前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇水循环范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
考纲对学生的要求主要包括以下三点:
1.运用示意图、流量过程图,分析河流的补给类型和河流的水文特征。
2.运用示意图,说出水循环的过程和主要环节,说明水循环的地理意义。
3.以某流域为例,分析该流域开发的地理条件,了解流域开发的基本内容与综合治理的对策措施。
二、考点解读
考点一:理解水体的补给关系
从运动更新的角度看,陆地上的各种水体之间有着水源相互补给的关系。
1.表解河流水的补给类型、特点及影响因素。
2.辩证地认识河流水与地下水、湖泊水之间存在的互补关系。
(1)图解陆地水体类型及补给关系。
(2)警示特殊现象。
有些河流水与地下水之间并不一定存在互补关系,如黄河下游、长江荆江段因其为“地上河”,只存在河流水补给地下水的情况。
3.掌握河流流量过程曲线图的判读要领。
(1)流量过程曲线反映的主要内容:①流量的大小。②从曲线变化幅度了解水量的季节变化。③从曲线高峰期了解汛期出现的时间和长短。④从曲线低谷期了解枯水期出现的时间和长短。
(2)从流量过程曲线分析原因: ①流量是由河流来源决定的。②洪水期出现在夏秋、枯水期在冬春的河流,一般多为雨水补给,但地中海气候区河流刚好相反。③汛期出现在夏季的河流,除雨水补给外,也可能有冰川融水补给。④春季和夏季出现两个汛期的河流,除雨水补给外,还可能有季节性积雪融水补给。⑤河流在冬季断流可能是河水封冻的缘故,而内流河往往是由于气温低,冰川不融化,没有冰川融水a给所致。⑥曲线变化和缓,多为地下水补给,也可能是热带雨林气候区或温带海洋性气候区的河流。
考点二:描述和阐释河流的水文特征
河流的水文特征,包括“三量两期一价值”。“三量”即河流径流量(大小及季节变化)、含沙量和水能资源蕴藏量;“两期”,即汛期、有无结冰期;“一价值”,即航运价值。
1.径流量大小及其季节变化。
径流量大小及其季节变化取决于河流补给类型。
(1)以雨水补给为主的河流流量季节变化由降水特点决定。
①全年稳定型:热带雨林气候区和温带海洋性气候区的河流径流量大,径流量时间变化很小。
②夏汛冬枯型:热带草原气候区和(热带、亚热带、温带)季风气候区的河流径流量时间变化较大,形成夏汛。季风气候区的河流汛期长短取决于雨季长短。温带季风气候区较高纬度地区的河流除雨水补给外,还有春季积雪融水补给,形成春汛,一年有两个汛期,河流汛期会较长。但是由于夏季风势力不稳定,降水季节变化和年际变化大,河流径流量的季节变化和年际变化均较大。
③冬汛夏枯型:地中海气候区的河流径流量时间变化较大,且形成冬汛。
(2)以冰川融水补给和季节性冰雪融水补给为主的河流,流量变化由气温变化特点决定。我国西北地区的河流夏季流量大,冬季断流;我国东北地区的河流在春季由于气温回升导致冬季积雪融化,形成春汛;以冰川融水补给为主的河流(河段)的径流量季节变化较大而年际变化较小。
(3)径流量大小还与流域面积大小以及流域内水系情况有关。
2.含沙量大小。
含沙量的大小与植被覆盖情况、土质状况、地形、降水特征和人类活动有关。
(1)植被覆盖差,地势起伏大,降水强度大的区域,河流含沙量大;反之,含沙量小。
(2)人类活动主要是通过影响地表植被覆盖情况而影响河流含沙量大小。
3.水能蕴藏量。
水能蕴藏量大小由流域内的河流落差和河流水量决定。
(1)河流落差受地形影响。地形起伏越大,落差越大,水能资源越丰富。
(2)河流水量受气候和流域面积影响。降水越多,流域面积越大,河流水量越大,水能资源越丰富。
(3)河流中上游河段落差大,水量大,一般以开发水能为主。
4.汛期及长短。
(1)外流河汛期出现的时间和长短,直接由流域内降水量的多少、雨季出现的时间和长短决定;冰雪融水补给为主的内流河则主要受气温高低的影响,汛期出现在夏季。例如,我国东部季风气候区的河流都有夏汛,东北地区的河流除有夏汛外,还有春汛;西北地区的河流有夏汛。此外,有些温带地区流向高纬的河流有凌汛现象。
(2)流域内雨季开始早结束晚,河流汛期长;雨季开始晚,结束早,河流汛期短。例如,我国南方地区河流的汛期长,北方地区河流汛期较短。
5.有无结冰期。
有无结冰期由流域内气温高低决定。月均温在0℃以下的河流有结冰期,0℃以上的无结冰期。例如,我国秦岭―淮河以北的河流有结冰期,秦岭―淮河以南河流没有结冰期。有结冰期的河流才可能有凌汛出现。
6.河流的航运价值。
(1)河流的航运价值由地形和水量决定。地形平坦,水量丰富的河流航运价值大,因此,河流中下游一般以开发河流航运为主。(2)河流无结冰期,水位季节变化小,能保证四季通航。(3)天然河网密度大,有运河沟通,能四通八达。(4)内河航运可与其他运输方式连接,即联运价值大。(5)区域经济状况对运输的需求大,河流航运价值大。
考点三:掌握水循环的过程、环节和意义
1.驱动水循环的两大能量:一是太阳能,二是水的重力能。
2.识记水循环的主要环节名称。
(1)垂直方向:蒸发(A、I)、植物蒸腾(F)、降水(B、D)、下渗(H)。(2)水平方向:水汽输送(C)、地表径流(E)和地下径流(G)。
3.解读水循环的主要类型、主要环节及其意义。
误区警示:外流区域既发生海陆间循环,又存在陆地内循环,但以海陆间循环为主;内流区域以内循环为主。
