2.3 与水文循环有关的气象、水文因素
自然界中水文循环的重要环节——蒸散、水汽输送、降水、径流(包括地表径流和地下径流),与大气的物理状态密切相关;气象和气候因素对水资源的形成与分布具有重要影响。
2.3.1 主要气象因素
主要气象因素包括气温、气压、湿度、蒸散和降水。
(1)气温的影响。由于地球是大气的第二热源,因此地表的热力状况随时间和空间的变化必然导致气温的相应变化。气温在一个地区具有昼夜变化、季节变化和多年变化。
(2)气压的影响。由于大气密度随高度增加而降低,因此压力也随高度增加而降低。而地表热力状况的差异,造成气压在水平方向的变化。地表覆盖状况不同,热力状态有很大差异。例如,由于水和岩土的热容量差别较大,因此,冬季大陆气温较海洋低,气压则高于海洋地区,夏季则正好相反。这就造成了海陆之间的气压差,而形成了周期性的季风。气压差引起气流,气流运动使大气中的水分与热量重新分配,从而引起各种复杂的天气现象。
(3)湿度的影响。空气中水汽含量构成了空气湿度。水汽具有重量,所以也有压力。空气中水汽含量的多少,可以用重量或压力表示。湿度分为绝对湿度和相对湿度两种。由于饱和水汽含量随温度降低而减小,因此当绝对湿度不变时,随气温下降,相对湿度随之增高。当绝对湿度与饱和水汽含量相等时,相对湿度等于100%。空气中水汽达到饱和时的气温称为露点。当气温降到露点以下,空气中过剩的水汽即凝结而形成不同形式的液态或固态降水。
(4)蒸散的影响。在常温下水由液态变为气态进入大气的过程称为蒸散。土壤、水体表面的蒸发和植物的散发(蒸腾)合称为蒸散。空气中的水汽主要来自地表水、地下水、土壤水和植物水的蒸散。有了蒸散作用,水文循环才得以不断进行。
(5)降水的影响。降水是水文循环的主要环节之一,一个地区降水量的大小,决定了该地区水资源的丰富程度,对地下水资源的形成具有重要影响。
蒸散与降水对水文循环特别是地下水资源的形成与分布影响重大,后续课程还会涉及。
2.3.2 水文因素
水文因素主要是径流。径流是指降落到地表的降水在重力作用下沿地表和地下流动的现象,为水文循环的重要环节和水均衡的基本要素,分为地表径流和地下径流,两者具有密切联系,并经常相互转化。降落到地表的水通过下渗环节,对降水进行地表与地下径流的分配。
径流通常用流量、径流量、径流模数、径流深度、径流系数等指标表示。流量是指单位时间内通过河流(渠道、管道)某一断面的水量,常用单位为m3/s;径流量是某一时段t内通过河渠某一断面的总水量,常用单位为m3或万m3;径流模数是单位流域面积上的平均产水量,常用单位为L/(s·km2);径流深度是计算时段内的总径流量分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层深度,常用单位为mm;径流系数是同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值,无量纲。