一.河流
地表流水在重力作用下沿陸地表面的線形凹地（河槽）經(jīng)常或間歇地流動(dòng)稱為河流。經(jīng)常有水流動(dòng)的河流稱為常年流水河流，間歇有流水的河流稱為間歇性河流。以海洋為最后歸宿的河流稱為外流河，而一些注入內(nèi)陸湖沼或因滲漏、蒸發(fā)而消失于荒漠中的河流稱為內(nèi)流河（內(nèi)陸河）。
一條河流?？蓜澐譃?/span>河源、上游、中游、下游和河口五段。
l 河源是河流發(fā)源之地，通常為冰川、湖沼、山澗或泉水等補(bǔ)給源。
l 上游緊接河源，比降較大，多瀑布急流和險(xiǎn)灘，流速大，流量小，侵蝕強(qiáng)烈，河谷狹窄，河槽多由基巖或礫石構(gòu)成。
l 中游河段比降和流速變小，流量增大，沖刷和淤積大致保持均衡，河谷較寬，河槽多由粗砂構(gòu)成。
l 下游河段比降和流速更小，流量更大，淤積作用顯著，多淺灘或沙洲，河谷更為寬闊，河槽多為細(xì)砂和淤泥構(gòu)成。
l 河口是河流的終端，即河流入海、入湖沼或匯入更高級(jí)河流處。河口處常有泥沙堆積，有時(shí)分漢現(xiàn)象顯著，在入?；蛉牒幮纬扇侵?。有的河口泥沙堆積量很小，則形成喇叭口狀河口。
在河流的五段劃分中，河源和河口較易于確定，如河源的確定常依據(jù)“河源唯遠(yuǎn)”和“水量最豐”的原則，容易達(dá)成共識(shí)。但河流上、中、下游的劃分，由于不同研究者分別著重考慮地貌特征、水文特征、歷史習(xí)慣或經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值等而有不同的劃分方法。
從河源到河口，河流接納眾多支流，由大大小小的河流構(gòu)成脈絡(luò)相通的網(wǎng)狀系統(tǒng)稱為水系，也叫河網(wǎng)。在一個(gè)水系中，直接注入海洋或內(nèi)陸湖泊的河流叫干流，注入干流的河流稱為干流的一級(jí)支流，注入干流一級(jí)支流的河流稱為干流的二級(jí)支流，依次類推。河流的集水區(qū)域稱為流域，相鄰的流域以分水線為界。集水區(qū)面積則為河流流域面積。反映河流水文情勢(shì)及其變化的因子稱為水文要素，主要包括水位、流速、流量、水溫與冰情、河流泥沙和河流水化學(xué)等。水位是指河流某一斷面相對(duì)于基準(zhǔn)面的水面高程。基準(zhǔn)面又稱基面，是高程的起算零點(diǎn)，可分為絕對(duì)基面和測(cè)站基面兩種。絕對(duì)基面又稱為標(biāo)準(zhǔn)基面，它是以某一海濱地點(diǎn)平均海平面作為高程起算零點(diǎn)的基面，例如我國(guó)統(tǒng)一規(guī)定采用青島平均海面為絕對(duì)基面。測(cè)站基面是以觀測(cè)點(diǎn)最低枯水位以下0.5～1m處作為零點(diǎn)的基面。水位的高低取決于河流中水量的多少以及河道沖淤、風(fēng)、結(jié)冰、水生植物生長(zhǎng)等的狀況。流速是指河流水質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離。河流流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過某一過水?dāng)嗝娴乃?。流量過程是流域各種自然地理要素綜合作用的產(chǎn)物，在水文水利計(jì)算、水文預(yù)報(bào)、水利工程設(shè)計(jì)以及工程運(yùn)行中，是應(yīng)用最廣的一個(gè)參數(shù)。
由降水開始到水流匯集至河流出口斷面的整個(gè)過程稱為徑流形成過程。為了從總體上把握和認(rèn)識(shí)這一錯(cuò)綜復(fù)雜的物理過程，人們常將其概括為如下三個(gè)子過程：
