雪融水的矿化度最低，由雨水直接形成的地表径流矿化度也很小。2.河水中 各种离子的含量差异很大河水中各种离子含量见表 1-17、1-12。其含量顺 序：

? 2? ?

2 + + 2 + +

HCO3 ＞SO 4

＞Cl

＞NO 3 ；阳离子Ca

＞Na

＞Mg

＞K 。

　　3.河水化学组成的空间分布有差异性大的江河，流域范围广，流程长， 流经的区域条
图 1-14 海面盐度的分布
表 1-17 世界河水的平均组成（ mg/l ）
地区
北美洲
南美洲
欧 洲
亚 洲
非 洲
大洋洲
世 界 HCO3
68
31
95
79
43
31.6
58.4 SO4 Cl NO3 Ca
20 8 1 21
4.8 4.9 0.7 7.2
24 6.9 3.7 31.1
8.4 8.7 0.7 18.4
13.5 12.1 0.8 12.5
2.6 10 0.05 3.9
11.2 7.8 1 15 Mg Na
5 9
1.5 4
5.6 5.4
5.6
3.8 11
2.7 2.9
4.1 6.3 K
1.4
2
1.7
9.3
??
1.4
2.3 Fe
0.16
1.4
0.8
0.01
1.3
0.3
0.67 SiO3
9
11.9
7.5
11.7
23.2
3.9
13.1 总量
142
69
182
142
121
59
120 阴离子
阳离子 0.958
?? 0.233 0.220 0.017 ??
?? ?? ?? 0.750 ?? ??
0.342 0.274 ??
0.059 ??
?? ??
?? 1.428
1.425



件复杂，并有不同区域的支流汇入，各河段水化学特征的不均一性就很明显。
离河源越远，河水的矿化度越大，同时钠和氯的比重也增大，重碳酸盐所占 比重减小。
4.河水化学组成的时间变化明显 河水补给来源随季节变化明显，因而水
化学组成也随季节变化。以雨水或冰雪融水补给为主的河流，在汛期河水量 增大，矿化度明显降低。夏季水生植物繁茂，使 NO3-、NO2-、NH4+含量减少。
枯水季节以地下水补给为主，河水矿化度增大，随着水温降低，溶解氧增多
（表 1-18）。由于水生植物减少，NO3-、NO2-、NH4+的含量可达全年最大值。
（四）湖水化学成分的特点 湖泊是陆地表面天然洼陷中流动缓慢的水体。湖泊的形态和规模、吞吐
状况及所处的地理环境，造成了湖水化学成分及其动态的特殊性。湖水的化
学成分和含盐量与海水、河水、地下水有明显差异。

表 1-18 温度、盐度与溶解氧饱和值（ a ）
温度 (℃)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15 氧化物浓度(mg/l) 温度 (℃)
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30 氧化物浓度(mg/l) 0 5000
14.62 13.79
14.23 13.41
13.84 13.05
13.48 12.72
13.13 12.41
12.80 12.09
12.48 11.79
12.17 11.51
11.87 11.24
11.59 10.97
11.33 10.73
11.08 10.49
10.83 10.28
10.60 10.05
10.37 9.85
10.15 9.65 10000 15000
12.97 12.14
12.61 11.82
12.28 11.52
11.98 11.24
11.69 10.97
11.39 10.70
11.12 10.45
10.85 10.21
10.61 9.98
10.36 9.76
10.13 9.55
9.92 9.35
9.72 9.17
9.52 8.98
9.32 8.80
9.14 8.63 20000
11.32
11.03
10.76
10.50
10.25
10.01
9.78
9.57
9.36
9.17
8.98
8.80
8.62
8.46
8.30
8.14 0 5000 10000
9.95 9.46 8.98
9.74 9.26 8.78
9.54 9.07 8.62
9.35 8.89 8.45
9.17 8.73 8.30
8.99 8.57 8.14
8.83 8.42 7.99
8.68 8.27 7.85
8.53 8.12 7.71
8.38 7.96 7.56
8.22 7.81 7.42
8.07 7.67 7.28
7.92 7.53 7.14
7.77 7.39 7.00
7.63 7.25 6.86 15000 20000
8.47 7.99
8.36 7.84
8.15 7.70
8.00 7.56
7.86 7.42
7.71 7.28
7.57 7.14
7.43 7.00
7.30 6.87
7.15 6.74
7.02 6.61
6.88 6.49
6.75 6.37
6.62 6.25
6.49 6.1
a 表中数据系指淡水和咸水暴露在含氧 20.90 ％的干燥空气中，总压力为 760 毫米
汞柱时的饱和值。


　　1.湖水的矿化度有差异 按照矿化度，通常将湖泊分为淡水湖（＜1 克/ 升）、微咸水湖（1—24.7 克/升）、咸水湖（24.7—35 克/升）、盐湖（＞
35 克/升）几种类型。不同类型的湖泊，其地理分布具有地带性规律。在湿
润地区，年降水量大于年蒸发量，湖泊多为吞吐湖，水流交替条件好，湖水 矿化度低，为淡水湖。在干旱地区，湖面年蒸发量远大于年降水量，内陆湖 的入湖径流全部耗于蒸发，导致湖水中盐分积累，矿化度增大，形成咸水湖 或盐湖。不同地区湖泊具有不同的化学成分和矿化度。湖水与海水在化学成 分上的差异，主要体现在湖水主要离子之间，无一定比例关系。
2.湖中生物作用强烈 营养元素（N、P）在湖水、生物体、底质中循环，
各地的淡水湖泊都有不同程度的富营养化的趋势。
　　3.湖水交替缓慢，深水湖有分层性 随着水深的增加，溶解氧的含量降 低， CO2 的含量增加。在湖水停滞区域，会形成局部还原环境，以致湖水中 游离氧消失，出现 H2S、CH4 类的气体。
（五）地下水的化学特征 地下水化学组成类型之多，地区性差异之大，是其它天然水不可比的。
关于地下水化学成分的起源和形成过程，至今仍有许多长期争论的问题没有 解决。地下水化学基本特点如下：
　　1.地下水充填于岩石、土壤空隙中，与岩石、土壤广泛接触，渗流速度 很小，循环交替缓慢，而且地下水贮存于岩石圈上部相当大的深度（10 公 里），构成了地下水圈。从地表到地下深处，介质的温度、压力、渗流运动 等热力、动力条件大不相同，使得土壤和岩石圈各种元素及化合物都可能存 在于地下水中。矿化后的地下水汇入河流、湖泊、海洋等，对其化学组成有
　　
很大影响。
2.矿化度变化范围大，从淡水直到盐水。在淡水中阴离子以 HCO3-为主，
阳离子以 Ca2+为主。随着矿化度的增加，阴离子按 HCO3-→SO42-→Cl-次序递
增；阳离子中 Na+的含量增多，逐渐代替 Ca2+成为主要成分，而且 Mg2+的含 量稍有增加。
3.地下水的化学成分的时间变化极为缓慢，常需以地质年代衡量。
　　4.地下水与大气接触有很大的局限性，仅限于距地表最近的含水层，此 层可溶入氧气成为地下水氧化作用带。然而地下水中 CO2 的含量比较多，因 为生物的呼吸、有机质的分解，使土壤空气中 C02 的含量可达 1—7％。如果
地下水交替缓慢，则氧很快耗尽，成为还原环境。围岩中若含有机质，则地 下水便富集 H2S、CH4 等气体。

