水分下渗、径流5个环节。
水分循环通过3个阶段5个环节，使天空与地面、地表与地下、海洋与陆地之间的水相互交换，使水圈内的水形成一个统一的整体。
1 地球上的水
（1）地球上水的来源
地球上的水势是地球早期脱气作用的产物。地球早期的海洋早于地球上的生命，即早在地球上出现生命之前，地球上的海洋已基本稳定，为地球上生命的诞生和繁衍创造了条件。
宇宙来源说。
关于海洋的起源已经有多种假说。如洋壳原生说、泛大陆分离说、岩浆熔融侵入说等。 （2）地球上水的分布
水在地球上几乎无处不在。海洋、河流、湖泊、冰川是地球上水的重量储集库。水是生命的重要组成部分，也是矿物、岩石的组成部分。水是地球早期脱气作用的产物，并受地球吸引。生命活动过程中不能缺水，自然地理过程也不能缺少水。可以说，正因为有水，地球环境才变得丰富多彩，充满活力。海洋分布有地球上91% （97%）的水，河流、湖泊的水占0.3%（0.16%），冰川也是地球上的水的重要储库，分布有地球上1.6%（2.4%）的水。地球上的水量分布见表5-1。
表5-1 地球上的水量 水体储库 江河 淡水湖 盐湖和内陆海 冰盖和冰川 地下水 海洋 大气水
土壤水和渗流水
水量（km3）
1 250 125 000 104 000 29 200 000 8 350 000 1370 000 000
1 300 67 000
占总水量的百分比（%）
0.0001 0.009 0.008 2.41 0.61 97.3 0.001 0.005
2 水的性质
水是氢和氧以共价键结合的极性分子。水分子之间以氢键相连。单个水分子的三个原子以等腰三角形排。水分子的偶极结构特征和氢键结构特征，决定水与H2S、CO2、NH3、HCl等相比，具有很多异常的特征。如水的熔、沸点高，比热大，汽化热和熔化热高，表面张力大等。
水在常温下为液态。这一特征与水是强极性分子、具有氢键有关。
水还具有气态、液态、固态三态的变化。固态水、液态水、气态水的分子结构是完全不同的，固态水的水分子构成四面体结构，液态水的水分子为链状结构，而气态水水分子呈单分子形式存在。所以，固态水实际上是一种结晶矿物，单个晶体呈现为各式冰粒雪片。雪片升华直接蒸发为水蒸气。转变为液态时，水的体积减少。空气中的水蒸气超过低温空气所能保持的最大水蒸气量时，就会凝结成液态水滴。水的三种相态的变化，就是能量转化的表现。
地表水还是一种化学活性物质。可以电离产生H+、OH-。从而在表生作用过程中发挥各种重要作用。如硫化物矿物的氧化分解，碳酸盐矿物的风化分解等多种表生地球化学反应，都离不开水的参与和作用。
地球上的水是一种重要的自然资源。水的某些重要特性见表5-2。
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表5-2 液态水的某些特性 性质 热容量 熔解热 气化热 热膨胀 表面能 介电常数 电离度 透明度
特征
高于一切固态和液态物质 最大
高于所有其它物质
4℃时密度最大，且密度随盐度增加而下降 在所有液体中最高 在所有液体中最高 很少 相对较大
地理意义
调节湿度变化，以水体运动传输热能 冰点时有恒温作用
蒸汽潜热对能量和水分的输送具特别重大的意义 对水体中温度分布与水体的垂直交换有重要作用 控制土壤与植物中水的存在状况，影响水下微粒释放
对无机溶解物的引力又头等重要性，能发生电离 中性液体既含H+又有OH-
对红外、紫外线的电子辐射能吸收大，表层可见光部分吸收小
水的上述特征，决定了水具有如下重要的自然地理意义： （1）水是地表唯一能以三态形式存在的物质，而且一般条件下为具有流动性质的液态； （2）水具有很高的生成热，其生成自由能在298K时达-237.14J/mol，因此水的稳定性很高，在地球演化初期炽热的温度条件下也能存留下来。而且，这一特征对控制全球气温上升也有重要的意义；
（3）水的熔化热、气化热、热容特别大，熔点、沸点特别高，这使得水难于气化，使得生命物质得以在地球表面繁衍；
（4）水的热容很高，能吸收很多热量，使得海洋、湖泊成为太阳热储库，从而控制地球的温度，调节气候，抑制全球气温上升；
（5）水具有较大的表面张力，能够在土壤、植物、人体血管中运移、循环，成为丰富多彩的自然界中物质传输的重要载体；
（6）由于自然界中水的循环，使水是一种可再生的资源；
（7）水具有很强的溶解能力、亲合能力、和水解能力，使得它在自然地理作用过程中发挥各种重要作用。 3 水循环
The water circulation is the movement of water from the oceans to the atmosphere and back again. The process is driven by solar energy, and by way of evaporation, precipitation, and surface runoff (flow).