①流域蓄滲過程。降雨初期，除一小部分（一般不超過5％）降落在河槽水面上的雨水直接形成徑流外，大部分降雨并不立即產(chǎn)生徑流，而是消耗于植物截留、下滲、填洼與蒸發(fā)。在這一階段中，凡是不產(chǎn)生徑流的降水部分稱為損失量。
②坡地匯流過程。坡地匯流包括坡面漫流、壤中流和地下徑流三種徑流成分的匯流過程。坡地匯流流程較短，歷時(shí)也較為短暫。
③河網(wǎng)匯流過程。各種徑流成分經(jīng)過坡地匯流注入河網(wǎng)，在河網(wǎng)內(nèi)沿河槽向出口斷面流動(dòng)和匯集的過程稱為河網(wǎng)匯流。人們還將徑流形成過程概括為產(chǎn)流過程和匯流過程。蓄滲和產(chǎn)生坡地水流的過程稱為產(chǎn)流過程，坡地匯流和河網(wǎng)匯流過程稱為匯流過程。產(chǎn)匯流理論是研究降雨徑流形成的物理機(jī)制和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，是河流水文研究的核心部分。
受到補(bǔ)給源和其他因素的影響，河流徑流有著明顯的時(shí)間變化，表現(xiàn)為徑流的年內(nèi)變化和年際變化。我國(guó)東部大部分地區(qū)夏季降水豐沛，河川徑流增多，為河流豐水期或汛期；冬季寒冷干燥、降水稀少，河川徑流量很少，為河流枯水期；春、秋兩季雨量中等，河流水量中等，為河流平水期。徑流的年際變化主要是由降水量的年際變化引起的。一般把年徑流量大于正常年徑流量（多年徑流量的算術(shù)平均值）的年份視為豐水年，小于正常年徑流量的年份視為枯水年。徑流的年際變化表現(xiàn)出豐水年組與枯水年組交替出現(xiàn)的規(guī)律，但這種交替的周期并不相等。就我國(guó)的河流而言，在多數(shù)情況下南方和北方河流的豐、枯水年組并不同步，常出現(xiàn)“南豐北枯”或“南旱北澇”的情況。徑流年際變化的特點(diǎn)不利于人類充分地利用水資源。一個(gè)地區(qū)枯水年或豐水年的連續(xù)出現(xiàn)往往會(huì)造成較嚴(yán)重的旱災(zāi)或洪澇災(zāi)害。為了興利除害，常需修建具有多年調(diào)節(jié)功能的大型水庫或跨流域調(diào)水工程。這些工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)以及工程的管理運(yùn)用，都要求人們認(rèn)真研究河川徑流的年際變化規(guī)律，對(duì)河流水情做出較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。
二.湖泊、沼澤與冰川
湖泊是指陸地表面洼地積水形成的面積廣闊的水域，它是一種重要的陸地水體。天然湖泊的形成包括湖盆洼地的形成和湖盆積水過程兩個(gè)方面。內(nèi)力作用和外力作用都可以形成湖盆。湖盆積水一方面來自落至湖泊中的各種形式的降水，另一方面來自湖盆洼地周圍地表水或地下水的補(bǔ)給。
按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，湖泊可劃分為多種類型。依據(jù)湖水是否入?？砂押捶譃閮?nèi)陸湖和外流湖，按照湖水的礦化度大小可把湖泊劃分為淡水湖（礦化度小于1g/L）、咸水湖（礦化度介于1～35g/L之間）和鹽湖（礦化度大于35g/L）。湖水并非靜止地存在于湖盆之中，而是存在著多種形式的運(yùn)動(dòng)，如波浪、湖流、定振波等。湖水運(yùn)動(dòng)是湖泊重要的水文現(xiàn)象，它對(duì)湖水的性質(zhì)、湖盆的演化、湖中生物活動(dòng)等都有重要影響。
