高中地理學(xué)科中有二個重要平衡原理:
①全球熱量平衡——地球通過接收太陽短波輻射與向外釋放長波輻射,維持全球能量收支的動態(tài)平衡;
②全球水量平衡——全球水循環(huán)中,總水量保持不變,但存在不同區(qū)域、不同形式的水量交換與動態(tài)平衡。
熱量平衡決定氣候系統(tǒng)穩(wěn)定性,影響風(fēng)帶、洋流等自然現(xiàn)象,水量平衡調(diào)控水資源分布,驅(qū)動水循環(huán)(如降水、徑流、蒸發(fā))。
熱量失衡導(dǎo)致溫室效應(yīng),水量失衡易形成洪澇/干旱。
今天,我們借助“平衡”原理,用“平衡”思維去解釋一些地理現(xiàn)象和解決地理問題。
一、“平衡思維”
平衡思維是一種通過識別地理現(xiàn)象中的對立雙方(如固定力與促動力、收入與支出等),從“失衡”視角分析演變原因,并從“促衡”方向?qū)で蠼鉀Q對策的辯證思維方式。其核心在于理解地理過程的動態(tài)平衡與失衡機(jī)制,強(qiáng)調(diào)多因素綜合分析和系統(tǒng)性思考。
主要思維方式:
1.對立雙方識別:確定地理現(xiàn)象中相互作用的兩個對立面(如侵蝕與沉積、動力與阻力)。
2.失衡分析:探究對立面中哪一方占優(yōu)導(dǎo)致平衡打破(如固定力弱、促動力強(qiáng)引發(fā)水土流失)。
3.促衡措施:通過增強(qiáng)弱勢方或削弱強(qiáng)勢方恢復(fù)平衡(如植樹固土或減緩坡度)。
4.層級嵌套:低層級平衡(如局部水土流失)可能嵌套于高層級平衡(如區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定性)中。
二、基于平衡思維地理知識歸類
高中地理中有很多關(guān)于平衡的理論,比如水量平衡、海-氣熱量平衡、河流的沖淤平衡、生態(tài)平衡、人口遷移(城市化)、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中的動力和阻力平衡等等。
地理事象的演變要從“失衡”的視角找出具體原因,同時也要從“促衡”的方向探尋對策。這就是地理平衡思維。
平衡思想實(shí)際上在生活中也很常見,比如飲食平衡,個人和社會平衡、工作和生活平衡等。所以我們都要重視平衡思維,出現(xiàn)問題要及時找出失衡原因(因素),從“促衡”方向?qū)ふ医鉀Q家庭、工作或者學(xué)習(xí)問題的對策。
水量平衡
1.水量平衡的概念
從長期來看,全球水的總量沒有什么變化。但是,對一個地區(qū)來說,有的時候降水量多,有的時候降水量少。某個地區(qū)在某一段時期內(nèi),水量收入和支出的差額,等于該地區(qū)的儲水變化量。這就是水平衡原理。
水量平衡是水循環(huán)的數(shù)量表示,指地球任一區(qū)域在一定時段內(nèi),收入的水量與支出的水量之差等于該區(qū)域內(nèi)的蓄水變量。
2.水量平衡原理:收=支
水循環(huán)是地球上客觀存在的自然現(xiàn)象,水量平衡是水循環(huán)內(nèi)在的規(guī)律。水量平衡方程式則是水循環(huán)的數(shù)學(xué)表達(dá)式,其方程式為:多年平均降水量=多年平均徑流量+多年平均蒸發(fā)量。
簡單的說水平衡就是一個區(qū)域水的收入和支出相等。
水平衡具體解讀如下:
①水量平衡簡單表示為:儲水變化量=降水量-蒸發(fā)量-徑流量。
如果某地?zé)o儲水變化,那么也可以表示為:②降水量=蒸發(fā)量+徑流量。
任何一個閉合流域:③降入流域的降水量=蒸發(fā)量+流出流域河水量。
徑流量包括地表徑流和地下徑流,所以:
④多年平均徑流量=多年平均地表徑流量+多年平均地下徑流量。
地表水下滲到地下之后,一部分會儲存在地下的土壤當(dāng)中、一部分會被植物的根系吸收轉(zhuǎn)化為生物水,再通過植被的蒸騰作用散發(fā)的大氣當(dāng)中轉(zhuǎn)化為大氣水,一部分也會直接從土壤當(dāng)中蒸發(fā)掉轉(zhuǎn)化為大氣水,所以:
