高一第一冊水文單元補充講義

第 一 節　水循環與水平衡

　　地球上的水循環不已，成為一種可不斷更新的資源。水循環過程中，不同地區的水量收入與支出呈現區域差異，使各地可使用的水資源量亦呈現區域不均的現象。

水循環

　　海洋和陸地的水分蒸發，以及植物的水分蒸散後，水氣隨著氣流上升，冷卻凝結成水滴，再以降水的形式落至海洋和陸地。降落到陸地的雨、雪，除小部分被植物截留、蒸發外，大部分在地表流動，或匯聚成河流、湖泊，形成地表逕流；部分滲入地下，成為地下逕流；地表和地下逕流最終流入海洋。

水分經由蒸發散、凝結、降水和逕流的過程，不斷在氣圈、岩石圈、生物圈和水圈流動的現

象，稱為水循環





水平衡 
在水循環過程中，地表某一區域在一定時間內，水量收入與支出的平衡狀態，稱為水平衡。

以全球而言，其為一封閉系統，沒有任何外來的水源，所以全球海洋、陸地間的水量收入等於支出，保持平衡。在一年內，海洋收入的降水量和逕流的總和，與支出的蒸發散量相同，約為50.5萬立方公里；陸地支出的蒸發散量與逕流量的總和，與收入的降水量相同，約為11.9萬立方公里；全球海陸降水量總收入，亦與蒸發散量的總支出保持平衡，各約為57.7萬立方公里。


然而，各地區因環境不同，水平衡呈現區域差異。有些地區收入多於支出，有些地區則收入少於支出，使各緯度帶的水平衡狀態明顯不同。例如，赤道附近的熱帶雨林氣候區及40˚N以上的溫帶海洋性氣候區，降水量多於蒸發散量，為剩水地區；回歸線附近的乾燥氣候區，降水稀少，蒸發散旺盛，為缺水地區















水資源 
水資源地球上的總水量約有13.8億立方公里，其中以海水量最多，約占97.2％，但海水鹽度高，多不能為人類直接利用。

在水循環中，降水量被稱為可再生水資源，但就人類使用的觀點而言，水資源通常指一地降水量減去蒸發散量後的逕流量，也就是河、湖等地表逕流量與地下逕流量的總和。

水資源需考量地表逕流量、地下逕流量等儲存量的循環更新時間（滯留時間）。若儲存量相同而更新時間短者，可供應的水資源就較多；反之則較少。據估計，全球河水的平均更新時間約16天，地下水約1,400年；全球河川的年逕流量約2.12×10³立方公里，地下水約1.053×10⁷立方公里。因地表的河水較易取得，故人類每年從河水獲得較多的水資源。

地表水

地表水指暫存於陸地表面的水，包含冰河、河流、湖泊等。其中與人類生活關係最密切的河流和湖泊，更是不到全球總水量的0.02％。

河流水資源特性深受降水量、地形、地質等因素影響。

濕潤地區降水豐沛，河流可為沿岸居民帶來充裕的水資源，如歐洲的萊因河。

地形陡峻地區谷深水急，需利用水利設施以便汲取較深河床的水資源，如中國大陸甘肅地區利用大水車汲取黃河水源。

利用大水車汲取黃河水源

地形陡峭、岩層鬆軟的地區，地表易受河流侵蝕，河水含沙量大，水庫淤積嚴重，蓄水功能降低，如南投縣 萬大水庫目前的蓄水量，只剩民國48年完工時的三分之二

萬大水庫

湖泊不僅提供豐富的水資源，亦具航運、發電、觀光，以及調整河流洪、枯流量等功能。但湖泊受自然與人文共同影響，各有其生命週期。如兩湖盆地有些湖泊已經消失，近百年來洞庭湖的面積也大幅縮小。地表中的河、湖提供人類生活的水量，但其水量的變化深受降水、集水區植被覆蓋情形，或土地利用的變化等而改變。






地下水
蓄存於地下土壤岩石中孔隙和裂縫的水，通稱為地下水(groundwater)。它們不但是分解岩石、化育土壤、崩移地表的重要力量，也給生物和人類提供了寶貴的水源。不過，由於長期以來人們對地下水開發利用過度，不僅使局部地區的地下水趨於枯竭，也普遍發生地下水污染和地層下陷等環境問題

地下水通常指地下水面以下，在飽和帶中的水。降水後部分水流受重力作用，向下滲透到某一深度時，若遇到不透水層，則滯留於該層上方的孔隙中，形成飽和狀態，稱為飽和帶地下水。

飽和帶的上方界面，稱為地下水面。地下水面與地面間的地層，其孔隙未完全被水分子所充塞，稱為不飽和帶

當地下水面與地面相交時，地下水即以泉水形式自然流出，如屏東平原的湧泉帶。

取用地下水的人為方式，通常是鑿井到飽和帶地下水層，從普通水井取水。

有些水井若鑿至兩不透水層之間的受壓地下水層，且含水層傾斜、井口高度低於受壓水面，則地下水會從井口自然湧出，稱為自流井

每年降水或地表水下滲，成為地下水來源的水量稱為補注量。一地地下水抽取量如果低於補注量，將不致造成環境衝擊，此抽取量即為安全出水量。

民國八○年代，臺灣每年地下水天然補注量估計約為40億立方公尺，但抽取量約60億立方公尺，遠超過補注量，造成地下水位下降，原有水井逐漸乾枯

水文歷線

在人口密集的都市地區，都市用地一方面向河岸擴張，與水爭地，一方面地表不透水面積增加，導致暴雨發生時，洪水延滯時間縮短，洪峰流量增加，水文歷線呈現較大起伏的特徵，更易使洪水宣洩不及而發生災害。