第三章 地球上的水 

地球不同于其他行星的主要特征之一，是地球上有豐富的水。地球上的水，分布廣泛，全球約有四分之三的面積覆蓋著水，因而地球有“水的行星”之稱。
 
  地球上的水呈固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)，分布于海洋、陸地以及大氣之中，形成各種水體，并且共同組成水圈。水圈是一個(gè)連續(xù)不規(guī)則的圈層。水圈的質(zhì)量只占地球質(zhì)量的萬(wàn)分之四，但是水圈卻在人類賴以生存的地理環(huán)境中起著重要的作用。

 
  水是地球上人類和一切生物得以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)；人類在生活和生產(chǎn)中，都不能缺少水。水作為資源來(lái)說(shuō)，是其他任何物質(zhì)所不能代替的。地球上各種水體中，海洋水是最主要的，它占地球上水儲(chǔ)量的96.5％。海洋水是咸水，當(dāng)前科學(xué)技術(shù)還不能大規(guī)模進(jìn)行淡化，用之于生產(chǎn)。分布于陸地上的河流、湖泊、冰川和地下水等水體是生產(chǎn)、生活用水的主要來(lái)源，占地球上水儲(chǔ)量的3.5％，但實(shí)際上可利用的只是其中的一小部分。

第一節(jié) 水循環(huán)和水平衡 
自然界的水循環(huán) 水循環(huán)是指自然界的水在水圈、大氣圈、巖石圈、生物圈四大圈層中通過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。自然界的水循環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)刻都在全球范圍內(nèi)進(jìn)行著，它發(fā)生的領(lǐng)域有：海洋與陸地之間，陸地與陸地上空之間，海洋與海洋上空之間。
（一）海陸間循環(huán) 海陸間循環(huán)是指海洋水與陸地水之間通過(guò)一系列過(guò)程所進(jìn)行的相互轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)。這是最重要的一種循環(huán)運(yùn)動(dòng)。這一運(yùn)動(dòng)的具體過(guò)程是：廣闊海洋表面的水經(jīng)過(guò)蒸發(fā)變成水汽，水汽上升到空中隨著氣流運(yùn)行，被輸送到大陸上空，其中一部分水汽在適當(dāng)條件下凝結(jié)，形成降水。降落到地面的水，一部分沿地面流動(dòng)，形成地表徑流①；一部分滲入地下，形成地下徑流。二者經(jīng)過(guò)江河匯集，最后又回到海洋。這種海陸間的循環(huán)又稱為大循環(huán)。通過(guò)這種循環(huán)運(yùn)動(dòng)，陸地上的水就不斷得到補(bǔ)充，水資源得以再生。
（二）內(nèi)陸循環(huán) 降落到大陸上的水，其中一部分或全部（指內(nèi)流區(qū)域）通過(guò)陸面、水面蒸發(fā)和植物蒸騰形成水汽，被氣流帶到上空，冷卻凝結(jié)形成降水，仍降落到大陸上，這就是內(nèi)陸循環(huán)。由內(nèi)陸循環(huán)運(yùn)動(dòng)而補(bǔ)給陸上水體的水量為數(shù)很少。

 
（三）海上內(nèi)循環(huán) 海的水蒸發(fā)成水汽，進(jìn)入大氣后在海洋上空凝結(jié)，形成降水，又降到海面。
  在水循環(huán)的一系列過(guò)程中，通過(guò)降水、地表徑流、入滲、地下徑流、蒸發(fā)和植物蒸騰等各個(gè)環(huán)節(jié)，使大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈相互聯(lián)系起來(lái)，并在它們之間進(jìn)行能量交換。同時(shí)因水在運(yùn)動(dòng)中夾帶溶解物質(zhì)和泥沙而使物質(zhì)遷移。再者，由于水循環(huán)運(yùn)動(dòng)，使大氣降水、地表水、地下水、土壤水之間相互轉(zhuǎn)化，使水資源形成不斷更新的統(tǒng)一系統(tǒng)。

  據(jù)計(jì)算，大氣中總含水量為12900立方千米，而全球年降水總量為577000立方千米，大氣中的水汽平均每年可以跟降水轉(zhuǎn)化44次（577000／12900），也就是大氣中的水汽，平均每8天多輪換一次（365／44）。全球河流總儲(chǔ)水量約2120立方千米，而河流年徑流量為47000立方千米，這就是說(shuō)，全球的河水每年可以跟降水轉(zhuǎn)化22次（47000/2120），也就是河水平均每16天多輪換一次（365／22）。由于地球上的水處于循環(huán)運(yùn)動(dòng)之中，從這個(gè)意義來(lái)說(shuō)，水是一種世界性的不斷更新的資源，具有取之不竭的特點(diǎn)。但是在一定的空間和時(shí)間范圍內(nèi)，水資源又是有限的。如果人類取用水量超過(guò)更新的數(shù)量，就要造成水資源的枯竭。