4.说明水循环的地理意义。
维持了全球水的动态平衡; 缓解不同纬度热量收支不平衡的矛盾; 使地球各个圈层之间、海陆之间实现物质迁移与能量交换;水循环影响全球的气候和生态,并不断塑造着地表形态。
5.理解人类活动对水循环的影响。
(1)人类活动影响水循环的四个环节。
人类对水循环的影响主要体现在:①影响地表径流,如引水灌溉、修建水库、跨流域调水等。②影响地下径流,如雨季对地下水的人工回灌,抽取地下水灌溉等。③影响降水,如人工降雨等。④影响蒸发,如植树造林、修建水库可以增加局部地区的水汽供应量。
(2)人类活动通过三种措施影响水循环。
水利措施:①修筑水库、塘坝等拦蓄洪水,增加枯水期径流量,由于水面面积的扩大和地下水水位的提高,可加大蒸发量。②跨流域调水、扩大灌溉面积在一定程度上增加了蒸发量,使大气中水汽含量增加,增加降水量。
农林措施:①“旱改水”、精耕细作、封山育林、植树造林等能增加下渗,调节径流,加大蒸发,在一定程度上可增加降水。②围湖造田则减少了湖泊自然蓄水量,削弱了其防洪抗旱的能力,也减弱了湖泊水体对周围地区气候的调节作用。
生态措施:保护湿地资源(沼泽)、植树造林(绿色水库)、保护草原(绿色蓄水池)会产生有利的影响;反之,则会产生恶劣的后果。
考点四:流域开发的地理条件,开发建设的基本内容,综合治理的对策措施
1.了解流域开发的地理条件。
从经济效益、生态效益、社效益三方面评价其“优势”和“存在的问题”。
(1)自然方面:从地形、气候、水文、植被、矿产等方面进行分析。
(2)人文方面:从人口、聚落、交通、文化、农业、工业等方面进行分析。
2.了解流域开发建设的基本内容。
(1)资源开发:根据资源优势确定流域开发方向。
水能资源开发――发电、养殖、旅游、航运、防洪等,有利于发展高耗能工业;水资源开发――旅游、灌溉、养殖、航运等;生物资源开发――旅游、教育等;土地资源开发――因地制宜,发展农、林、牧、渔等多种农业;矿产资源开发――建立矿产开发基地,建立相应的工业部门(利用廉价电力);旅游资源开发――做好旅游规划,发展交通,发展旅游业。
(2)生态(恢复)建设:根据“环境污染和生态破坏”确定生态建设的内容。矿产资源开发导致植被破坏,产生的废石、废渣占用大量土地;不合理的开采引发地面沉降、滑坡、塌陷、泥石流等地质灾害;矿产资源开发形成的废渣、废水中的有毒元素污染环境。
3.综合治理的对策措施。
(1)对水土流失的治理措施:①调整农业结构,植树造林、退耕还林还草等生物措施;②工程护坡、打坝淤地等工程措施;③进行小流域治理。
(2)对河流污染的治理措施:①关闭污染较重的小工业;②对工农业及生活污水进行治理;③减少枯水期用水,使流量增加;④调整生产过程,适当在洪水期排污。
(3)对生物资源破坏的治理措施:①建立自然保护区;②适当迁出保护区内的居民;③调整农业结构,控制人类活动(如交通建设);④加强宣传教育。
三、题型回顾
例1 (2016年高考上海地理卷,第11~12题)“海绵城市”是指城市能够像海绵一样,下雨时蓄水,需要时“放水”。
(1)上海建设“海绵城市”,除能够提高地下水位外,对地理环境产生的影响还有( )
A.加强城郊间热力环流
B.防止海水倒灌
C.减缓地面沉降
D.减弱酸雨污染
(2)上海建设“海绵城市”可以采取的措施之一是( )
A.退耕恢复湿地 B.铺设防渗路面
C.完善排水系统 D.增加绿地面积
【解题思路】第(1)题,考查水循环对地理环境产生的影响。由材料和题干可知,“海绵城市”能提高地下水位,同时也能减轻因地下水过度利用而出现的地下漏斗区,从而有利于减缓地面沉降,C项正确。第(2)题,考查人类活动对水循环的影响。由材料可知,“海绵城市”下雨时蓄水,说明利于雨水下渗。增加绿地面积,有利于雨水下渗,有利于海绵城市建设,D项正确;退耕恢复湿地,是湿地建设,并不利于雨水下渗,A项错误;铺设防渗路面不利于雨水下渗,B项错误;完善排水系统,加速地表径流下泄,不利于雨水收集,C项错误。故选D项。
【参考答案】(1)C (2)D
例2 (2016年高考江苏地理卷,第7~8题)图4为某流域森林火灾后第1年、第6年两次相同降雨条件下河流流量过程线图。读图,回答(1)~(2)题。
(1)关于两次径流过程,说法正确的是( )
A. 第6年的流量峰值大
B. 第1年的流速峰值小
C. 第6年的河流含沙量大
D. 第1年的河流径流量大
(2)导致图示径流差异的关键环节是( )
A. 蒸发 B. 下渗
C. 蒸腾 D. 地下径流
【解题思路】第(1)题,考查河流水文特征。森林植被具有涵养水源和保持水土的功能。森林火灾后第6年的森林面积比第1年大,对雨水的涵养功能和保持水土的功能比第1年强,导致第6年地表径流量较小,流量峰值小,河流含沙量小,而第1年的河流径流量大,流速峰值大,A、B、C项错误,D项正确。第(2)题,考查水循环的环节。依据材料可知,降雨条件相同而森林覆盖率不同,则图中径流差异主要是森林覆盖率的差异所致,森林覆盖率的大小与雨水下渗量呈正相关。故B项正确。
【参考答案】(1)D (2)B
四、命题预测
1.以文字、示意图、区域图为背景,考查水循环的过程、主要环节名称及影响因素、水循环意义、人类对水循环的影响。
2.以文字、河流径流量过程曲线图或柱状图、区域图为背景,考查河流的补给类型及河流的水文特征。