⑤多年平均下滲量>多年平均地下徑流量
下滲的水越多,地下徑流量也就越多,但下滲的水沒有完全轉(zhuǎn)化為地下徑流量,沒有轉(zhuǎn)化為地下徑流量的那一部分,大部分通過植被蒸騰和土壤水蒸發(fā)循環(huán)到了大氣當(dāng)中,所以:
⑥下滲量和地下徑流量呈正相關(guān),下滲量和蒸發(fā)量呈負(fù)相關(guān)。
下滲量越多,地表的水就越少,所以:
⑦下滲量和地表徑流量呈負(fù)相關(guān)。
3.水的收和支
4.水平衡原理應(yīng)用
(1)俄羅斯西伯利亞北部地區(qū)多沼澤原因
就是當(dāng)?shù)氐乇硭氖杖氪笥谥С鲈斐傻摹?/p>
(2)水平衡高考真題(用水平衡理論嘗試解題)
沖淤平衡
1.沖淤平衡概念
沖淤平衡是指在一定時間內(nèi),河段上游來沙量等于本河段水流挾沙力,下泄的沙量與進(jìn)入河段的沙量基本保持相等的現(xiàn)象。
2.沖淤平衡視角:時空角度
根據(jù)定義,沖淤平衡取決于兩個變量,一是上游來沙量,二是河段的水流攜沙力(河段泄沙量),當(dāng)這兩個變量基本相等時,即沖淤平衡。然而,現(xiàn)實(shí)情況中,河流的水文條件是不斷變化的,短時間尺度下,平衡只是相對的、暫時的,沖淤不平衡才是常態(tài)。
沖淤平衡需要有空間視角(上游來沙量和本河段水流挾沙力)能力。
河床的沖淤是由于上游來沙量與本河段的水流挾沙力不平衡而引起。有的時期來沙量大于水流挾沙力,河床則發(fā)生淤積;也有的時期則是來沙量小于水流挾沙力時,河床則被沖刷。所以沖淤平衡還需要時間視角能力。
短時間尺度下,平衡只是相對的、暫時的,沖淤不平衡才時常態(tài)。
當(dāng)然,就較長時間內(nèi)的平均情況來說,河床形態(tài)經(jīng)過調(diào)整有可能與流域的來水來沙條件相適應(yīng),河段趨于相對的沖淤平衡狀態(tài)。
3.“沖淤平衡”的三個原理
①淤積原理:當(dāng)上游來沙量大于本河段的水流挾沙能力時,產(chǎn)生淤積,河床升高。
②沖刷原理:當(dāng)上游來沙量小于本河段水流挾沙能力時,產(chǎn)生沖刷,河床下降。
③交替原理:同一河段,河流的侵蝕與堆積往往是“你強(qiáng)我弱”,交替進(jìn)行;流量大時(汛期),以侵蝕為主;流量小時(枯水期),以堆積為主。
注意:河口區(qū)域:河流和潮汐(海浪)的共同影響,兩個的強(qiáng)弱“此消彼長”:流水沉積+海浪侵蝕;流水侵蝕+海浪堆積。河口處由河流潮汐共同決定海岸線進(jìn)退變化。
4.河流沖淤平衡的三種類型
(1)縱向平衡:即來水含沙量與河段挾沙能力平衡。分為不沖不淤平衡以及沖淤平衡;主要研究的是河水深度的變化問題。
(2)斷面平衡:斷面平衡是指在對抗流水側(cè)蝕與堆積過程中,由于河段情況特殊,斷面形狀并沒有改變。主要研究是汛期河流水面寬度的擴(kuò)張問題。
(3)平面平衡:主要指的是游蕩型河流的穩(wěn)定問題。其呈現(xiàn)的主要是辮狀河道整段或局部無明顯的擺動變化。
5.沖淤平衡思維模板
6.沖淤平衡的主要影響因素
①徑流量:一般來說,徑流量越大,搬運(yùn)能力越強(qiáng),能攜帶的泥沙就越多,所以沖刷侵蝕能力就越強(qiáng)。就比如一輛公交車和小轎車相比,公交車的空間大,能搭載的乘客會更多。所以黃河每年都會進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙,通過水庫的大量泄水,以較大流量集中下泄,形成人造洪峰,進(jìn)而加強(qiáng)對下游河床的沖刷能力,減少河床淤積。
②流速:流速越快,搬運(yùn)能力越強(qiáng),河流以沖刷侵蝕作用為主;反之,如流速越慢,則以淤積為主。
③含沙量:河流含沙量大,對河床的侵蝕能力弱。因?yàn)楹铀旧頂y帶的泥沙多,已經(jīng)接近飽和,無法再帶走沿途河床的泥沙,也就無法對河床形成明顯的侵蝕。就如同一輛滿載乘客的公交車,已經(jīng)無法再讓沿途的乘客上車;反之,河流含沙量小,對河床的侵蝕能力強(qiáng)。河流本身攜帶的泥沙少,攜沙能力沒有飽和,還可以從沿途河床帶走泥沙,從而對河床造成侵蝕。而含沙量的多少,又與地表物質(zhì)疏松程度、植被覆蓋情況、降水強(qiáng)度(坡面侵蝕沖刷)、支流多少(帶來更多泥沙)等因素密不可分。