第三节 地球上水的分布与水资源


　　水是地球上分布最广泛的物质之一。它以气态、液态和固态三种形式存 在于空中、地表与地下，成为大气水、海水、陆地水，以及存在于所有动、 植物有机体内的生物水，组成了一个统一的相互联系的水圈。
一、地球上水的分布
地球总面积为 5.1 亿平方公里，其中海洋面积为 3.613 亿平方公里（表
1-19），约占地球总面积的 70.8％。海洋的总水量为 13.38 亿立方公里，占 地球总水量的 96.5％，折合成水深

表 1-19 全球的水储量
分布面积 水量
水的类型
(104km2) (104km3)
(1) (2) (3) 水深 世界水储量中的(％)
(m) 占总储量 占淡水储量
(4) (5) (6) 一、海洋水 36130 133800
二、地下水(重力水和毛管水) 13480 2340
其中地下水淡水 13480 1053
三、土壤水 8200 1.65
四、冰川与永久雪盖 1622.75 2406.41
1.南极 1.398 2160
2.格陵兰 180.24 234
3.北极岛屿 22.61 8.35
4.山脉 22.4 4.06
五、永冻土底冰 2.100 30.0
六、湖泊水 206.87 17.64
1.淡水 123.64 9.10
2.咸水 82.23 8.54
七、沼泽水 268.26 1.147
八、河床水 14.880 0.212
九、生物水 51.000 0.112
十、大气水 51.000 1.29 3700 96.5 -
174 1.7 -
78 0.76 30.1
0.2 0.001 0.05
1463 1.74 68.7
1546 1.56 61.7
1298 0.17 6.68
369 0.006 0.24
181 0.003 0.12
14 0.222 0.86
85.7 0.013 -
73.6 0.007 0.26
103.8 0.006 -
4.28 0.0008 0.03-
0.014 0.0002 0.006
0.002 0.0001 0.003
0.025 0.001 0.04 水体总储量 51000 138598461
其中淡水储量 14800 3502921 2718 100 -
235 2.53 100

可达 3700 米，如果平铺在地球表面，平均水深可达 2640 米。除海洋外，
还有湖泊、河流、沼泽、冰川等。地表约四分之三被水所覆盖。 地表之上的大气中的水汽来自地球表面各种水体水面的蒸发、土壤蒸发
及植物散发，并借助空气的垂直交换向上输送。一般说来，空气中的水汽含
量随高度的增大而减少。观测证明，在 1500—2000 米高度上，空气中的水汽 含量已减少为地面的一半；在 5000 米高度，减少为地面的十分之一；再向上， 水汽含量就更少了，水汽最高可达平流层顶部，高度约 55000 米。大气水在
7 公里以内总量约有 12900 立方公里，折合成水深约为 25 毫米，仅占地球总
水量的 0.001％。虽然数量不多，但活动能力却很强，是云、雨、雪、雹、 霰、雷、闪电的根源。
　　地表之下储存于地壳约 10 公里范围含水层中的重力水，称为地下水。由 于全球各地的地质构造、岩石条件等变化复杂，很难对地下水储量作出精确 估算。从已发表的研究成果来看，储量大小之间可差一个数量级。现根据苏 联学者 1974 年所发表的研究成果，从地面至深达 2 公里的地壳内，地下水总 储量为 2340 万立方公里。
　　土壤水是指储存于地表最上部约 2 米厚土层内的水。据调查土层的平均 湿度为 10％，相当于含水深度为 0.2 米，如果以陆地上土层覆盖总面积 8200 万平方公里计算，那么土壤水的储量为 16500 立方公里。地球表面生物体内 的贮水量约为 1120 立方公里。
地球上的水，水平分布面积很广，垂直分布存在于大气圈、生物圈、岩

石圈之中，其水量非常丰富，约为 13.86 亿立方公里，所以地球有“水的行 星”之称。
二、水资源涵义与特性

　　水是宝贵的自然资源，也是自然生态环境中最积极、最活跃的因素。同 时，水又是人类生存和社会经济活动的基本条件，其应用价值表现为水量、 水质及水能三个方面。
（一）水资源的涵义
　　1.广义水资源 世界上一切水体，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、 土壤水、地下水及大气中的水分，都是人类宝贵的财富，即水资源。按照这 样理解，自然界的水体既是地理环境要素，又是水资源。但是限于当前的经 济技术条件，对含盐量较高的海水和分布在南北两极的冰川，目前大规模开 发利用还有许多困难。
　　2.狭义水资源狭义的水资源不同于自然界的水体，它仅仅指在一定时期 内，能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体。这种开发利用，不 仅目前在技术上可能，而且经济上合理，且对生态环境可能造成的影响也是 可接受的。这种水资源主要指河流、湖泊、地下水和土壤水等淡水，个别地 方还包括微咸水。这几种淡水资源合起来只占全球总水量的 0.32％左右，约
为 1065 万立方公里。淡水资源与海水相比，所占比例很小，但却是目前研究
的重点。 这里需要说明的是，土壤水虽然不能直接用于工业、城镇供水，但它是
植物生长必不可少的条件，可以直接被植物吸收，所以土壤水应属于水资源
范畴。至于大气降水，它不仅是径流形成的最重要因素，而且是淡水资源的 最主要，甚至唯一的补给来源。
（二）水资源的特性
　　1.水资源的循环再生性与其有限性水资源与其它资源不同，在水文循环 过程中使水不断的恢复和更新，属可再生资源。水循环过程具有无限性的特 点，但在其循环过程中，又受太阳辐射、地表下垫面、人类活动等条件的制 约，每年更新的水量又是有限的，而且自然界中各种水体的循环周期不同（见
表 2－1），水资源恢复量也不同，反映了水资源属动态资源的特点。所以水
循环过程的无限性和再生补给水量的有限性，决定了水资源在一定限度内才 是“取之不尽，用之不竭”的。在开发利用水资源过程中，不能破坏生态环 境及水资源的再生能力。
　　2.时空分布的不均匀性作为水资源主要补给来源的大气降水、地表径流 和地下径流等都具有随机性和周期性，其年内与年际变化都很大；它们在地 区分布上也很不均衡，有些地方干旱水量很少，但有些地方水量又很多而形 成灾害，这给水资源的合理开发利用带来很大的困难。
　　3.利用的广泛性和不可代替性 水资源是生活资料又是生产资料，在国计 民生中用途广泛，各行各业都离不开它。从水资源利用方式看，可分为耗用 水量和借用水体两种。生活用水、农业灌溉、工业生产用水等，都属于消耗 性用水，其中一部分回归到水体中，但量已减少，而且水质也发生了变化； 另一种使用形式为非消耗性的，例如，养鱼、航运、水力发电等。水资源这 种综合效益是其它任何自然资源无法替代的。此外，水还有很大的非经济性 价值，自然界中各种水体是环境的重要组成部分，有着巨大的生态环境效益，
　　
水是一切生物的命脉。不考虑这一点，就不能真正认识水资源的重要性。随 着人口的不断增长，人民生活水平的逐步提高，以及工农业生产的日益发展， 用水量将不断增加，这是必然的趋势。所以，水资源、已成为当今世界普遍 关注的重大问题。
　　4.利与害的两重性 由于降水和径流的地区分布不平衡和时程分配的不 均匀，往往会出现洪涝、旱碱等自然灾害。开发利用水资源目的是兴利除害， 造福人民。如果开发利用不当，也会引起人为灾害，例如，垮坝事故、水土 流失、次生盐渍化、水质污染、地下水枯竭、地面沉降、诱发地震等，也是 时有发生的。水的可供开发利用和可能引起的灾害，说明水资源具有利与害 的两重性。因此，开发利用水资源必须重视其两重性这一特点，严格按自然 和社会经济规律办事，达到兴利除害的双重目的。水资源不只是自然之物， 而且有商品属性。一些国家都建立了有偿使用制度，在开发利用中受经济规 律制约，体现了水资源的社会性与经济性。
三、世界水资源

