| 词条 | 水量平衡 |
| 释义 | § 名词定义 各大洲多年平均水量平衡 中文名称：水量平衡 英文名称：water balance;water budget 定义1：水循环的数量表达。在任意给定的时域和空间内，水的运动(包括相变)是连续的，遵循物质守恒，保持数量上的平衡。 所属学科： 地理学（一级学科） ；水文学（二级学科） 定义2：水文循环过程中某区域在任一时段内，输入的水量等于输出的水量与蓄水变量之和。 所属学科： 电力（一级学科） ；通论（二级学科） 定义3：一定区域(或水体)在一定时段内水的收入量与支出量之差等于该区域(或水体)的蓄水变量。 所属学科： 水利科技（一级学科） ；水文、水资源（二级学科） ；水文学（水利）（三级学科） § 简介 水文学基本原理之一。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。水量平衡的研究区域可以是某个海洋或某个地区，也可以是整个地球。水量平衡的研究时段可以是日、月，也可以是一年、数十年或更长的时间。蓄水变量指时段始末区域内蓄水量之差。水量平衡是水文循环的数量描述，是质量守恒定律在水文循环中的特定表现形式。 § 概念 所谓水量平衡，是指任意选择的区域（或水体），在任意时段内，其收入的水量与支出的水量之间差额必等于该时段区域（或水体）内蓄水的变化量，即水在循环过程中，从总体上说收支平衡。 水量平衡概念是建立在现今的宇宙背景下。地球上的总水量接近于一个常数，自然界的水循环持续不断，并具有相对稳定性这一客观的现实基础之上的。 从本质上说，水量平衡是质量守恒原理在水循环过程中的具体体现，也是地球上水循环能够持续不断进行下去的基本前提。一旦水量平衡失控，水循环中某一环节就要发生断裂，整个水循环亦将不复存在。反之，如果自然界根本不存在水循环现象，亦就无所谓平衡了。因而，两者密切不可分。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，而且可以根据不同水循环类型，建立不同水量平衡方程。诸如通用水量平衡方程、全球水量平衡方程、海洋水量平衡方程、陆地水量平衡方程、流域水量平衡方程、水体水量平衡方程等。 § 研究历史 公元前，人类就有了水循环的观念。17世纪时，随着人们对降水量和河流流量的观测增多，促进和加深了人类对水量平衡的认识。当时法国的E.马略特确定了塞纳河的年径流少于年降水量的六分之一。此后，许多学者对全球水量平衡进行了多次计算。20世纪60年代以来，由于开发利用水资源的需要，已逐渐转向对中小尺度区域，包括流域及国家范围内的水量平衡研究。中国各地区水文和水资源的研究中，均包含有水量平衡各要素如降水、蒸发、径流、地下水等和水量平衡的计算。 § 方程式 中国主要大河流域水量平衡 水量平衡通常用水量平衡方程式表示。方程式中各收入项、支出项和蓄水变量随研究的区域不同而有所不同。利用水量平衡方程式,可以确定各要素(也称水量平衡要素)的数量关系,估计地区数量，也用来鉴别各种水文学方法和研究成果。因此，水量平衡是水文学中最重要的基础理论和基本方法之一。 各大洲水量平衡 在现代气候条件下，全球水量的多年平均值基本是恒定的。通过全球水文循环，平均每年从海洋和陆地蒸发的水量为577000立方公里，等于平均每年的降水量（见表1[ 各大洲多年平均水量平衡]）。 大气中的水量平衡 一定地区（陆地或海洋）上空的大气中，在一定时段内收入的水分为：随水平气流输入的水分(I)，来自下垫面蒸发的水分(E)；支出的水分为：随水平气流输出的水分(O)，降水量(P)。收入与支出水量之差等于该地区上空大气在该时段始末所含水分的变量。就多年平均情况言，一个地区上空大气中所含水分的量基本不变。因此，一定地区上空大气多年平均水量平衡方程为 P－E＝I－O 输入的水分(I)与输出的水分(O)之差称为水分净输送或水汽净输送。当某地区上空大气中的水汽净输送量为正值时,该地区降水量大于蒸发量,当某地区上空大气中的水汽净输送量为负值时，该地区蒸发量大于降水量（见 ）。 流域水量平衡 闭合流域的水量平衡收入项为研究时段的总降水量(P);支出项为研究时段的流域总蒸发量(E)和流域出口断面处的总径流量(R)；若研究时段内流域蓄水变量绝对值为ΔS,则任一时段闭合流域水量平衡方程式为 P＝E＋R±ΔS对多年平均而言，ΔS＝0，则得闭合流域多年平均水量平衡方程式为 ＝ +当不闭合时，应当计入所研究流域与相邻流域间的交换水量。中国某些流域的水量平衡见表 2[中国主要大河流域水量平衡]。 湖泊水量平衡 收入项为：湖面降水量，地表径流和地下径流入湖水量；支出项为：湖面蒸发量、地表径流和地下径流出湖水量；湖泊蓄水变量是研究时段始末湖水位的变幅与相应湖水面平均面积的乘积。湖泊水量平衡特点随所在地区气候条件和湖泊类型不同而异。中国外流湖主要分布在中国的东部、东北和西南地区；这里气候湿润、降水丰沛。