水平衡 地球上的水時(shí)時(shí)刻刻都在循環(huán)運(yùn)動(dòng)，從長(zhǎng)期來(lái)看，全球水的總量沒(méi)有什么變化。但是，對(duì)一個(gè)地區(qū)來(lái)說(shuō)，有的時(shí)候降水量多，有的時(shí)候降水量少。某個(gè)地區(qū)在某一段時(shí)期內(nèi)，水量收入和支出的差額，等于該地區(qū)的儲(chǔ)水變化量。這就是水平衡原理。
  根據(jù)水平衡原理，一條外流河流域內(nèi)某一段時(shí)期的水平衡方程式為：
       P-E-R=ΔS
  式中P為流域降水量，E為流域蒸發(fā)量，R為流域徑流量，ΔS為流域儲(chǔ)水變量。從多年平均來(lái)說(shuō)，流域儲(chǔ)水變量ΔS的值趨于零。
  流域多年水平衡方程式為：
     P0=E0+R0
  式中P0、E0、R0分別代表多年的平均降水量、蒸發(fā)量、徑流量。
  海洋的蒸發(fā)量大于降水量，多年平均降水量平衡方程式可寫為：
  P0=E0-R0
  全球多年平均水平衡公式為：P0=E0
  根據(jù)估算全球平均狀況，每年海洋上約有505000立方千米的水蒸發(fā)到空中，而總降水量約為458000立方千米，總降水量比總蒸發(fā)量少47000立方千米，這同陸地注入海洋的總徑流量相等。每年陸地上約有72000立方千米的水蒸發(fā)到空中，而總降水量約為119000立方千米，總降水量比總蒸發(fā)量多47000立方千米，這也同陸地注入海洋的總徑流量相等。
 

  我們已經(jīng)知道，水循環(huán)是通過(guò)大氣中的水汽輸送和陸地上的徑流輸送而實(shí)現(xiàn)的。目前，人類活動(dòng)對(duì)全球大氣的水汽輸送幾乎沒(méi)有影響，而對(duì)地表徑流輸送，在局部地區(qū)卻可以施加某些影響。例如一個(gè)地區(qū)修建水庫(kù)，引水灌溉，跨流域調(diào)水等，就是利用水循環(huán)和水平衡的規(guī)律，改變水的時(shí)間和空間分布，化害為利。人類活動(dòng)如果忽視了該地區(qū)水循環(huán)和水平衡的規(guī)律，不恰當(dāng)?shù)馗淖兯臅r(shí)間和空間分布，如大面積地濫伐森林，大面積地排干湖泊和沼澤，過(guò)度抽取地下水，就會(huì)給生產(chǎn)和生活帶來(lái)不利的后果。因此，了解水平衡原理，采取合理措施，合理利用自然界的水資源，是十分重要的。
 
問(wèn)題和練習(xí) 
1．用水循環(huán)示意圖說(shuō)明什么是海陸間循環(huán)，它和內(nèi)陸循環(huán)有什么區(qū)別。
2．根據(jù)全球水平衡表，分別說(shuō)出陸地上外流區(qū)域和內(nèi)流區(qū)域的水量是怎樣平衡的。

第二節(jié) 海洋水 
一 海水的鹽度和溫度 
海水的鹽度 海水中含有很多鹽類物質(zhì)。海水的鹽類物質(zhì)中，氯化鈉占70％，氯化鎂占14％，因此海水的味道既咸又苦。海水中所含的鹽類物質(zhì)數(shù)量很大，如果把世界上海水中的鹽類物質(zhì)都分離出來(lái)，平鋪在陸地上，可使全世界陸地平均高度增加約150米。為了表示海水中鹽類物質(zhì)的數(shù)量，人們規(guī)定1000克海水中所含溶解的鹽類物質(zhì)的總量，叫鹽度。
  世界大洋的平均鹽度約為35‰，但是大洋各處并不都一樣。海洋表面鹽度分布的規(guī)律是：從南北半球的副熱帶海區(qū)分別向兩側(cè)的高緯度和低緯度遞減。南北回歸線附近降水少，蒸發(fā)量大于降水量，海洋表面的海水鹽度最高。赤道附近降水豐沛，降水量大于蒸發(fā)量，鹽度稍低。自回歸線向高緯度，隨著蒸發(fā)量的減少，鹽度也逐漸降低。世界上鹽度最高的海區(qū)在紅海，鹽度超過(guò)40‰。紅海位于副熱帶，降水稀少，蒸發(fā)旺盛，且兩岸皆是干燥的熱帶沙漠地區(qū)，幾乎無(wú)陸上淡水輸入，所以，海水鹽度較高。鹽度最低的海區(qū)在波羅的海。波羅的海不僅蒸發(fā)量較小，而且四周陸上河流有大量淡水匯入，對(duì)海水起了稀釋作用，鹽度不超過(guò)10‰。