　　水资源是指全球水量中可为人类生存、发展所利用的水量，主要是指逐 年可以得到更新的那部分淡水量。最能反映水资源数量和特征的是年降水量 和河流的年径流量。年径流量不仅包含降水时产生的地表水，而且还包括地 下水的补给。所以，世界各国通常采用多年平均径流量来表示水资源量。
包括南极冰川在内，世界各大洲陆地年径流总量为 4.68 万（表 1－20），
折合平均径流深为 314 毫米。1971 年全世界人口为 36.4 亿，人均年径流量
为 12900 立方米；1982 年世界人口增到 45 亿，则人均占有径流量减为 10400 立方米；1990 年世界人均水资源占有径流量下降为 7800 立方米，我国人均
为 2338 立方米。年径流量超过 10000 亿立方米的国家有巴西、加拿大、美国、
印度尼西亚、中国、印度等（表 1－21）。世界上人均占有年径流量超过 10000 立方米的国家有 40 多个，其中加拿大是人均径流量最多的国家，达 129600 立方米/人，其次为新西兰达 94640 立方米/人。
水资源在不同地区、不同年份和不同季节的分配是极不均衡的。由于工、
农业的不断发展，人口的急剧增加和生活水平的提高，不合理的利用水和浪 费水的现象则较为严重。在许多国家，不断增长的需水量与有限的水资源之 间的矛盾日益突出。目前世界上 60％的地区面临淡
表 1-20 各大洲的水资源


）


表 1 － 21 主要国家人均、亩均径流水量(1985)
国 家 巴西 加拿大 美国 印度尼西亚 中国 印度 平均年径流量(亿 m3) 51912 31220
人口(万人) 11909 2409
人均水量(m2\人) 43700 129600
耕地(亿亩) 4.85 6.54
亩均水量(m3\亩) 10704 4774 29702 28113
22980 14750
12920 19000
28.40 2.46
1046 11300 27115 17800
103100 69389
2632 2450
15 24.7
1759 721

水不足的困境，40 多个国家的水资源严重匮缺。有的国家大量排放污水造成
的水资源污染，不仅更加加剧了水源不足的矛盾，而且使世界生态环境受到 破坏，直接威胁着人类自身的健康和生存条件。
四、我国水资源

（一）水资源总量 一个区域水资源总量，为当地降水形成的地表水和地下水的总和。由于
地表水和地下水互相联系而又相互转化，因此计算水资源总量时，不能将地 表水资源与地下水资源直接相加，应扣除相互转化的重复计算量。
全国多年平均地表水资源量为 27115 亿立方米，多年平均地下水资源量
为 8288 亿立方米，扣除两者之间的重复计算水量 7279 亿立方米后，全国多 年平均水资源总量为 28124 亿立方米。全国水资源利用分为 9 个一级区（图
1－15），北方 5 区多年平均水资源总量为 5358 亿立方米，占全国的 19％，
平均产水模数为 8.8 万立方米/平方公里，水资源贫乏；南方 4 区多年平均水 资源总量为 22766 亿立方米，占全国的 81％，平均产水模数为 65.4 万立方 米/平方公里，为北方的 7.4 倍，水资源丰富。全国区域水资源总量计算成果 见表 1－22。
（二）水资源时空变化
　　1.地区分布 因受海陆位置、水汽来源、地形条件等因素影响，我国水资 源的地区分布很不均匀，总趋势是由东南沿海向西北内陆递减。
　　
表 1-22 全国区域多年平均年水资源总量
地表水资源量 地下水资源量
分区名称
(亿 m3) (亿 m3) 重复计算量
(亿 m3) 水源总量
(亿 m3) 产水模数
(万 m3\km2) 东北诸河 1652.9 624.9
海河 287.8 265.2
淮河和山东半岛诸河 741.3 393.0
黄河 661.5 405.8
长江 9513.0 2464.2
华南诸河 4685.0 1115.5
东南诸河 2557.0 613.1
西南诸河 5853.1 1543.8
内陆诸河 1163.7 862.2
北方五区 4507.2 2551.1
南方四区 22608.1 5736.6
全国 27115.3 8287.7 349.3
131.8
173.4
323.6
2363.9
1092.4
578.4
1543.8
722.0
1700.1
5578.5
7278.6 1928.5
421.2
960.9
743.7
9613.3
4708.1
2591.7
5853.1
1303.9
5358.2
22766.2
28124.4 15.45
13.24
29.19
9.36
53.16
81.08
108.08
68.75
3.86
8.83
65.41
29.46



降水是水资源的重要补给来源。河川径流的地区分布趋势与降水分布基
本一致，但由于受地面因素的影响，地区分布更不均匀。按照年降水和年径 流的多少，全国大致可划分为水资源条件不同的 5 个地带：
1）多雨-丰水带 年降水量大于 1600 毫米，年径流深超过 800 毫米，年
径流系数在 0.5 以上。包括浙江、福建、台湾、广东等省的大部分地区，广 西东部、云南西南部、西藏东南隅，以及江西、湖南、四川西部的山地。其 中台湾东北部和西藏东南的局部地区，年径流深高达 5000 毫米，是我国水资 源最丰富地区。
2）湿润-多水带 年降水量 800—1600 毫米，年径流深 200—800 毫米，
年径流系数为 0.25—0.5。主要包括沂沭河下游和淮河两岸地区，秦岭以南 汉水流域，长江中下游地区，云南、贵州、四川、广西等省区的大部分及东 北的长白山区。
3）半湿润-过渡带 年降水量 400—800 毫米，年径流深 50—200 毫米，
年径流系数 0.1—0.25。包括黄淮海平原，东北三省、山西、陕西的大部分， 甘肃和青海的东南部，新疆北部和西部山地，四川西北部和西藏东部。
4）半干旱-少水带 年降水量 200—400 毫米，年径流深 10—50 毫米，年
径流系数在 0.1 以下。包括东北地区西部，内蒙古、宁夏、甘肃的大部分地 区，青海、新疆的西北部和西藏部分地区。
　　5）干旱-干涸带 年降水量小于 200 毫米，年径流深不足 10 毫米，有的 地区为无流区。包括内蒙古、宁夏、甘肃的荒漠和沙漠，青海的柴达木盆地， 新疆的塔里木盆地和准噶尔盆地，西藏北部羌塘地区。
　　由于降水、地表水和水文地质条件的不同，我国平原地区地下水资源的 差异也很大。
　　2.多年变化 水资源通常以丰枯变化规律反映多年变化过程，以极值比表 示年际变差幅度。
　　1）丰枯变化规律 根据全国 53 个有长系列年降水和年径流资料的测站的 模比系数差积曲线分析，全国水资源丰枯变化规律大致可归纳为三种类型：
　　
①有比较明显的 60—80 年长周期。属于这一类测站最多，约占分析站数
的 58％，其特点是上升段和下降段很长，一般为 25—35 年。在地区上南北 方不同步，大致相差半个周期，北方处于上升段，南方则为下降段，北方处 于下降段，南方则为上升段，反映了全国时常出现的南涝北旱或北涝南旱的 规律。
　　②有比较明显的 30—40 年短周期。属于这一类的测站甚少，约占分析站 数的 10％，其特点是上升段和下降段短，一般为 15—20 年。
　　③没有明显的周期性变化规律。这一类特点是上升段和下降段很短，而 且无规律的出现。属于这类的测站约占分析站数的 32％。
2）极值比 系列中最大值与最小值的倍比值，称为极值比（Km），可以
作为反映降水、径流年际变幅的指标。年径流极值比除了受气候因素影响外， 还与下垫面条件和流域面积大小有密切关系，它的分布规律与年降水有些差 别。全国部分流量站极值比见表 1－23。
　　3.季节变化 全国降水量以夏季为最多，冬季很少，春季和秋季介于冬、 夏之间。春雨和秋雨各地不同，多气旋过境地方春雨较多，多台风过境的地 方秋雨较多。
　　河川年径流量的季节变化取决于河流的补给条件。按照河流补给情况， 全国大致可分为三区：
表 1-23 年径流最大、最小值统计