沼澤是地表經(jīng)常過分濕潤(rùn)或具有明顯潛育層（呈還原反應(yīng)的土層）的地段。全球沼澤面積約有112.2×104km2，大部分集中在北半球的中高緯度地區(qū)。我國(guó)的沼澤面積約11×104km2，集中分布在東北三江平原、大小興安嶺和長(zhǎng)白山地，以及四川諾爾蓋高原等處，沿海及大湖湖濱亦有零星分布。水分是沼澤形成的主要條件，只有過多的水分才有利于水生植物的生長(zhǎng)和泥炭層的形成。沼澤的形成可分為水體沼澤和陸地沼澤化兩種情況。沼澤的類型很多，我國(guó)學(xué)者按照綜合分類的原則，對(duì)諾爾蓋高原的沼澤進(jìn)行了如下分類：首先按發(fā)育階段劃分沼澤型，包括低位型（初級(jí)階段）、中位型（過渡階段）和高位型（高級(jí)階段）；其次根據(jù)所處地貌類型劃分沼澤亞型，如湖濱洼地沼澤亞型、階地沼澤亞型等；最后依據(jù)植被情況劃分沼澤體，如睡蓮－苔草沼澤體、蒿草－木里苔草沼澤體等。沼澤對(duì)自然地理環(huán)境有明顯的影響，并且是一種重要的自然資源，沼澤植物和泥炭都有多種用途。
冰川是由固態(tài)降水積累演化而成并能自行流動(dòng)的天然冰體。全球冰川面積約1.6×107km2，占陸地總面積的10％以上；冰川總體積約為2.4×107km2，占地表淡水資源總量的68.7％。因此，冰川是重要的陸地水體。冰川冰是一種淺藍(lán)而透明的具有可塑性的多晶冰體，從新雪落地積累變成冰川冰要經(jīng)過雪的堆積、粒雪化和成冰作用三個(gè)階段。根據(jù)冰川的形態(tài)、規(guī)模和運(yùn)動(dòng)特征，可將其劃分為大陸冰川（大陸冰蓋或冰被）和山岳冰川（山地冰川）兩類。按照氣候條件和冰川性質(zhì)，冰川可分為海洋性冰川和大陸性冰川兩類。海洋性冰川又稱暖冰川，是在濕潤(rùn)的海洋性氣候條件下形成的，補(bǔ)給量大，消融強(qiáng)烈，運(yùn)動(dòng)速度較快，年運(yùn)動(dòng)距離達(dá)100m或更大，進(jìn)退幅度大，侵蝕作用強(qiáng)。大陸性冰川又稱冷冰川，是在干冷的大陸性氣候條件下形成的，補(bǔ)給量小，消融緩慢，運(yùn)動(dòng)速度較慢，一般年運(yùn)動(dòng)距離30～50m，進(jìn)退幅度小，侵蝕作用弱。
三.地下水
地下水是指存蓄和運(yùn)動(dòng)于土壤和巖石空隙中的水。地下水主要來源于大氣降水在地表的下滲和地表水體的下滲，賦存于土壤和巖石中的空隙之中。根據(jù)巖石水理性質(zhì)的差異，地球表層的巖層可分為含水層和隔水層兩類。含水層是指在重力作用下能夠給出并通過相當(dāng)數(shù)量水的飽水巖層。含水層不僅儲(chǔ)存地下水，而且地下水還可在其中運(yùn)移，這就意味著含水層必須有大量的有效空隙且具有良好的透水性能。隔水層是指在常壓條件下僅靠重力作用不能給出或不能通過相當(dāng)數(shù)量水的巖層。隔水層對(duì)地下水的運(yùn)動(dòng)起阻隔作用，它常常是含水層的邊界。含水層能夠儲(chǔ)存地下水的多少，在一定程度上取決于隔水層的位置、形狀和構(gòu)造條件等。地下水有多種分類方法，我國(guó)目前比較通用的是按照埋藏條件的分類，劃分為上層滯水、潛水和承壓三種類型（見圖9，10）。
圖9 上層滯水與潛水
上層滯水是儲(chǔ)存于包氣帶中局部隔水層上的重力水，分布范圍不廣，水量不大，動(dòng)態(tài)極不穩(wěn)定，主要是受氣候條件的制約。上層滯水接近地表，故其礦化度一般較低，但它也最易遭受污染。
潛水是指埋藏于地表以下第一穩(wěn)定隔水層上具有自由表面的重力水，這個(gè)自由表面稱為潛水面，潛水面的高程稱為潛水位，從地表到潛水面的垂直距離稱為潛水的埋藏深度。潛水面到下伏隔水層之間充滿著重力水的巖層稱為含水層。潛水具有自由水面，在重力作用下，潛水由位較高處向較低處流動(dòng)形成潛水流。潛水受當(dāng)?shù)刈匀粭l件特別是氣候條件的影響較大，因此動(dòng)態(tài)變化較大。潛水分布普遍且埋藏較淺，易于開采，因此常成為重要的飲用水和生產(chǎn)用水源。