 
  此外，洋流對(duì)海水鹽度的影響也很明顯。暖流的海水鹽度較高，寒流的海水鹽度較低。在同緯度地帶，暖流經(jīng)過(guò)的海區(qū)，鹽度偏高；寒流經(jīng)過(guò)的海區(qū)，鹽度偏低。
海水的溫度 海水熱量的收入，主要來(lái)自太陽(yáng)輻射的熱量。海水熱量的支出，主要是海水蒸發(fā)所消耗的熱量。世界海洋每年熱量的收入和支出，基本上是平衡的，只是不同季節(jié)，各個(gè)海區(qū)的熱量收支不平衡。因此，各個(gè)海區(qū)的水溫隨著季節(jié)變化而有所變化。
  海洋表面水溫的高低，受太陽(yáng)輻射的影響，隨時(shí)間和空間而變化。此外，寒暖流經(jīng)過(guò)的海區(qū)，水溫也受影響。一般說(shuō)來(lái)，同一海區(qū)的水溫，夏季高些，冬季低些。不同海區(qū)的水溫，低緯度高些，高緯度低些；暖流水溫高于所流經(jīng)海區(qū)的水溫，寒流水溫低于所流經(jīng)海區(qū)的水溫。

 
  由于太陽(yáng)輻射首先到達(dá)海水表面，海水溫度因海深而有變化，只是變化幅度不大，特別是1000米以下的水溫變化很小。例如，1000米深處到3000米深處，大致從5℃降到2℃左右。
水的熱容量比土壤大2～3倍，比巖石大5～7倍，比空氣大3 000多倍。海洋面積廣，水量大，而且熱容量又很大，所以海水溫度的變化比陸地溫度的變化小得多。這就使海洋上空的氣溫比陸地上空的氣溫變化慢，因此海水對(duì)大氣溫度起著調(diào)節(jié)作用。
 
二 洋流 
洋流的形成 海洋表層的海水，常年比較穩(wěn)定地沿著一定方向作大規(guī)模的流動(dòng)，叫做洋流，又叫海流。洋流形成的主要原因如下：
  首先，大氣運(yùn)動(dòng)和近地面風(fēng)帶，是海洋水體運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿?。盛行風(fēng)吹拂著海面，推動(dòng)海水隨風(fēng)漂動(dòng)，并且使上層海水帶動(dòng)下層海水流動(dòng)，形成規(guī)模很大的洋流，這叫風(fēng)海流。例如南北半球盛行西風(fēng)和信風(fēng)所形成的洋流。 
  其次，由于各海域海水的溫度、鹽度不同，引起海水密度的差異，從而導(dǎo)致海水流動(dòng)，這叫密度流。例如，地中海因蒸發(fā)旺盛，海水的鹽度高，密度大，水面降低，而相鄰的大西洋海水的鹽度比地中海低，密度小，水面比地中海高，于是大西洋表層海水經(jīng)直布羅陀海峽流入地中海，地中海的海水由直布羅陀海峽底層流入大西洋。
  第三，由風(fēng)力和密度差異而產(chǎn)生的洋流，使出發(fā)海區(qū)的海水減少，而由相鄰海區(qū)的海水來(lái)補(bǔ)充，這樣也形成洋流，叫補(bǔ)償流。補(bǔ)償流有水平的，也有垂直的。垂直補(bǔ)償流又分上升流和下降流。例如秘魯附近的海區(qū)就有上升流。

 
  在自然界中，洋流的形成，往往不是單獨(dú)受一個(gè)因素的影響，而是同時(shí)受幾個(gè)因素的綜合影響。此外，地轉(zhuǎn)偏向力以及陸地的形狀突出，也迫使洋流的方向發(fā)生改變。
洋流的分布 從世界洋流分布圖上，不難看出洋流分布雖然很復(fù)雜，但還是有規(guī)律可循的。

