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微专题——水量平衡及其应用
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2023.11.16 福建

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地理学(geography),是研究地理要素或者地理综合体空间分布规律、时间演变过程和区域特征的一门学科,是自然科学与人文科学的交叉,具有综合性、交叉性和区域性的特点。

在现代地理学中,“地”是指地球或者是地球表面,或者是地球表层,或者是指一个区域。“理”是指事理、规律,或者是事物规律性的内在联系。因此,地理很多时候被高中生戏谑为不讲天理的“玄学”。

高中地理中有很多关于平衡的理论,比如水量平衡、海-气热量平衡、河流的冲淤平衡、生态平衡、人口迁移(城市化)、产业转移中的动力和阻力平衡等等。


地理事象的演变要从“失衡”的视角找出具体原因,同时也要从“促衡”的方向探寻对策。这就是地理平衡思维。


平衡思想实际上在生活中也很常见,比如饮食平衡,个人和社会平衡、工作和生活平衡等。所以我们都要重视平衡思维,出现问题要及时找出失衡原因(因素),从“促衡”方向寻找解决家庭、工作或者学习问题的对策。

1

水量平衡的概念

从长期来看,全球水的总量没有什么变化。但是,对一个地区来说,有的时候降水量多,有的时候降水量少。某个地区在某一段时期内,水量收入和支出的差额,等于该地区的储水变化量。这就是水平衡原理。

▲区域水平衡概念和内涵框架


水量平衡是水循环的数量表示,指地球任一区域在一定时段内,收入的水量与支出的水量之差等于该区域内的蓄水变量。



2

水量平衡原理:收入=支出

水循环是地球上客观存在的自然现象,水量平衡是水循环内在的规律。水量平衡方程式则是水循环的数学表达式,其方程式为:多年平均降水量=多年平均径流量+多年平均蒸发量。

简单的说水平衡就是一个区域水的收入和支出相等。

▲区域水平衡的基本原理示意



水平衡具体解读如下:

①水量平衡简单表示为:储水变化量=降水量-蒸发量-径流量。

如果某地无储水变化,那么也可以表示为:②降水量=蒸发量+径流量。

任何一个闭合流域:③降入流域的降水量=蒸发量+流出流域河水量。

径流量包括地表径流和地下径流,所以:

④多年平均径流量=多年平均地表径流量+多年平均地下径流量。

地表水下渗到地下之后,一部分会储存在地下的土壤当中、一部分会被植物的根系吸收转化为生物水,再通过植被的蒸腾作用散发的大气当中转化为大气水,一部分也会直接从土壤当中蒸发掉转化为大气水,所以:

多年平均下渗量>多年平均地下径流量
下渗的水越多,地下径流量也就越多,但下渗的水没有完全转化为地下径流量,没有转化为地下径流量的那一部分,大部分通过植被蒸腾和土壤水蒸发循环到了大气当中,所以:

下渗量和地下径流量呈正相关下渗量和蒸发量呈负相关

下渗量越多,地表的水就越少,所以:

⑦下渗量和地表径流量呈负相关。

水的收和支

3

水量平衡原理的应用

4

训练题

【2017年全国一卷】如图示意我国西北某闭合流域的剖面.该流域气候较干,年均降水量仅为210毫米,但湖面年蒸发量可达2000毫米.湖水浅,盐度饱和,水下已形成较厚盐层,据此完成1﹣3题.

1.盐湖面积多年稳定,表明该流域的多年平均实际蒸发量

A.远大于2000毫米

B.约为2000毫米

C.约为210毫米

D.远小于210毫米

【解析】我国西北地区,典型的温带大陆性气候,降水较少,蒸发旺盛.根据材料可知,盐湖面积多年稳定,说明蒸发量和降水量应一致,所以该流域的多年平均实际蒸发量和降水量数值差不多,约为210毫米。故选:C。

2.流域不同部位实际蒸发量差异显著,实际蒸发量最小的是

A.坡面     B.洪积扇

C.河谷     D.湖盆

【解析】洪积扇、河谷、湖盆均为砂质碎屑物质,易下渗含水量较多,在干旱环境下蒸发旺盛;而坡面为基岩且坡度较大,不易下渗含水量少,几乎无水以供蒸发,故蒸发量最小.故选:A。

3.如果该流域大量种植耐旱植物,可能会导致(  )

A.湖盆蒸发量增多

B.盐湖面积缩小

C.湖水富营养化加重

D.湖水盐度增大

【解析】我国西北地区水资源缺乏,种植大量耐旱植物会吸收地下水,增加下渗,导致地表水资源减少,“盐湖面积缩小”,B正确。

【2019年深圳二模】蒸发是指水由液态转化为气态的相变过程。蒸发能力是指在一定气象条件下,充分供水时某一固定下垫面的最大可能蒸发量。气象台站利用持续盛有液态水的蒸发皿观测到的蒸发量是蒸发能力,并不是下垫面的实际蒸发量。图3示意我国西北干旱区年实际蒸发总量的空间分布。据此完成4~6题。