河 名


松花江
嫩 江
乌苏里江
鸭绿江
滦 河
潮白河
永定河
滹沱河
黄 河
汾 河
淮 河
长 江
长 江
西 江
郁 江
闽 江
站 名


哈尔滨
富拉尔基
兴凯湖
水丰水库
滦县
苏庄
官厅水库
黄壁庄水库
三门峡
河津
中渡
宜昌
寸滩
梧州
贵县
竹岐
集水面积 (km2)

390526
123190
22400
45860
44100
17595
43402
23272
688421
38728
158160
1005501
841291
329705
87712
54500 多年平均
系列年数 径 流 量 (亿 m3)
82 384.6
82 146.0
66 19.9
62 250.3
51 47.4
62 81.3
61 17.7
56 22.0
61 506.5
61 20.3
53 340.1
100 4550.7
87 3566.8
80 2271.3
80 589.8
42 559.1 最大年径流量 最小年径流量
极值比 Km

6.9
14.0
6.0
2.9
8.0
19.3
4.5
8.3
3.5
5.2
14.7
1.8
1.8
3.2
4.1
3.1 (亿 m3) 年份


847 1932
397 1932
44.2 1960
395 1922
128 1959
64.7 1939
32.2 1939
65.6 1954
840 1964
44.1 1964
941 1921
6037 1954
4626 1949
3280 1911
911 1904
842 1937 (亿 m3) 年份


123 1920
28.4 1907
7.41 1978
135 1976
16.1 1936
3.35 1941
7.16 1930
7.90 1931
242 1923
8.46 1936
64.2 1929
3345 1942
2543 1942
1020 1963
223 1963
276 1971



①秦岭以南主要为雨水补给区，河川径流量的季节变化主要受降水季节
分配的影响，夏汛比较突出。因流域的调节作用，河流少雨季节一般比多雨 季节滞后一个月左右。
②东北地区、华北部分地区、黄河上游和西北一些河流，为雨水和冰雪

融水补给区，有春、夏两次汛期，年径流过程线呈双峰型。但一般春汛水量 不大，多数河流占年径流量的 5％左右，少数超过 10％。
　　③西北内陆地区的祁连山、天山、阿尔泰山、昆仑山以及青藏高原部分 河流，主要由高山冰雪融水补给，径流量的变化与气温有密切关系，年内分 配比较均匀。
（三）水资源条件和问题
　　1.水资源总量不少，但人均、亩均水量较少，合理利用和保护水资源应 作为我国长期坚持的国策。我国水资源总量为 28124 亿立方米，其中河川径 流量为 27115 亿立方米，少于巴西、加拿大、美国和印度尼西亚，居世界第 五位（见表 1－3）。从水资源总量来说不算少，但我国人口众多，90 年人均 地表水量只有 2338 米 3，约为世界人均水量的四分之一；耕地面积也不少， 亩均水量 1759 立方米，约为世界亩均水量的四分之三，可见我国水资源并不 富裕。水是重要的资源，关系到国计民生，必须十分珍惜，合理开发利用， 充分发挥有限资源的作用。
　　2.水资源的地区分布很不均匀，与人口、耕地的分布不相适应，进行水 量的地区调配是水资源开发利用的重要课题。从全国来说，南方水多、地少、 人多，北方水少、地多，造成了南方水量有余，北方水量短缺的局面。从表
1－24 中可知，南方四区水资源总量占全国的 81％，人口占全国的 54.7％，
耕地只占全国的 35.9％；而北方四区（不含内陆区）水资源总量只占全国的
14.4％，耕地却占全国的 58.3％，人口占全国的 43.2％。北方四区人均水量
为 938 立方米，其中海滦河流域只有 430 立方米；而南方四区人均水量为 4170 立方米，其中西南诸河高达 38431
表 1-24 各流域片人均水资源量与亩均水资源量比较表（ 1985 ）

流域片名称 流域片面
积占全国
（%）

35.3 水资源
总量
108m3

1303.9 水资源 占全国 占全国
人均水
占全国 人口 耕地 3
（%） （%） (%) 量(m \人)

4.6 2.1 5.8 6290
亩均水量 (m3\亩)


1470 内流 区 内陆河片 (名额尔齐斯河)
外





流





区
北 方 五 片 黑龙江流域片
辽河流域片
海滦河流域片
黄河流域片
淮河流域片
合计 9.5
3.6
3.3
8.3
3.5
28.2 1351.8
576.7
421.1
743.6
961.0
4054.2 4.8 5.1 13.0 2630
2.1 4.7 6.7 1230
1.5 9.8 10.9 430
2.6 8.2 12.7 912
3.4 15.7 14.9 623
14.4 43.5 58.2 938 679
558
251
382
421
454
南 方 四 片 长江流域片
珠江流域片
浙闽台诸河片
西南诸河片
合计 19.0
6.1
2.5
8.9
36.5
64.7 9613.4
4708.1
2591.7
5853.1
22766.3
26820.5 34.2 34.8 24.0 2760
16.8 10.9 6.8 4300
9.2 7.2 3.4 3590
20.8 1.5 1.8 38400
81.0 54.4 36.0 4180
95.4 97.9 94.2 2750 2620
4530
4920
21800
4130
1860 合计 全国 100.0 28124.4 100.0 100.0 100.0 2730 1870

立方米。北方四区亩均水量 454 立方米，其中海滦河流域只有 251 立方米；
南方四区亩均水量 4134 立方米，其中西南诸河高达 21783 立方米。南方与北

方比，人均水量为 4.4 倍，亩均水量为 9.1 倍；西南诸河与海滦河相比，人 均水量为 89 倍，亩均水量为 87 倍。内陆诸河人均、亩均水量虽然不少，但 有人居住地区水量有限，水量亦感不足。
　　为了从根本上改变北方用水紧张的局面，除了开源节流、合理开发利用 和保护水资源外，应当积极研究跨流域调水工程措施，将南方多余的水量调 至北方缺水地区，对水资源进行地区上的再分配。
　　3.水量的年内、年际变化大，水旱灾害频繁，抗旱防洪涝始终是一项艰 巨任务我国位于东亚季风区，降水和径流的年内分配很不均匀，年际变化大， 少水年和多水年持续出现。这些特点是造成水旱灾害频繁、农业生产不稳定 的主要原因。
　　1950—1983 年 34 年中，全国平均每年水旱灾害面积约 4 亿亩，占耕地 面积约 26％（表 1－25）；成灾面积约 1.6 亿亩，约占耕地面积的 10％。水 灾面积超过 2 亿亩的有 4 次，旱灾面积超过 4 亿亩的有 8 次，平均三年发生 一次较严重的水旱灾害。
　　全国各地几乎都有可能发生旱灾，但灾情差别大。全国有 5 个主要旱灾 区，自北而南为松辽平原、黄淮海平原、黄土高原、四川盆地东部和北部、 云贵高原至广东湛江一带。全国约有 70％以上的受旱面积在这些地区，以黄 淮海平原受旱最严重，受旱面积占全国受旱面积一半以上。
洪涝灾害主要发生在黄河、海河、长江、珠江、松花江、辽河等 7 大河
的中下游平原地区，其中以华北平原和长江中下游平原最为严重，受灾面积 占全国水灾面积四分之三以上。这些地区耕地广布，人口众多，城镇密集， 是中国工农业最发达的地区，地面高程多在江河洪水位以下，河岸虽有大堤 防护，但大洪水的威胁仍然很大，防洪任务非常繁重。
表 1-25 各流域片 34 年平均水旱灾害面积统计表(104 亩)