3.以区域图为背景,以某流域为例,考查该流域开发的地理条件、流域开发与综合治理的措施。
五、能力测试
1.图5表示“海陆间水循环”,甲、乙表示地表。下列说法错误的是( )
A.甲处代表海洋
B.环节②参与地表淡水资源的补给
C.环节④代表水汽输送
D.人类活动对环节③的影响最大
图6中,甲图是我国东部河流某河段示意图,乙图是河流A、B两水文站测得的水位变化示意图。读图,完成2~4题。
2.该河流的主要补给类型是( )
A.雨水补给 B.地下水补给
C.冰雪融水补给 D.湖泊水补给
3.B水文站洪峰流量峰值小于A水文站,主要是因为A、B水文站之间( )
A.河道淤积 B.河谷变宽
C.湖泊分流 D.湖水补给量减小
4.甲图中AB段河流( )
A.由西北流向东南
B.由东南流向西北
C.由正东流向正西
D.由正西流向正东
降雨量指一定时间内的降雨平铺在地面的水层深度;一定时间内的河流径流总量平铺在流域地面的水层深度叫径流深度。图7是“我国某地气温、降雨量和所在流域径流深度统计图”。读图,回答5~6题。
5.该流域河流夏季补给来源主要是( )
①雨水 ②季节性积雪融水 ③冰雪融水 ④湖泊水 ⑤沼泽水 ⑥地下水
A.①② B.①③
C.④⑥ D.⑤⑥
6.该流域可能分布在( )
A.东北地区 B.西北地区
C.四川盆地 D.青藏高原
7.阅读图文材料,完成下列问题。
天山作为“中亚水塔”,主导了新疆乃至中亚地区的水循环,其周边干旱区分布广泛,人类生存与生态系统受水资源变化的影响十分强烈。近年来,山地冰川融化加速,增加了水资源供给,使得河流对气候变化更敏感,为合理利用干旱区有限的水资源,专家提出在该区域山前洪积扇建设地下水库。
(1)简述天山山脉被称为“中亚水塔”的原因。
(2)比较说明甲河水循环与乙河水循环的差。
[关键词]稠油开采;双管水循环技术;节能;降低成本
中图分类号:TE345 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)03-0012-01
我国稠油资源丰富,己探明的稠油地质储量约为探明石油储量的15%~20%,形成了以胜利、新疆、辽河和河南为代表的4个稠油产区,稠油年产量已达到1200万吨。稠油油田开发效果直接影响着我国原油的总体产量。但是,由于稠油具有密度高、粘度大、流动性差的特点,其开采综合技术要求高,难度大、成本高。因此,降低稠油粘度,改善其流动性是解决稠油开采问题的关键。目前普遍采用的稠油降粘方法包括物理和化学方法,物理方法包括掺稀释剂(凝析油、轻质油、柴油等)降粘工艺、热力法(蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱和火烧油层)和加热降粘,化学方法主要包括注降粘剂等。
一、技术原理
该技术的工艺原理为同轴式双空心抽油杆内循环热传导油井加热,同轴式双空心抽油杆是两个内外相互密封又相通的独立通道,它利用地面热交换器把热载体(水、油、冷媒等)加热,再经循环泵加压后(2MPa左右),经过缓冲罐缓冲和分离气体后,通过特制四通接头,注入同轴式双空心抽油杆的内空心通道,热载体在循环泵的高压驱动下,克服管壁摩阻,高速流至双空心杆的加热底端,然后通过环空沉淀器返至双空心杆的外通道对原油进行加热后,经特制四通到达地面加热交换器内再次加热,周而复始。同轴式双空心抽油杆既有着特殊的双向密封性,又能承受很大的拉力和长时间的动能、势能的转换。隔温层的导热系数小于0.02。内外温差达到40℃,可以保证油井深处可靠加温,散热控制在30%以内,从而满足油井深处的加温条件不低于原油的凝固和析蜡温度。
设备流程:软化水经高压泵(加压2MPa左右)缓冲罐热交换器(加热升温到110℃-130℃左右)高压进水管特制四通内通道(下行)双空心光杆内通道最下端的回流沉淀器(上行)进入双空心杆外通道双空心光杆外通道特制四通外通道回水管储液罐(水气分离)高压泵。
二、工艺技术特点
1、节能环保是该装置最大的优点,实验证明在保证温度120℃左右时每天用煤300公斤、液化气60公斤、天然气96方、生物燃料250公斤,很大程度上节约了能源并降低了成本。
2、同轴式双空心抽油杆的结构是在普通空心抽油杆的腔内又设计了一个独立的空心通道,特制的终端器沟通两个通道,行成了与外部完全隔离的闭路循环系统。循环内的热载体不进入井筒,达到了井筒加热的目的,克服了污染和损耗。解决了长期以来油井加热用电量大的问题,因此节约大量电能。
3、本品的内循环系统是密闭的,热载体不与原油、空气及地层接触,能准确的计量出原油的产量。
4、Y构紧凑,双向密封性强,具有D级和H级强度。
5、出口温度高:采用中频电加热、单空心杆掺水井口出口油温度48℃-55℃左右,采用双空心内循环加热出口油温度60℃-75℃,温度高,降粘效果较好。
6、同轴式双空杆是以单根形式存在的,作业时的操作规程与实心抽油杆无异,所以安装简洁、管理方便、反复使用性强。
三、应用效果评价
某1井自2015年8月开始应用双管水循环技术,仅在2016年1月因水循环故障进行一次检杆作业,说明该装置应用周期较长。截至目前,日产液量6.2t/d,日产油量1.5t/d,井口温度68℃,属产量较高油井。下步计划陆续在某2、某3、某4井3口井进行安装试用,以进一步观察使用效果。
参考文献
[1] 周灿,吴承君,任双双,等.稠油降粘的方法的概述[J].内蒙古石油化工,2007,4:128-129.
