我们所生活的星球上,不仅有种类丰富的矿物、岩石,千姿百态的地表形态,还有在自然界中处于不断运动、转化状态的各种水体,它是地球上人类和一切生物得以生存的必要条件和物质基础。
    地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于空中、地表和地下,包括大气水、海水、陆地水(河、湖、沼泽、冰雪、土壤水和地下水),以及生物体内的生物水。这些水不停地运动着和相互联系着,共同构成水圈。水圈的上限可视为对流层顶,下限为深层地下水所及的深度。
    通常情况下,一个水体就是一个完整的生态系统,包括其中的水、悬浮物、溶解物、底质和水生生物等,此时我们也称其为水环境。全球水的总储藏量约为13.9亿立方千米,其中97.42%是海水,只有2.58%是淡水,而淡水中的约77%是以极地冰帽和高山积雪和冰川形式存在的。它们在各种存在形态之间和各水体之间不断地转化和循环,形成水的大循环和相对稳定的分配。

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    地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳辐射和地球引力的推动下,水在水圈内各组成部分之间不停的运动着,构成全球范围的大循环,并把各种水体连接起来,使得各种水体能够长期存在。
    水循环及其基本过程
    地球上各种形态的水,在太阳辐射、重力等作用下,通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节,下断地发生相态转换和周而复始运动的过程,称为水循环。地球上各类水体,通过水循环形成了一个连续而统一的整体。
    由于海洋是地球上水的主要源地,因此水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,并被气流输送到各地,大部分留在海洋上空,少部分深入内陆,在适当条件下,这些水汽凝结成降水。其中,海面上的降水直接回归海洋,陆地表面的降水,除部分重新蒸发回到空中外,另一部分经植物的截留、地面拦蓄、下渗等环节转化为地表和地下径流,最后亦汇入海洋,构成全球性的巨大的、统一的、连续有序的动态大系统。
    降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最主要环节,这三者构成的水循环途径决定着全球的水量平衡,也决定着一个地区的水资源总量。水量平衡是说,在一个足够长的时期里,全球范围的总蒸发量等于总降水量。径流是一个地区(流域)的降水量与蒸发量的差值。多年平均的大洋水量平衡方程为:蒸发量=降水量+径流量;多年平均的陆地水量平衡方程是:降水量=径流量+蒸发量。但是,无论是海洋还是陆地,降水量和蒸发量的地理分布都是不均匀的,这种差异最明显的就是不同纬度的差异。据估计,全球总的循环水量约为4961012立方米/年,不到全球总储水量的万分之四。在这些循环水中,约有22.4%成为陆地降水,这其中的约三分之二又从陆地蒸发掉了。但总算蒸发量小于降水量,这才形成了地面径流。
    水循环原理
    第一,水循环服从于质量守恒规律。水循环从实质上讲是物质与能量的传输、储存和转化过程,并且整个过程具有连续性。
    第二,水循环的基本动力是太阳辐射和重力作用。在常温常压条件下,水的三相变化是水循环的前提条件;地理环境、海陆分布等外部环境制约着水循环的路线、规模与强度。
    第三,水循环涉及整个水圈,并深入大气圈、岩石圈及生物圈,同时通过无数条路线实现循环和相变。