流域片 名 称 旱 灾 水 灾 受 灾 成 灾 成灾 率① (%) 受 灾 成 灾 成灾 率① (%)
面积 占耕地 面积
(%) 占全国 受灾面 面积
积(%) 占全国 成灾面
积(%)
面积 占耕地 面积
(%) 占全国 受灾面 面积
积(%) 占全国 成灾面
积(%) 黑龙江流
域 片 2495
辽河流
域 片 1515
内陆诸
河 片 1132
海滦河
流域片 4794
黄河流
域 片 3651
淮河流
域 片 5146
长江流
域 片 8938
珠江流
域 片 1612
全 国 29283
14.3

14.2

11.5

25.3

21.4

23.7

18.1

15.1

18.8
8.5 851

5.2 562

3.9 479

16.4 1769

12.5 1451

17.6 1641

30.5 2906

5.5 455

100.0 10114
8.4

5.6

4.7

17.5

14.4

16.2

28.7

4.5

100.0
34.1

37.1

42.3

36.9

39.7

31.9

32.5

28.2

34.5
572

496

93

2041

877

2737

3147

770

10733
3.3

4.6

0.9

10.8

5.1

12.6

6.4

7.2

6.9
5.3 342

4.6 284

0.8 40

19.0 1408

8.2 517

25.5 1705

29.4 1498

7.2 273

100.0 6067
5.6

4.7

0.7

23.2

8.5

28.1

24.7

4.5

100.0
59.8

57.3

43.0

69.0

59.0

62.2

47.6

35.5

56.5
①成灾率：成灾面积/受灾面积


4.水土流失和泥沙淤积严重，破坏了生态平衡，增加了江河防洪困难，
降低了水利工程效益。长期以来人类活动的结果，我国森林覆盖率很低，只
有 12.9％，水土流失严重，其流失面积为 120 万平方公里。根据近 20 年的 泥沙观测资料统计分析（表 1-26），全国年输沙模数大于 1000 吨/平方公里 的面积达 60 万平方公里，其中黄河流域 29 万平方公里，长江流域 13 万平方
公
表 1-26 主要江河部分测站含沙量、输沙量（ 1985 ）


河 流 站 名


松花江 佳木斯
辽 河 巨流河
大凌河 锦 县
滦 河 滦 县
永定河 官 厅
黄 河 兰 州
黄 河 陕 县
黄 河 利 津
窟野河 温家川
无定河 白家川
渭 河 华 县
淮 河 鲁台子
长 江 宜 昌
长 江 汉 口
长 江 大 通
汉 江 皇 庄
赣 江 外 洲
闽 江 竹 歧
西 江 梧 州
　面积 (kg/m2)

527795
129311
23048
44100
43402
222551
687869
751869
8645
29662
106498
91620
1005501
1488036
1705383
142056
80948
54500
329705 多年平均 含沙量 (kg/m3)
0.16
2.59
13.3
4.73
49.2
3.56
36.9
25.6
184
128
49.3
0.592
1.18
0.61
0.53
2.06
0.174
0.138
0.34 历年最大 含沙量 (kg/m3)
1.27
27.1
139
81.1
436
329
590
222
1700
1520
905
17.2
10.5
4.42
3.24
16.9
1.63
2.62
1.08 多年平均年 输沙模数 (t/km2)
20.3
79. 2
1190
501
1860
508
2290
1470
16000
5760
3970
145
512
289
274
893
137
136
219 多年平均 实测最大 实测最大
年输沙量 年输沙量 最小年输
(104t) (104t) 沙量比值
1070 1770 8.4
1020 6780 39.6
2740 10700 17.5
2210 8790 37.4
8070 49700 131.5
11300 26700 12.0
161000 391000 8.0
110000 210000 8.7
13800
17100 44000 19.3
42300 106000 21.3
1330 3380 48.4
51400 75400 2.1
43000 57900 2.2
46800 67800 2.0
12700 26300 11.8
1110 1860 8.4
740 2000 7.4
7230 14000 8.3 连续最大四
个月输沙量 占年输沙量 的(％)
72.5
91.1
96.6
96.7
90.3
88.0
83.7
83.6
93.2
92.2
79.4
72.4
82.8
68.3
67.1
79.7
77.9
83.7
82.6



里，辽河流域 6.3 万平方公里，海滦河 5 万平方公里。黄河中游黄土高原地
带，是中国水土流失最严重的地区，年输沙模数大于 5000 吨/平方公里的面 积就有 15.6 万平方公里，局部地区高达 22000 吨/平方公里。水土流失造成 许多河流含沙量大，泥沙淤积严重，全国平均每年进入河流的悬移质泥沙约
35 亿吨，其中约有 20 亿吨淤积在外流区水库、湖泊、中下游河道和灌区内。 黄河是中国含泥沙最多的河流，年平均含沙量和年输沙总量均居世界大河的 首位。
　　水土流失不但造成土壤瘠薄、农业生态失调低产，而且给水资源开发利 用带来许多困难。例如，黄河下游由于泥沙淤积造成河床不断抬高，行洪能 力减少，增加了防洪难度；华北地区许多水库淤积严重，降低了防洪标准和 供水效益；从多沙河流引水灌溉，泥沙处理也是一个难题。因此，除了开源 节流、合理利用水资源外，应加强水土保持工作，通过生物措施和工程措施
　　
综合治理，使生态达到良性循环，减少河流泥沙，维持水利工程效益。
　　5.地下水是我国重要水资源，要合理开发利用，防止过量开采。我国地 下水平均年资源量为 8288 亿立方米。山丘区地下水平均年资源量为 6762 亿 立方米（表 1-27）。平原区地下水平均年资源量为 1873 亿立方米（含与山 丘区地下水资源量间重复计算量 348 亿立方米）。我国北
表 1-27 山丘区地下水资源量


流域片 名称


黑龙江 流域片
辽河流 域 片
海滦河 流域片
黄河流 域 片
淮河流 域 片
长江流 域 片
珠江流 域 片
浙闽台 诸河片
西南诸 河 片
内陆河 流域片
附:额尔 齐斯河
全 国 总 计

计算面积 (km2)


593053

230524

171372

608357

127923

1625293

550113

218639

851406

1782444

31782

6790906
平均年河 川基流量 (108m3)


213.5

87.4

98.5

269.7

102.0

2217.6

1027.8

561.8

1543.8

447.1

29.9

6599.1
平均年河 床潜流量 (108m3)


0.4




0.6

3.0















11.3

0.7

16.0
山前侧向平 均年流出量 (108m3)


8.6

4.6

22.1

13.8

3.0

0.4










48.7

1.2

102.4 未计入河川径 流量的山前泉 水平均年出 露量(108m3)

0.1




1.4

4.0

2.3












27.7

0.2

35.7 浅层地下水平
平均年潜 地下水平
均年实际开采
水蒸发量 均年资源
量的净消耗量
(108m3) 量(108m3)
(108m3)

