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地球上的水体分布

地球上的水分布很广泛。它以固态、液态和气态的形式分布于海洋、陆地以及大气之中，形成各种水体，共同组成水圈。其中，海洋是水圈的主体，面积约3.61×108km2，覆盖了地球表面约71%的面积。地球上96.53%的水存在于海洋中。陆地水包括地表水（如河流水、湖泊水、沼泽水等）和地下水。生物水和大气水在地球上含量很少，但却是水圈中较为活跃的因子。我们往往把海洋、河流、湖泊、冰川、地下800米深度以上和大气层7千米以内的水作为水环境的主体。

地球上的总水量达1 385 984.61万亿立方米，占地球质量的万分之二。其中，绝大部分为咸水，淡水只占全球总水量的2.53%。淡水中68.7%为冰川及永久雪盖，30.1%为地下水，前者地处僻远，难以利用，后者需凿井提取，才能利用。余下的1.2%才为可以利用的江河、湖、土壤和大气圈中的水。地球上各种水体的估计储量见表9-1。

表：地球上各种水体的储量

序号	类别	水储量（万亿立方米）	占总储量的百分比%	占淡水储量的百分比%
1	海洋水	1 338 000	96.5
2	地下水	23 400	1.7
	其中地下咸水	12 870	0.94
	地下淡水	10 530	0.76	30.1
3	土壤水	16.5	0.001	0.05
4	冰川与永久雪盖	24 064.1	1.74	68.7
5	永冻土底冰	300	0.022	0.86
6	湖泊水	176.4	0.013
	其中湖泊咸水	85.4	0.006
	湖泊淡水	91	0.007	0.26
7	沼泽水	11.47	0.0008	0.08
8	河网水	2.12	0.0002	0.006
9	生物水	1.12	0.0001	0.003
10	大气水	12.9	0.001	0.04
	总计	1 385 984.61	100
	其中淡水	35 029.21	2.53	100

资料来源：据联合国会议有关文件，1977

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地下水

大气降水降落到地表，其中一部分渗透到地表以下土层里和岩石的孔隙、裂隙及溶洞中，形成地下水。全球地下水分布面积达1.3亿平方公里，总水量830万立方公里，占全球总水量的0.59%，占淡水总量的22%，是人们生活和生产的重要供水水源。地下水的形成与地质条件、自然地理条件和人类活动等因素有关。特别是在地表水较为缺乏和地表水污染比较严重的地区，地下水的开发和利用日益重要。

（1）地下水的类型。不同岩石或地层的透水性存在差异，把透水性好、其中的地下水在重力作用下可自由移动的地层或岩石称为含水层，反之把透水性差的地层或岩石称为滞水层（或隔水层）。按地下水的埋藏条件，地下水可分为上层滞水、潜水和承压水。

图：地下水的类型

（2）泉。泉是地下水的天然露头。无论上层滞水、潜水或承压水都可以在适宜的条件下涌出地表形成泉。它在山区比平原分布普遍。凡是泉温超过当地平均气温的泉水（或者水温超过20℃的泉），叫做温泉。温泉水中一般都含有一定数量的特殊矿物成分，具有医疗作用，目前在旅游方面很受重视。

（3）过量开采地下水的危害。随着社会经济的发展，人类的用水量巨增，许多地区地表水资源严重不足，使人们转而大规模开发利用地下水，造成开采量超过补给量，结果造成地下水枯竭，引起地面下沉、甚至塌陷，致使地面建筑物受到影响，在沿海地区引起海水倒灌等一系列问题。地下水过量开采主要发生在大城市。例如，北京市因超采地下水形成的地下“漏斗” 面积达1000多平方千米；位于太行山前冲积扇上的石家庄市因超采地下水造成的地下“漏斗” 范围与河北平原中部的冀枣衡漏斗连成了一体，面积达5000多平方千米；上海市因大量开采地下水造成地面沉降，下沉幅度达2米多。

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河流
地表水在重力作用下，经常性地（或间歇性地）沿着陆地表面上的线形洼地流动，形成河流。河流在我国有江、河、川、溪、涧等不同称呼。

（1）水系。水系是在一定集水区内，大大小小河流构成的脉络相连的水道系统。比较大的河流一般取长度最长或水量最大的作为干流，流入干流的河流叫做支流。河流一般都有河源和河口。河源是河流的发源地，是河流的起点，一般指最初具有地表水流形态的地方。河源以上可能是冰川、湖泊、沼泽或泉眼。河口是河流流入海、河、湖的地方，是河流的终端。其中，流入海洋的称为外流河，如世界著名的亚马孙河、尼罗河、长江、密西西比河等；注入内陆湖泊或沼泽，或因渗漏、蒸发而消失于荒漠中的称为内陆河，如我国新疆的塔里木河。在河口处经常有泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、湖处形成三角洲。

河源到河口两端的高度差叫落差，单位河长内的落差叫比降。大的河流还可以分为上、中、下游三段。一般而言，上游河床窄，比降大，流速大，流量小，冲刷占优势，河槽多为基岩或砾石；中游河床比降渐缓，流速减小，流量加大，冲刷淤积都不严重，河槽多为粗沙；下游河床平坦，河道宽广，比降小，流速小而流量大，淤积占优势，多浅滩或沙洲，河床多细沙和淤泥。

