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[转载]钱磊博士审查西北超深盆地调水增雨系列论文后的认识 ⑵: zhgatcl 2014-9-12 21:08; 我从2008年开始研究向西北调水，我的研究结论是特大规模调水能彻底改变西北干旱少雨的恶劣气候。为证明以上论点，我一共写了 10 篇预印本论文，详见以下标题和超链接： ① 降水量与水汽含量的拟合公式和降水效率的一般变化趋势； ② 由降水量与水汽含量的拟合公式到年降水量的经验公式； ③ 青藏高原和中蒙干旱区特别是新疆半个世纪气候变化的证据作用； ④ 西北内流区历史气候和中亚干旱区现代气候的证据作用； ⑤ 柴达木盆地与青海湖盆地气候环境的比较、原因探析和联想； ⑥ 深入研究和科学利用地表四大圈层相互作用的客观规律； ⑦ 拨乱反正，内陆区降水主要来自陆地内部的蒸散水汽； ⑧ 四两拨千斤，西北内流区巨型超深盆地群有极大的“调水倍增效益” ； ⑨ 本地水汽比外来水汽容易在本地形成降水的证据和联想； ⑩ 补充、汇总和多重证据链网络的框图。超深盆地调水增雨的简单过程是：向超深盆地跨流域调水，这些外来水源在盆地底部浇灌农作物，蒸发蒸腾为水汽，水汽在盆地四周巨型山脉的山地变成地形雨；水往低处流，这些地形雨的降水流回盆地底部，再浇灌农作物，再蒸发蒸腾为水汽，再在盆地四周山地变成地形雨；如此循环往复，外来水源被不断重复利用（肯定有少部分水汽飘出超深盆地，但盆地底部蒸发的大部分水汽将如此循环）。钱磊博士勤于思考，他撰写的系列博客《我们有多少水资源》共有 8 篇。应我的请求，钱磊博士审查了我的预印本论文，并写了几篇这方面的博客。现把钱磊老师审稿以后撰写的第 2 篇博客做如下转载，供各位专家参考。需要说明的是，转载的博文发表于 2012 年 3 月，那时我的以上第 ① 、 ② 、 ④ 、 ⑤ 四篇论文（黄色背显序号）还没有动笔，所以钱磊老师当时只审查了我的 6 篇论文。按常理，相同论点的论文越多，证据越多，论点的可信度越大。转载：关于水的局域循环的几点思考——与檀成龙老师讨论钱磊 2012-3-6 20:28 原载 http://blog.sciencenet.cn/blog-117333-544783.html 这几天读了檀成龙老师对他的观点的总结文章（ http://prep.istic.ac.cn/main.html?action=showFileid=2c92828235d2fc710135dd5c7e520015 ）（注：最新版网址 http://www.nstl.gov.cn/preprint/main.html?action=showFileid=2c92828242215f220146a554767d03f2 ）。檀成龙老师想说明的是，向西部干旱盆地调水可以提高当地降水量，改善当地气候，对西部经济、社会的发展有重要影响。对于这一点，一个主要论点就是，在周围都是高山的盆地中，水是局域循环的。在盆地中蒸发的水会在周围的高山形成降水，降水形成径流，回到盆地中。从直觉上来讲，上述论点是符合逻辑的，檀老师的文章中谈的也是可能性，所以我赞同檀老师的叙述。但是从科学的角度来说，这样的论点其实是“猜想”，或者说理论分析。但是调水是一个实际的科学问题和工程问题，停留在理论分析上是不够的。仅限于“水是局域循环的”这个论点，在进一步的实验分析上我从一个外行的角度，觉得或许有几件事可以做。首先，可以找一个实际的盆地，实际地追踪一下盆地中的水的去向，判断水是不是局部循环的。这样的盆地我在前面的博文（ http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=117333do=blogid=537075 ）中提到过，就是新疆的巴里坤县。但是对于如何追踪水的去向，我没有概念。对于海洋中的洋流，曾经有过“塑料鸭子实验”（其实是一次事故 http://v.pptv.com/show/LVBFwyuRAT8bmQE.html ），但是怎么追踪水汽呢？除非巴里坤县的水的成分和别的地方有显著不同（比如，某种同位素水的含量较高），否则很难直接进行如洋流中的“塑料鸭子实验”那样的实验。第二，可以监测巴里坤县盆地中的实际蒸发量及周围高山上的实际降水量，比较二者的时间序列是否有相关性（或者有时间延迟的相关性）。第三，可以对巴里坤县的水循环进行数值模拟，看水是不是确实是局域循环的。上述几件事可能后两件是比较可行的，相比之下，对于手头没有设备、人力、财力的人来说，可能只有数值模拟是可行的。不过我从一个外行的角度来看，对任何一件事都没什么概念，不知道从哪里下手可以开始研究。 2012年3月7日早晨补记：可以考虑这样一个问题，如果有一只4000米高的水桶，水桶里的水能保持多长时间不干？; 个人分类: 转载专家观点|1529 次阅读|0 个评论