1.0 223.6

3.6 95.6

0.4 1.6 124.6

1.6 292.1

107.3

2218.0

1027.8

561.8

1543.8

0.6 535.5

31.9

1.0 7.8 6762.0



方平原区地下水平均年资源量为 1468 亿立方米（表 1－28），占全国平原区
地下水平均年资源量的 78.4％。我国岩溶山区地下水资源也较丰富有 105.9 亿立方米（表 1－29）。
　　我国北方地表水资源相对贫乏，但平原区地下水资源比较丰富且易开发 利用。据 1980 年调查统计，东北褚河、海河、淮河和山东半岛、黄河、内陆 诸河等北方 5 区的地下水开采量为 540 亿立方米，约占总供水量的四分之一。 其中海河流域地下水开采量已达 202 亿立方米（平原区为 175 亿立方米）， 占全流域供水量 53％。有些地区由于过量开采，地下水位不断下降，造成了 许多不良后果。例如，单井出水量减少，耗电量增加，采水成本逐年提高； 一些浅井报废，一些机井换泵，井越打越深，形成恶性循环；海水入侵，地 下水恶化；城区地面下沉，影响城市建设等。
　　
表 1-28 北方主要平原的地下水资源量


平原 类型


平 原 名 称
地下水平均 年资源量 (108m3) 降水平均年 入渗补给量 地表水体平均 年渗漏补给量
108m3 占地下水资源 量的(%)
108m3 占地下水资 源量的(%)

一般 平原 区



内陆 闭合 盆地 平原 区


山间 盆地 平原 区 松嫩—三江平原
辽河平原
黄淮海平原
关中平原
河套平原
河西走廊
柴达木盆地平原、青海湖平 原及茶卡-砂珠玉平原
塔里木盆地平原
准噶尔盆地平原
伊犁河河谷平原及塔城盆地 平原
海滦河流域片的张宣-蔚怀、 大同、长冶、忻县盆地平 原
黄河流域片的太原、临汾、 运城盆地平原 205.8
101.7
476.8
30.2
56.4
41.8

35.0

220.1
68.8

61.2



20.3



14.4 173.6
77.6
376.0
15.1
11.5
0.8

2.8

4.5
4.9

1.7



9.5



6.7 84.3
76.3
78.9
50.0
20.4
2.0

7.9

2.0
7.1

2.8



46.8



46.2 24.2
20.0
81.2
14.8
37.0
40.5

31.0

196.3
49.8

56.8



3.5



3.5 11.8
19.7
17.0
49.0
65.7
97.0

88.7

89.2
72.4

92.8



17.2



24.2

表 1-29 岩溶山区地下水资源
流域片名称 计算面积(km2 ） 地下水平均年资源量（ 108m3 ）
黄河流域片 31947 24.1 淮河流域片 13429 22.8 长江流域片 378880 663.2 珠江流域片 172147 254.7 浙闽台沿海诸河片 1530 3.2 西南诸河片 40117 90.8 合计 638050 1058.8

6.天然水质相当良好，但人为污染日趋严重，防止水质恶化，保护水源
已是当务之急。我国河流天然水质是相当好的，矿化度小于 300 毫克/升的面 积占全国面积的 53.2％，但由于人口不断增长和工业迅速发展，污水未经处 理排放量增加很快，水质恶化日趋严重。全国 1985 年排放废水 327.5 亿立方 米，1990 年排放废水为 353.8 亿立方米。全国 90％以上污水未经处理直接排 入水域，使海洋、河流、湖泊、水库遭受了不同程度的污染。农村大量使用 高残存留农药、化肥、乡镇企业排放的废水，也一定程度的污染了水源。由 于水质恶化，在进行评价的 92100 公里河长中，有 66％的水质达不到饮用水 的标准，有 11％水质不符合农业灌溉要求，有 6％有毒物质含量超过污水排 放标准，或受有机物质污染而达到黑臭的严重程度。人口密集、工业发达的 城市附近，河流污染比较严重，华北地区有些河流完全成为排污河。一些城

市的地下水也遭受了污染，北方城市较为严重。随着人口继续增加，工业持 续发展，科学技术的进步及经济实力的增长，可以治理一些废污水，但当前 总的趋势，废污水量还在继续增长。

复习思考题

1.水分子为什么具有极性结构？
2.随着水温的升降，水分子有何变化？
3.固态水（冰）的结构有何特点？
4.液态水“闪动簇团”理论有何优点？
5.水的主要物理性质如何？
6.海水的热量收支受何因素影响？
7.海水温度分布有何特点？
8.湖泊水温分布有何特点？
9.海水状态方程说明什么问题？
10.试述天然水化学成分的主要组成？
11.试述天然水的矿化过程。
12.试述天然水的分类。
13.大气水化学有何特征？
14.海水化学有何特征？
15.何谓海水盐度？
16.海水盐度的时空分布如何？
17.河水化学有何特征？
18.地下水化学有何特征？
19.湖水化学有何特征？
20.为什么说地球上水资源是极其丰富的？
21.试述水资源的涵义及特性？
22.试述我国小资源的时空变化和主要特征。

第二章 地球上的水循环

第一节 水循环概述


一、水循环基本过程

（一）水循环基本过程 水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通
过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换 和周而复始运动的过程。
　　从全球整体角度来说，这个循环过程可以设想从海洋的蒸发开始；蒸发 的水汽升入空中，并被气流输送至各地，大部分留在海洋上空，少部分深入 内陆，在适当条件下，这些水汽凝结降水。其中海面上的降水直接回归海洋， 降落到陆地表面的雨雪，除重新蒸发升入空中的水汽外，一部分成为地面径 流补给江河、湖泊，另一部分渗入岩土层中，转化为壤中流与地下径流。地 面径流，壤中流与地下径流，最后亦流入海洋，构成全球性统一的，连续有 序的动态大系统。


　　图 2-1 为全球海陆间水循环过程的概化图。整个过程可分解为水汽蒸 发、水汽输送、凝结降水、水分入渗，以及地表、地下径流等 5 个基本环节。
这 5 个环节相互联系、相互影响，又交错并存、相对独立，并在不同的环境
条件下，呈现不同的组合，在全球各地形成一系列不同规模的地区水循环。
（二）水循环机理 第一，水循环服从于质量守恒定律。整个循环过程保持着连续性，既无
开始，也没有结尾。从实质上说，水循环乃是物质与能量的传输、储存和转
化过程，而且存在于每一环节。在蒸发环节中，伴随液态水转化为气态水的 是热能的消耗，伴随着凝结降水的是潜热的释放，所以蒸发与降水就是地面 向大气输送热量的过程。据测算，全球海陆日平均蒸发量为 1.5808 万亿立 米，是长江全年入海径流量的 1.6 倍，蒸发这些水汽的总耗热量高达 3.878
×1021 焦耳，如折合电能为 10.77×1014 千瓦时，等于 1990 年全世界各国总
发电量的近 100 倍，所以地面潜热交换成为大气的热量主要来源。 由降水转化为地面与地下径流的过程，则是势能转化为动能的过程。这
些动能成为水流的动力，消耗于沿途的冲刷，搬运和堆积作用，直到注入海
洋才消耗殆尽。 第二，太阳辐射与重力作用，是水循环的基本动力。此动力不消失，水
循环将永恒存在，水的物理性质，在常温常压条件下液态、气态、固态三相 变化的特性是水循环的前提条件；外部环境包括地理纬度、海陆分布、地貌 形态等则制约了水循环的路径、规模与强度。
　　第三，水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈及生物圈。其循环 路径并非单一的，而是通过无数条路线实现循环和相变的，所以水循环系统 是由无数不同尺度、不同规模的局部水循环所组合而成的复杂巨系统。
　　第四，全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统。因为地球 与宇宙空间之间虽亦存在水分交换，但每年交换的水量还不到地球上总贮水 量的 1/15 亿，所以可将全球水循环系统近似的视为既无输入，又无输出的一
　　
个封闭系统，但对地球内部各大圈层，对海洋、陆地或陆地上某一特定地区， 某个水体而言，既有水分输入，又有水分输出，因而是开放系统。
　　第五，地球上的水分在交替循环过程中，总是溶解并携带着某些物质一 起运动，诸如溶于水中的各种化学元素、气体以及泥沙等固体杂质等。不过 这些物质不可能象水分那样，构成完整的循环系统，所以通常意义上的水文 循环仅指水分循环，简称水循环。
二、水循环的类型与层次结构