（一）在中、低緯度海區(qū)，形成以副熱帶為中心的大洋環(huán)流。赤道南北兩側(cè)的東南信風(fēng)和東北信風(fēng)，驅(qū)動(dòng)赤道南北兩側(cè)的海水由東向西流動(dòng)，這叫赤道洋流。赤道洋流到達(dá)大洋西岸，受到陸地的阻擋，除一小股回頭向東形成赤道逆流外，大部分沿海岸向較高的緯度流去，轉(zhuǎn)化為西風(fēng)漂流。當(dāng)它們到達(dá)大洋東岸時(shí)，又有一部分折向低緯度，從而形成環(huán)流。這種大洋環(huán)流受地轉(zhuǎn)偏向力的影響，在北半球作順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)，在南半球作反時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)。
（二）在北半球中、高緯度海區(qū)，也有大洋環(huán)流，它呈反時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)。
（三）南極大陸的外圍，陸地很少，海面廣闊。南緯40°附近海域終年受西風(fēng)影響，形成西風(fēng)漂流。
（四）北印度洋海區(qū)，由于季風(fēng)的影響，洋流具有明顯的季節(jié)變化。冬季盛行東北風(fēng)，海水向西流，洋流呈反時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)；夏季盛行西南風(fēng)，海水向東流，洋流呈順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)。
洋流對(duì)地理環(huán)境的影響 全球的大洋環(huán)流，對(duì)高、低緯度間熱能的輸送和交換，對(duì)全球熱量的平衡，都有重要意義。大陸東西岸某些地區(qū)的氣候，受洋流作用的影響很顯著。例如，西歐海洋性氣候的形成，北大西洋暖流對(duì)它有巨大的作用；澳大利亞西海岸、秘魯太平洋沿岸的荒漠環(huán)境，沿岸寒流起了一定的影響。
洋流對(duì)海洋生物的分布有顯著的影響。紐芬蘭和日本北海道的附近海區(qū)成為世界著名的漁場(chǎng)，跟寒暖流交匯給魚類帶來(lái)多種餌料有關(guān)。秘魯附近海區(qū)之所以水產(chǎn)豐富，跟這里的上升流有關(guān)。上升流把海水深處的磷酸鹽、硅酸鹽帶到海水上層，供給海洋浮游生物所需要的養(yǎng)料，浮游生物又為魚類提供餌料，因此秘魯附近的海域也成為世界有名的漁場(chǎng)之一。
  陸地上的各種污染物被排放到海里，洋流運(yùn)動(dòng)可以把海域的污染物質(zhì)攜帶到別的海域去，加快凈化速度。但是，別的海域因此也受到污染，從而使污染范圍擴(kuò)大，沿岸受影響的居民增多。
  洋流對(duì)航海事業(yè)的影響是顯而易見的。海輪順著洋流航行的速度，比逆著洋流航行要快得多。
  總之，洋流對(duì)其流經(jīng)的大陸沿岸氣候、海洋漁業(yè)，以及大洋航行等多方面都有影響，這種影響又在深刻地影響著人們的生產(chǎn)和生活。
 
問(wèn)題和練習(xí) 
1．世界大洋的海水為什么不是均一的？
2．分析說(shuō)明為什么赤道地區(qū)海水的鹽度低于副熱帶地區(qū)海水的鹽度。
3．看“世界洋流分布圖”，繪出太平洋上洋流分布的示意圖。
4．洋流的形成最主要原因是什么？舉例說(shuō)明洋流對(duì)地理環(huán)境的影響。