承壓水是指充滿于兩個(gè)隔水層之間承受一定壓力的地下水，其主要特征是具有承壓性質(zhì)，具有較大的靜水壓力。兩個(gè)隔水層分別被稱為承壓水的頂板和底板，當(dāng)頂板因自然或人為的原因被穿透時(shí)，便會(huì)發(fā)生水位上升現(xiàn)象。水位上升到一定高度不再上升時(shí)的穩(wěn)定水位叫承壓水位，自隔水層頂板底面某一點(diǎn)到承壓水位之間的垂直距離叫該點(diǎn)的水頭。當(dāng)承壓水位高于地面高程時(shí)，該水頭稱為正水頭，此時(shí)鉆孔穿透頂板，地下水可自行流出，這時(shí)的承壓水稱為全自流水。當(dāng)承壓水位低于地面高程時(shí)，該水頭稱為負(fù)水頭，承壓水只能在鉆孔中上升至一定高度，不能流出地表，這時(shí)的承壓水稱為半自流水。承壓水的形成主要取決于地質(zhì)構(gòu)造，埋藏承壓水的構(gòu)造盆地稱為自流盆地，埋藏承壓水的單斜構(gòu)造稱為自流斜地。承壓水由于有隔水層保護(hù)，封存條件好，所以動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，常是較為理想的水源。
圖10 自流盆地剖面圖
四.海洋
海洋是自然地理環(huán)境中水圈的主體，是地球上最龐大的水分源地。全球海洋面積為3.61×108km2，占地球表面積的70.8％。海洋在自然地理環(huán)境的物質(zhì)輸送和能量交換中起著重要的作用，對(duì)全球自然地理環(huán)境的形成與變化影響巨大。海洋曾是地球上生命的搖籃，如今它仍然孕育著繁多的生物，給人類提供了大量的食物資源。海洋還蘊(yùn)藏著極其豐富的化學(xué)資源、礦產(chǎn)資源和動(dòng)力資源，因此被人們稱為“藍(lán)色寶庫”。
海水是含有多種溶質(zhì)和雜質(zhì)的復(fù)雜的水溶液，其中水約占96.5％，其他物質(zhì)約占3.5％。溶解在海水中的化學(xué)元素有80多種，但是各種元素含量差別很大。根據(jù)含量的大小及與海洋生物的關(guān)系，這些元素可分為大量元素、微量元素和營(yíng)養(yǎng)元素三大類。除了組成水的氫和氧外，其他含量大于1mg/L的元素有12種，見下表，這些元素通常被稱為大量元素，占海水總鹽分的99.9％。其他元素因在海水中的含量極少而稱為微量元素。此外，磷、氮、硅、硫、鈣等元素對(duì)于構(gòu)成海洋生物有機(jī)體有重要的作用，因而被稱為營(yíng)養(yǎng)元素。
海水發(fā)生著規(guī)模巨大的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方式有三種，即波浪、潮流和洋流。
波浪是海洋表層水在風(fēng)、潮汐、地震或局部大氣壓變化作用下所產(chǎn)生的高低起伏的周期性波動(dòng)現(xiàn)象。波浪是海洋中最普遍的一種海水運(yùn)動(dòng)形式，它對(duì)海水理化性質(zhì)及海岸帶侵蝕與泥沙堆積等均有重要的影響，也是塑造海岸地貌形態(tài)的主要?jiǎng)恿σ蛩?。波浪運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)是水質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和波形的傳播，水質(zhì)點(diǎn)只是環(huán)繞自己的平衡位置做近似圓周運(yùn)動(dòng)，整個(gè)水體并未向前運(yùn)動(dòng)。在風(fēng)的直接作用下海面產(chǎn)生的波動(dòng)稱為風(fēng)浪，它是海洋中最為常見的波浪。