对降水的水汽来源的讨论: 热度 9 王中宇 2014-7-12 10:29; 对降水的水汽来源的讨论在西北调水问题的大讨论中，一个基础性的问题是：调水能否有效改变西北气候。为了回答这个问题，又需搞清楚在实际降水量中，有多少来自外来水汽，有多少来自本地水分的蒸发。 1962 年张学文老师在《新疆的水分循环和水分平衡》一文中，给出了新疆的水分循环和水分平衡框图：图1：新疆的水分循环和水分平衡框图（多年平均值，单位是亿吨/年）由图 1 ，可知新疆的降水中 85% 来自外来水汽， 15% 来自本地蒸发。张老师在文中估算了空中含水量、空中输水量、大气降水、冰川和永久积雪、地表迳流和地下水、蒸发量，并指出：我们有了几种形态的水的基本数量与特征，根据水分必须遵守水量平衡的原则，这样就可把各方面的资料综合起来，揭露出各种形态的内部关系、每种形态水的内部关系和每种水的来源和去路。这样我们最后就构成一张新疆的水分循环和水分平衡图。图1中，在降水总量中，外来水汽和本地蒸发各占的比例相当整齐（85%、15%），似乎是根据某个来源的数据取整得来的。然而，对这两个比例的来源，文中未作解释。檀成龙在《四两拨千斤，西北内流区巨型超深盆地群有极大的“调水倍增效益”》一文中，将这一数据的来源理解为“绝对加权法水汽返回率”。即水汽总来源中，外来水汽与本地蒸发所占的比例（ 83.90% 、 16.10% ），由此取整，即得（ 85% 、15% ）。檀成龙认为，本地蒸发的水汽更容易形成降水，因而宜用“绝对优先法”，即本地蒸发量全部在本地形成降水，降水总量中其余的部分才归因于外来水汽。由此，本地水汽形成的降水量将占新疆全部降水量的 91.7% 。檀成龙关于本地蒸发的水汽更容易形成降水的分析有道理，但他的“绝对优先法”却有些武断，连他自己都认为“ 绝对优先法有高估本地水汽对当地降水贡献率的嫌疑 ”。那到底应如何估算本地蒸发与外来水汽对降水的贡献？由张老师的图 1 ，可知空中水汽流入为 11540 亿吨 / 年，而流出为 11340 亿吨 / 年，可见这个区域的空中水汽净流入为 200 亿吨 / 年。由于图 1 表述的是多年平均状态，可以忽略空中水汽存量的变化，于是这 200 亿吨 / 年的水汽净流入全部转化为降雨，且全年降雨中，只有这 200 亿吨 / 年来自外来水汽。这里有两个问题应说明：其一，实际降水很可能是外来水汽与本地蒸发共同形成的，没有外来水汽，单靠本地水汽可能无法形成降水。另外流出本地的水汽中不排除本地的部分蒸发量。但从水汽平衡的视角看，本地水汽的净流入量反应了以水汽状态从外地注入本地的水资源增量。因而来外来自水汽的降水，不可能超过这 200 亿吨 / 年。其二，外来水汽形成降水后，年内可能再次蒸发再次形成降水（甚至可能有多次）。但除第一次降水外，均应归因于本地蒸发。明确了外来水汽形成的降水量，总降水量的其余部分（ 2412-200=2212 亿吨 / 年），就只能归因于本地蒸发量了。巧的是，这 2212 亿吨 / 年正是图 1 中的本地蒸发量，结果本地蒸发量 100% 转化为降水量。于是，从数值上看，檀成龙的结论可能更合理。这“巧合”引导我们进一步思考水资源问题。然而不同职业倾向于从自己的角度看待水资源，结果到底何为“水资源”都缺乏共识。水利部将水资源理解为河水流量与“不重复”的地下水的合计值。而气象学者则认为水资源应是年降水量的总和，即区域平均年降水量乘以区域面积。由于职业关注对象不同，这样的歧见估计很长时期都不可能弥合。从水循环的视角看，它是一个典型的动态系统。分析动态系统首先要明确的一对概念是“存量”与“流量”。对水循环而言，存量的量纲是质量，而流量的量纲是质量/时间，即流量决定了存量随时间的变化。由此，一个地域的水循环，其逻辑框架如图2：图2：地域水循环的逻辑框架图2中方框表示这个地区不同形态的水资源存量，箭头表示水资源的流量。正是这些流量建立起了不同形态的水资源存量间的关系，以及本地水资源与外域的关系。气象学中的“可降水量”为大气柱里的总含水量（指气体的水汽），单位是把它们换算为液态水后的厚度，用毫米计量。 “可降水量”在区域面积上积分，即为空中水资源总量。外来水汽流入与本地蒸发均补充空中水资源，而水汽流出则减少空中水资源。当空中水汽达到饱和时，凝结成水落下，即为降水。如果假设“空中水资源存量”不变（张学文老师的文中即隐含这样的假设），那它的增量为零，这意味着：空中水汽流入 + 本地蒸发量 = 降水量 + 空中水流出（ 1 ）或：空中水汽流入 - 空中水汽流出 = 空中水汽净流入 = 降水量 - 本地蒸发量（ 2 ）或：降水量 = 空中水汽净流入 + 本地蒸发量（ 3 ）换而言之，空中水汽流入、本地蒸发量、降水、空中水流出这四个实测值间，存在一个“会计恒等式”，可用于检验这四个实测参数的可信度。图 1 提供的数据正好满足它，从旁支撑了张学文老师的测度。当然，这是建立在“空中水资源存量”不变的假设之上。事实上“空中水资源存量”在年度间应有一定的波动，但由于“空中水资源存量”比水汽的流入或流出小一个数量级，忽略它的波动，不致造成大的误差。另一方面，如果这个地区的气候存在趋势性的变换，从长期看，“空中水资源存量”的变化不可忽视。但它在一年内的变化量却不会太大，因而测度它是个困难的课题。以塔里木为例，从汉代至今，存在明显的干旱化趋势，但这个数千年的过程，落实到每一年，可能很难看出明显的变化。学界现有人在试图利用代用资料（如史料、考古资料、年轮、孢粉等）复原历史上的气象数据，如果其中有相关区域的相关数据，倒不妨据此作为分析的基础。但它对以年为尺度的分析意义不大。; 个人分类: 资源环境观察|10561 次阅读|29 个评论

