无穷无尽的水循环- 水循环原理

地球上各层圈中水的相互联系、相互转化的过程称为大气水的水循环或自然界的水循环。按其循环时的途径、速度以及涉及层圈的范围,可分为水文循环和地质循环两类。地质循环是指地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化程,这些水不能参与地球表面的水文循环,在现有技术条件下不易为人类利用。

另外,地球上的水除了自然循环,还有一种叫“社会循环”。它是指地球表面的水资源,按照使用水质和环境保护的要求,“从天然水体取水一净化处理―使用-再处理排入天然水体”的循环过程。

水的“自然循环”也称“水文循环”,是指以自由态水分子形式存在的,发生于大气水、地表水、生物水和浅层地下水之间,在太阳辐射和重力的作用下以蒸发、降水和径流方式进行着周而复始、相互交换、不断更新的运动过程。显然,水循环的内因是水的三态转化特性,外因和动力则是太阳辐射热能和地球引力的作用。

1.水循环的形式气水、地表水、生物水和浅层地下水之间,在太阳辐射和重力的作用下以蒸发、降水和径流方式进行着周而复始、相互交换、不断更新的运动过程。显然,水循环的内因是水的三态转化特性,外因和动力则是太阳辐射热能和地球引力的作用。

水的自然循环过程,水循环原理主要是由海洋水或陆地水蒸发的水汽进入大气,被气流带到大陆或海洋上空,遇冷凝结,成云致雨,降落到地面或海洋上。其中有一部分水经蒸发又回到海洋或大陆上空,一部分经汇流进入河川回到海洋,还有一部分水渗入土壤后以地下水形式回归到海洋。就这样使海洋与大陆的水分互相交换着和更新着。

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自然循环又可分为两种形式。即海洋与大陆间的水交换过程,叫做大循环(或外循环);海洋或大陆范围内的水交换过程,叫做小循环(或内循环),并有海洋小循环或大陆小循环之称。

  1. 水循环的周期

由于地球上的水是一种随时间而变化的动态资源,全球水体会受到体积、运动速度和交换程度的影响,所以全部更新或交换一次的周期很不相同。例如,生物体内的水,更新周期只需数小时;而极地冰盖、永久积雪和永久冻土中的水,更新周期长达万年;与人类社会关系密切的大气水与河流水,更新周期分别为8天和16天,也就是说每年可分别更新46次和23次,从而为全球源源不断地提供所必需的淡水。

另外,由于地球上的水处于循环运动之中,从这个意义上说,水是一种世界性的不断更新的资源,具有“取之不尽”的特点。但是在一定的空间和时间范围内,水资源又是有限的,如果取用水量超过更新的数量,就要造成水资源的枯竭,所以水不是“用之不竭的”。

  1. 水的社会循环

人类为了满足生活和生产的需要,要从各种天然水体中取用大量的水。这些生活和生产的用水经使用后,混入了生活和生产过程中的各种污染物质,成为生活污水和生产废水。它们被排放出来后,经过一定的处理,去除污染物质,最终又被注入天然水体。这样,水在人类社会中构成了局部的循环体系,这就叫做水的社会循环。

(1)社会循环的形式。

水的社会循环又分良性循环和非良性循环两种类型。良性循环是指对使用后的污废水经过收集、处理和处置,使其水质达到国家规定的排放标准后,再排回天然水体的循环方式;或者经过处理,使水质达到某种使用要求后再使用的污废水零排放的情况,也属于良性循环。非良性循环则是对使用后的污废水不经处理就直接排入天然水体的循环方式。

显然,非良性循环是国家不允许的。因为污废水是一种受到物理性、化学性或生物性侵害后,其外观性状或质量成分对使用或环境产生危害及风险的污染水(“病态水”),污废水不经处理而直接排放,将使天然水体受到污染,影响水资源的正常开发和利用。

(2)社会循环的控制。

由前述可知,人类对水的自然循环影响有限,但是对水的社会循环的各个环节可以产生重大影响。在水的社会循环量的多少、使用后污废水的水质与排放量以及对污废水的处理程度等方面,人们都可以进行控制。因此,人们应尽可能利用自己的影响,使水的社会循环更加有效、合理,以使水资源可持续地利用,使人类社会得以可持续的发展。

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