 16天 17年 1400年 1600年 9700年 2500年
如果人类用水过多,超过水体的更新的速度,或者水资源遭受污染,就会导致水量型缺水。
如果人类排放的污染物超过了水体的自净能力,就会污染水资源,造成水质型缺水。
二、缓解不同纬度热量收支不平衡的矛盾,影响全球气候和生态
水循环深入大气系统内部,深刻地影响着全球气候的变化。
水循环作为大气系统能量的主要传输、储存和转化者,通过对地表太阳辐射的重新分配,使得不同纬度热量收支不平衡的矛盾得以缓解。
水循环的强弱及路径,直接影响到各地的天气过程,乃至区域的基本气候特征。水循环的强弱变化,往往引发区域性的洪涝、干旱等自然灾害。
低纬度地区热量收入大于支出,而年平均气温没有逐年上升,是为什么?
低纬度地区热量收入大于支出,但通过大气环流(如季风、信风等)和洋流(如暖流、寒流等)等方式,将多余的热量向高纬度地区输送,使得全球热量收支大致平衡,所以年均气温没有逐年上升。
三、使地表各圈层之间,海陆之间实现物质迁移和能量交换
水循环是海陆间联系的主要纽带,陆地径流源源不断地向海洋输送大量的泥沙、有机物和无机盐类。
四、塑造地表形态
在水循环的驱动下,地表物质被侵蚀、搬运和堆积,地貌得到发育、演化,形成了多姿多彩的地表形态。
海浪侵蚀形成的海岸
河流泥沙沉积形成的三角洲
流水溶蚀形成的喀斯特地貌
流水侵蚀形成的河谷
降水和地表径流不断塑造地表形态
P94“阅读”
04
洪涝灾害防治
洪水灾害
雨涝灾害
暴 雨
水利工程失事
冰 雪 融 化
江河湖泊水量迅猛增加,水位急剧上涨,水流冲出天然水道或人工堤坝所造成的灾害。
大雨、暴雨或持续降雨
低洼地区
积水、淹没
一、洪涝灾害的类型与概念
淹没农田
洪涝危害巨大,洪水常常淹没农田。
破坏基础设施和交通
洪水会破坏交通、通信、水利等基础设施。
引发生态问题
洪涝还会引起河流泥沙淤塞、水土流失等问题。
容易引发疫情
此外,洪涝过后容易引发疫情,威胁人类身体健康。
二、洪涝灾害的危害
来水多、快
排水慢
没有足够容水空间
①降水集中,多暴雨,持续时间长,或短时间大量冰雪融化
②坡度大,汇水速度快
③土壤含水率高
④植被覆盖率低
⑤支流多,集水面积广
①破坏植被
①地势低平,排水不畅
②河道弯曲,排水不畅
③入海口狭窄或缺少天然入海河道
①滑坡、泥石流、凌汛现象,淤塞河道,河床抬高
②城市排水系统不完善
③地表硬化,地表水难以下渗
④全球气候变暖,海平面上升
①围湖造田
②缺少分洪区或挤占分洪区、蓄洪区
③破坏植被
三、洪涝灾害的成因
洪涝的发生以自然原因为主,但人类不合理的活动也可能诱发或加剧洪涝灾害。
来水 > 排水 + 调蓄弱 = 积水
修建水库
修建分洪蓄洪工程,开挖入海河道
疏浚河道,裁弯取直
完善城市排水系统
退田还湖
加强监测预报和宣传教育,提高防灾减灾的意识
加固堤坝,修建分洪、蓄洪工程;
植树种草,涵养水源,保持水土;
四、洪涝灾害的防治
植树种草,涵养水源,保持水土;
44
防治措施 具体措施
工程措施
非工程措施
四、洪涝灾害的防治
利用气象卫星对强降雨天气、水情进行监测,能够有效防御洪涝灾害。
提高强降雨天气预报的准确率,可以减轻洪涝灾害的损失。
防御洪涝灾害,需要工程措施与非工程措施相结合。
有修筑堤坝,整治河道,修建水库和分洪区(或滞洪区、蓄洪区),完善排涝设施等
加强洪泛区的建设管制、建立洪水预警机制(利用气象卫星对强降雨天气、水情进行监测)、落实居民撤离应急预案、推行防洪保险等。
遭遇洪涝灾害的自救举措示意
洪水
地处低洼地带的居民要准备沙袋、挡水板等物品,或砌好防水门槛,设置挡水土坝,以防止洪水进屋。
向山坡、高地、避洪台等就近迅速转移,或者爬到屋顶、楼房高层、大树等高的地方暂避。
一旦室外积水漫进屋内,应及时切断电源,防止触电伤人。
遭遇洪涝灾害怎么办?
