内容正文:
第一节 水循环 讲义
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LEAD-IN · 情境导入
一滴水,如何环游地球
非洲草原的象群在干涸的河床旁徘徊,它们的身影最终化作水汽升上天空;这些水汽跨越撒哈拉,在数千公里外的庐山凝结成云雾;云雾化为雨水,汇入长江、黄河,黄河裹挟着黄土高原的泥沙,在入海口堆积出崭新的土地。一滴水的旅程,把大气、海洋、陆地、生物圈连成一张看不见的网络——这就是水循环。
图 1 陆地上、海陆间及海上内水循环示意图(三种类型并列)
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SECTION ONE · 基础认知
地球,一颗「水的行星」
◎ 本讲学习目标
✓ 说出地球水体存在的主要类型,说明目前人类利用的主要淡水资源;
✓ 运用示意图,说明水循环的过程和主要环节;
✓ 辨析海陆间循环、陆地内循环、海上内循环三种类型;
✓ 结合实例,说明水循环的地理意义,以及人类活动对水循环各环节的影响。
● 1.1 地球上水的存在形式
1 水的分布 水圈是地球表面各种水体共同组成的一个连续但不规则的圈层。从存在形式看,地球上的水可分为气态水、液态水和固态水;从空间分布看,可分为海洋水、陆地水和大气水三大类。
2 水体储量 其中海洋水是水圈的主体,约占地球水体总量的 96.5%;陆地水包括河流水、湖泊水、地下水、冰川、土壤水等,虽然储量远小于海洋,却是人类生产和生活用水的直接来源。大气水在数量上所占比例很小,但它参与水循环的运动过程,是连接海洋与陆地的「纽带」。
◆ 核心概念 · 水圈
地球表面各种水体共同组成的一个连续但不规则的圈层。它处于不断的循环运动之中,并通过水循环与大气圈、岩石圈、生物圈相互联系、相互渗透,共同构成人类赖以生存的自然环境。
● 1.2 水资源与淡水资源
1 淡水的稀缺性 从数量上看,地球上约有四分之三的面积覆盖着水,因此地球有「水的行星」之称。但绝大部分是咸水,与人类生产生活关系密切的淡水仅占约 2.5%。更值得注意的是,冰川和永久积雪又占了淡水总量的大部分,分布在两极和高山地区,目前难以大规模利用。
2 可利用的淡水 目前人类比较容易利用的淡水资源主要是河流水、淡水湖泊水和浅层地下水。这些水储量有限,且分布极不均匀——往往与经济、人口的分布不匹配,因此很多地区出现了水资源短缺的问题。
◆ 易错辨析 · 水资源不等于水圈
「水资源」通常指目前人类可以直接利用的淡水资源(河流水、淡水湖泊水、浅层地下水),其数量是有限的;而「水圈」包括地球上所有水体。水圈的总水量几乎不变,但可利用的淡水资源会因时空分布和污染问题而紧张。
● 1.3 知识卡片:水体的类型与储量
水体类型
主要包含
储量占比(约)
利用特点
海洋水
海水
96.5%
咸水,须淡化后利用
陆地水
冰川、河流、湖泊、地下水、土壤水
约 3.5%
淡水的主体
其中:冰川与永久积雪
两极、高山地区
占淡水的绝大部分
目前难以利用
大气水
水汽、云滴
比例很小
参与水循环的运动过程
目前易利用的淡水
河流水、淡水湖泊水、浅层地下水
不足淡水的 1%
人类用水的直接来源
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SECTION TWO · 过程与类型
自然界的水循环
水在地理环境中空间位置的移动,以及与之相伴的运动状态和物理形态的变化,被称为水循环。水循环的能量主要来自太阳辐射和水的重力。
● 2.1 水循环的基本过程
1 三种类型 从水循环发生的领域来看,可以把水循环划分为三种类型:发生在海洋与海洋上空之间的「海上内循环」,发生在陆地与陆地上空之间的「陆地内循环」,以及发生在海洋与陆地之间、最重要也最为复杂的「海陆间循环」。
2 海陆间循环的环节 以海陆间循环为例,其基本过程是:海洋表面的水经过蒸发变成水汽,水汽上升到空中;其中一部分被气流输送到大陆上空,在一定条件下凝结形成降水,降落到地面。地表水经过下渗变成地下水,地表径流与地下径流最后又汇集起来,回到海洋。
◆ 核心环节 · 水循环六环节
蒸发(蒸腾)→ 水汽输送 → 降水 → 地表径流 → 下渗 → 地下径流。其中「蒸发、水汽输送、降水、径流」是海陆间循环最基本的四个环节,下渗贯穿在降水与径流之间。
图 2 陆地内循环、海陆间循环、海上内循环三种类型示意图
图 3 直观展示了三种水循环的空间范围与环节差异。其中海陆间循环联系海洋与陆地,使陆地上的水得到持续补充,是陆地上淡水不断得以再生的主要途径。
● 2.2 三种水循环类型对比
类型
领域
主要环节
意义
海上内循环
海洋与海洋上空之间
蒸发、降水
参与水量最大,是水循环的基础
陆地内循环
陆地与陆地上空之间
蒸发(蒸腾)、降水
补给陆地局部地区的水分
海陆间循环