[2] 周风山,吴瑾光. 稠油化学降粘技术研究进展[J]. 油田化学,2001,18(03):268-270.
读我国南方某低山丘陵区某小流域水循环示意图,完成1~2题。
1. 由于人类某种活动,使蒸腾作用显著减弱时,可能直接导致该区域( )
A. 降水增加 B. 地表径流变化增大
C. 水汽输送量增加 D. 地下径流增加
2. 若要增加该区域的年降水量,则下列措施中目前可行性较差的是( )
A. 封山育林 B. 退耕还林
C. 增加水汽输送量 D. 修建小型水库
读我国重点缺水地区分布示意图,回答3~4题。
3. 对各地区缺水原因分析不正确的是( )
A. ①地降水量小,农业用水量大
B. ②地生产用水量大,水污染严重
C. ③地降水量小,近海养殖用水量大
D. ④地降水变率大,生产用水量大
4. 解决③地缺水最有效的措施是( )
A. 增加人工降雨 B. 修建梯田
C. 大力开采地下水 D. 跨流域调水
图a示意某流域水系分布,图b为该流域内一次局地暴雨前后甲、乙两水文站观测到的河流流量变化曲线。读图,完成5~6题。
a b
5. 此次局地暴雨可能出现在图a中的( )
A. ①地 B. ②地 C. ③地 D. ④地
6. 乙水文站洪峰流量峰值小于甲水文站,主要是因为甲、乙水文站之间( )
A. 河道淤积 B. 河谷变宽
C. 湖泊分流 D. 湖水补给量减小
下图为树枝状排水系统示意图,读图完成7~9题。
7. 图中等高线由高到低的排列顺序,正确的是( )
A. 1―2―3―4―5―6―7
B. 7―6―5―4―3―2―1
C. 1―3―2―7―4―5―6
D. 7―1―6―2―5―3―4
8. 图示树枝状排水系统,利用的地理原理是( )
A. 加快地表径流 B. 减缓地表径流
C. 增加下渗 D. 减缓下渗
9. 该排水系统比较适宜的地区是( )
A. 高山地区
B. 植被茂密的地区
C. 坡度较大的地区
D. 坡度较缓且降水较为集中的地区
下图中甲、乙分别是M、N河流上的水文站。据图完成10题。
10. 观测发现,M、N河流的径流量有明显的季节变化,则下列叙述正确的是( )
A. 防洪任务最重的月份是7月
B. 引起甲、乙两水文站下游自然植被差异的主要原因是纬度变化
C. 大陆沿岸有暖流经过
D. 大陆沿岸常年受极地东风带影响
二、非选择题(共40分)
11. 下面左图为某地地形剖面示意图,右图为该地沿海某流域地下水等水位线分布示意图。读图,回答下列问题。
(1)判断图示水循环的类型,并说明与C海区的渔业资源丰富有关的水循环环节。
(2)在B处大量抽取地下水,可能造成的不利影响是什么?