4、根据区域的自然地理环境推测,四个地形区中蒸发能力均值最高的是

A.塔里木盆地      B.天山山地

C.阿尔泰山地      D.准噶尔盆地

【解析】四地中,阿尔泰山及天山海拔较高,气温较低,再加上纬度较高(比塔里木盆地相比),所以蒸发能力相对较弱,B、C不符;准噶尔盆地位于天山以北,相比塔里木盆地,纬度偏高,而塔里木盆地沙漠广布,夏季气温高,且地处暖温带,年平均气温比准噶尔盆地要高,故塔里木盆地蒸发能力均值最高,D不符,A正确。

5、我国西北干旱区年实际蒸发总量的分布格局主要取决于

A.太阳辐射强弱      B.气温高低

C.降水多少            D.风速大小

【解析】图中可以看出年实际蒸发总量准噶尔盆地区域西部值最大,塔里木盆地值最小,图中的这些区域中,塔里木盆地中有塔克拉玛干大沙漠,深居内陆,再加上四周受高原山地影响,水汽难以深入,最为干旱,它的实际蒸发总量最小,所以影响该值大小的因素应是降水多少,C正确;塔里木盆地的平均气温要高于准噶尔盆地,气温高,蒸发量应大,但塔盆地实际蒸发量少,B不符;塔里木盆地内沙漠多流动型沙丘,风较大,塔盆地纬度相对较低,在干旱区太阳辐射较强,但塔里木盆地的实际蒸发量却较小,所以A、D不是决定的主要因素;故本题正确选C。

6、我国下列四个湖泊,冬季湖面单位面积实际蒸发量最小的是

A.台湾日月潭        B.江西鄱阳湖

C.云南滇池           D.新疆博斯腾湖

【解析】实际蒸发既要考虑到水体量,也要考虑到气温等因素。台湾日月潭地处纬度最低,云南滇池次之,江西鄱阳湖也位于亚热带,冬季时这三地湖泊平均气温会高于0度,而新疆博斯腾湖,冬季气温低于0度,湖面会有冰封现象,既使这里受冬季风的影响风较大也会因冰封与气温低的作用,实际蒸发量最小。故本题正确选D。

7.(2021年南宁市一模)(22分)阅读图文资料,完成下列要求。

某个地区在某一段时期内,水量收入和支出的差额,等于该地区的储水变化量。这就是水平衡原理。地处我国东北的松花江流域降水季节变化和年际变化显著,洪涝和干旱等气象灾害频发。2013年8月,该流域发生特大洪水。图10示意松花江流域范围,表2为流域内7、8月水循环相对量多年平均值(以降水量为100%)。7、8月该流域多年储水变化量接近为0。

(1)指出7、8月份松花江流域降水水汽的主要来源。(4分)

(2)根据水平衡原理计算表l中X的值,并说出计算依据。(6分)

(3)从水循环角度,说明2013年8月松花江流域洪水的形成原因。(8分)

(4)由于降水的变化,甲同学认为2013年8月松花江流域水汽蒸发量较常年偏低,乙同学则认为会偏高。你赞同哪一位同学的观点?请说明判断理由。(4分)

【答案】

(22分)(1)夏季风从太平洋带来的水汽;(2分)当地蒸发(腾)到大气中的水汽。(2分)

(2)根据水平衡原理,流域水量输入减去水量输出等于储水变化量,(2分)由于储水变化量接近0,所以水量输入(86%)等于水量输出(X+44.3%),(2分)X=86%-44.3%=41.7%。(2分)

(3)(2013年8月)夏季风强盛,(2分)来自外部的水汽输入量增加,(2分)流域内降水量大增,(2分)雨水在地表汇集,河湖水位猛涨,形成洪水。(2分)

(4)甲同学:与常年相比,(2013年8月)降水增多,地面附近温度偏低,潜在蒸发量偏弱。(4分)

乙同学:与常年相比,(2013年8月)降水增多,地表水、地下水等含量高,实际蒸发量偏大。(4分)(或:降水增多,洪水期水面宽阔,有利于蒸发。)

8.(2018·全国文综Ⅰ)阅读图文资料,完成下列要求。

乌裕尔河原为嫩江的支流。受嫩江西移、泥沙沉积等影响,乌裕尔河下游排水受阻,成为内流河。河水泛滥,最终形成面积相对稳定的扎龙湿地(下图)。扎龙湿地面积广大,积水较浅。

(1)河流排水受阻常形成堰塞湖,乌裕尔河排水受阻却形成沼泽湿地。据此推测扎龙湿地的地貌、气候特点。

(2)分析从乌裕尔河成为内流河至扎龙湿地面积稳定,乌裕尔河流域降水量、蒸发量数量关系的变化。


【答案】
(1)地势平坦开阔;气候较为干旱(蒸发能力强)
(2)降水量基本不变化,蒸发量逐渐增大,二者数量关系由降水量大于蒸发量最终变为降水量等于蒸发量。
【解析】

(1)题,一题两问,一是推测湿地的地貌特点,二是推测湿地的气候特点。依据图示信息可知,该地纬度高,属于温带气候,降水量较少,蒸发量大。乌裕尔河下游排水受阻没有形成湖泊而形成大片湿地,且面积广大,积水较浅,可推测该地地势平坦且开阔。

(2)题,注意要求从降水量与蒸发量数量的变化方面分析。乌裕尔河刚成为内流河时,降水量大于蒸发量,随着扎龙湿地面积的扩大,蒸发量不断增大,最终降水量与蒸发量达到相对平衡状态。

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