登陆注册
17294300000022

第22章 认识水循环(2)

散度为正的地区表示水汽自该地区向四周辐散,称该地区为水汽源,在这种情况下降水比较少;反之散度为负的地区,表示四周有水汽向该地区汇集,称该地区为水汽汇,降水比较多。例如,我国大陆东半部水汽总输送场中,其主要水汽耦合区与主要降水区的分布就存在良好的对应关系。黄土高原与华北平原常年为水汽源,东南沿海地区为主要水汽耦合区,所以前者降水远少于后者。

(2)影响水汽输送的主要因素

影响水汽含量与水汽输送的因素很多,主要因素如下:

①大气环流的影响。如前所述水汽输送形式有两种,其中环流输送处于主导地位。这和大气环流决定着全球流场和风速场有关。流场和风速场直接影响全球水汽的分布变化,以及水汽输送的路径和强度。因此,大气环流的任何改变,必然通过流场和风速场的改变而影响到水汽输送的方向、路径和强度。

②地理纬度的影响。地理纬度的影响主要表现为影响辐射平衡值,影响气温、水温的纬向分布,进而影响蒸发以及空中水汽含量的纬向分布,基本规律是水汽含量随纬度的增高而减少。

③海陆分布的影响。海洋是水汽的主要源地,因而距海远近直接影响空中水汽含量的多少,这也正是我国东南沿海暖湿多雨,愈向西北内陆腹地伸展,水循环愈弱、降水愈少的原因。

④海拔高度与地形屏障作用的影响。这一影响包括两方面:其一是随着地表海拔高度的增加,近地层湿空气层逐步变薄,水汽含量相应减少,这也是青藏高原上雨量较少的重要原因;其次是那些垂直于气流运行方向的山脉,常常成为阻隔暖湿气流运移的屏障,迫使迎风坡成为多雨区,背风坡绝热升温,湿度降低,水汽含量减少,成为雨影区。

降水

降水是水循环过程的最基本环节,是地表径流的本源,亦是地下水的主要补给来源。降水在空间分布上的不均匀与时间变化上的不稳定性又是引起洪、涝、旱灾的直接原因。所以在水文学水资源的研究与实际工作中,十分重视降水的分析与计算。

降水是受地理位置、大气环流、天气系统、下垫面条件等因素综合影响的产物。地理位置、大气环流等的影响已在水汽输送一节中阐述,这里主要介绍地形、森林、水体等下垫面条件以及人类活动对降水的影响。

1.地形条件影响

地形主要是通过气流的屏障作用与抬升作用对降水的强度与时空分布发生影响的。这在我国表现得十分强烈。许多丘陵山区的迎风坡。常成为降水日数多、降水量大的地区,而背向的一侧则成为雨影区。

1963年8月海河流域邢台地区的特大暴雨,其雨区就是沿着太行山东麓迎风侧南北向延伸,呈带状分布,轴向与太行山走向一致,即是典型实例。地形对降水的影响程度决定于地面坡向、气流方向以及地表高程。

位于台湾岛的中央山脉,因受湿热气流的影响最强,所以递减率最大,达105毫米/100米;而位于内陆的甘肃省祁连山,由于当地水汽含量少,降水的年递增率仅7.5毫米/100米。但是,这种地形的抬升增雨并非是无限制的,当气流被抬升到一定高度后雨量达最大值,此后雨量不再随地表高程的增加而继续增大,甚至反而减少。

2.森林对降水的影响

森林对降水的影响极为复杂,至今还存在着各种不同的看法。例如,法国学者F·哥里任斯基根据对美国东北部大流域的研究得出结论,大流域上森林覆盖率增加10%,年降水量将增加3%。

根据前苏联学者在林区与无林地区的对比观测,森林不仅能保持水土,而且直接增大降水量。例如,在马里波尔平原林区上空所凝聚的水平降水,平均可达年降水量的13%。我国吉林省松江林业局通过对森林区、疏林区及无林区的对比观测,森林区的年降水量分别比疏林区和无林区高出约50毫米和83毫米。

总体来说,森林对降水的影响肯定存在,至于影响的程度,是增加或是减少,还有待进一步研究。森林对降水的影响,与森林面积、林冠的厚度、密度、树种、树龄以及地区气象因子、降水本身的强度、历时等特性有关。

3.水体的影响

陆地上的江河、湖泊、水库等水域对降水量的影响,主要是由于水面上方的热力学、动力学条件与陆面上存在差别而引起的。

“雷雨不过江”这句天气谚语,形象地说明了水域对降水的影响。这是由于大面积水体附近空气对流作用,受到水面风速增大、气流辐散等因素的干扰而被阻,从而影响到当地热震雨的形成与发展。