(3)判断A环节的名称,说明它对海洋和陆地的作用。
(4)与10年前相比,右图中河流的地下水水位发生了什么变化?分析该地的气候可能出现的变化趋势以及该变化所产生的地理意义。
12. 根据材料和图,结合所学知识,回答下列问题。
材料 中新网2012年2月20日电,目前我国遭受地面沉降灾害的城市超过50个,最严重的是长江三角洲地区、华北地区和汾渭谷地。据专家研究目前地面沉降的主要人为原因有三大方面:(1)地下资源开采,如地下水、煤炭等资源的开采;(2)城市地下空间开发,如地铁、地下停车场的建设等;(3)地表大面积荷载增加,如地表出现了大量密集建筑群、桥梁等交通设施及运输荷载的影响等。
中国31个省级行政区(不包括港澳台地区)水资源综合压力等级分布图
备注:1~5表示水资源综合压力等级,数值越大说明水资源的综合压力越大(供水压力越大)
(1)试简要分析地面沉降可能带来的危害及其防御的主要措施。
(2)A、B两地区成为我国水资源综合压力最大地区,其主要原因有何不同?结合两地的地理环境特征,分别提出缓解水资源压力的措施。
13. 分析材料,回答下列问题。
材料一 新华网西宁2011年7月19日电 来自青海省卫星遥感中心的卫星遥感监测显示,中国最大的内陆咸水湖――青海湖的水体面积及水位已连续6年呈递增趋势。监测显示的青海湖水体面积为4321.07平方公里,水位为3193.8米。与2005年相比,青海湖水体面积扩大了70.82平方公里,水位上升了0.35米。专家分析指出,在中国政府和群众的努力之下,青海湖的生态环境呈现了持续良性循环的发展态势。
材料二 青海湖流域图。
(1)青海湖参与的水循环类型是 ,试分析布塔河的水文特征。
1和田绿洲概况
和田绿洲位于新疆塔里木盆地南部边缘,曾经是丝绸之路上一颗璀璨的明珠。绿洲内灌溉农业历史悠久,形成了独具特色的绿洲小气候。和田绿洲内有墨玉县、和田县、洛浦县及和田市,绿洲与沙漠交错分布,生态环境极其脆弱[3]。和田绿洲降水稀少,蒸发剧烈,光热资源丰富,属典型的大陆性干旱气候。绿洲内是以维吾尔族为主的少数民族聚居区,又是一个以灌溉农业为生存依据的经济落后地区,气候条件及人类活动所引起的变化,导致
河流径流锐减,威胁了绿洲的生存。和田绿洲年降水量3.4~100.9mm,多年平均为36.4mm,农作物依赖和田河水灌溉。和田河发源于昆仑山和喀拉昆仑山北麓,流出高山峡谷,浇灌了和田绿洲,自南向北纵贯塔北克拉玛干大沙漠,汇入塔里木河,目前是塔里木河三大源流之一。和田河多年平均流入和田绿洲的水量为44.8亿m3,由于绿洲用水以及沿程蒸发渗漏损失,注入塔里木河多年平均水量仅10.47亿m3。和田河属冰川融雪及降水混合补给型河流,丰枯与气候变化密切相关,直接影响绿洲内各种经济活动,也影响向塔里木河干流的输水。
2气温变化
和田绿洲内有洛浦、和田、墨玉3个气象站,分析中采用了1954~2000年实测的年平均气温,以及1971~1995年的月平均气温。
2.1气温的年际变化表1列出了1954~1995年实测气温、比湿、降水和蒸发变化情况。由表1可知,从1954年到2000年,和田绿洲气温持续上升,增加了0.86℃,说明该段时期气候处于变暖期,与全球气候变化相一致[1]。50~60年代气温变化不大;而70~80年代气温增加显著。
表1和田绿洲气温及水循环要素历年变化
时段
1954~1959
1960~1969
1970~1979
1980~1989
1990~2000
平均温度(℃)
平均比湿(%)
平均降水量/mm
平均蒸发量/mm
12.00
41.33
38.0
2466
12.01
42.04
34.1
2543
12.28
42.47
32.8
2649
12.42
41.96
57.6
2803
12.86
42.02
37.6
2694
气温逐年增长主要受全球气候变暖趋势的影响,同时也与绿洲内人类经济活动规模扩大有关。气候的变暖必然导致和田河流域的水循环时空的变化,依赖和田河水资源生存和发展的和田绿洲因而面临新问题。
2.2气温年内变化和田绿洲多年平均气温12.2℃。以多年平均值为基础分析各月气温,全年大于平均气温的时间从4月持续到10月,共7个月。用变差系数Cv作为衡量年内各月平均气温相对变化性[3],其结果见表2。其中5~9月的变率相对较小,多年来其平均气温的变化幅度在3~4.9℃,即夏季气温相对稳定,没有出现极端酷暑或凉夏的异常现象。冬季,11~2月为最寒冷季节,气温变率相对较大,极端最低气温可达到-23.2℃,比该年的月平均最低气温低10.1℃。冬季气温的急剧变化会给当地人民生活和健康带来一定的负面影响,但有利于同年的病虫害防治,农业丰收。
表2和田绿洲多年月平均气温及其变率
月
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年平均
最小
最大
平均
Cv
-12.1
-1.9
-4.7
-0.46
-6.8
3.2
0.0
/
6.5
10.8
8.5
0.15
14.2
19.4
16.5
0.08
18.2
23.1
20.8
0.06
22.0
26.1
23.9
0.05
22.7
27.7
25.5
0.04
22.3
26.8
24.4
0.05
17.7
20.7
19.7
0.04
10.6
14.4
12.4
0.08
1.7
7.4
4.3
0.30
-8.8
0.1
-3.0
-0.72
11.1
13.2
12.2
0.04
注:上表中温度单位为℃;Cv为系列的变差系数。
2.3气温变化的趋势性图1表明过去近50年来和田绿洲气温具有递增趋势。依据坎德尔(Kendall)秩次相关检验[4],当n=47,信度水平α=0.05时,检验统计量U=-2.37,其绝对值大于Uα/2=1.96,表明和田绿洲气温递增趋势明显。和田绿洲气温线性趋势回归方程为:
