16、水资源与水利工程：基础原理与关键考量

水资源与水利工程：基础原理与关键考量

1. 基础水文学

水文学循环是地球上水资源动态变化的重要过程。它始于海洋水分的蒸发，蒸发形成的水蒸气被风与移动气团输送。部分水蒸气在陆地上空凝结，以降水形式返回地球表面。降水随后通过溪流、河流或地下径流回到海洋，不过有些降水可能会经历蒸散作用，并在完成整个循环前经过多个子循环。

地下水是水文循环的重要组成部分。尽管地下水仅占地球总水资源的 0.5%，且并非所有地下水都可开采，但约 98%的可用淡水储存在地下。

降水以径流、入渗/渗透和蒸散的形式消散：
- 径流 ：由地表径流和地下水排放两个基本部分组成。地表径流通常更为重要，是河流量变化的主要原因。一般来说，随着降水开始时间的增加，径流量会增大。
- 入渗与渗透 ：入渗指水穿透地表并开始向下穿过包气带的过程。随后水在重力作用下向下移动至饱和带的过程称为渗透，但入渗和渗透之间并没有明确的界限。某一时刻入渗或径流哪个是主导过程，取决于降雨强度、地表孔隙度和渗透率等因素。例如，如果降雨强度远大于土壤的入渗能力，径流就会增加。
- 蒸散 ：蒸发损失的水量受气候条件，特别是温度的影响。

如果下层地层的渗透率低于表层，入渗能力会降低，部分穿透地表的水会平行于地下水位流动，形成壤中流。部分壤中流会在某一位置排入河流，形成河流的基流。其余的水可能会继续向下穿过包气带，直到到达地下水位，成为地下水补给。

下面通过一个流程图来展示水文循环的过程：

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