（一）水循环的基本类型 通常按水循环的不同途径与规模，将全球的水循环区分为大循环与小循
环，如图 2-2 所示。


　　1.大循环发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程，由于广及全球， 故名大循环，又称外循环。
　　大循环的主要特点是，在循环过程中，水分通过蒸发与降水两大基本环 节，在空中与海洋，空中与陆地之间进行垂向交换，与此同时，又以水汽输 送和径流的形式进行横向交换。
交换过程中，海面上的年蒸发量大于年降水量，陆面上情况正好相反，
降水大于蒸发；在横向交换过程中，海洋上空向陆地输送的水汽要多于陆地 上空向海洋回送的水汽，两者之差称为海洋的有效水汽输送。正是这部分有 效的水汽输送，在陆地上转化为地表及地下径流，最后回流入海，在海陆之 间维持水量的相对平衡。
2 小循环是指发生于海洋与大气之间，或陆地与大气之间的水分交换过
程。小循环又称内部循环，前者又可称为海洋小循环，后者称陆地小循环。 海洋小循环主要包括海面的蒸发与降水两大环节，所以比较简单。陆地 小循环的情况则要复杂得多，并且内部存在明显的差别。从水汽来源看，有 陆面自身蒸发的水汽，也有自海洋输送来的水汽，并在地区分布上很不均匀， 一般规律是距海愈远，水汽含量愈少，因而水循环强度具有自海洋向内陆深 处逐步递减的趋势，如果地区内部植被条件好，贮水比较丰富，那么自身蒸
发的水汽量比较多，有利于降水的形成，因而可以促进地区小循环。
　　陆地小循环可进一步区分为大陆外流区小循环和内流区小循环。其中外 流区小循环除自身垂向的水分交换外，还有多余的水量，以地表径流及地下 径流的方式输向海洋，高空中必然有等量的水分从海洋送至陆地，所以还存 在与海洋之间的横向水分交换。而陆地上的内流区，其多年平均降水量等于 蒸发量，自成一个独立的水循环系统，地面上并不直接和海洋相沟通，水分 交换以垂向为主，仅借助于大气环流运动，在高空与外界之间，进行一定量 的水汽输送与交换活动。
（二）全球水循环系统的层次结构 如前所述，全球水循环是由海洋的、陆地的以及海洋与陆地之间的各种
不同尺度，不同等级的水循环所组合而成的动态大系统。由于这些分子水循 环系统既紧密联系，相互影响，又相对独立。所以对这个全球性的动态大系 统，可以根据海陆分布，各分子系统的尺度、规模不同，以及相互之间上下 隶属关系，建立如图 2-3 所示的水循环分子等级系统。


　　陆地水循环系统结构比海洋水循环系统要复杂，而且在四级以下还可进 一步区分，例如长江流域为四级水循环系统，汉江作为长江的一级支流，就 属于五级水循环系统，而丹江是汉江的支流，是长江的二级支流，因而属于 六级水循环系统。
三、水体的更替周期

　　水体的更替周期，是指水体在参与水循环过程中全部水量被交替更新一 次所需的时间，通常可用下式作近似计算：
　　
T ? W
?W

（2—1）

　　式中，T 为更替周期（年或日、时）；W 为水体总贮水量（米 3）；ΔW 为水体年平均参与水循环的活动量（米 3/年）。
以世界大洋为例，总储水量为 13.38×1017 米 3，每年海水总蒸发量为
50.5×1013 米 3，以此计算，海水全部更新一次约需要 2650 年；如果以入海 径流量 4.7×1013 米 3 为准，则更新一次需要 28468 年。又如世界河流的河床 中瞬时贮水量为 21.2×1011 米 3，而其全年输送入海的水量为 4.7×1013 米 3， 因此一年内河床中水分可更替 22 次，平均每 16 天就更新一次。大气水更替 的速度还要快，平均循环周期只有 8 天，然而位于极地的冰川，更替速度极 为缓慢，循环周期长达万年。
表 2-1 所列的更替周期，是在有规律的逐步轮换这一假设条件下得出的
平均所需时间。实际情况要复杂得多，如深海盆的水需要依靠大洋深层环流 才能缓慢地发生更替；其周期要超过 2650 年，而海洋表层的海水直接受到蒸 发和降水的影响，其更替周期显然无需 2000 多年。尤其是边缘海受入海径流 影响，周期更短。以我国渤海为例，总贮水量约 19.0×1011 米 3，而黄河、 辽河、海河多年平均入海水量达 14.55×1010 米 3，仅此一项就使渤水 13 年 内就可更新一次。又如世界湖泊平均循环周期需要 17 年，而我国长江中下游 地区的湖泊，出入水量大，交换速度快，一年中就可更换若干次。

表 2-1 各种水体更替周期
水 体 周 期 水 体 周 期
极地冰川 10000a 沼泽水 5a 永冻地带地下冰 9700a 土壤水 1a
世界大洋 2500a 河 水 16 天
高山冰川 1600a 大气水 8 天 深层地下水 1400a 生物水 12h 湖泊水 17a

水体的更替周期是反映水循环强度的重要指标，亦是反映水体水资源可
利用率的基本参数。因为从水资源永继利用的角度来衡量，水体的储水量并 非全部都能利用，只有其中积极参与水循环的那部分水量，由于利用后能得 到恢复，才能算作可资利用的水资源量。而这部分水量的多少，主要决定于 水体的循环更新速度和周期的长短，循环速度愈快，周期愈短，可开发利用 的水量就愈大。以我国高山冰川来说，其总贮水量约为 5×1013 米 3，而实际 参于循环的水量年平均为 5.46×1011 米 3，仅为总贮水量的 1/100 左右，如 果我们想用人工融冰化雪的方法，增加其开发利用量，就会减少其贮水量， 影响到后续的利用。
四、水循环的作用与效应

　　水循环作为地球上最基本的物质大循环和最活跃的自然现象，它深刻地 影响到全球地理环境，影响生态平衡，影响水资源的开发利用，对自然界的 水文过程来说，水循环是千变万化的水文现象的根源。
（一）水文循环与地球圈层构造
　　地球表层系由大气圈、岩石圈，生物圈以及水圈组合而成。在这一有序 的庞大层次结构中，水圈居于主导地位，正是水圈中的水，通过周流不息的 循环运动，积极参于了圈层之间界面活动，并且深入 4 大圈层内部，将它们 耦合在一起。
水循环，它上达 15 公里的高空，成为大气圈的有机组成部分，担当了大
气循环过程的主角；下深地表以下 1—3 公里深处，积极参与岩石圈中化学元 素的迁移过程，成为地质大循环的主要动力因素；同时水作为生命活动的源 泉，生物有机体的组成部分，它全面的参与了生物大循环，成为沟通无机界 和有机界联系的纽带，并将 4 大圈层串联在一起，组合成相互影响、相互制 约的统一整体。从这一意义上说，水循环深刻地影响了地球表层结构的形成 以及今后的演变与发展。
（二）水循环与全球气候 水循环一方面受到全球气候变化，尤其是大气环流活动的影响，另一方
面它又深入大气系统内部，极其深刻地制约了全球气候。 首先，水循环是大气系统能量的主要传输、储存和转化者。因为虽然太
阳辐射是地球表层的根本热源，但是大气得自太阳的直接辐射，仅占它吸收 的总能量的 30％，而来自地面的长波辐射占 23％，地面与大气之间显热交换
占 11％，来自蒸发潜热输送的能量要占到 36％，居第一位。对此，前苏联学 者М.И.布德科研究指出，大气循环的能量，主要是由水循环过程中汽化潜 热的转化所提供的。他还通过计算表明，如果大气圈中的水汽含量比现在减