T=11.92+0.0147t
(1)
式中:T表示年平均气温;t表示时间,t=1,2,…47。利用线性趋势的回归检验[4],统计量T=2.57,大于Tα/2=2.23;可判定和田绿洲气温的线性趋势显著。
依据这一趋势性预测的2050年平均气温为13.3℃;即比1954年增长1.4℃。文献[9]应用Hadley中心海-气耦合模式,同时考虑温室气体和气溶胶的作用预测塔里木盆地气温变化趋势,其结果与本研究基本相符;但本研究表明冬季增温显著,夏季气温稳定;这则与文献[9]差异较大。与IPCC最新公布的4个大气与海洋耦合GCMs情景模拟的平均结果相比,也很接近;IPCC4个模式在该区域
图1和田绿洲气温差积与距平曲线
2020~2039年平均增温0.9℃(引自http//ipcc-ddc.cru.uea.ac.uk),本研究表明在这一时段内增温约0.7℃。
3蒸发变化
和田绿洲气候干旱,实测年蒸发量为2219~3137mm,多年平均2684mm,远大于降水量,足以说明和田绿洲的蒸发剧烈程度。用干燥指数来描述气候干旱程度,则和田绿洲的干燥指数为25~842。最小值发生在1987年,降水量达最大100.9mm,但蒸发量2505mm不是最小值;最大值发生在1985年,降水量为最小3.4mm,蒸发量则高达2864mm。
3.1蒸发的年际变化由表1和图2可知,和田绿洲的蒸发量在80年代后呈现逐渐增加的趋势,与气温变化基本一致。和田气候变暖会引起蒸发加剧,从而降低作物的水分利用效率,对农业生产不利。
3.2蒸发的年内变化和田绿洲年内各月蒸发量实测值见表3。月蒸发量随季节变化而变化,冬季(11~2月)蒸发最小,只占蒸发总量的953%;初春秋末(3月和10月)由于气温升降快,蒸发变化迅速,占总蒸发量的13.8%;年内蒸发主要集中在4~9月,与气温变化一致。
图2和田绿洲年蒸发量的距平和差积曲线
从蒸发变率来看,蒸发量越大,蒸发变率越小,蒸发越稳定;冬季蒸发变率大于夏季,即夏季蒸发较冬季稳定。分析冬季(11~2月)蒸发序列表明,存在与冬季气温变化一致的显著递增趋势,其线性回归方程为:
E=232.9+1.95tR=0.419
(4)
式中:E为冬季蒸发量;其余符号同上。
表3和田绿洲历年各月蒸发及其变率(单位:mm)
月
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年
最小
最大
平均
均值比
Cv
16
58
42
1.54
0.25
28
106
76
2.81
0.26
136
248
195
7.22
0.17
226
391
311
11.5
0.11
289
444
376
13.9
0.11
329
474
397
14.7
0.09
314
497
393
14.5
0.09
284
406
339
12.5
0.10
185
359
260
9.60
0.13
145
221
178
6.58
0.10
67
128
96
3.55
0.15
20
63
44
1.63
0.25
2219
3137
2648
0.08
注:上表中月数据统计时段为1971~1995年,年数据统计时段为1954~1995年;均值比例指各月的平均值与多年平均值(2707mm,即1971~1995年的均值)之比。
从以上分析得知,和田绿洲蒸发主要受气温的影响。通过冬季气温与蒸发的相关分析,二者的相关系数为0.853,远远高于年气温与蒸发之间的相关系数(0.490),而在其余季节,二者的相关系数为0.507,即冬季气温对冬季蒸发的影响更大,其余季节次之。和田绿洲气温,尤其是冬季气温的升高,对当地的水平衡和生态环境将会产生重要影响,值得关注。
4湿度变化
4.1比湿的年际变化比湿是衡量空气湿度的重要指标,收集到和田1954年以来年平均值和1970以来的月平均值。蒸发的增大一般会使空气湿度增大,但和田绿洲内部绿地与沙漠交错分布,外部又三面被塔克拉玛干大沙漠包围,蒸发的水汽迅速扩散消耗,导致绿洲湿度没有增加。由图3可以看出,47年来比湿变化与蒸发相接近;依据坎德尔(Kendall)秩次相关检验[4],当n=47,信度水平α=0.05时,检验统计量U=1.68,其值小于Uα/2=1.96,表明湿度无明显递增趋势。
4.2湿度的年内变化表4列出了1970~2000年比湿的各月特征值。由表4可知,冬季(12~2月)比湿较高,但变化也较大,反映在Cv较大上;春季(3~5月)较低;夏季比湿相对稳定,Cv较小。冬季和田绿洲没有农作物生长,这时空气湿度高没有实际意义。春季因风多,空气中的水汽扩散很快,因此湿度最低,故需要大量灌水,以满足作物发芽和生长。
图3和田绿洲比湿距平与差积曲线
表4和田绿洲历年各月比湿及其变率
月
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年均
最大
最小
平均
Cv
75
38
54.7
0.15
81
24
45.7
0.28
53
27
35.0
0.22
39
24
29.5
0.16
47
26
34.8
0.15
48
31
38
0.14
55
34
43.2
0.13
55
35
45.1
0.10
59
37
44.1
0.12
57
33
42.7
0.13
59
37
45.6
0.13
76
37
45.6
0.13
48.7
35.5
42.8
0.08
注:上表中月均值计算时段为1971~1995年,年均值为1954~1995年;比湿单位为kg/kg。
5降水变化
和田绿洲降水量极少,不直接产流,是该地区干旱的主要原因之一。降水变化特征分析,对了解其变化趋势及未来雨水资源利用具有重要意义。
5.1降水的年际变化和田绿洲降水实测值如表1所示。从50年代到70年代,年平均降水量逐渐减少,到80年代开始上升,90年代降水量达到最高。年降水量存在不明显的递增趋势,降水变率Cv为0.59,比甘肃敦煌的0.57稍大[3]。