1） 水循环过程既是一个能量转化的过程，又是一个物质传输转换的过程。全球水循环是全球个圈层之间的水分交换，是自然界最基本的物质流、能量流，也是一个生物地球化学循环过程。而且全球水循环对大气和气候、土壤的形成、地貌的发育都起着十分重要的作用。
? 水循环是一个复杂的物质能量转换过程。
? 水循环系统是一个开放系统。水循环的强弱，不仅与实际有效循环水量有关，而且与循
环速度有关。
? 全球水循环通量存在着年内季节性和多年年际间的变化。在冬季，大陆地表水的净输入
来自海洋；而夏季，热对流是降水的主要机制，蒸发散热成为大气水分的重要来源之一。 ? 水循环使各种自然地理过程得以延续，也使人类赖以生存的水资源不断得到更新和永续
利用。因而对人类社会和自然都具非同寻常的意义。 2）水分循环类型
地球上的水分循环，根据其路径和规模的不同，可分为大循环和小循环。
（1）大循环：从海洋表面蒸发的水汽，被气流带到大陆上空，在适当的条件下，以降水的形式降落到地面后，其中一部分蒸发到空中，另一部分经过地表和地下径流又流到海洋，这种海陆之间的水分交换过程，称为大循环，也称海陆间循环。它是由许多小循环组成的复杂的水分循环过程。
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（2）小循环
小循环是指水仅在局部地区（海洋或陆地）内完成的循环过程。小循环可分为海洋小循环和陆地小循环。
3）水分循环的地理意义
水分循环对于全球性水分和热量的再分配起着重大的作用，这种作用与大气循环相互联系而发生，从而影响了一地气候的主要方面——降水与气温。水分循环具有物质“传输带”的作用，而且又是岩石圈表层机械搬运作用以及自然地理环境中无机成分和有机成分化学元素迁移的强大动力。在水分循环过程中伴随产生了各种常态地貌和河流、地下水、湖泊等等。水分循环也是生物有机体维持生命活动和整个生物圈构成复杂的水胶体系统的基本条件，起着有机界和无机界联系的纽带作用。总之，水分循环有如自然地理环境的“血液循环”，它沟通了各基本圈层的物质交换，促使各种联系的发生。水分循环过程同时起着水文过程、气候过程、地形过程、土壤过程、生物过程以及地球化学过程等作用。 4 水量平衡
根据“物质不灭定律”，所谓水量平衡，是指任一区域(如一个流域)在任一时段（如一年）内，其收入水量等于支出水量和区域内蓄水变量之和。 （1）全球水量平衡
水量平衡是水循环的数量表示。依质量守恒定律，全球或任一区域水量都应保持收支平衡。高收入则高支出，低收入则低支出。降水量、蒸发量和径流量作为水循环的三个重要环节，是决定水量平衡的三个重要因素。
全球年水量平衡见表（5-3）P130.