根据观测,水域对降水的影响,总体来说是减少降水量,但因季节而有差异。例如,夏季在太湖、巢湖及长江沿岸地带,存在程度不同的少雨区,以南京到扬中平原之间的长江沿岸较为典型,夏季降水量比周围地区少50~60毫米,但冬季则比周围略有增加,增加值不超过10毫米,所以从全年来说还是减少了降水量。

又如,新安江水库建成后,库区北部的年降水量明显减少,最大可减少100毫米/年,估计库区中心可能减少150毫米,占全年降水量的11%左右。但在迎风的库岸地带,当气流自水面吹向陆地时,因地面阻力大,风速减小,加上热力条件不同,容易造成上升运动,促使降水增加。

4.人类活动的影响

人类对降水的影响一般都是通过改变下垫面条件而间接影响降水。例如,植树造林、或大规模砍伐森林、修建水库、灌溉农田、围湖造田、疏干沼泽等,其影响的后果有的是减少降水量,有的增大降水量,影响机理如前所述。

在人工直接控制降水方面,例如,使用飞机、火箭直接行云播雨,或者驱散雷雨云、消除雷雹等,虽然这些方法早已得到了实际的运用,但迄今由于耗资过多,只能对局部地区的降水产生影响。

需要着重指出的是,城市对降水的影响。这种影响主要表现为城市的增雨作用。例如,南京市区年降水量比郊区多22.6毫米,而且增加了大雨的机遇,雷暴和降雪的日子亦较多。其具体影响的程度、增雨量的大小,则视城市的规模、工厂的多少、当地气候湿润的程度等情况而定。

下渗

下渗,是水透过地面渗入土壤的过程,是水在分子力、毛细管引力和重力的作用下在土壤中发生的物理过程,是径流形成的重要环节。它直接决定地面径流量的生成及其大小,影响土壤水和潜水的增长,从而影响表层流、地下径流的形成及其大小。按水的受力状况和运行特点,下渗过程分为3个阶段:

①渗润阶段。水主要受分子力的作用,吸附在土壤颗粒之上,形成薄膜水。

②渗漏阶段。下渗的水分在毛细管引力和重力作用下,在土壤颗粒间移动,逐步充填粒间空隙,直到土壤孔隙充满水分。

③渗透阶段。土壤孔隙充满水,达到饱和时,水便在重力作用下运动,称饱和水流运动。

下渗状况可用下渗率和下渗能力来定量表示。下渗率指单位面积、单位时间渗入土壤的水量,也称下渗强度;下渗能力指在充分供水和一定土壤类型、一定土壤湿度条件下的最大下渗率。

影响下渗的因素有土壤的物理特性、降雨特性、流域地貌、植被和人类活动等。

下渗可通过野外实验用直接测定法和水文分析法加以测定。

径流

径流是水循环的基本环节,是水量平衡的基本要素,又是自然地理环境中最活跃的因素。从狭义的水资源角度来说,在当前的技术经济条件下,径流则是可资长期开发利用的水资源。河川径流的运动变化,直接影响着防洪、灌溉、航运和发电等工程设施。因而径流是人们最关心的水文现象。

影响径流形成和变化的因素主要有:气候因素、流域下垫面因素和人类活动因素。

1.气候因素

气候因素包括降水、蒸发、气温、风、湿度等。降水是径流的源泉,径流过程通常是由流域上降水过程转换来的。降水和蒸发的总量、时空分布、变化特性,直接导致径流组成的多样性、径流变化的复杂性。

气温、湿度和风是通过影响蒸发、水汽输送和降水而间接影响径流的。因此,人们称“河流是气候的产物”不无道理。

降水是产生径流的重要因素,但不是决定径流过程的唯一因素。出口断面流量过程线是流域降水与流域下垫面因素综合作用的直接后果,相同时空分布的降水,在不同流域所产生的流量过程具有完全不同的特性。

2.流域下垫面因素

流域下垫面因素包括:地理位置,如纬度、距海远近等;地貌特征,如山地、丘陵、盆地、平原、谷地、湖沼等;地形特征,如高程、坡度、坡向;地质条件,如构造、岩性;植被特征,如类型、分布、水理性质(阻水、吸水、持水、输水性能)等。

上述流域因素在空间上的随机组合,构成了下垫面条件的差异,这种差异足以构成产流方式(指各种径流成分产流机制的组合)及产流条件上的差异。流域中不同产流方式的空间分布及组合,便构成了流域产流机制的定态问题,这是一个缓变的因素。

流域也是各种水变化因素作用下的综合体。这些因素是降雨、蒸发、下渗、土壤湿度及地下水位等的时空分布与组合。它们直接导致不同产流模式在时程上的相互转换及产流过程中产流面积在空间上的发展,它们决定了流域产流特征的变化与发展,因而构成了流域产流机制中的动态问题,这是流域产流机制中的另一个核心问题,是一个可以迅速变化的因素。