这类湖泊水量平衡特点是：收入部分主要是入湖径流量，支出部分主要是出湖径流量，而湖面、和渗漏所占的比例较小；中国内陆湖主要分布在内蒙古、新疆、甘肃、青海和西藏内流地区；这里远离海洋，气候干燥，水量平衡的特点是：收入部分主要是入湖径流，支出部分主要是湖面蒸发，有许多闭口湖甚至没有出湖径流；湖水除渗漏外，几乎全部消耗于蒸发。 沼泽水量平衡 收入项为：沼泽范围内的直接降水，从上游和邻近地区汇入的地表和地下径流;支出项为:水面蒸发量和沼泽量，地表和地下水流出量。蓄水变量包括：沼泽地下水蓄水变量即研究时段始末沼泽地下水位变幅、相应的沼泽平均面积和沼泽的乘积；沼泽地表积水的变量。在支出项中，蒸发和散发所占比重大，而径流占比重小，这是沼泽水量平衡的重要特点。中国三江平原别拉洪河沼泽地，多年平均蒸发量占总支出水量的79％，多年平均径流量仅占21％。 地下水水量平衡 地下水水量平衡方程的普遍形式可写成为：地下水储量变化等于总补给量与总排泄量之差。地下水总补给量包括：降水入渗补给量、地表和地下径流补给量,土壤解冻补给的水量,人工回灌补给量和越流补给量；地下水总排泄量包括：地下水开采量、潜水蒸发量、向地表自然排出量、地下径流流出量和越流流出量。不同地区，地下水量平衡要素不尽相同，各项平衡要素所占比重也不一样。例如，雨量充沛的平原地区，降雨是主要补给量；地下水位埋藏较浅地区，是主要的排泄水量；山前冲积扇地区，地下径流占收入和支出项很大比重；内陆灌溉区，抽水灌溉和灌溉水入渗补给是主要水平衡要素。冰川水量平衡通常称为。[1] § 全球水量平衡 由大洋和大陆的水量平衡组成的全球水量平衡,是全球水循环水量平衡的定量描述。这种描述从1905年开始以后,不同的学者提出的估算值都不相同（表1）。 从资料的系列和数量看，近期的估算值比较接近实际。全球的水量平衡要素中，大洋与大陆不同，前者蒸发量大于降水量，其差值作为大陆水体的来源，参加降水过程；后者则是降水量大于蒸发量，其差值为径流量，成为大洋水量的收入项之一。在大洋多年平均的水量平衡中，出现了淡水平衡的概念，年平均大洋淡水平衡可用下式表示： P +R-E=0 式中P为年降水量；R为大陆入海年径流量;E为年蒸发量。在大洋的海冰中还包含着大量的淡水。大陆湖泊、水库、地下水及大陆冰川的蓄水变化，均会导致海平面的升降，对地球的生态环境有重要意义。 大陆水量平衡各洲都不相同，降水量、蒸发量、径流量、入海径流量等收支情况见表（表2 ）。 § 中国水量平衡 与世界大陆相比，中国年降水量偏低，但年径流系数均高，这是中国多山地形和季风气候影响所致。中国内陆区域的降水和蒸发均比世界内陆区域的平均值低，其原因是中国内陆流域地处欧亚大陆的腹地，远离海洋之故（表3 ）。 中国水量平衡要素组成的重要界线，是1200毫米年等降水量。年降水量大于1200毫米的地区，径流量大于蒸散发量；反之，蒸散发量大于径流量，中国除东南部分地区外，绝大多数地区都是蒸散发量大于径流量。越向西北差异越大。水量平衡要素的相互关系还表明在径流量大于蒸发量的地区，径流与降水的相关性很高，蒸散发对水量平衡的组成影响甚小。在径流量小于蒸发量的地区，蒸散发量则依降水而变化。这些规律可作为年径流建立模型的依据。另外，中国平原区的水量平衡均为径流量小于蒸发量，说明水循环过程以垂直方向的水量交换为主。 § 研究意义 水量平衡研究是水文、水资源学科的重大基础研究课题，同时又是研究和解决一系列实际问题的手段和方法。因而具有十分重要的理论意义和实际应用价值。 首先，通过水量平衡的研究，可以定量地揭示水循环过程与全球地理环境、自然生态系统之间的相互联系、相互制约的关系；揭示水循环过程对人类社会的深刻影响，以及人类活动对水循环过程的消极影响和积极控制的效果。 其次，水量平衡又是研究水循环系统内在结构和运行机制，分析系统内蒸发，降水及径流等各个环节相互之间的内在联系，揭示自然界水文过程基本规律的主要方法；是人们认识和掌握河流、湖泊、海洋、地下水等各种水体的基本特征、空间分布、时间变化，以及今后发展趋势的重要手段。通过水量平衡分析，还能对水文测验站网的布局，观测资料的代表性、精度及其系统误差等作出判断，并加以改进。 第三，水量平衡分析又是水资源现状评价与供需预测研究工作的核心。从降水、蒸发、径流等基本资料的代表性分析开始，到进行径流还原计算，到研究大气降水、地表水、土壤水、地下水等四水转换的关系，以及区域水资源总量评价，基本上都是根据水量平衡原理进行的。 水资源开发利用现状以及未来供需平衡计算，更是围绕着用水，需水与供水之间能否平衡的研究展开的，所以水量平衡分析是水资源研究的基础。 第四，在流域规划，水资源工程系统规划与设计工作中，同样离不开水量平衡工作，它不仅为工程规划提供基本设计参数，而且可以用来评价工程建成以后可能产生的实际效益。 此外，在水资源工程正式投入运行后，水量平衡方法又往往是合理处理各部门不同用水需要，进行合理调度，科学管理，充分发挥工程效益的重要手段。 |
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