由表1可知,50年代中后期到70年代末,降水量都小于多年平均降水量(36.4mm),并且在逐渐减小;其中70年代为枯水期,降水量比多年平均值低9.9%。80年代与90年代降水都高于多年平均情况,其中80年代为丰水期,降水量超出多年平均值的30.8%。年降水量差积曲线如图4所示,和田绿洲的年降水量变化可分为3个阶段,1954~1971年之间,年降水量呈递减趋势,但不十分明显;1972年为偏丰年,使差积曲线抬升,随后从1973~1986年之间,年降水量逐渐递减,较前一递减段的趋势更明显;第3段初期,1987年和1988年连续出现丰水年;进入90年代后降水丰枯交替频繁。
利用气候异常的概念[5]来分析年际降水量的变化。如果某年降水量Pi满足下式则认为该年降水量异常:
式中:σ为年降水系列的均方差,经分析计算σ=21.4。在42年的实测序列中,只有72、87和88年降水量偏多异常,而没有出现降水量偏少异常,见图4。
5.2降水的年内变化和田绿洲历年降水的年内分配见表5。降水主要集中于5~8月,降水量为25.9mm,占全年降水量的72.8%。初春和晚秋时降水最少,不利于春季播种。同月年际间的降水变化很大,从0.0~42.3mm,导致降水变率也大。从降水变率分析可知,降水较多季节的降水相对较稳定,而降水稀少季节的变率大,稳定性差。
图4和田绿洲降水量距平与差积曲线
表5和田绿洲历年月降水及其变率
月
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年
最小
最大
边续无降水日数
平均
Cv
0.0
11.1
11
1.6
1.68
0.0
11.9
8
2.3
1.54
0.0
9.9
16
0.8
2.81
0.0
11.2
10
1.6
1.75
0.0
42.3
4
7.3
1.56
0.0
27.5
2
8.3
1.08
0.0
21.7
3
5.6
1.17
0.0
28.7
5
4.7
1.58
0.0
20.6
14
2.1
2.23
0.0
14.2
20
1.2
2.59
0.0
1.1
22
0.1
2.91
0.0
7.9
14
1.7
2.39
3.4
100.9
22
35.6
0.59
注:上表中降水单位mm;以上统计数据来自1971~1995年;无降水月数是在25年的实测月降水资料中统计得到;Cv为系列的变差系数,又称做降水变率。
6径流
如前所述,和田河是绿洲生存的命脉。由于气候原因,和田河支流玉龙喀什河与喀拉喀什河在出山口处的流量已表现出不明显的递减趋势。和田河流入灌区后,由于人类农业生产规模扩大,灌溉面积逐年增加,灌溉用水也不断增大。70年代以后,随着节水灌溉措施的推广,引水量有减少倾向,但不明显。这导致和田河汇入塔里木河的水量递减趋势相当明显,其线性趋势以方程表达为:y=-0.1555t+12.562[6]。如果按此趋势发展下去,和田河
将在80年后断绝与塔里木河的水力联系[7]。为了和田绿洲自身的发展,也为了塔里木河下游生态环境的重建,和田绿洲都需要加大节水力度,特别是农业灌溉节水。这样,才能保证绿洲经济和生态环境的可持续发展。
7结语
近半个世纪以来和田绿洲正处于变暖期,气温总体呈递增趋势,经Kendall秩次检验趋势性显著。蒸发量主要受气温变化影响,其变化与气温较一致,存在递增趋势。和田绿洲由于土壤母质、气候以及人类活动等原因,灌区内土壤盐碱化和次生盐碱化较严重。降水变化与气温相差甚大,随气温的增加,降水是先减少后又增加,年际之间的变化很大,从3.4~100.9mm。由于和田绿洲三面为塔克拉玛干大沙漠包围,尽管蒸发增大,但因水汽迅速向周围干燥的沙漠扩散,故空气湿度并无明显变化。从水循环角度看,由于气温升高,蒸发增大,降水趋于集中,而湿度无明显变化。这表明水分在和田绿洲滞留时间变短,换言之,侧支水循环增大而河川地表径流减少,使这一极端干旱区可利用水资源更加短缺。对农业而言,这将导致土壤蒸发增大会使土壤积盐更为严重;因为少量降水只能湿润土壤,达不到洗盐的效果,反而会引起下层土壤盐分的上升[8],不利于作物生长。因此,有必要在研究气温变化对水资源影响的同时,关注其对土壤水盐运动的影响。
参考文献:
[1]高前兆.塔里木南缘水资源与生态环境建设战略[J].冰川冻土,2000,22(4):298-308.
[2]汤懋苍,程国栋,林振耀,等.青藏高原近代气候变化以及对环境的影响[M].广州:广东科技出版社,1998
[3]王玉玺,张武,等.甘肃降水与干旱规律的研究,中国北方干旱气候研究[M].北京:气象出版社,1996
[4]丁晶,邓育仁.随机水文学[M].成都:成都科技大学出版社,1988
[5]王玉玺,栗珂,等.陕西气候异常的研究,中国北方干旱气候研究[M].北京:气象出版社,1996
[6]黄领梅,沈冰,等.和田河地表径流动态变化趋势分析[J].水土保持学报,2000,14(6):84-87.
[7]ShenBing,HuangLingmei,etal.PreliminarystudyontrendofsurfacewateroftheHotanRiverunderconditionofclimatechange[C].Proceedingsofinternationalsymposiumofindustryandcityenvironmentprotection,Xi''''an,China,2000
[8]宋郁东,等编著.中国塔里木河水资源与生态问题研究[M].乌鲁木齐:新疆人民出版社,2000
[9]耿全震,丁一汇,陆尔,等.HADLEY中心海-气耦合模式对中国未来区域气候变化情景的预测[A].丁一汇主编.中国的气候变化与气候影响研究[M].北京:气象出版社,1997.