    第四,从全球看,水循环是个闭合系统,但从局部地区看水循环却是开放系统。
    第五,地球上的水在循环过程中,总携带着一些物质一起运动,不过这些物质并不像水那样构成完整的循环系统,因此通常讲的水文循环,仅指水分的循环,简称水循环。
    水循环的类型
    水循环是一个整体,它分为很多过程,也是这些过程的综合体。按不同途径与规模,我们大致可以分为两大类:大循环和小循环。
    (一)大循环
    又称外循环或海陆间循环,指发生在全球海洋与陆地间的水交换过程。它是我们主要研究的对象,对我们的生活、气候、地理地貌等产生影响最大的也是它。
    海陆间大循环的具体过程是:海洋表面的水在太阳辐射作用下,蒸发上升,通过气流的作用被输送到陆地上空,在一定的条件下以降水的形式降落至地面。降落至地面的大气降水,一部分被植物截留;大部分在重力作用下沿地表流动,形成地表径流;一部分下渗,形成地下径流。地表径流汇入江河,最后回归海洋;地下径流也可以补给河流的形式,流入河流,最后汇集到海洋进入循环,或以泉的形式露出地表,通过蒸发,一部分进入大气。大气降水在下渗和形成径流的过程中,也有一部分通过蒸发返回大气。通过海陆间水循环运动,陆地上的水不断得到补充,水资源得以再生。在这过程中,除一部分通过蒸发返回大气,绝大部分最终都流回海洋,从而实现海陆间循环,维持着海陆间水量的相对平衡。
    (二)小循环
    又称内部循环,是指发生于海洋与大气之间,或陆地与大气的水交换过程。前者称海上内循环,后者称内陆循环。
海上内循环
    海上内循环是指从海洋表面蒸发的水汽,在海洋上空凝结致雨,直接降落到海面上的过程。这是参与水体数量最多的循环。
内陆循环
    内陆循环指陆地表面和植物蒸腾蒸发的水汽,在内陆上空成云致雨,降落至地表的循环过程。这种循环由于缺少直接流入海洋的河流,因此与海洋水交换较少,具有一定的独立性。
    水循环的意义
    1.水循环不仅将地球上的各种水体,组合成连续、统一的水圈,而且在循环过程中渗入大气圈、岩石圈与生物圈,将地球上的四大圈层联系在一起,形成相互联系、相互制约的统一整体。因此水循环深刻地影响了地球表层结构的形成,以及今后的演化与发展。
    2.地球上的水循环是巨大的物质流和能量流,是具有全球意义的能量传递者和输送者。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的矛盾得到缓解。正是这种水、热的不同组合,形成了地球不同的自然带。
    3.水循环是海陆间联系的主要纽带。海洋通过蒸发,源源不断地向大陆输送水汽,形成降水,进而影响陆地上的一系列的物理、化学和生物过程;而陆地上的径流,又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,从而影响海水的性质、海洋沉积、海洋生物等等。
    4.水循环不断塑造地表形态。水循环过程中的流水以其持续不断的冲刷、侵蚀作用、搬运和堆积作用,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。
    5.由于存在水循环,水才能周而复始地被重新利用,成为可再生资源。水循环的强弱和时空变化,是制约一个地区生态环境平衡和失调的关键,是影响地区内生物体活动的主要因子。对同一地区来说,水循环强弱的时空变化,又是造成本地区洪、涝、旱等自然灾害的主要原因。
    习题精选
    1.属于陆地水循环的地理现象有(  )
        A.长江东流    B.台风登陆    C.塔里木河夏汛    D.海水蒸发