抬升－风化－冰期 (3): flyindusk 2014-3-28 22:10; 地球化学模型已经证实，如果火山作用保持不变，化学风化可以在几个百万年内将大气CO 2 消耗殆尽。因此， Raymo和Ruddiman讨论了三种可能的负反馈机制：有机碳循环、深海硅酸盐矿物沉降以及海底玄武岩风化。有机碳极端富集 12 C，任何有机碳库的变化都会显著影响海洋－大气的 13 C/ 12 C组成。有机碳埋藏可以通过碳同位素分馏影响大气 CO 2 浓度，与硅酸盐风化、地幔去气无关。第二种负反馈机制主要是含Na、K矿物以硅酸盐矿物的形式在海底沉降。同时，硅酸盐风化产生的钙主要以碳酸岩沉降，消耗大气 CO 2 。当大气 CO 2 降低，海水pH升高，更有利于硅酸盐沉降。从而使得硅酸盐风化速率和CO2浓度之间的解耦。第三种机制是海水中氢离子与海底玄武岩反应释放出钙离子，并与海中的CO2结合成碳酸岩，导致海－气系统 CO 2 的净移出。但大气 CO 2 降低，海水pH值升高，抑制该过程继续，——同样也起到负反馈的作用。这三种机制中，有机碳循环已经被新生代海洋碳同位素所否定，而后两种机制的具体过程迄今所知甚少。尽管Ruddiman (2007)认为风化本身很可能就是地球的温度控制器，但是他并没有对此进行详细阐述。最近，Stanford大学的两位地球化学家，Kate Maher和Page Chamberlain，通过对风化过程本身的深入发掘，提出了一种被编辑称为“水文温控器Hydrologic Thermostat”的理论模型。论文今天在Science上刊出。新的数学模型框架是这样的。单位面积的风化速率与河流-构造之间的相互作用关系密切，具体来说，取决于水-岩作用的时间和矿物风化的动力学过程。水-岩作用时间主要与流量和流程长度有关，风化动力学则是矿物组成、温度和风化速率的函数。如此一来，在溶解-沉降达到热力学平衡时，进入海洋的风化通量达到最大值。如果水岩作用的时间不足以使风化反应达到平衡，风化通量最小。抬升发生时，构造导致的降温受热力学平衡制约，而降温则会减缓风化，抑制造山过程。该模型最大亮点在于发现风化过程本身存在的负反馈机制，宾州州立大学Lee Kump教授评价这项工作“优雅而简洁elegant and straightforward”。反过来看，人类从1824年开始认识温室效应，1856年意识到造山消耗 CO 2 ，但绝大多数时候把风化消耗 CO 2 简化成CaSiO 3 + CO 2 =CaCO 3 +Si O 2 。这两位地球化学家意识到风化作为化学反应，需要介质、需要时间、反应方向受各种因素制约，他们对影响因素参数化并成功构建模型，这些立刻给抬升－风化假说带来新的活力。模型仍可改进，前途一片光明。说明两个问题：1.基本概念永不过时；2.业余选手不要和专业达人比，即使在自己领域你天纵奇才。; 个人分类: H|3677 次阅读|0 个评论

《科学通报》2013-04-27刊出“海河流域水循环与调控”专题: yaozi824 2013-5-3 11:50; 《科学通报》2013-04-27刊出“海河流域水循环与调控”专题水循环是水资源形成、转化和演变的客观基础, 解决水资源问题所开展的各类水事活动, 本质上均是针对流域“自然-社会”二元水循环分项或其伴生过程的调控行为. 由于社会水循环取水、用水、耗水和排水等环节通量日益增强, 海河流域河湖生态衰退, 地下水严重超采. 国家重点基础研究发展计划(973)项目“海河流域水循环演变机理与水资源高效利用”进行了海河流域二元水循环及其伴生过程综合模拟, 提出了海河流域水循环多维整体调控模式和阈值, 具体成果可参考专题相关文章. http://csb.scichina.com:8080/kxtb/CN/volumn/volumn_6641.shtml#; 个人分类: 水资源|3758 次阅读|0 个评论