④水位變化:
河流汛期水位高、水量大,以侵蝕作用為主;枯水期水位低、水量小,以淤積為主。
⑤工程建設(shè):水利工程的建設(shè)(如修建水庫、大壩等),起著攔沙蓄水、調(diào)節(jié)水流等作用,影響著沖淤平衡;而河道的加固,也能減少河流對堤岸的沖刷。14:14海水作用:
⑥海水作用:在河口地區(qū),由于海水頂托,造成水流流速減慢,或沿岸洋流攜帶了大量泥沙,這些情況都會加劇淤積作用;而潮汐(海浪)作用強(qiáng),攜沙能力大的區(qū)域,侵蝕作用也可能會增強(qiáng)。
除了以上提到的徑流量、流速、含沙量、水位變化、工程建設(shè)、海水作用等因素,河岸巖性和河道寬淺等因素,也會影響河流沖淤平衡。
7.典型試題
【2022全國乙卷】圖2顯示黃河桃花峪附近花園口水文站監(jiān)測的1958年7月、1996年8月兩次洪水過程的水位與流量的關(guān)系。讀圖2,完成7~8題。
7.1958年7月洪水過程中,圖中O、P兩點(diǎn)水位變化趨勢及兩點(diǎn)流速相比( )
A.O點(diǎn)水位上漲,流速較快
B.O點(diǎn)水位回落,流速較慢
C.P點(diǎn)水位上漲,流速較慢
D.P點(diǎn)水位回落,流速較快
8.圖示資料表明1996年8月比1958年7月()
A.洪水含沙量大 B.洪峰水位低
C.河床高 D.洪峰流量大
解析:圖中A點(diǎn)為最大流量點(diǎn),B點(diǎn)為最高水位點(diǎn),呈逆時針繩套關(guān)系。可見,在洪水過程中,水位最高時流量不一定是最大值,流量最大時不一定水位最高。
所以,根據(jù)常規(guī)“繩套曲線”原理,如果是順時針,答案就是B:O點(diǎn)水位回落,流速較慢;如果是逆時針,答案就是A.O點(diǎn)水位上漲,流速較快。實(shí)際上命題人企圖用復(fù)雜的函數(shù)曲線圖表達(dá)洪水過境時的情境,先漲后落,先快后慢。對照選項(xiàng),因此第7題只有A符合條件。
第8題:比異不比同。甲與乙相比,1996年8月,洪水經(jīng)過桃花峪,流量不大但是水位很高,再結(jié)合黃河下游地上河特征,最有可能是河床高,選C。
海-氣熱量平衡
1.全球熱量平衡
全球總體熱量收入和支出是動態(tài)平衡的。在低緯度地區(qū)收入>支出,高緯度地區(qū)支出>收入。所以大氣環(huán)流和洋流使不同緯度之間進(jìn)行熱量交換,維持了地球熱量平衡,避免低緯地區(qū)越來越熱,高緯度地區(qū)越來越冷現(xiàn)象出現(xiàn)。
2.厄爾尼諾現(xiàn)象和拉尼娜現(xiàn)象(局部地區(qū)熱量平衡被破壞導(dǎo)致的)
3.厄爾尼諾現(xiàn)象
(1) 厄爾尼諾概念:赤道太平洋東海岸海溫異常增高的現(xiàn)象。
(2)成因:由于東南信風(fēng)的減弱,引起南赤道暖流減弱,從而造成向上翻涌的冷海水減少,秘魯寒流變性。簡單說就是海-氣相互作用導(dǎo)致的。
(3)產(chǎn)生的影響
①太平洋中東部及南美太平洋沿岸:氣溫升高,氣流上升,降水增多形成洪澇災(zāi)害。
②太平洋西部印尼澳大利亞等地:氣溫偏低,氣流下沉,降水減少形成干旱。
③秘魯漁場大面積減產(chǎn)
④西太平洋臺風(fēng)減少,東太平洋颶風(fēng)增多
⑤減少冷水上涌,減少海底二氧化碳排放,延緩全球變暖。
⑥對我國影響
夏季主雨帶偏南,北方大部少雨干旱;長江中下游雨季大多推遲;秋季我國東部降水南多北少,易使北方夏秋連旱;全國大部冬暖夏涼;登陸我國臺風(fēng)偏少。
4.拉尼娜現(xiàn)象(反厄爾尼諾):赤道太平洋東海岸海溫異常降低的現(xiàn)象,產(chǎn)生的影響和厄爾尼諾完全相反。
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