水系特征包括河流长度、河网密度和河流的弯曲系数等。河流长度（河长）是指河源到河口的轴线长度。河网密度是指单位流域面积内河流总长度。它表示一个地区河网的疏密程度，能综合反映一个地区的自然地理条件。河流的弯曲系数是某河段的实际长度与该河段直线长度的比值。河段越弯曲，弯曲系数越大，越不利于航运和排洪。

（2）流域。流域是地面和地下水汇入河流并补给河流的区域，也可以说是地表水的集水面积。两个流域之间的界线称为分水线或分水岭。流域的特征主要包括流域面积、流域形状、流域的不对称系数、流域长度和平均宽度、平均高度和平均坡度等。它们对河流的水情要素有着直接的影响。

（3）水情要素。水情要素是用以表达水流情势变化的主要尺度。主要包括水位、流速、流量、泥沙、水化学、水温和冰情等。水位是指河流中某一基准面上的水面高程。流速是指河流中水质点在单位面积内移动的距离，单位为m/s。流量指单位时间内流经某一过水断面的水量，单位为m3/s。水温指河水的温度，太阳辐射和河水的补给特征是影响水温的主要因素。含沙量指单位体积河水中所含泥沙的质量，单位是kg/m3。水化学是指河水的化学组成、性质及其在时空上的变化，以及它们同环境之间的相互关系。河水是一种成分极其复杂的溶液，其溶质成分和含量与流经地区的土壤、岩石和植被等因素有关。生产实践中，无论是生活用水、农业用水还是工业用水都要考虑水的化学成分。随着现代工农业生产的发展，河流水化学发生了很大变化，河水污染越来越严重。水化学的组成也成为研究河流污染程度的重要指标。

（4）河流补给。河水的来源叫做河流的补给。根据河流补给形式的不同，一般可分为雨水补给、融水补给、湖泊和沼泽补给以及地下水补给等类型。

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湖泊
湖泊是陆地表面具有一定规模的蓄水洼地，是湖盆、湖水和湖中物质相互作用的自然综合体。一般来说，面积在1平方千米的有水洼地才叫湖泊。全世界各大陆均有湖泊分布，全球湖泊总面积约2 700 00平方公里，占全球大陆面积的1.8%，其中以北欧和北美的湖泊最多。其中，北美洲的苏比利尔湖面积82680平方公里，容积11600立方公里，是世界上最大的淡水湖；亚洲的贝加尔湖深达1620米，是世界上最深的湖泊。

（1）分类。根据湖盆的成因，湖泊可以分为以内力作用为主形成湖盆的湖泊和以外力作用为主形成湖盆的湖泊。前者有构造湖（如洱海、贝加尔湖等）、火山口湖（如长白山天池）、堰塞湖（如五大连池）等。后者有河成湖（如洪泽湖）、海成湖（如西湖）、冰成湖（如芬兰、瑞典的湖泊群以及我国西藏高原的一些湖泊）、风成湖（如内蒙古的一些湖泊）等。

（2）功能意义。湖泊具有多种功能，它蕴藏着大量的水利、水力资源，给我们以灌溉、航运、发电和调节径流之利；湖泊是重要的自然资源，它含有或埋藏着盐、碱、硝、石膏等矿产资源和富集着多种稀有元素，可为化学工业和国防工业提供重要原料；它还养育着鱼、虾、蟹、贝、菱、藕等动、植物，成为人们的食物来源。湖泊是独特的生态系统，它对当地的气候、生态等都具有一定的影响。

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径流
降雨及冰雪融水在重力作用下沿地表或地下流动的水流称为径流。

类型 按水流来源有降雨径流和融水径流；按流动方式可分地表径流和地下径流，地表径流又分坡面流和河槽流；此外，还有水流中含有固体物质（泥沙）形成的固体径流，水流中含有化学溶解物质构成的离子径流等。

形成 降水是径流形成的首要环节。降在河槽水面上的雨水可直接形成径流。流域中的降雨如遇植被，要被截留一部分。降在流域地面上的雨水渗入土壤，当降雨强度超过土壤渗入强度时产生地表积水，并填蓄于大小坑洼，蓄于坑洼中的水渗入土壤或被蒸发。坑洼填满后即形成从高处向低处流动的坡面流。坡面流里许多大小不等、时分时合的细流（沟流）向坡脚流动，当降雨强度很大和坡面平整的条件下，可成片状流动。从坡面流开始至流入河槽的过程称为漫流过程。河槽汇集沿岸坡地的水流，使之纵向流动至控制断面的过程为河槽集流过程。自降雨开始至形成坡面流和河槽集流的过程中，渗入土壤中的水使土壤含水量增加并产生自由重力水，在遇到渗透率相对较小的土壤层或不透水的母岩时，便在此界面上蓄积并沿界面坡向流动，形成地下径流（表层流和深层地下流），最后汇入河槽或湖、海之中。在河槽中的水流称河槽流，通过流量过程线分割可以分出地表径流和地下径流。