水环境对策概论-第一章3-3: 热度 1 NPOJWG 2012-6-25 08:27; ３－３　处理营养盐（氮・磷）（１）氮气　　生物上的硝化脱氮，是经过硝化反应和脱氮反应的两个过程。硝化反应是根据排水中的ＮＨ４－Ｎ以及ＢＯＤ氧化细菌的异化代谢，从有机性氮被转换的ＮＨ４－Ｎ利用硝化细菌硝化（氧化）成ＮＯ２－Ｎ、ＮＯ３－Ｎ。　脱氮反应经过硝化反应硝化（氧化）的排水在没有溶存氧气的厌氧的条件下，通过利用脱氮细菌的硝酸呼吸、亚硝酸呼吸把ＮＯ２－Ｎ、ＮＯ３－Ｎ还原成分子态氮Ｎ２。成为分子态氮的Ｎ２扩散到大气中。（２）利用生物处理除去磷　　生物上的磷除去法是适用于微生物在需氧状态的条件下还没有吸进磷之前，把污泥一旦变成厌氧状态之后，排放出污泥中含有的磷，如果打乱了微生物细胞内磷的平衡时，需氧状态下吸收的磷的量与厌氧状态下放出的量相比起来，具有增加的现象。　　吸进的磷在微生物细胞增值很繁盛的时期，利用于消耗细胞核酸的合成上，当细胞需要的营养平衡受到破坏时，容易产生多磷酸进行积蓄，导致固定化。（３）利用物理化学除去氮・磷　　作为物理化学上的去除法可以举一下方法；凝集沉淀法、结晶法、吸附除磷法、电解铁法等。但是，像下水处理厂等大规模的设施，从以前开始最普遍使用、最受欢迎的是凝集沉淀法。（４）利用碳素纤维除去营养盐　　粘合在碳素纤维上的微生物，因为含有很多脱氮细菌通过利用硝化反应，形成的硝酸盐氮分解成氮气扩散到大气中。另外，微生物是把磷酸离子作为多磷酸进行积蓄，因此在水中也可以去除磷。并且，碳素纤维还具有溶出铁离子的功能，通过铁离子的存在成为磷酸铁的不溶性进行固定。　　图1-8　生物学上的氮除去　　　　　　图1-9　生物・化学上的磷除去; 个人分类: 研究著作|3250 次阅读|2 个评论

关于水的局域循环的几点思考——与檀成龙老师讨论: 热度 4 qianlivan 2012-3-6 20:28; 这几天读了檀成龙老师对他的观点的总结文章（ http://prep.istic.ac.cn/main.html?action=showFileid=2c92828235d2fc710135dd5c7e520015 ）。檀成龙老师想说明的是，像西部干旱盆地调水可以提高当地降水量，改善当地气候，对西部经济、社会的发展有重要影响。对于这一点，一个主要论点就是，在周围都是高山的盆地中，水是局域循环的。在盆地中蒸发的水会在周围的高山形成降水，降水形成径流，回到盆地中。从直觉上来讲，上述论点是符合逻辑的，檀老师的文章中谈的也是可能性，所以我赞同檀老师的叙述。但是从科学的角度来说，这样的论点其实是“猜想”，或者说理论分析。但是调水是一个实际的科学问题和工程问题，停留在理论分析上是不够的。仅限于“水是局域循环的”这个论点，在进一步的实验分析上我从一个外行的角度，觉得或许有几件事可以做。首先，可以找一个实际的盆地，实际地追踪一下盆地中的水的去向，判断水是不是局部循环的。这样的盆地我在前面的博文（ http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=117333do=blogid=537075 ）中提到过，就是新疆的巴里坤县。但是对于如何追踪水的去向，我没有概念。对于海洋中的洋流，曾经有过“塑料鸭子实验”（其实是一次事故 http://v.pptv.com/show/LVBFwyuRAT8bmQE.html ），但是怎么追踪水汽呢？除非巴里坤县的水的成分和别的地方有显著不同（比如，某种同位素水的含量较高），否则很难直接进行如洋流中的“塑料鸭子实验”那样的实验。第二，可以监测巴里坤县盆地中的实际蒸发量及周围高山上的实际降水量，比较二者的时间序列是否有相关性（或者有时间延迟的相关性）。第三，可以对巴里坤县的水循环进行数值模拟，看水是不是确实是局域循环的。上述几件事可能后两件是比较可行的，相比之下，对于手头没有设备、人力、财力的人来说，可能只有数值模拟是可行的。不过我从一个外行的角度来看，对任何一件事都没什么概念，不知道从哪里下手可以开始研究。 2012年3月7日早晨补记：可以考虑这样一个问题，如果有一只4000米高的水桶，水桶里的水能保持多长时间不干？; 个人分类: 思考|4334 次阅读|11 个评论

