水文循环

[拼音]：shuiwen xunhuan

[外文]：hydrologic cycle

地球上的水在太阳辐射和重力作用下，以蒸发、降水和径流等方式进行的周而复始的运动过程。又称“水分循环”或“水循环”。水的三态转化特性是产生水文循环的内因，太阳辐射和重力作用是这一过程的动力。太阳向宇宙空间辐射大量热能，在到达地球的总热量中约有23％消耗于海洋和陆地表面的水分蒸发。平均每年有577000立方公里的水通过蒸发进入大气，通过降水又返回海洋和陆地。水文循环的空间范围上达地面以上平均约11公里的对流层顶，下至地面以下平均约 1公里深处。水以各种形态往返于大气、陆地和海洋之间。

认识史

古希腊柏拉图臆测地下有一个大水库，是一切水的来源，大水库中的水来回摆动，形成河流，汇入大海，通过地下通道，海水又返回水库。亚里士多德认为，地下空穴中的空气冷却凝结成水，成为许多发源于高山的河流的水源。他也曾提出，降水是河水的来源之一。古罗马建筑师M.V.P.维特鲁维吸收了前人关于水文循环概念的科学描述部分，提出了一个包括雨水入渗形成地下水等比较完整的水文循环概念。中国古代《黄帝内经素问》（公元前 400余年）一书中提出：“地气上为云，天气下为雨，雨出地气，云出天气。”比较科学地描述了成云致雨的水文现象。成书于公元前 3世纪的《吕氏春秋·圜道》篇比较完整地记述了水文循环现象：“云气西行云云然，冬夏不辍；水泉东流，日夜不休。上不竭，下不满，小为大，重为轻。圜道也。”法国水文学家P.佩罗1674年在《泉水之源》一书中，把观测的年降水量与塞纳河的估计流量作了比较，得出塞纳河年径流量是降水量的六分之一的结论。这个科学的定量概念的提出被公认为现代科学水文学的开始。20世纪60年代以来，随着现代科学技术的发展，把水文循环视为一个动力连续系统在不断地探索和研究。

物理过程

（1）蒸散发。太阳辐射使水从海洋和陆地表面蒸发，从植物表面散发变为水汽，成为大气的一部分（见植物散发）。

（2）水汽输送。水汽随着气流从一个地区被输送到另一地区，或由低空被输送到高空。

（3）降水。进入大气的水汽在适当条件下凝结，并在重力作用下以雨、雪和雹等形态降落。

（4）径流。降水在下落过程中一部分蒸发，返回大气，一部分经植物截留、下渗、填洼及地面滞留后，通过不同途径形成地面径流、表层流和地下径流，汇入江河，流入湖海。海洋同大陆之间的水分交换过程称大循环或外循环；海洋或大陆上的降水同蒸发之间的垂向交换过程称为小循环（见图）。

水量变化规律

（1）总水量保持平衡。在全球范围内，在相当长期的水文循环中，从地球表面的蒸发量同返回地球表面的降水量相等，处于相对平衡状态。在海洋，蒸发量虽然大于降水量，但来自大陆的径流使这部分缺水得到补偿，所以海水量不会减少。在大陆，虽然降水量大于实际蒸发量，但多余的水量形成径流汇入海洋，因此大陆上的水也不会增多。

（2）时空分布不均匀。水文循环中水量的年际变化很明显，一些地区河川径流的丰水、枯水年往往交替出现。一般说，低纬度湿润地区，降雨较多，雨季降水集中，气温较高，蒸发量大，水文循环强烈；高纬度地区冰雪覆盖期长，气温低，水文循环较弱；而干旱地区降水稀少，蒸发能力大，但实际蒸发量小，水文循环微弱。水文循环这种不均匀现象造成了洪涝、干旱等多变的复杂的水文情势。

循环速度

据估算，地球上每年参加水文循环的总水量平均为577000立方公里(折合水深为1130毫米)，而大气对流层中的水分总量约为 12900立方公里（折合水深25毫米）。这些水分通过蒸发和降水每年平均更换约45次，即更新期约8天。河川径流的更新期约16天，土壤水约 1年。地球上各种水体在水文循环中有不同的更新期（见水资源）。

中国的水文循环路径

中国上空的水汽主要来自印度洋的孟加拉湾和南海地区。也来源于西风环流带来的大西洋水汽。强盛的北风带来北冰洋的水汽，鄂霍次克海的水汽随东北风来到东北地区。上述水汽在一定条件下形成大量降水。径流主要通过黑龙江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、珠江等水系，浙、闽、台水系及西南诸河水系入海。中国的外流流域约占全国总面积的64％，即流入太平洋的约占57％，流入印度洋的约占6.5％，尚有小部分流入北冰洋，只占0.5％。

水文循环的意义

水文循环是自然界物质运动、能量转化和物质循环的重要方式之一，它对自然环境的形成、演化和人类的生存产生巨大的影响：

（1）直接影响气候变化。通过蒸散发进入大气的水汽，是产生云、雨和闪电等现象的主要物质基础。蒸发产生水汽，水汽凝结成雨（冰、雪），吸收或放出大量潜热。空气中的水汽含量直接影响气候的湿润或干燥，调节地面气候。

（2）改变地表形态。降水形成的径流，冲刷和侵蚀地面，形成沟溪江河；水流搬运大量泥沙，可堆积成冲积平原；渗入地下的水，溶解岩层中的物质，富集盐分，输入大海；易溶解的岩石受到水流强烈侵蚀和溶解作用，可形成岩溶等地貌。

（3）造成再生资源。水文循环造成巨大的、可以重复使用的再生水资源，使人类获得永不枯竭的水源和能源，为一切生物提供不可缺少的水分；大气降水把天空中游离的氮素带到地面，滋养植物；陆地上的径流又把大量的有机质送入海洋，供养海洋生物；而海洋生物又是人类食物和制造肥料的重要来源。水文循环所带来的洪水和干旱，也会给人类和生物造成威胁。

参考书目

Hydrology for Engineers