洪水
即使会游泳,也要尽量避免下水,以免碰到暗流和旋涡。
如水位继续上涨,暂避的地方已难自保,则要充分利用好救生器材逃生,或者迅速找一些门板、桌椅、木床、大块的泡沫塑料等能漂浮的材料扎成筏子逃生。
洪水
当发现高压线铁塔倾斜或电线断头下垂时,一定要迅速远避,防止触电。
不可攀爬带电的电线杆、高压线铁塔,不要爬到泥坯墙的屋顶上面。
1.关于水循环的地理意义,除课文的相关描述外,你还有哪些进一步的看法?提出来,与同学共同探讨。
①不断调节全球气侯(气温、湿度等),有效避免极端天气。②建立起地球外部圈层的联系。③净化水质,扩大污染。
水循环是水资源和水能资源可再生的根源,是地球系统中其他物质(如氮、碳等)循环的载体。
水循环过程中挟带了各种有害物质,它们既有可能通过水的稀释扩散,降低浓度而变为无害,即水体的自净作用,也有可能造成其他地区或更大范围的污染。
P96-97“活动”
2.鱼鳞坑是黄土高原常用的生态整地方式,是在较陡的山坡上,有序挖掘半月形坑穴。这些坑穴呈品字形交错排列,状若鱼鳞,故称鱼鳞坑。鱼鳞坑具有一定的蓄水能力,再加上植树造林,可保土、保水、保肥。试从水循环的角度想一想,鱼鳞坑为什么能保土、保水、保肥?
鱼鳞坑一般建在较陡的坡上,下雨时可拦蓄坡面径流;在鱼鳞坑中植树造林,可增加水的下渗作用,达到涵养水源、固定表土等目的,从而有效防止水土流失,保土、保水、保肥。
3.1998 年长江流域发生特大洪水时,我国气象卫星对洞庭湖区进行了实时监测。图 4-9 是气象卫星拍摄的多光谱合成遥感图像,其中右图中的红色部分表示洪水新淹没的范围,通过与没有发生洪水时的遥感图像(左图)进行对比分析,就可以获得受灾区域的分布及面积。洪水分析是抗洪救灾与减灾决策的重要依据。读图 4-9,完成相关任务。
自然原因:长江流域降水丰富,河流水量大;长江下游地势低平,易造成排水不畅。人为原因:长江上游流域植被遭到破坏,水的下渗作用减少,河流流量增大;长江中游地区围湖造田现象严重,降低了河湖的自然生态环境和排洪能力。
(1)从水循环角度,分析长江流域易发生洪涝灾害的原因。
3.1998 年长江流域发生特大洪水时,我国气象卫星对洞庭湖区进行了实时监测。图 4-9 是气象卫星拍摄的多光谱合成遥感图像,其中右图中的红色部分表示洪水新淹没的范围,通过与没有发生洪水时的遥感图像(左图)进行对比分析,就可以获得受灾区域的分布及面积。洪水分析是抗洪救灾与减灾决策的重要依据。读图 4-9,完成相关任务。
传统水文资料收集方式:周期长、数据统计不全面、费用高昂,且难以做到直观展示,为水文预报、洪水分析等工作带来了很大不便。
(2)议一议,遥感技术与传统水文资料收集方式相比较,在洪水分析方面具有哪些显著的优势?
遥感技术:能够在较短时间内全面统计数据资料,价格相对低廉,且遥感技术能做到将结果直观展现,为人们实施洪涝灾害防治和应急措施提供依据。
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