水坝对流域内水系循环的结扎理论（1）: Raffles 2011-6-6 17:56; ‘ 黄河之水天上来 ”, 那天上之水何处来呢 ? 请看下文 : 大气中最重要的成分之一是水汽，即看不见的气态水。大气中水汽总量至少有一半分布在最低的 2300 米（ 7500 英尺）。水汽在气象学中的重要性在于这样的事实，即天气的大部份特征与水汽在大气中不断发生的区域性和季节性变化密切相关。水通过蒸发变为水汽；水汽通过凝结又变为液态。因此，水分循环从形成水汽的蒸发开始。每年地表大约有 40 万立方公里（ 10 万立方英里）的水被蒸发到大气中去，它们在水分循环中要被转化为降水。接着，凝结作用形成云，然后水降落在地面，其中一大部分经由河流返回大海之中。摘自《自然地理学原理》在我国 , 华北平原与长江中下游平原 , 都是冲积平原 , 这些平原地区还有另外一个名字 , 长江流域、黄河流域、淮河以及海河流域，黄河与长江又被称为我国的母亲河。在这些地区居住着我国大部分人口，而且这两个平原在最近几年里都先后面临着水资源极度匮乏的局面，尤其是素有渔民之乡的长江中下游平原，自今年入夏以来，遭受了史无前例的干旱。所以研究流域内的水资源匮乏原因，是迫在眉睫的大事。我国地势西高东低，东部山区是河流的发源地，到中下游经河流冲刷、沉积而成幅员辽阔的平原地区。在这种地址分布下，水系统包括： 1 发源于西部山区流经平原后汇入大海的地表径流（包括湖波）； 2 冲积平原地质构造所蕴藏的丰富地下水资源 3 大气中的水汽。三部分组成了流域内的淡水资源的总和，而且这三者互相依存，彼此支撑，相互补给 , 保持着动态的平衡，整个动态过程就构成了流域内的水系循环。水系循环过程是：当大气湿度达到饱和，对流的作用下，形成降水；降水一部分形成地表径流，一部分补充地下水资源，而地表径流又是冲积平原地下水得以有效补充的主要来源；地表径流与土壤蒸发与植物蒸腾补充大气水汽。人类工农业生产活动与生活用水只是这一水系循环的中间环节，他并不影响淡水资源总量的平衡。但是，淡水资源为什么变得越来越匮乏呢？今天的华北平原与上世纪 70 年代以前相比，淡水资源总量减少很多，表现最明显的是地下水与地表径流，而且在最近 30 年里已经处于常态，那么这些水都到哪里去了呢？淡水资源是在动态中保持总量平衡的，如今平衡被打破，说明动态过程出了问题，降水减少了。降水减少的原因又是什么呢？要回答这个问题，就比较复杂，众说纷纭。普遍的说法是，人类的生产生活用水不加节制，大量浪费了淡水资源，因水资源未能合理利用，形成淡水资源日益紧张。其实我并不赞成这种观点，人类任何生产包括工农业生产用水以及生活用水，水并没有被消耗掉，它只是从一种形态转化到另一种形态，即从地下水转化成地表径流，或从液态水转化成气态水蒸发到大气中。从宏观上讲，人类用水只是我们上边所讲的水系循环的中间环节，这些对动态平衡影响甚微。影响水系循环的真正原因，我认为是水坝。是水坝截断了河流，破坏了水系统大循环的动态平衡，从而给整个流域内的水循环做了结扎手术，是的流域地区淡水资源日益匮乏，入不敷出。水坝对水循环系统结扎理论是这样的。降水的形成是一个比较复杂的自然现象，简单的讲必要条件有三个： 1 超饱和的水汽 2 冰晶等核微粒。 3 大气形成冷暖对流。假定在后两个条件不变的情况下，流域内水汽充足与否，将决定着降水的多少。我们如果论证清楚，水坝在流域内破坏了水汽形成规律，减少了大气中超饱和湿度的机会，从而减少降水概率，如此循环下来，经过几年甚至几十年，地表径流断流，地下水超采又不能有效补给。这样水坝对水循环的结扎理论就成立了。下面我们就要开始这方面的论述。; 4044 次阅读|0 个评论

点面尺度下城市用水对自然水循环的挑战: purplelab 2011-3-18 14:26; 1. 水循环社会经济高速发展的今天，几乎不存在绝对的自然水循环，城市水循环是人工干扰占主导地位的水循环。自然水循环的过程，涉及生物圈、岩石圈、大气圈，既是自然界需水、用水、耗水的过程，也是水资源自我净化的过程，是一举两得的开放式水循环。城市水循环过程，用水过程和净化过程相对分离，是单一功能的相对封闭的水循环。自然水循环与城市水循环相对比，主要有六个方面差异：一是循环主体不同，城市水循环导致水循环主体多元化、主体水质恶化；二是循环路径不同，自然水循环可以简单概化为垂向水循环（蒸发、下渗、降水）和横向水循环（径流），城市水循环改变路径长度（延长，缩短），改变路径类型（地表、地下、蒸发），改变路径方式（单一、组合）；三是循环速度不同，城市水循环依靠人工外加能量加快或放缓自然水循环速度；四是循环通量不同，城市水循环显著改变水循环通量，包括水资源通量和污染物通量；五是循环功能不同，水循环功能可以分为生态功能、环境功能、气候功能，功能性质分为良性功能和恶性功能，城市水循环也显著改变自然水循环功能；六是循环能量不同，自然水循环的能量主要是势能和太阳热能，城市水循环则主要依靠人工转化能源，而且能量需求增加。 2. 城市供水城市化进程不断加剧，导致一方水土养一方人的供水模式不能满足城市日益增长的供水需求，水资源成为城市发展的制约因素。许多城市为了发展，不惜牺牲生态用水、农业用水等其他用水需求，而且随着城市群的建设，这种强烈的水资源供需矛盾还将加剧。从两个尺度去分析城市供水，在整个流域尺度内可以把城市看成一个点，这个点看做源和汇，汇是响应水资源不足，大量水资源汇入城市点；源是因为水污染严重，大量污染源排入下游河道。在城市尺度，城市作为一个面，水资源在其内非自然水循环，即社会水循环或人工侧支水循环。 3. 城市点城市作为一个节点，这个点成为源和汇，对自然水循环主要改变是水循环路径和水循环通量。超采地下水对自然水循环的影响，改变了水循环路径，由自然的横向地下径流改为垂向人工提升；提高了循环速度；增加了循环通量；引发地面沉降、河道断流等恶性环境功能；循环动力改变并增加。外来水源对自然水循环的影响，改变了循环路径和循环通量；水库等水利工程改变了循环速度；袭夺周边地区水资源，改变调出地区水循环通量和水循环功能性质。污水排放对自然水循环的影响，改变了下游河道水循环主体，水体污染物浓度大；大量污水在城市下游河段汇入，形成污水峰，循环通量增加；导致循环功能呈恶性，生态、环境遭到破坏。 4. 城市面城市作为一个面，水循环以管道内循环为主，与自然循环主要区别是循环路径多是管道，循环能量增加，循环功能丧失或产生恶性功能。城市下垫面硬化，改变了雨水循环路径、提高循环速度和循环通量，首先横向产汇流形成城市内涝，通过人工排水管道路径进入河道，甚至在内涝严重城市段，需要水泵抽水，循环能量改变并增加。其次雨水下渗速度下降，下渗面减少，导致雨水垂向路径通量减少，地下水循环通量减少。再次抽取地下水进一步减少循环通量，导致循环功能下降，形成地下漏斗。另外，正常的雨水下渗路径，可以对土壤产生良性循环功能，包括生态功能和环境功能，在城市硬化地面则形成恶性循环功能，造成雨水污染排入河道。城市用水（生产、生活）循环在取水口——排污口内几乎脱离自然水循环，进入管道水循环，管道水循环只具有单一使用功能，其他水循环功能几乎丧失，其出口是污水。分质供水实质是水循环主体多元化；分质供水的不同管道又是循环路径多元化。不同的循环主体和循环路径，必然需要外加能量才能满足，导致循环能量增加。污水处理厂是管道水循环单一功能直接导致的结果，同时污水处理厂本身也是单一功能。污水处理厂及中水利用的实质是提高水净化的速度，减少循环速度，同时又延长在城市水循环中的时间，减少在自然水循环中的通量和时间。部分企业循环用水，是封闭循环，该水体几乎脱离自然水循环，其循环能量必须人工增加。; 个人分类: 水圈水文学|5108 次阅读|0 个评论