第三節(jié) 陸地水 
地球上的陸地水因空間分布不同，可以分為地表水和地下水。地表水包括江河水、湖沼水和以固態(tài)形式存在于陸地上的冰川等。 
一 河水 
河流的補(bǔ)給 河水的來(lái)源叫做河流補(bǔ)給。河水最主要的來(lái)源是大氣降水。降水的相當(dāng)一部分，經(jīng)過(guò)地表徑流匯入河流。陸地上的其他水體，如冰川、湖泊水、地下水，也常常是河流補(bǔ)給的組成部分，對(duì)某些河流來(lái)說(shuō)，還是相當(dāng)重要的部分。
  降水中的雨水，是河流補(bǔ)給最重要的形式。我國(guó)和世界上大多數(shù)河流的補(bǔ)給靠雨水。據(jù)估計(jì)，我國(guó)東部河流的年徑流量，雨水補(bǔ)給占70％～90％。這些河流的洪水期多在夏秋，枯水期多在冬春，就是因?yàn)榱饔騼?nèi)夏秋多雨，冬春少雨。
  溫帶和寒帶的許多地方，冬季積雪，第二年春暖以后積雪融化成水，使河流形成春汛。例如，我國(guó)東北山區(qū)的河流，有20％左右的年徑流量來(lái)自積雪融水的補(bǔ)給，春汛期間流量有所增大。
在高山永久積雪地區(qū)，冰川的融水是河流補(bǔ)給的重要水源。冰川的消融量隨氣溫的升高而增加，一年中最高氣溫出現(xiàn)在夏季，因而徑流量也以夏季為最大。冬季封凍，許多小河斷流，徑流量最小。我國(guó)西北部有些河流，夏季水量大部分就是由天山、昆侖山、祁連山的冰川融水補(bǔ)給的。

 山地的湖泊，有的成為河流的源頭。例如，我國(guó)的松花江發(fā)源于中朝邊境長(zhǎng)白山頂?shù)奶斐亍Ｎ挥诤恿髦邢掠蔚貐^(qū)的湖泊，對(duì)河流徑流常起著調(diào)節(jié)作用，在洪水期蓄積部分洪水，削減河川的洪峰。例如我國(guó)長(zhǎng)江中游地區(qū)的許多湖泊，對(duì)長(zhǎng)江及其支流的洪水起著天然的調(diào)節(jié)作用。人工湖泊——水庫(kù)更是起著這樣的作用。
  地下水是河流穩(wěn)定而可靠的補(bǔ)給來(lái)源。有些河流的源頭就是靠泉水補(bǔ)給的。例如，濟(jì)南附近的小清河上游就是靠黑虎泉、趵突泉等泉水補(bǔ)給的。我國(guó)西南部的喀斯特地區(qū)有很多河流與地下暗河關(guān)系密切。在有些地段，它們以地下暗河形式存在；在另外一些地段則以明流形式出現(xiàn)在地上。 

綜上所述，河水補(bǔ)給有雨水、冰雪水、湖泊水以及地下水等。但是單由一種水源補(bǔ)給的河流很少，河流徑流往往是由多種水源補(bǔ)給的。
河流徑流的變化 河流徑流具有季節(jié)變化和年際變化。
（一）徑流的季節(jié)變化 河流在一年內(nèi)各個(gè)月份的徑流量是不同的。洪水季節(jié)和枯水季節(jié)的交替，一般很有規(guī)律。河流徑流一年內(nèi)有規(guī)律的變化，叫做河流徑流的季節(jié)變化。
河流徑流的季節(jié)變化，同河流的水源補(bǔ)給密切相關(guān)。各種類型的河流水源不同，因而徑流季節(jié)變化的規(guī)律也就不同：以雨水補(bǔ)給為主的河流，主要是隨降雨量的季節(jié)變化而變化；以冰雪和冰川融水補(bǔ)給為主的河流，主要是隨氣溫變化而變化。我國(guó)東部的河流以雨水補(bǔ)給為主，西部的河流由冰雪、冰川融水補(bǔ)給量相當(dāng)大，東部河流的徑流季節(jié)變化的規(guī)律與西部河流有所不同。
河流徑流的季節(jié)變化，對(duì)人類的生產(chǎn)和生活有很大的影響。徑流季節(jié)變化大的河流，洪水期容易發(fā)生洪澇災(zāi)害，枯水期又往往滿足不了用水的需要。因而修建水利工程，調(diào)節(jié)徑流量的季節(jié)變化，是保證人們生產(chǎn)和生活用水的必要措施。
（二）徑流的年際變化 任何一條河流，它各年的徑流量都不盡相同，有的年份徑流量大，有的年份徑流量小，有的年份接近于正常。這種變化叫做徑流的年際變化。我國(guó)大部分地區(qū)屬季風(fēng)氣候，降水量的年際變化大，反映在河流徑流量年際變化上，也比較大。因此，很多河流需要修建水庫(kù)，調(diào)劑豐水年和枯水年的徑流量。
 