少一半，地球表面的平均气温将降低 5℃，两极地区的冰盖将大大扩展，地 球将进入冰期。


　　其次，水循环通过对地表太阳辐射能的重新再分配，使不同纬度热量收 支不平衡矛盾得到缓解。图 2-4 是根据 1962—1967 年 5 年间卫星遥感观测资 料所作出的不同纬度辐射收支分布图。它显示出在南北纬 35°之间地区，吸 收太阳辐射量大于地面辐射支出量；而在纬度高于 35°的地带则支出大于收 入。
　　据估算，如果没有热平流来调节高低纬度之间的这种热量分配的不均状 态，那么赤道附近地区的温度要比现今增加 10℃以上，两极地区则要降低 20
℃。此外，昼夜的温差亦要远远超过现今的状况。 再次，水循环的强弱及其路径，还会直接影响到各地的天气过程，甚至
可以决定地区的气候基本特征。在这方面，海洋环流系统的气候效应表现得 最为强烈。诸如墨西哥湾流与北大西洋西风漂流对整个西北欧地区的天气影 响，使得 55°—70°N 之间大洋东岸最冷月平均气温比之同纬度大洋西岸高
出 16—20℃，并在北极圈内出现了不冻港。太平洋的黑潮海流对大陆东海岸 的影响，以及著名的厄尔尼诺现象与秘鲁海流的关系等，就是这方面典型的 例子。
此外，象雨、雪、霜、霰以及台风暴雨等天气现象，本身就是水循环的
产物，没有水循环，亦就不存在这类天气现象。
（三）水循环与地貌形态及地壳运动 地壳构造运动奠定了全球海陆分布，以及陆地表面上高山、深谷、盆地、
平原等等地表形态的基本轮廓。水循环过程中的流水以其持续不断的冲刷、
侵蚀作用、搬运与堆积作用，以及水的溶蚀作用，在地质构造的基底上重新 塑造了全球的地貌形态，从两极与高山地区的冰川地貌、滨海地区的海岸地 貌、到河流冲积、堆积地貌以及千姿百态的岩溶地貌，无不是水循环的杰作。 水循环不仅重新塑造了地表形态，而且还影响到地壳表层内应力的平 衡，是触发地震，甚至引起地壳运动的重要原因。据统计，由于流水的冲刷、 搬运作用，全世界河流每年携带入海离子径流总量为 2.74×109 吨，每年入 海的固体物质多达 22.0×109 吨，折合 130×108 米 3。按此速率，只需 2500 万年左右就可将大西洋填平，另据地质学家斯·马·格里戈也夫估算，按现 今风吹、水蚀的速度，经 1.1 亿年，现在的陆地表面将被削成与世界大洋面 齐平。这种日积月累的迁移、搬运与堆积作用，逐渐改变地壳表层的应力平 衡，一旦超出其平衡点，就可能触发地震，甚至引起地壳运动，发生沧海桑 田的剧变。象我国新丰江等大型水库在建成蓄水后，诱发产生六级地震，是
这方面的具体例征。
（四）水循环与生态平衡 水是生命之源，又是生物有机体的基本组成物质，无论是动物还是植物，
细胞原生质中大部分是水，如人体组织中 70％是水。据计算地球上所有生物 体中含有的水分总量约有 11.2×1010 吨，相当于世界河流瞬时贮水量的
1/2，它们积极的参与了水循环过程，其平均循环周期仅几小时，远远高于一 般水体的循环速度。没有水循环，就不会有生命活动，亦就不存在生物圈。 同时，水循环的强度及其时空变化，还是制约一个地区生态环境平衡或 失调的关键；是影响地区内生物有机体活动旺盛，繁茂，或凋萎、贫泛的主

要因子。例如，同属于热带，水循环强盛的地区，可以成为生物繁茂的热带 雨林，水循环弱的地区可能成为干旱草原，甚至热带沙漠。处于同一纬度带 的大陆东西两岸，凡是受海洋影响大的海岸，水循环强盛，往往风调雨顺， 生态环境比较适合生物生长；反之水循环弱的海岸，相对来说生态环境比较 脆弱，自然灾害比较频繁。
　　此外，对于同一地区来说，水循环强度的时空变化，又是造成本区洪、 涝、旱等自然灾害的主要原因，循环强度过大，可能引发洪水与涝渍灾害； 循环过弱，可能产生水资源不足，形成旱灾。
　　我国华北、西北地区相对于东南沿海地区来说，生态环境显得比较严峻， 主要原因一是本地区水循环强度总体上比较弱，二是时空变化比较大。
（五）水循环与水资源开发利用 水是人类赖以生存、发展的宝贵资源，是廉价、清洁的能源，是农业的
命脉、工业的血液和运输的大动脉，它与其它自然资源相比较主要不同点是 水资源具有再生性和可以永继利用的特点。这一特点正是水循环所赋予的。 如果自然界不存在水循环现象，那么水资源亦就不能再生，无法永继利 用。但必须指出的是水资源的再生性和可以永继利用不能简单的理解为“取 之不尽，用之不竭”。因为水资源永继利用是以水资源开发利用后能获得补 充、更新为条件的。更新速度和补给量要受到水循环的强度、循环周期的长 短的制约，一旦水资源开发强度超过地区水循环更新速度或者遭受严重的污 染，那么就会面临水资源不足，甚至枯竭的严重局面。所以对于特定地区而 言，可开发利用的水资源量是有限的。必须重视水资源的合理利用与保护。 只有在开发利用强度不超过地区水循环更新速度以及控制水污染的条件下，
水资源才能不断获得更新，才能永继利用。
（六）水循环与水文现象以及水文学科的发展 水循环是地球上一切水文现象的根源，没有水循环，地球上也就不会发
生蒸发、降水，径流；不存在江河、湖泊。所以研究地球上的水循环，是认
识和掌握自然界错综复杂的水文现象的一把钥匙；是把握自然界各种水体的 性质、运动变化及其相互关系的有效方法和手段。可以说水循环与水量平衡 的研究引导了以往水文学科的发展，亦将指导水文学的未来，并正从宏观与 微观双向尺度上，不断拓宽与加深水文学科。
从宏观上讲，着重全球水循环与全球生物圈、全球气候系统以及岩石圈
之间界面过程的研究，借助卫星遥感手段，全球大气圈层和陆地表面的系统 观测资料，用以确定全球尺度的水文循环与能量通量，以及它们对环境变迁， 人类活动的影响等。
　　从微观方面来说，除了继续发展各类流域水文模型外，正深入到单元尺 度的细微观测与计算模拟，开展不同自然地理区的水循环微观过程的实证， 以及土壤水分动态平衡、蒸发、蒸腾水文模型等研究。
　　总之，宏观与微观水循环的研究相结合，将进一步推动今后水文学向纵 深方向发展。