地下水流动和补给更新模式的水文地球化学示踪: kejidaobao 2011-2-28 15:47; 地下水是地球上水的重要组成部分和构成全球水循环过程的重要环节，它分布广泛、水量和水位动态相对稳定、水质较好、便于开发利用和不易受污染，是农业灌溉、工矿企业和城市用水的重要水源。地下水中的化学组分（包括水化学离子和同位素等）蕴含了地质历史发展演化的一些证据，将其作为地下水流动和补给更新过程的示踪剂时，其时空分布特征和演化规律能够很好地反映和刻画区域与局部地下水流动系统的特征。因此，地下水中的化学成分组成不仅能反映水质问题，而且在地下水量和地下水文过程研究中也有重要作用。基于此，用水文地球化学技术和同位素示踪技术对地下水的相关水文过程进行研究，是目前国内外地下水科学与工程领域的一个研究热点。冲洪积平原和盆地地下水中的各种水化学成分通过输入源（主要为大气降水）获取，并通过水—岩作用或与岩层中的水混合而发生变化，其中的钙（Ca）和锶（Sr）及其同位素在揭示水—岩作用和水文地球化学演化方面有着重要的应用。通过研究北京平原区300m以内的第四系地下水中的Ca和Sr及其同位素的空间分布，以及各参数间的相互关系，探索了它们的来源和浓度受控因素，进而为地下水流场、年龄和滞留时间的定量研究及率定提供了参考依据，并为刻画地下水的流动和补给更新模式提供了佐证。《科技导报》2011年第6期17~20页刊登了翟远征、王金生等的论文“北京平原区第四系含水层中水—岩作用的锶同位素示踪”。本期封面中，底图反映了自然界地下水补给、径流、储存和排泄的一般规律，模型底图勾勒出的线条和标出的数字反映了用水文地球化学方法和同位素示踪技术对地下水流动和补给更新模式进行示踪的基本原理，以及几个重要相关参数间的相对数量关系。图中数字指深层地下水，浅层地下水的数据一般要小2个数量级。图形由翟远征绘制，数据由“北京市平原区地下水循环再生能力研究”课题组提供。本期封面由严佳君设计。（责任编辑吴晓丽）; 个人分类: 栏目：封面图片说明|3824 次阅读|0 个评论

水循环中的能源需求分析: zuogis 2010-11-17 11:33; 水循环过程中，除了自然力驱动的水的自然水循环，还包括社会力所驱动的社会水循环。在社会水循环过程中，内在驱动力是水的经济社会效益，而外在的物化表现则是电力驱动的水泵。 Vast amounts of energy are needed for the transportation, distribution and treatment of water. Pumping it over mountain ranges or from deep underground aquifers also requires a significant amount of energy. But the largest share of energy use comes from individual customers who heat water to bathe, cook and run businesses. 研究结果正如上面所说，能源消耗最大的位于用水终端的个体水消费者。 Results：（1）In the sector of water extraction and delivery, only 23% of electricity requirements are used for water pumping out, purification, and distribution. Energy costs varydepending on the pumping distance, water quality, water pipelines, and water source. Groundwater pumping can increase energy use 30% over surface water sources. (2) End use: In this sector, up to 73% electricity requirements are needed in water cycle by homes, farms, and businesses. It is reported that household appliance such as washing machine, dishwasher, water heaters, and dryers use the largest amount of electricity in water cycle, 28%. (3) Waste water management just costs only 4% energy, which not only reveals waste treatment currently need less energy but shows there is lot of potentiality we can clean much moredischargedwater again. So far, only 4% electricity was used for water cleaning before it is discharged to water source. However, with the population growth and increasingly stringent treatment standards, more and more energy is needed, which could soon lead to increased wastewater management costs. Discussion Based on the results above, I suggest we should shift our eyes from water to energy and water together. How to do some comprehensive research on water cycle driven by energy requirements should be the focus of water cycle research in the future.; 个人分类: 水环境|4326 次阅读|0 个评论