表5-3 全球水量平衡 因素
海洋降水量（PO） 海洋蒸发量（E0） 陆地降水量（PC） 陆地蒸发量（EC） 进入海洋的径流量
来自陆地蒸发的陆地降水量（EC1） 来自海洋蒸发的陆地降水量（EO1） 来自陆地蒸发的海洋降水量（EC2） 来自海洋蒸发的海洋降水量（EO2）
水量 / km3
382 000 419 000 106 000 69 000 37 000 12 000 94 000 57 000 325 000
Pc?Po?Ec?Eo
从全球水量平衡可以看出，全球水量平衡特征：
① 海陆降水量之和等于海陆蒸发量之和，全球水量保持平衡，基本上长期不变；
② 海洋蒸发量提供了海洋降水量的85%和陆地降水量的84%，海洋是大气水和陆地水的主要来源；
③ 陆地降水量只有11%来源于陆地蒸发，说明大陆气团对陆地降水的作用不及海洋气团的作用；
④ 海洋蒸发量大于降水量，陆地蒸发量小于降水量。海洋和陆地最后通过径流达到平衡。
⑤ 无论是海洋还是陆地，不同纬度的降水量和蒸发量有差别。赤道水分过剩；副热带高压（10°～40°N、S）蒸发超过降水；40°～90°N、S降水又超过蒸发，两极地区降水和蒸发均小。
对于一个地区（水体或储库），一定存在来水量等于出水量和蓄水量之和的关系。因此，人们可以采取措施来调节来水量、出水量和蓄水量三者之间的关系。实现水资源的开发利用。
人类活动集中在陆地上。各种生产活动，特别是农业生产紧密依赖于水分的正常供应。所以，陆地特别是干旱地区的水量平衡关系，尤其重要。
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（2）中国水量平衡特征 （A）水量输入
中国的水汽主要来自东南海洋和印度洋。来自东南海洋的水汽向西北方向移动，大气降水向西北方向减少。来自印度洋的水汽随西南季风向东北方向输送，但遇到山地高原阻挡，大部分在西南地区形成降水，仅小部分进入内陆形成降水。
另外，我国西北部分地区有西风流带来的大西洋水汽。北冰洋水汽借北风流进入我国北缘地带，但因气温低，水汽含量少，由此引起的降水也少。
（B）水量输出
我国陆地面积的56.7的地面径流最终汇入太平洋，总面积的6.5的地面径流汇入印度洋，另有0.53%的地面径流汇入北冰洋。
我国西北地区和北方地区大部蒸发作用强烈，常年干旱。 (3) 水量平衡的意义
对于一个地区（水体或储库），一定存在来水量等于出水量和蓄水量之和的关系。因此，人们可以采取措施来调节来水量、出水量和蓄水量三者之间的关系。实现水资源的开发利用。
人类活动集中在陆地上。各种生产活动，特别是农业生产紧密依赖于水分的正常供应。所以，陆地特别是干旱地区的水量平衡关系，尤其重要。
南水北调工程：
三峡工程：三峡工程全称为长江三峡水利枢纽工程。整个工程包括一座混凝重力式大坝，泄水闸，一座堤后式水电站，一座永久性通航船闸和一架升船机。三峡工程建筑由大坝、水电站厂房和通航建筑物三大部分组成。大坝坝顶总长3035米，坝高185米，水电站左岸设14台，左岸12台，共表机26台，前排容量为70万千瓦的小轮发电机组，总装机容量为1820千瓦时，年发电量847亿千瓦时。
防洪：“万里长江，险在荆江”。荆江流经的江汉平原和洞庭湖平原，沃野千里，是粮库、棉山、油海、鱼米之乡，是长江流域最为富饶的地区之一，属国家重要商品粮棉和水产品基地。荆江防洪问题，是当前长江中下游防洪中最严重和最突出的问题。三峡水库正常蓄水位175米，有防洪库容221.5亿立方米。对荆江的防洪提供了有效的保障，对长江中下游地区也具有巨大的防洪作用。