二 冰川 
冰川是陸地上儲(chǔ)水量很大的水體 高緯度和高山地區(qū)，氣候嚴(yán)寒，大氣降水主要以固體形式下降，地表為冰雪覆蓋。這些冰雪經(jīng)過(guò)積壓和重新結(jié)晶，成為具有可塑性的冰川冰。冰川冰在壓力和重力影響下，沿著地面緩慢運(yùn)動(dòng)，就成為冰川。全世界七大洲的冰川面積約占陸地總面積的10.7％。冰川冰的儲(chǔ)水量約占陸地淡水總儲(chǔ)量的68.7％。地球上的冰川如果全部融化，世界洋面將上升60多米，陸地將有100多萬(wàn)平方千米的面積被海水淹沒(méi)。
冰川是地球上淡水的主體，但是目前把它作為淡水資源直接加以利用的還不多。這項(xiàng)課題正在研究之中。
冰川的類型和分布 按照冰川的形態(tài)和運(yùn)動(dòng)特性，冰川可以分為大陸冰川和山岳冰川兩大類。
  大陸冰川面積大，冰層厚，中部高，呈盾形，主要分布在南極洲和格陵蘭島上。這兩處的冰川面積共約占全世界冰川總面積的97％，冰川平均厚度在1500米～1700米之間。大陸冰川向沿海地區(qū)伸出巨大的冰舌，進(jìn)入海面時(shí)就形成在海洋上漂浮的冰山，給海上航輪帶來(lái)很大的威脅。

 
  山岳冰川一般位于高山的山嶺上部，那里常年氣溫在0℃以下，降雪量較大。世界上山岳冰川主要分布在亞歐大陸的高山地區(qū)。在我國(guó)境內(nèi)主要分布在喜馬拉雅山、岡底斯山、唐古拉山、昆侖山、天山、祁連山等高山的上部，總面積約57 000平方千米，是我國(guó)天然巨大的“固體水庫(kù)”。我國(guó)的長(zhǎng)江、黃河等大河的上游就發(fā)源在冰川融水地區(qū)。
 
三 地下水 
地下水的來(lái)源 地下水是指埋藏于地表以下的水。大氣降水降落到地表以后，其中一部分滲透到地下的土層里和巖石空隙里，形成地下水。
  有些干旱的沙漠地區(qū)，也有地下水。這是因?yàn)樯衬貐^(qū)晝夜溫差大，白天氣溫高，飽和水汽含量大，到了夜間氣溫下降，飽和水汽含量小，空氣里多余的水汽在砂子之間的空隙里凝成小水滴。小水滴下滲，在有利的地質(zhì)、地形條件下聚積，就成為地下水。這種由空氣中的水汽直接凝結(jié)成的地下水，雖然很少，但是在沙漠地區(qū)卻很寶貴。
  巖漿在地殼中上升時(shí)，隨著溫度和壓力的降低，分異出來(lái)的氫氣和氧氣，也可以直接結(jié)合成溫度較高的熱水。
含水層和隔水層 巖石和土中的空隙有大、有小。空隙大的巖石以及卵石、粗砂，透水性能最好；空隙不太大的巖石，透水性能次之；致密的巖石以及粘土，透水性能最差。透水性能很好的巖層和土層，地下水容易進(jìn)入空隙，使空隙充滿水并且容易從空隙滲出。這樣的巖層和土層就是含水層。含水層是地下水運(yùn)動(dòng)和儲(chǔ)存的地層。透水性能差的巖層和土層，由于空隙小，地下水很不容易從這一層滲透過(guò)去，所以就成為隔水層。