水文科学的核心点是什么，目前水文学已经成熟的知识点是什么？？: purplelab 2010-4-18 18:48; 水文科学的核心点是什么，目前水文学已经成熟的知识点是什么？？欢迎专家给出自己的意见？？我的意见是：水文科学的核心点是：水循环及其动力学（水循环的各个环节）水文科学目前的成熟知识点：不包含其他学科知识点，如水力学的洪水波，我认为是产流，蓄满产流和超渗产流。其他一切都是从这演化的。欢迎批驳我的意见？？; 个人分类: 水圈水文学|3192 次阅读|1 个评论

水循环定量评价: purplelab 2010-4-7 16:52; 水循环定量评价问题的提出水文教材一般对水循环只做定性描述。定量计算 1 ：水循环四要素：循环路径，循环量，循环时间，循环伴生效应。 2 ：四要素在最佳循环条件的定量计算（也可以计算不同的降水频率下值）。 3 ：人类活动对四要素影响的具体值。 4 ：人类影响四要素的阈值。水循环评价 1 ：四要素定量的权重计算为一个 K 值 2 ：建立 K 值与容易监测项的线性关系 3 ：根据常规检测项评价水循环扰动强度。; 个人分类: 水圈水文学|2700 次阅读|1 个评论

水循环力学: purplelab 2010-4-3 20:35; 水循环力学干旱、洪水的本质，是水循环的极端反应。水循环的力量从何而来？宏观水循环四大力源 1 ：太阳辐射能太阳是地球能量的源泉，太阳辐射的能量提供给海水蒸发、海洋环流、大气环流输送水汽、冷暖气流交会导致降水。太阳能源受太阳黑子影响。太阳能是导致全球尺度的水循环，重点偏重气态水。 2 ：月球引力（潮汐力）月球引力是地球海洋潮汐运动，河口感潮的主要力量。对潮汐的周期研究，海洋水循环的主要力。 3 ：地核能源地核能源，表达的方式有暴力的地震、火山，温和的地热，地气，地核能源是地下水循环和海水循环（海啸）。 4 ：溶质导致的密度差异主要对海洋的异重流。作用较小，温度差异导致的密度流不属于此类。参考文献: http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=308526; 个人分类: 水圈水文学|2745 次阅读|1 个评论

百年干旱，无语心痛: purplelab 2010-3-28 10:29; 百年干旱，无语心痛 2009 年 3 月，河南干旱， 8 月，辽宁干旱、 12 月到 2010 年的现在，云南干旱五十年一遇、六十年一遇、百年一遇做为一个水文工作者，一个水文专业的博士在读生，除了无助、无知、无望，就是一无所有，没有对策、没有思路，没有一个合适的理论为什么？？为什么，对自己的失望，对行业的失望，对理论的失望，扪心自问，这么极端的现实，值得我们去呕心沥血干旱的预测（水文气象）、水资源配置理论、农田水利、思考了好长时间，看了大量的文献，混沌的思路慢慢清晰，又突然混沌，又慢慢清晰循环间，自己也有深刻的体知为了清晰自己的思路而描述混沌的自己，如下： 1 ：地球水文学刚开始的时候想叫星际水文学，我们放弃了太阳的能源、月亮的引力，地球的大气环流、海洋环流而不顾，只去研究 0.26% 的淡水资源陆地水文学，我们视角是不是太小了，管中窥豹、盲人摸象，全球气候变化，是温度的变化、大气环流的变化、海洋环流的变化，三者必然导致季风变化，降水的变化，水资源的变化。太阳的周期，月亮的周期引潮力，周期的变化，是否也是水资源的周期。地球尺度内，水资源是否也是旱涝循环。地球水文学，值得去思考，那怕是错误的，但宏观的思维方式，绝对不错！ 2 ：受伤的水循环水循环，很初级的专业知识，但我们有没有在这个初级的问题上犯了高级的错误。问下自己，水循环，怎么循环的。一问吓一跳，我们是否只关注了循环的表象，深入下去，循环的路径、循环的通量、循环的时间（速度），我们知道多少？而人类改变了循环的那些方面，或者这样的改变，导致了什么可怕的结果。近而发现，人类的影响，是加速了循环速度，减少了循环通量，减少了循环的环节，洪水时直接快速入海，改变了循环的路径（地下水）；而干旱时抽取地下水，又加速了地下水的基流补给；两者亏空的继续，没有了地下水，也没有了缓冲力（地下水也许就是防洪抗旱的缓冲力），那么，防洪的胜利，是否是抗旱的悲歌？ 3 ：水资源逆配置水资源配置，无论是以需定供，还是以供定需，还是最近的需水侧管理，是否都太过软弱，太过高看了人类的价值和人类的能力，而忽视了水资源的制约力量。总感觉上面的配置是把水资源做为二等公民对待的，倒过了，把水当大爷，又将如何逆配置，我起的名字，意思就是以地区水资源决定产业布局。这样看来，缺水的地区，咱就不让您玩耗水的游戏。这个观点，虽然不能说是新，但具体的操作，又有谁敢坚持，利益割据的夹持，是否错上加错。顺着自己的思路， 2000 年的南粮北运历史，北大仓的短短 50 年就腰酸背痛了。阜新这么缺水的地方，搞农产品加工，真是以短击长。再大胆地说，云南的山区，是否需要减少人口，套用专业属于，承载力是否极限啊。 4 ：反问的反问不是道家的无极，当我们反问干旱原因的时候，是否该问，干旱，也许就该存在，她的存在，是否是更好的生态平衡，或者是生态的一次重新洗牌，就像历次战争的煎熬，是地主、皇族的改朝换代。顺着去想，干涸的湖底，富营养化的水葫芦，曾经的辉煌死光了吧。 5 ：如果是对的，那么如果我的观点 4 是对的，那么，趁着干旱，是否可以利用这一机会，改变一切河流生态的不利因素，变灾难为机遇。抛砖引玉，欢迎大家斧正，为了，穷苦的中华儿女。 20100327 参考文献： 1：杨学祥，杨冬红 . 解决中国北方干旱问题的百年机遇合理利用大自然的旱涝转换规律; 个人分类: 水圈水文学|5518 次阅读|4 个评论