总之,径流形成过程,除了降雨条件外,另一个重要条件就是流域下垫面。只有当雨水降落在一个流域上,水的运行过程才开始,也只有通过流域的下垫面,各种垂向、侧向的运行过程才能出现,并显示出它们在径流形成中的功能。

这种功能首先表现在:同样的降水条件下,不同的下垫面可以具有完全不同的径流效应。大量实测资料表明,尽管降水量、强度、历时等降雨特征相同,但在不同下垫面因素组合的山坡小流域中,出现了多种多样的径流过程。其差异主要表现如下:

①流量上,有大有小,各不相同。

②过程形态上,有的陡涨陡落,有的陡涨缓落,有的缓涨缓落,有单峰,有双峰,峰现时间的滞后时间长短也有差别。

③从径流组成上也有明显的差别。径流由地面径流、壤中流、地下径流所组成。

上述径流量和过程形态上的差别,主要是由于不同径流成分及其生成条件所决定的。出现成分、量、形的差异,归根结蒂是由于流域下垫面不同的构成和特性所致。

总之,流域具有对降雨再分配的功能。流域对垂向运行的水的再分配,形成了不同径流成分;对侧向运行的水的再分配,形成出口断面的流量过程。因此,相对于降水是径流的源泉来说,流域则是径流的发生场和分配场,也是径流形成中的重要因素。知识点蒸腾作用蒸腾作用,是水分从活的植物体表面(主要是叶子)以水蒸气状态散失到大气中的过程。与物理学的蒸发过程不同,蒸腾作用不仅受外界环境条件的影响,而且还受植物本身的调节和控制,因此它是一种复杂的生理过程。植物幼小时,暴露在空气中的全部表面都能蒸腾。

同类推荐
  • 传播中国古代科学文明的使者:李约瑟的故事

    传播中国古代科学文明的使者:李约瑟的故事

    李约瑟(1900~1995),英国伦敦人,著名生物化学专家、汉学家,数次来到中国,先后任英国驻华科学参赞,中英科学合作馆馆长,1946年赴巴黎任联合国教科文组织自然科学部主任。著有《中国科学技术史》28卷册、《化学胚胎学》《中国科学》《科学前哨》及《中国神针》。
  • 探索未知-认识少数民族医学

    探索未知-认识少数民族医学

    探索未知,追求新知,创造未来。本丛书包括:奇特的地理现象、遗传简介、生活物理现象解读、奥妙无穷的海洋、认识微生物、数学经典题、垃圾与环境、湛蓝浩瀚四大洋、生物的行为、漫谈电化学、数学古堡探险、中国的世界文化遗产、中国古代物理知识、中国三大三角洲、中国的地理风情、多姿的中国地形、认识少数民族医学、悠悠的中国河流等书籍。
  • 探索与发现

    探索与发现

    从钻木取火、结绳记事的远古时期发展到今天虚拟网络的数字时代,人类经历了数千年的时间。数千年来,我们人类所经历的最美妙的事就是神秘。而所接触的未知领域越多,人类对未来勇于追求和探索的精神也愈强。本书以最生动的文字,最精彩的图片,将这些神秘现象的奥妙娓娓道来,与青少年朋友们一起探索种种扑朔迷离的科学疑云。
  • 破译奥秘大世界丛书:破译神奇海洋之谜

    破译奥秘大世界丛书:破译神奇海洋之谜

    《破译奥秘大世界丛书:破译神奇海洋之谜》讲述的是揭秘海洋世界里的神奇之谜。
  • 探索未知丛书-从小学科学03

    探索未知丛书-从小学科学03

    探索未知,追求新知,创造未来。本丛书包括:地理世界、动物乐园、海洋与天空、化学天地、计算机王国、历史趣闻、美术沙龙、农业科学、少年楷模、物理城堡、艺术天地、音乐之声、幼儿教育、语文大观、植物之谜、走遍天下、祖国在我心中等书籍。
热门推荐
  • 搞翻王爷的日子

    搞翻王爷的日子

    都说他娶了一个完美无可挑剔的王妃。听她软软糯糯的说‘王爷说的是’时,也会令他很有成就感。但,每每侍寝时她便给他晕过去或吐过去是什么意思?她身体真那么破?当他将她抛到脑后而与其他小妾打的火热时,却发现,气势凌人教训恶霸的、郊外,策马扬鞭英姿飒爽的竟然就是他病弱柔顺的王妃?!
  • 人皆有错:名家经典