 
潛水 按照埋藏條件，地下水可以分為潛水和承壓水兩大類。
  埋藏在第一個(gè)隔水層之上的地下水，叫潛水。潛水有一個(gè)自由水面，它的上面為非飽和帶，同大氣相接觸。通常潛水水面因重力作用隨地形的高低起伏而略有起伏，因此，潛水一般由地形高處向低處滲流。
  潛水的補(bǔ)給來(lái)源，主要是由當(dāng)?shù)卮髿饨涤隄B入的。降雨歷時(shí)較長(zhǎng)，降雨強(qiáng)度不太大，地形坡度比較平緩，在地面植物覆蓋良好的情況下，對(duì)降雨入滲補(bǔ)給地下水最為有利。此外，地表水也可補(bǔ)給潛水。當(dāng)河湖水位高于潛水面時(shí)，河湖水就向兩岸潛水含水層滲透，成為潛水的補(bǔ)給來(lái)源。大河下游河床如果高于兩岸地面，河水就補(bǔ)給其兩岸一帶的潛水。例如，黃河下游的河床高出兩岸地面數(shù)米，兩岸的潛水經(jīng)常得到河水的補(bǔ)給。
  地下水的天然排泄有兩種方式，一種是水平排泄，即潛水在重力作用下，由高水位處向低水位處流動(dòng)，最后在地勢(shì)低洼的地方出露地表，成為地表水。另一種是垂直排泄，即潛水蒸發(fā)。潛水的水量決定于補(bǔ)給量與這兩種消耗量的對(duì)比關(guān)系。潛水的補(bǔ)給量大于消耗量，儲(chǔ)水量增加，地下水位就上升；反之，潛水的補(bǔ)給量小于消耗量，則儲(chǔ)水量減少，水位就下降。
  隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，人類對(duì)地下水的影響越來(lái)越大。由于發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，在引用地表水灌溉的地區(qū)，如果沒(méi)有科學(xué)管理，經(jīng)常大水漫灌，又沒(méi)有相應(yīng)的排水設(shè)施，則潛水水位不斷上升，在氣候干旱或半干旱地區(qū)造成土壤鹽漬化，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)極大的危害。在大規(guī)模開采潛水的地區(qū)，如果開采過(guò)量，往往引起潛水水位下降，形成地下水漏斗區(qū)。潛水下降嚴(yán)重的地方，還會(huì)引起地面下沉，甚至造成地上建筑物塌陷。在沿海地帶還可能引起海水入浸，使地下水水質(zhì)變壞。那種認(rèn)為地下水是“取之不盡、用之不竭”的想法，是沒(méi)有根據(jù)的。但是，地下水與地表水聯(lián)系密切。在局部地區(qū)，雨季時(shí)把地表水回灌到地下，而在缺水季節(jié)，抽用地下水，這樣可以提高水資源利用的效益。有的地方（如上海）及時(shí)進(jìn)行人工回灌，迅速填補(bǔ)潛水的漏斗區(qū)，就控制了地面沉降現(xiàn)象。
承壓地下水 埋藏在上下兩個(gè)隔水層之間，承受一定壓力的地下水，叫承壓地下水，又叫自流水。承壓地下水分布地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造，很多成盆地狀，這種地區(qū)叫自流水盆地。在自流水盆地上，只要把上面的隔水層鉆穿，地下水就在壓力作用下，沿鉆孔自流上涌，甚至噴出地表。
  自流水盆地可分為補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)和排泄區(qū)。含水層出露于地表，地勢(shì)又是較高的地區(qū)，是自流水的補(bǔ)給區(qū)。補(bǔ)給區(qū)的地下水實(shí)際上就是潛水，主要接受大氣降水、地表水的補(bǔ)給。含水層出露于地表，而且地勢(shì)較低的地區(qū)，成為自流水的排泄區(qū)。排泄區(qū)的地下水也具有潛水特征，主要通過(guò)泉水的形式排泄。承壓區(qū)的地下水承受一定的靜水壓力。如果承壓區(qū)面積廣、含水層厚度大，同時(shí)補(bǔ)給區(qū)的補(bǔ)給水源充足，承壓地下水的涌出量就大而且穩(wěn)定。
 

  一般說(shuō)來(lái)，承壓地下水埋藏深，受氣候的直接影響小，流量穩(wěn)定，水質(zhì)也比較好，不易受污染，是很好的供水水源。如果承壓地下水補(bǔ)給區(qū)的自然條件遭到破壞，水源補(bǔ)給有了變化，那么承壓區(qū)自流水的流量和水質(zhì)都將受到影響，而這種影響不是一時(shí)所能覺(jué)察到的，往往需要一段時(shí)間才能看得出來(lái)。因此，對(duì)自流水補(bǔ)給區(qū)的自然環(huán)境要很好地保護(hù)，使其免遭破壞和污染。
  承壓水的補(bǔ)給區(qū)往往很遠(yuǎn)，如果在承壓區(qū)過(guò)量開采地下水，地下水位下降形成漏斗區(qū)之后，補(bǔ)給非常困難，就會(huì)造成很大危害。
 
問(wèn)題和練習(xí) 
1．河流補(bǔ)給有哪幾種形式？各有什么特點(diǎn)？
2．河流徑流量為什么會(huì)有季節(jié)變化？
3．世界上的冰川主要分布在哪些地方？研究冰川融水有什么意義？
4．地下水是怎么來(lái)的？承壓地下水和潛水有什么不同？
5．過(guò)量開采地下水有什么后果？
6．調(diào)查附近的河流徑流或井水水位有什么季節(jié)性的變化，并分析其原因。