    2.水循环的能量来源是(  )
        A.太阳辐射能    B.重力能    C.大气运动    D.水的三态变化

    3.下列河流或湖泊中,没有参与海陆间循环的是(  )
        A.黄河    B.青海湖    C.黑龙江    D.鄱阳湖

    4.下图若表示海陆间水循环,下列说法不正确的是(  )

        A.①至④分别代表大气水、地表水、地下水、海洋水
        B.冰期来临时,e=a=b+c=b+d
        C.C过程受降水强度、植被、地面、坡度等影响
        D.目前人类对水循环施加影响主要是对b施加影响

    5.把地理环境中各个圈层联系起来的是(  )
        A.地表物质循环    B.地质循环     C.水循环    D.生物循环

    6.关于水循环的叙述,正确的是(  )
        A.从数量上看,水资源的更新主要靠海上内循环
        B.陆地循环对陆地水补给量很少,因此对各地影响和意义都很小
        C.从改善小气候的角度看,加强陆地内循环比海陆间循环更重要
        D.参与海陆间循环的地区,不一定参与陆地循环

    7.从水平衡原理看,多年平均蒸发量不等于多年平均降水量的区域是(  )
        A.塔里木盆地    B.长江流域    C.陆地内流区域    D.全球

    8.利用水循环和水平衡规律,改变水的时间和空间分布,化害为利的行为有(  )
        A.修建水库    B.引水灌溉    C.跨流域调水    D.植树造林

参考答案

1.C    2.A    3.B    4.B    5.C    6.C    7.B    8.A
    知识拓展 巧妙的水循环  

    水循环对地上的生物很重要。没有水循环,世界上所有的水将流进海洋;并且永远在海洋里;雨不会降落到地上,植物将不能成活,河流将干涸,池塘将是空的,土地将变成没有生命的沙漠;你的水龙头也将干涸。
    雨水充满了我们的湖泊、河流和大地,雨水为我们提供饮用水。但是地球上的降雨不是均匀的。事实上,一些地区几乎不下雨。世界各地的人们发明了收集和储存水的多种聪明的方法。
    【收集雨水供全年使用】
    在美国的西南部,几个星期甚至几个月不下雨。干旱或长期无雨是常见的。干旱导致农作物歉收,河流流过黏土区就逐渐干涸。
    为解决这个问题,奥斯汀(得克萨斯州)的居民创造了一种收集雨水以供他们全年使用的方式——屋顶集水!每家房子的外面放着两个32000升的大桶,下雨时,雨水沿着用锡做的屋顶流进下面的大桶里。桶里的特殊光线杀死水中的细菌。水质检测确信水是纯净的。然后用管子把收集的雨水送到房子的不同地方。他们甚至用屋角边的落水管来收集雨水。这些水是供家庭用具和屋外使用的。像这样的雨水收集系统能供日用水190升的家庭用11个月!
    【雪融化成的河】
    美国西北部和加拿大的山区,一年中的大部分时间气候寒冷。由雪或冰形成的河,叫做冰河。但是人们发现了使用这些冻结的水源的方法。怎样用?在干燥炎热的夏季,当太阳照射时,冰和雪开始融化,人们收集雪水,家庭用来饮用、洗澡等,企业用来开动机器,农民用来灌溉农作物。人们储存额外的水供冬季使用。
    【今天的智利多雾!】
    设想一个地方一直下雾,但从来不下雨!春干沟(地名),智利的一个乡村,位于南美安第斯山脉的高处,这里水是稀少的。直到最近,人们取水的惟一方法是去13里外的地方买水。大部分村民一天只能买15开水。而在美国,每人每天平均用350升!为解决缺水问题,科学家创造了从雾中收集淡水的系统。他们在山上排列起75个大塑料网,每个网有八张大号床那么大。雾中的水收集在网上的三角形洞中。
    一万多个雾的粒子结合成一个水滴,然而每个网一天能收集多于152升的水!一个太阳能的系统在水中加入氯,这样水就可以安全饮用了。全部的网每天能收集1.14万升的水——全从雾中!这些水足够一个330人的村子用一天。
    【堤坝拦水】
    在印度古加拉特,三分之二的村庄目前没有永久性的可靠水源,其主要原因是地下水的过度开采。为了帮助解决这一问题,村民们在季节性河流上横向建筑小型的泥土拦水堤,以便在雨季期间形成小型水池,用来重新补充地下水供给量。雨季过后,水池渐渐消失。拦水堤只不过用来恢复地下水源,而从不直接将水拦截住用于供水。这项技术十分简单,建造成本较低,维护修理也很方便。一个由政府出资的机构帮助村民设计拦水堤并支付所需费用。村民们则负责建造和维护他们的拦水堤,并负担20%左右的建造费用。有一位印度工程师相信,此类工程项目最终能够收集到多达该国降雨量50%的水。
    地下水水坝提供了另一种补充地下水的方法。这些水坝是地下水的障碍物,它们将地下水拦截在一定的区域内,防止它们从地下流失。在某些地区,地下水水位下降幅度太大,即使下一场大雨也无法使水位回升。而在另一些地区,通过将雨水收集到地下水水库中去,已使水位从深度200英尺上升到深度20英尺。印度沙漠地区的人们使用这种技术已经有几个世纪的历史了,如今这种做法被引进到山区。其中一个村的村长说道:「原来的枯井现在全年有水。」