播放视频《地球上的水》
师:刚才这段视频为同学们提供了很多水的信息,水是生命之源,从本节课开始,我们就来认识一下地球上的水。
【新知学习】
第一节:自然界的水循环(板书)
【课标要求】
1.运用示意图,说出水循环的过程和主要环节
2.说明水循环的地理意义
师:下面,我们就带着这样一个目的,进入今天的学习。
设问:同学们都听过“井水不犯河水”这句话,对这句话,你们怎么看?觉得它有道理吗?
生:思考,回答。
过渡:自然界中,水的类型很多,其中就包括刚才提到的井水(地下水)和河水,那这些不同水体之间有没有联系呢?如果有,它们又是怎样联系的呢?
一、相互联系的水体(板书)
用一瓶农夫山泉矿泉水为例,提问并配合板图:
1.这瓶水在进入瓶子之前,是来自哪里?(千岛湖)
2.千岛湖水又是哪里来的呢?(降水、地下水、积雪融水等)
3.降水又是哪里来的呢?(大气水)
4.千岛湖的水最后又到哪里去了呢?(主要流到海洋)
5.老师现在将这瓶水喝掉,它又变成什么水了?(生物水)
师:地理上,通常将某种水的来源称为它的补给,从图中可以看出,各种水体之间是有补给关系的,例如,千岛湖水可以补给钱塘江。所以,井水是可以犯河水的。
提问:刚才讲的这些水体,如果按照空间位置的不同,将其分为三类,应该怎么分?
生:(思考回答)
师总结:海洋水、陆地水、大气水。
过渡:为帮助同学们理解这三类水体的补给关系,下面我们来做一个实验:
模拟水循环:
1.在一个平底大烧杯中加少量的水,盖满底部即可,把一个装有沙子的小烧杯放入水中。
2.用一块透明玻璃盖住大烧杯,并将大烧杯放在支架上准备加热。
3.点燃酒精灯,给大烧杯加热,观察烧杯内和玻璃片上的变化。
师:如果大、小烧杯分别表示海洋和陆地,请同学思考,如何用箭头来表示自然界中海洋水、陆地水、大气水的相互补给?
学生思考并请一名学生上黑板画图,其他同学补充。
师:(板图)
■
师:从图中我们可以看出,水在海洋、陆地、大气之间是可以循环往复运动的,我们将之称为水循环。
二、水循环的过程和环节(板书)
1.定义(板书)
师:板书补充水循环过程中的主要环节。
提问:所谓循环,就是有去有回,请同学们观察图中哪些过程可以构成一个循环?
学生思考回答:
教师总结并板书:
2.分类海陆间循环陆地内循环海上内循环
提问:1.淮河水参与哪种循环?
2.塔里木河水参与哪种循环?
3.海上暴风雨属于哪种循环?
过渡:刚才这个图是一个简化了的水循环示意图,下面我们来看一个完整的水循环过程演示。
师:动画演示水循环并提问。
1.海陆间循环有地球哪些外部圈层参与?(大气圈、水圈、岩石圈、生物圈)
2.陆地内循环有地球哪些外部圈层参与?(大气圈、水圈、岩石圈、生物圈)
3.海上内循环有地球哪些外部圈层参与?(大气圈、水圈、生物圈)
过渡:正是由于水循环能联系地球外部的四大圈层,所以水循环产生后,会对自然环境乃至人类活动产生深刻影响。
三、水循环的地理意义(板书)
师:蒸发从能量的角度看,是一个吸热的过程,通过水汽输送以后,到其他的地区产生降水,这又是一个放热的过程。通过全球的大气环流,水循环会将热量从一地带到另一地。
1.调节全球的热量平衡(板书)
师:演示黄河流域黄土高原和黄河三角洲图片,说明水循环的影响。
2.促进物质迁移,塑造地表(板书)
师:淮南工农业发展需要不断从淮河取水,淮河的水会用完吗?为什么?
3.促进水体更新(板书)
师:正如古希腊哲学家赫拉克利特说:“人不能两次踏进同一条河流”。
拓展延伸:
设问:水循环有着自身的规律,但是人类为了自身的发展,也在不断影响着水循环,你们觉得人类最可能影响水循环的哪些环节?(地表径流、蒸腾、下渗、降水)
师:人类对水循环的影响如果是合理的,那会造福人类。
案例展示:都江堰水利工程对成都平原的影响(配图片)
师:如果人类对水循环的影响不合理,也会危害人类。
案例展示:2011年鄱阳湖的干涸(配图片)
学生分组讨论:
1.鄱阳湖干涸与哪些自然因素有关?
2.鄱阳湖干涸与哪些人为因素有关?
3.人类可采取哪些措施避免这种情况发生呢?
过渡:水循环的异常已经影响到每个人的生活,包括生活在城市中的我们。
案例:南京、北京的内涝(配图片)
分析说明:南京、北京的内涝,除了降水异常外,人类对地表植被的破坏,导致下渗减少也是一个重要的原因。
师:淮南作为一座资源型城市,政府提出要把淮南建设成山水园林城市,所以我们感受到了我们家乡淮南的山更绿了,水更清了,我们的校园也因为花草树木变得更漂亮了。
教师总结:看来,要实现人与自然的和谐相处,人类一定要遵守自然本身的规律,否则就会危害人类自身的安全。