    人皆有错:名家经典

    科学是美丽的,科学中有对真善美的追求。《人皆有错(名家经典)》所辑文章,既有对自然奥秘的探索,也有科学研究的心得体会;既有科学与艺术、科学与人类文明、东西方科学的对照,也有对科学未来发展状况的争辩与沉思。读之,可以开拓科学视野,可以深味科学思想与精神,让我们一起来走进这块好奇、怀疑、智慧的疆域吧!
  • 青衫栀拾

    青衫栀拾

    清风徐来,我们相遇在栀子花开的季节,淡雅的清香令人心旷神怡,如果其中飘着爱的味道,又会有什么意想不到的事发生呢?会碰出怎样的火花呢?
  • 梦魔之荒园

    梦魔之荒园

    一场梦,七个人,相遇在一个叫作荒园的地方,而这一切的开始,只是所谓梦魔的一个游戏。然而事实真的如此吗?
  • 中国粮食市场研究(第二辑)

    中国粮食市场研究(第二辑)

    本书内容包括:宏观篇、粮价上涨会导致通货膨胀吗、雪灾引发的销区粮食安全的思考;政策篇、粮食最低收购价政策成本—收益分析及其启示;市场篇;资料篇等。
  • 海贼女帝

    海贼女帝

    故事发生在一片虚构的大陆,世界分为克拉玛大陆以及四大海域,还有一片与世隔绝未知的大陆。念是人体身体能量的具现,人可以通过某种途径使自己的身体能量具现化,这就是念能力,随着念能力的泛滥,生命能量的外泄,一种神秘的生命正悄然诞生,这是种与人类和其他物种截然不同的存在,并由此导致了多年以后世界陷入了一场浩劫—念虫之祸。作品主要描述了在一片虚构的克拉玛大陆和四大海域上所发生的一系列相互联系的权力斗争、厮杀、游历冒险和念能力抗衡的故事,电话石,指南针鸟,念气,飞艇,海上铁轨,赏金犯,海贼,革命军,除念师,灭却师等等不一样的动漫新元素带领你们走进奇妙的架空世界。本书采用POV手法叙述,即多视点人物写作手法,全书由事件推动情节的发展。本书虽然是奇幻小说,但着重点在各OVA主角人性的描写,以及各事件的种种矛盾冲突。
  • 霸道男友爱上迷糊萌妹子

    霸道男友爱上迷糊萌妹子

    冷漠无情的黑道老大,高智商的集团总裁。本是距人于千里之外。可是却因为小时候的恩人而不得不照顾他时而迷糊可爱时而性感充满诱惑力的女儿。一个卡哇伊的萌妹子,好像心里有了一丝丝喜欢上了他的感觉。每每见到他心就会扑通扑通的乱跳。脸立马就变成了充满诱惑力的红苹果。让人不禁想有咬一口的冲动。他们两个人竟要在一起居住一年的时间!哈!当腹黑冷漠毫无情感的黑道老大碰见甜甜晓心的妹子,他们之间会碰撞出什么样的火花呢?……欢迎加入霸道男友爱上迷糊妹子,群号码:462454753。私戳我丫~~
  • 对症足部特效疗法治百病

    对症足部特效疗法治百病

    人的足部就像一个取之不尽的宝库,其中密布着经络和穴位,并隐藏着心脏、肝脏、肾脏等反射区,长期坚持对足部经络及相应脏腑反射区进行良性刺激,不仅可以改善亚健康状态,还可以对某些常见疾病起到明显治疗或者辅助治疗的作用。此外,观察足部的变化可以为自己做个体检,及早发现身体脏腑的病变,为及时治疗争取时间。为了方便读者从速对照学习,本书采用图文并茂的方式,介绍了足部与健康的关系,教读者怎样通过观察足部进行疾病自查,并针对常见不适症状推荐了按摩、刮痧、拔罐、足浴、艾灸、药敷、保健操等对足部施术的特效疗法。
  • TFBOYS之真相爱

    TFBOYS之真相爱

    主要写了伊唯沫,蓝依心,林紫寒三个女孩来到贵族学校。第一天她们看到了王俊凯,王源,易烊千玺。沫心寒看到他们三个后便一见钟情。。。可是,凯源玺已经和莲雨晴,张诺熙,方颖萱三个女孩订了婚。沫心寒知道这件事后坚定的说;没关系,婚礼当天你们逃婚吧。到了婚期那天,凯源玺偷偷溜了出来,开着跑车接了沫心寒来到了一个漂亮,温馨的地方。。。。。
  • 三国双璧

    三国双璧

    文武有双璧,清河两少年。武者安国,文者昌邦,生逢乱世,胜者为王。二十八星宿神心血来潮的乱世游戏,两个少年默默成长称雄天下的传奇故事,三十年沉浮起落,一片天空,四海争锋。