當(dāng)風(fēng)開始平息，或波速超過風(fēng)速時(shí)，風(fēng)浪離開風(fēng)區(qū)傳到遠(yuǎn)處，這時(shí)的波浪稱為涌浪。涌浪傳播速度很快，有時(shí)會(huì)超過海上風(fēng)暴系統(tǒng)的移動(dòng)速度，它的出現(xiàn)往往預(yù)示著風(fēng)暴即將來臨。在靠近岸邊的淺海區(qū)，波浪要發(fā)生倒卷和破碎，這種倒卷和破碎的波浪稱為破浪。破浪繼續(xù)向海岸推進(jìn)，直接打擊海岸，稱為拍岸浪，它對(duì)海岸有著巨大的沖擊力量。波浪在傳到岸邊附近時(shí)，要形成波浪的折射現(xiàn)象，其結(jié)果是使波峰線變得大致與海岸平行。
潮汐是海水在天體引潮力的作用下所發(fā)生的一種周期性運(yùn)動(dòng)，包括海面周期性的垂直漲落和海水周期性的水平流動(dòng)。通常稱前者為潮汐（狹義），稱后者為潮流。潮汐現(xiàn)象因時(shí)因地而異。就一個(gè)太陰日內(nèi)所發(fā)生潮汐的情況而言，潮汐可分為半日潮、全日潮和混合潮三種類型（見下圖）。
圖11 潮汐類型
半日潮是在一個(gè)太陰日內(nèi)只有兩次高潮和兩次低潮，而且兩個(gè)相鄰高潮或低潮高度幾乎相等，漲、落潮時(shí)也近乎相等的潮汐。
全日潮是指在一個(gè)太陰日內(nèi)有一次高潮和一次低潮的潮汐。混合潮是指在一個(gè)太陰日內(nèi)也有兩次高潮和兩次低潮，但潮差不等，漲、落時(shí)也不相等的潮汐。
海洋潮汐現(xiàn)象是在天體引潮力的作用下形成的。影響潮汐的天體主要是月亮和太陽，所以潮汐有太陰潮和太陽潮之分。太陰潮是海洋汐的主體，太陽潮只起到增大或減小太陰潮差的作用。當(dāng)月相為朔或望時(shí)，日、地、月三者近似地在一條直線上，日、月潮相互疊加，太陽高潮最大限度地拔高了太陰高潮，太陽低潮最大限度地壓低了太陰低潮，從而形成了最大的潮差，這種潮汐稱為大潮。當(dāng)月相為上弦或下弦時(shí)，日、地、月三者位置形成直角，日、月潮相互抵消一部分，太陽低潮最大限度地削低了太陰高潮，太陽高潮最大限度地填高了太陰低潮，這種潮汐稱為小潮。海洋中的潮流因受海洋地理環(huán)境的影響而互有差異。大洋中部潮流不太明顯，潮速較小；淺海區(qū)潮流較顯著，潮速較大；海峽或海灣入口處的潮流最明顯，潮速最大。在喇叭口形海灣或河口中，潮流可以激起高達(dá)十幾米的怒潮，如北美的芬地灣和我國(guó)的錢塘江口，都有蔚為壯觀的怒潮發(fā)生。
洋流又稱海流，是指海水沿一定方向從一個(gè)海區(qū)水平地或垂直地流向另一個(gè)海區(qū)的大規(guī)模非周期性的流動(dòng)。洋流按成因可分為風(fēng)海流、密度流和補(bǔ)償流三類，其中風(fēng)海流是洋流的主要類型。洋流按本身和周圍海水溫度的差異可分為暖流和寒流。暖流是本身水溫高于周圍海水水溫的洋流，寒流則相反。按照流經(jīng)的地理位置，洋流又可分為赤道流、大洋流、極地流和沿岸流等。大氣與海洋之間處于相互作用、相互影響之中。大氣從海洋上獲得能量而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，大氣運(yùn)動(dòng)又驅(qū)動(dòng)著海水運(yùn)動(dòng)。在大氣環(huán)流、海面氣壓場(chǎng)、地球自轉(zhuǎn)，以及海陸分布等因素的綜合影響下，產(chǎn)生了大洋表層環(huán)流系統(tǒng)。這一系統(tǒng)包括反氣旋型環(huán)流、氣旋型環(huán)流、季風(fēng)漂流和繞極環(huán)流幾個(gè)組成部分。
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