第四節(jié) 水資源的利用 
水資源的概念 地球上的水資源，從廣義來(lái)說(shuō)是指水圈內(nèi)的水量總體。海水是咸水，不能直接利用，所以通常說(shuō)的水資源主要是指陸地上的淡水資源。
  陸地上的淡水資源儲(chǔ)量只占地球上水體總量的2.53％。其中大部分是固體冰川，主要分布在南北兩極地區(qū)。這種冰川在目前技術(shù)水平下，還難以利用。液體形式的水體，絕大部分是深層地下水，開采利用得也很少。目前人類比較容易利用的淡水資源，主要是河流水、淡水湖泊水，以及淺層地下水，儲(chǔ)量約占全球淡水總儲(chǔ)量的0.3％，只占全球總儲(chǔ)水量的十萬(wàn)分之七。
  據(jù)研究，從水循環(huán)的觀點(diǎn)來(lái)看，全世界真正有效利用的淡水資源每年約有9000立方千米。
水資源的分布和利用前景 世界水資源分布具有明顯的地區(qū)差異，這是降水量空間分布的不均勻造成的?？偟恼f(shuō)來(lái)，降水量大、水循環(huán)活躍的地區(qū)，水資源豐富；降水量小、水循環(huán)不活躍的地區(qū)，水資源貧乏。世界上各洲徑流量的多少，取決于降水量與蒸發(fā)量的對(duì)比關(guān)系，這兩個(gè)量之差就是徑流量。反映一個(gè)地區(qū)或一個(gè)國(guó)家水資源的豐歉程度，通常以多年平均徑流總量為主要指標(biāo)，但其中有一部分是洪水。洪水不攔蓄起來(lái)，白白流入海洋，不加以利用，是很大的浪費(fèi)。因此水資源必須通過(guò)各種水利工程建設(shè)，才能取得充分合理開發(fā)利用的效益。
 

  全世界河流徑流總量按人平均，每人約合10000立方米。大洋洲平均每人占有徑流量最多，歐洲最少。
  我國(guó)江河年徑流量約有27000億立方米，居世界第六位，僅次于巴西、俄羅斯、加拿大、美國(guó)和印度尼西亞。若按人口平均，每人占有量為2240立方米，比許多國(guó)家少，并不富裕。目前全國(guó)江河徑流和地下水的利用量合計(jì)為4700億立方米，占年徑流量的17％。預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末，全國(guó)用水總需要量約7000億立方米，占我國(guó)水資源的26％。到那時(shí)，總的說(shuō)來(lái)是夠用的?？墒牵覈?guó)水資源空間和時(shí)間分配都不均勻，南方多北方少，東部多西部少；夏秋兩季多，冬春兩季少，各年之間的變率也很大。華北平原工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)比較發(fā)達(dá)，人口稠密，河流的徑流量小。海河流域平均每人占有徑流量只有200多立方米，供水情況相當(dāng)緊張。因此，節(jié)約用水，建設(shè)水利工程，調(diào)節(jié)跨流域的徑流量非常必要，如引灤河水進(jìn)入海河，就緩和了天津市缺水的局面。
  用水緊張不僅在我國(guó)一些地區(qū)存在，在世界上許多國(guó)家也是如此。據(jù)估計(jì)，全世界60％的地區(qū)面臨供水不足的問(wèn)題，很多國(guó)家鬧“水荒”。近幾年，美國(guó)、日本以及東歐許多國(guó)家都感到水源不足，甚至連淡水資源比較豐富的俄羅斯和加拿大，有些地區(qū)也受到缺水的威脅。在干旱和半干旱地區(qū)，水資源問(wèn)題更為嚴(yán)重。
世界上隨著人口的急劇增長(zhǎng)，以及由于環(huán)境污染，許多本來(lái)可以利用的淡水資源遭到破壞。工農(nóng)業(yè)用水和生活飲用水因遭污染而影響生產(chǎn)和人體健康。合理利用和保護(hù)世界上的水資源，已成為人類普遍關(guān)心的重大問(wèn)題。
我國(guó)農(nóng)業(yè)使用化肥和農(nóng)藥的數(shù)量不斷增加，工業(yè)排放的污水、廢渣許多未經(jīng)處理，就直接排入江河，因而許多江河、湖泊、水庫(kù)，甚至地下水，已受到不同程度的污染。我們一定要在發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，密切注意水資源的節(jié)約使用和保護(hù)，使我國(guó)水資源得到更充分更合理的使用。
 
問(wèn)題和練習(xí) 
1．什么叫水資源？水資源為什么分布不平衡？
2．為什么許多國(guó)家感到水資源緊張？
3．了解本地水資源豐歉、供需、污染和保護(hù)的情況。