影响因素 径流是流域中气候和下垫面各种自然地理因素综合作用的产物。

a 气候因素。它是影响河川径流最基本和最重要的因素。气候要素中的降水和蒸发直接影响河川径流的形成和变化。降水方面，降水形式、总量、强度、过程以及在空间上的分布，都会影响河川径流的变化。例如，降水量越大，河川径流就越大；降水强度越大，短时间内形成洪水的可能性就越大。蒸发方面，主要受制于空气饱和差和风速。饱和差越大，风速越大，则蒸发越强烈。气候的其他要素如温度、风、湿度等往往也通过降水和蒸发影响河川径流。

b 流域的下垫面因素。下垫面因素主要包括地貌、地质、植被、湖泊和沼泽等。地貌中山地高程和坡向影响降水的多少，如迎风坡多雨，背风坡少雨。坡地影响流域内汇流和下渗，如山溪的水就容易陡涨陡落。流域内地质和土壤条件往往决定流域的下渗、蒸发和地下最大蓄水量，例如在断层、节理和裂缝发育的地区，地下水丰富，河川径流受地下水的影响较大。植被，特别是森林植被，可以起到蓄水、保水、保土作用，削减洪峰流量，增加枯水流量，使河川径流的年内分配趋于均匀。

c 人类活动。例如，通过人工降雨、人工融化冰雪、跨流域调水增加河川径流量；通过植树造林、修筑梯田、筑沟开渠调节径流变化；通过修筑水库和蓄洪、分洪、泄洪等工程改变径流的时间和空间分布。

径流是地球表面水循环过程中的重要环节，它的化学、物理特性对地理环境和生态系统有重要的作用。

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人工湖泊
──水库
水库是由人工改造或修建水工建筑物而形成的、具有一定容积和用途的水量交换缓慢的水体，又称人工湖泊。

水库一般由四部分组成：拦河坝、输水洞、溢洪道和电站。拦河坝起拦蓄水量抬高水位的作用；输水洞可以引水灌溉，有时用来兼泄部分洪水；溢洪道起宣泄洪水的作用；水电站是利用水能资源的设施。

水库的根本作用是把多水期的部分径流存蓄起来，在少水期再放出去，从而对径流起调节作用。水库通过这一过程达到防洪、灌溉、发电等功能，此外，还可以用于发展航运、旅游。因此，水库具有重要的社会、经济和生态意义。

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大气中的水汽凝结物
──露、霜、雾凇和雨凇、云和雾等
　　水由气态变为液态的过程称为凝结。水由气态直接转变为固态的过程称为凝华。大气中水凝结或凝华一般条件：一是有足够的凝结核或凝华核；二是大气中水汽要达到饱和或过饱和状态。当水汽的凝结物产生于地表或地物上时，形成露、霜、雾凇和雨凇等，发生于空气中时，形成云和雾。

　　露或霜 在晴朗微风的夜晚，地表强烈辐射冷却，当气温下降到露点以下，空气中的水汽达过饱和时，在地面或地面物体（如草、花等）上，就会出现水汽凝结物，如露或霜。如果露点温度在0℃以上，凝结成的水滴称为露，若露点温度在0℃以下，水汽直接凝华成白色的冰晶，称为霜。露的量虽有限，但对植物很有利，尤其在干燥地区和干热天气，常有维持植物生命的功用。例如沙漠中，虽数月无雨，植物还可以依赖露水生长发育。

　　雾凇 聚集在地面物体（树、电线杆等）迎风面上，呈针状和粒状的一种白色疏松微小固体凝结物叫雾淞。它常出现在风小、有雾、湿度高的寒冷天气里，多见于我国高寒山区以及东北地区的冬季。如长白山的天池平均每年有180天可见到雾凇，吉林省的松花湖每年冬季出现雾凇，形成壮观的景色。

　　雨凇 在0℃以下，由过冷却的雨滴或毛毛雨雨滴，在接触的物体表面形成的光滑而透明的冰层叫雨淞，以山地和湖区多见。如峨眉山平均每年有雨凇135天之多。

　　雾凇和雨凇是一种灾害性天气。它们能压断电线、折损树木，对输电、通讯、交通、农业生产等影响较大。如山东临沂一次雨凇，一米电话线上冻结物的冰层量达3.5kg，造成通讯电线折断，损失很大。

　　雾和霾 悬浮在近地面空气中的大量水滴或冰晶，使水平能见度小于1km的物理现象称为雾。在近地面空气中悬浮大量极微小的干燥尘粒（烟尘、尘粒），使水平能见度小于1km的空气混浊现象称为霾，在城市或霾时可见到此现象。雾对植物的生长非常有利，尤其在干旱的秋冬季节，它可增加土壤水分减少植物蒸腾，但对交通有较大影响和危害。

　　云 云是悬浮在大气中的小水滴或冰晶微粒或两者混合的可见聚合物。不同高度、不同形态的云是水圈水分循环的必经之路，它的发生发展和变化伴随着能量的转化及一定的天气现象，因此云对天气变化具有一定指示意义。按照云的状态、高度、厚度，可以对云进行分类，如表8—3。