水文学
水文的基本概念
水循环

水分子借由吸收太阳的辐射能,使其从海水或是陆地蒸发,可因为地面温度过低而直接在蒸发后不久凝结于地表,甚至凝固称做霜,大多数情况蒸发的水分子,或称做水蒸气,上升至高空,因寒冷而凝结成云,再以雨水、雪、冰雹等形式降至海洋、陆地,若降落在寒冷高地则可能形成冰川,或在较为平缓的地势汇集形成湖泊或河流,或是渗入土壤成为地下水,随后河水、湖水、地下水等液态水分子再流入海洋,这当中可能还伴随着蒸发。由于这个过程可以不断的循环发生,因此称为水循环。在水循环的过程中,还必需顾及生物系统对于水资源的迟延作用,同时地表滞留洼蓄、植物截留与中间流的效应也是水循环的一部份。
水平衡
水平衡是指地表上某一区域,在一定时间之内,水量收入和支出的均衡状态。全球海陆总降水量又与总蒸发量保持平衡,大约57万立方公里。尽管整体来说全球保持水平衡,但不同地区,因为气候的差异,使得水平衡会随着时间、空间产生变化,一般而言,降水量与蒸发量的差额称为迳流量,包括地面水体与地下水。迳流量可以反应一地可用水的盈亏,也就是一个地区是否为剩水区或缺水区,更意味着迳流量的差距,在不同地区会影响人们用水的习惯。例如在以色列,该国因地处副热带高压区,因大量蒸发与缺少降水,尽管约旦河流经而该国,迳流量仍为负值,而在农业上发展出对水的高度节约使用技术,称为「滴灌」。
特殊形态的水体
河流
当降水量超过地面的渗入量,过剩的雨水会沿着地表的坡度向海拔较低处流动,经年累月会在地表上刻划出小的纹路或水沟,长期下来会因为持续侵蚀沟道而形成具有固定流道的河流。
湖泊
水体在地表凹陷处长及积聚,终年不干不涸,且水深在五公尺以上者称为湖泊。分布于外流河流域的湖泊,由于湖水外流,盐类不会堆积,因此多为淡水湖;分布远离海岸的内流河流域之湖泊,盐类积聚容易,多成为咸水湖。
地下水
广义地下水指降水渗入地面后,保存在地面以下的水体,包含不饱和带土壤水,和饱和带地下水,后者为狭义地下水。
各种水体储量表
水体种类 | 储量(千立方公里) | 占总水体千分比 | 占总淡水千分比 | 滞留时间 |
---|---|---|---|---|
海水 | 1,338,000 |
965.3 |
—— |
2500年 |
地下咸水 | 12,870 |
9.3 |
—— |
深层1400年 |
地下淡水 | 10,530 |
7.6 |
300.6 |
深层1400年 |
永冻土底水 | 300 |
0.22 |
8.6 |
10000年 |
土壤水 | 17 |
0.01 |
0.5 |
1年 |
咸水湖 | 85 |
0.06 |
—— |
17年 |
淡水湖 | 91 |
0.07 |
2.6 |
17年 |
沼泽水 | 12 |
0.008 |
0.3 |
5年 |
河水 | 2 |
0.002 |
0.06 |
16天 |
生物水 | 1 |
0.001 |
0.03 |
数小时 |
冰川 | 24,064 |
17.36 |
686.97 |
极地9700年 高山1600年 |
大气水 | 12 |
0.01 |
0.34 |
8天 |
水体总计 | 1,385,984 |
1000 |
—— |
—— |
淡水总计 | 35,029 |
25.3 |
1000 |
—— |
分支学科
- 河流水文学(也称“河川水文学”)
- 湖泊水文学
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