地球水循环是遏制温室效应不使地球过快升温的最大功臣: famingkuang 2009-2-26 14:12; 工业化革命以来，人类向大气中排放的温室气体越来越多，人们看到了全球气候变暖。地球作为一个有自我净化能力的特大生命体，它又有什么对策来应对全球气候变暖这个严重的问题呢？它是否已经做了工作只是不为人类所注意呢？答案是肯定的，这几天在研究地球水循环中我终于找到了地球应对全球变暖的自然法门 ----- 地球水循环。那就是地球采用水的蒸发量来平衡全球气温在一个相对平衡的范围内，气温升高蒸发量增大，气温降低蒸发量减小，地球就是靠这个来有效调节全球气温在一个相对稳定的范围内的。 1KG 水在常温上汽化成水蒸汽需要吸收大约 2400KJ 能量，如果它升到了 10000 米高空后不再上升了，那么它用了 10000J 的能量来克服了地球的引力了，剩下的 2390KJ 能量到哪去了呢？原来水蒸汽上升到高空后重新凝结成小水滴，那 2390KJ 的能量就在高空释放出来了，又由于高空的空气十分的稀薄，留不住这些能量，于是这些能量就散失到宇宙中去了。地球上由于有一层厚厚的大气层，地面上的热量在辐射向太空的时候容易被温室气体所反射和吸收，也就是温室效应。但地球的水循环却能利用水的汽化能这个桥梁将地表的热量直接带出稠密的大气层之外，在较为稀薄的大气环境中将能量释放出去进入太空，这样就有效的降低了温室气体所带来的全球气候变暖的危害。如果没有地球水循环这一机能，温室气体的危害对地球气候的影响将是难以想象的吧？本人不是专业人士，以上是本人的个人观点，并且是独立原创，正确与否权当抛砖引玉。; 个人分类: 智慧点滴|893 次阅读|4 个评论

全球面临"水破产" 吗？: shangsh 2009-2-1 09:56; 近日网上流传达沃斯论坛上关于水破产危机的报道（后附新华社的有关报道）。其中特别引用瑞士雀巢食品公司董事长兼首席执行官彼得包必达的话：我相信，如果人类今后仍按现在方式使用水资源，水资源将在石油用光前耗尽。不知道这一报告是不是政客、经济学家们搞出来的。从水资源专业的角度来说，这一结论有点夸大其词，论点也存在问题。 1. 水资源是可再生的（通过水文循环过程），因此只要水文循环不停止，水资源就不会耗尽。可能耗尽的是历时地质年代形成的深层地下水，而深层地下水由于补给非常缓慢，与石油类似属于一次性资源；在实际水资源开发利用中深层地下水不是作为常规水资源来开发的，如果不是掠夺性开发是不会耗尽的。地表水、浅层地下水由于其再生能力是不太可能耗尽的。 2. 随着社会经济的发展，社会、经济用水量不断增加，导致水资源供需矛盾日益突出，这一事实是客观存在的。在全球水资源总量与需求量之间矛盾不大，出现矛盾的主要原因是水资源在空间、时间分布不均衡，因此在一些地区、一些时间发生缺水，还会有地区发生洪水灾害。 3. 当前北京的自来水价（生活用水）是3.7元/m3（工业水价更高，农业用水价格更低），不到汽油价格的1/1000，如果自来水价格涨到汽油价格，有多少人能用起水？结论：某些人的报告不太靠谱。 ============================================================= 附：达沃斯论坛：全球面临水破产 ( http://world.people.com.cn/GB/8725819.html ) 2009年01月31日09:53 来源：新华社　　瑞士达沃斯世界经济论坛年会３０日发布报告说，全球正面临水破产危机，水资源今后可能比石油还昂贵。　　这份报告说，为给农业灌溉和水库提供水源，全球７０％的主要河流面临枯竭。但在许多地区，廉价的水资源长期被浪费和过度使用。全球许多地方正处于水破产边缘。　　报告警告说，不到２０年时间内，全球水资源短缺将导致大面积农田消失，消失面积相当于美国和印度两国农田面积总和。人类不能像以往那样使用水资源，否则全球经济网将崩溃。　　根据这份报告，美国用水总量的３９％和欧洲联盟成员国用水总量的３１％都消耗在能源生产领域，但这其中只有３％的水量真正得到利用。今后２０年内，人类争夺水资源的竞赛将愈演愈烈。　　报告预测，各国能源生产领域对水资源的需求量将大增，例如美国将增长１６５％，欧盟将增长１３０％。这将对农业用水构成重大威胁。　　报告认为，不到２０年时间内，水资源将成为投资主题，而且有可能比石油还昂贵。瑞士雀巢食品公司董事长兼首席执行官彼得包必达说：我相信，如果人类今后仍按现在方式使用水资源，水资源将在石油用光前耗尽。; 个人分类: 水利知识|5232 次阅读|2 个评论

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标签: 水循环

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