海洋与陆地之间
蒸发、水汽输送、降水、下渗、径流
联系海陆,是陆地淡水更新的主要途径
● 2.3 水循环的地理意义
1 联系的纽带 水循环把大气圈、水圈、岩石圈和生物圈有机地联系起来,构成一个庞大的连续系统,是自然环境中物质运动和能量交换的重要方式。
2 更新与平衡 通过水循环,使陆地上的水资源不断得到更新,维持全球水量的动态平衡。地表径流源源不断地向海洋输送泥沙、有机物和无机盐类,塑造地表形态,对地表物质进行迁移和能量的转化。
3 调节气候 水循环还促进了地球上的物质迁移和能量交换,调节了不同纬度间的热量收支,对全球的热量平衡和水分平衡起着重要作用。
◆ 归纳 · 水循环的四大地理意义
① 维持全球水量(水分)动态平衡;② 更新陆地淡水资源;③ 联系四大圈层,实现物质迁移与能量交换;④ 塑造地表形态,调节气候。
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SECTION THREE · 人类活动的影响
从黄河三角洲说起
黄河以「善淤、善决、善徙」著称。黄河三角洲的陆地面积,就是在泥沙沉积和海浪侵蚀两种力量的较量中不断消长的。1976—2000 年黄河口北汊废弃、清 8 汊开通,河口改道使三角洲不断向渤海推进;而 2002 年起实施调水调沙后,入海沙量变化,三角洲由「净淤长」转为「净蚀退」。一滴水的旅程,也记录着人类活动留下的痕迹。
图 3 黄河三角洲卫星影像
● 3.1 人类活动对水循环环节的影响
1 影响途径 人类活动主要通过改变下垫面条件和人工干预径流,影响水循环的蒸发、下渗、地表径流等环节。
人类活动
影响的环节
作用方向
修建水库、跨流域调水
地表径流(径流的时间、空间分布)
调节径流的时间与空间分配
植树造林、退耕还林还草
下渗、蒸发(蒸腾)、径流
增加下渗与蒸发,削减地表径流
城市化、硬化地面
下渗、地表径流
减少下渗,增大地表径流与洪峰
抽取地下水、过度开采
地下径流
地下水位下降,可能引发地面沉降
围湖造田、破坏植被
下渗、调蓄能力
调蓄能力减弱,洪涝风险增大
● 3.2 洪涝灾害的防治
1 成因逻辑 洪涝灾害的发生,本质上是短时间内大量降水集中汇入河流,超过了河道与湖泊的宣泄、调蓄能力。因此防治措施要围绕「拦、蓄、泄、分」和「减少径流汇入」展开。
2 防治途径 工程措施包括修建水库拦洪调蓄、加固堤防、整治河道、建设分洪蓄洪区等,直接改变径流的时间与空间分布;生物措施包括植树造林、退耕还林、保护湿地和湖泊,提高涵养水源、增加下渗、削减洪峰的能力;管理措施包括建立洪水预警预报系统、编制防洪规划、加强流域统一管理。
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SECTION FOUR · 拓展阅读
探究:庐山云雾与庐山云雾茶
庐山地处亚热带湿润气候区,北临长江、东濒鄱阳湖,水汽充足。湿润气流沿山坡抬升,气温降低,水汽凝结成云雾;云雾又削弱了日照,使得山间昼夜温差较大、湿度较大,这种云雾缭绕、多漫射光的独特小气候,孕育了享誉中外的「庐山云雾茶」。
图 4 庐山云雾景观(湿润气流沿山坡抬升,水汽凝结成云海)
图 5庐山云雾形成原理示意图
● 4.1 从地理视角看「云雾」
1 形成链条 庐山云雾的形成,包含了水循环中蒸发、水汽输送、降水三个环节的连续过程:江、湖、森林的水分蒸发为水汽;气流把水汽输送至山坡;气流沿山坡抬升,气温随高度降低,空气达到饱和,水汽凝结成云雾(冷却凝结)。
2 对农业的影响 云雾多、漫射光强、昼夜温差大、湿度大,这些条件共同造就了云雾茶叶片肥厚、香气高长的品质特征——说明水循环塑造的不只是地形,也深刻影响着区域的农业生产。
• 蒸发与蒸腾:江、湖、森林向大气输送水汽;
• 水汽输送:湿润气流沿山坡爬升;
• 冷却凝结:气温降低,水汽凝结成云雾(降水的前期阶段);
• 下渗与径流:降水后一部分下渗补给土壤水和地下水,一部分形成坡面径流。
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SECTION FIVE · 巩固提升
小结
● 5.1本节小结
▍ 本节小结
● 水圈是连续但不规则的圈层;目前人类容易利用的淡水资源主要是河流水、淡水湖泊水和浅层地下水。
● 水循环按领域分为海上内循环、陆地内循环、海陆间循环三种类型,能量主要来自太阳辐射和重力。
● 海陆间循环的基本环节:蒸发 → 水汽输送 → 降水 → 下渗 → 地表径流 / 地下径流。
● 水循环的四大意义:维持水量动态平衡、更新陆地淡水、联系四大圈层、塑造地表形态并调节气候。
● 人类活动通过改变下垫面影响下渗、蒸发与径流;洪涝防治要工程、生物、管理措施多管齐下。
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