发电：三峡水电站装机总容量为1820万kW，年均发电量847亿kW·h。三峡水电站若电价暂按0.18～0.21/（kW·h)计算，每年售电收入可达181亿～219亿元，除可偿还贷款本息外，还可向国家缴纳大量所得税。 三峡电站：世界最大的电厂
航运：三峡工程位于长江上游与中游的交界处，地理位置得天独厚，对上可以渠化三斗坪至重庆河段，对下可以增加葛洲坝水利枢纽以下长江中游航道枯水季节流量，能够较为充分地改善重庆至武汉间通航条件，满足长江上中游航运事业远景发展的需要。
水涝与水慌：
思考题：
（1）用水量平衡方程式，分析黄河断流的影响因子。
（2）能否依赖水量平衡方程式阐明某地增加可利用水量的具体措施？
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第20讲：（第五章第二、三节）海洋与海水运动
1 要求学生了解海洋的起源、海水成分特征等方面的知识； 2 要求学生掌握海水运动的类型、特征及其地理意义。 重点、难点：海水的运动
一 海洋及其特征
1 大洋
地球表面连续的广阔水体称为大洋。大洋是远离大陆，面积广，深度大，较少受到大陆影响的水域，大洋具有独立的潮汐系统和洋流系统，水域的理化性质比较稳定。
世界大洋分四部分：太平洋，大西洋，印度洋和北冰洋。各大洋的基本情况见表5-4。 2 海
大洋边缘因为接近陆地而或多或少地与大洋主体相分离的水域部分。海总是与陆地（大陆、岛屿）相联系。从属于洋或者是洋的组成部分。
有如下几种海（依地理标志及其与大洋的分离情况） ? 内海或地中海：几乎四周都被陆地包围。
? 边缘海：位于大陆边缘，以半岛或岛屿与大洋或邻海相隔。 ? 外海：虽位于大陆边缘，但与洋有广阔的联系。 岛间海：由一系列岛屿所环绕形成的水域，称为岛间海。
表5-4 世界大洋情况 大洋 面积(km2) 平均深度(m) 最大深度(m) 太平洋 大西洋 印度洋 北冰洋
3. 海水的物理化学性质
A 组成：
海水是含有多种溶解固体和气体的水溶液。其中H2O占96.5%，其它占3.5%。海水中发现的元素达80余种。见教材表4-3（P133）。主要为Cl、Na、Mg、S、Cu、K、Br、C、Sr、B、 Si、F 等及其其它微量组分。
表5-5 海水的元素组成 元素 浓度(mg/L) 元素 浓度(mg/L) 元素 浓度(mg/L) Cl Na Mg S Ca K
18980 Br 65.0 Li 0.17 10561 C 28.0 I 0.06 1272 Sr 8.0 Mo 0.01 884 B 4.6 U 0.003 400 Si 3.0 Ag 0.00004 380 F 1.3 Au 0.000004
海洋处于稳定状态的表现之一，就是溶解于海水中的化学元素，其以溶解态由陆地径流进入海洋的速度，大约等于其自海洋水中释出并沉淀变成沉积物的速度。
（1） 不同的化学组分在海水中的停留时间是不同的。钙的停留时间约800×104，钠的停留时间最长，约为26000×104铁的停留时间短，只有0.14×104。
（2）溶解气体主要为O2和CO2。海洋水的化学成分以及悬浮物的分布，在水平方向和垂直方向上均有变化，这与物质来源、洋流运动、以及不同水层的溶解度不同等因素有关。
深层水由于温度低，压力大，因而水中溶解CO2的含量较高。而溶解的含量增加，则使海水能溶解更多的碳酸盐岩。
50
179.68 93.36 74.91 13.10 4300 3626 3897 1205 11033 9218 7452 5220