水文サイクルの説明
これは、地球上の水の動きに関する教育モジュールです。 このモジュールが含まれの議論の水の移動は、アメリカ国内でも特定の情報の水の動きます。
水循環を扱う物理地理学の分野における科学的規律は水文学と呼ばれています。 それは、地球上の水の起源、分布、および特性に関係しています。, したがって、多くの科学教科書や教材では、水循環は水循環とも呼ばれています。 ほとんどの人は気象学の科学を聞いたことがあり、多くはまた、各分野がテレビで持っていた露出のために海洋学の科学について知っています。 人々はほぼ毎日テレビ天気パーソナリティを見ます。 ジャック-クストーのような有名人は、海洋学を一般的に認識された科学にするのに役立っています。, 広い文脈では、気象学と海洋学の科学はまた、水文学の科学の主要なコンポーネントである水を含むグローバルな物理プロセスのシリーズの一部を記述し 地質学者は、地球の地下の特徴内の地下水の動きに対処することによって、物理的プロセスの別の部分を記述します。 水文学者は、水循環に関する測定可能な情報と知識を得ることに興味があります。, また、サイクル内のあるプロセスから他のプロセスに水が移動するときに発生する移行段階に関与する水の量の測定も重要です。 したがって、水文学は、他の科学の広い範囲からの情報を利用し、水の動きを定量化するためにそれらを統合する広い科学です。 水文学の基本的なツールは、数学、物理学、工学、化学、地質学、生物学に由来する科学的技術を支援することに基づいています。, したがって、水文学は、気象学、気候学、海洋学、地理学、地質学、氷河学、limnology（湖）、生態学、生物学、農学、林業、および物理的、化学的または生物学的環境の他の側面に特化した他の科学の科学から開発された概念を使用しています。 したがって、水文学は、水資源開発と水資源管理の基礎となる学際的な科学の一つです。
世界の水循環は、水の動きの連続体を形成する九つの主要な物理過程で記述することができます。, 複雑な経路には、大気と呼ばれる惑星の周りのガス状のエンベロープから、海、氷河、湖などの地球表面の水域を通って、同時に（またはよりゆっくりと）地下の土壌や岩層を通過する水の通過が含まれる。 その後、水は大気に戻される。 水文サイクルの基本的な特徴は、それが始まりを持っていないということです終わりはありません。, それは次のプロセスの何れかで始まることによって調査することができる:蒸発、凝縮、沈殿物、遮断、浸潤、浸透、蒸散、流出および貯蔵。
以下に示す情報は、主要な貢献する物理プロセスの大幅に簡略化された説明です。 蒸発
蒸発は、水の物理状態が液体状態から気体状態に変化するときに発生します。 かなりの量の熱、水の各グラムのためのエネルギーの約600カロリーは、状態の変化の間に交換される。, 通常、太陽放射および気温、蒸気圧、風および大気圧などの他の要因は、任意の地理的領域で起こる自然蒸発の量に影響を与えます。 蒸発は、雨滴、および海や湖などの自由な水面で起こり得る。 それは植生、土壌、岩や雪の上に落ち着いた水からも発生する可能性があります。 人間の活動によって引き起こされる蒸発もあります。 加熱された建物は、その表面に落ち着いた水の蒸発を経験する。, 蒸発した水分は、海洋、陸上、水域から水蒸気として大気中に持ち上げられます。 いくつかの蒸気は常に大気中に存在します。
結露
結露は、水蒸気が液体に、最も一般的には、蒸気からそれの物理的状態を変更することにより、プロセスです。 水蒸気は、結露、霧、または雲を形成するために小さな浮遊粒子に凝縮します。 雲を形成する最も活性な粒子は、海塩、雷によって引き起こされる大気イオン、および亜硫酸および亜硝酸を含む燃焼生成物である。, 凝縮は空気の冷却によってまたは飽和ポイントに空気の蒸気の量を高めることによってもたらされます。 水蒸気が液体状態に戻って凝縮すると、蒸気にするために必要とされたのと同じ大量の熱（グラム当たり600カロリーのエネルギー）が環境に放出される。
降水量
降水量は、任意およびすべての形態の水粒子が大気から落下し、地面に到達したときに発生するプロセスです。, 雲が降水を放出する二つのサブプロセス、合体過程と氷結晶過程があります。 水滴が臨界サイズに達すると、水滴は重力および摩擦抵抗にさらされる。 落ちる低下はより小さい低下がより速く落ちるようにし、鉛の低下と結合し、結合するために追い抜かれることを可能にする乱流の航跡を残す。 発生する可能性のあるもう一つのサブプロセスは、氷結晶形成過程である。 これは、氷が冷たい雲の中や凍結温度が発生する大気中の高い雲の形成に発生するときに発生します。, 近くの水滴が結晶に近づくと、いくつかの液滴が蒸発し、結晶上に凝縮する。 結晶は重要なサイズに成長し、雪や氷のペレットとして低下します。 時々、餌がより低い高度の空気を通って落ちると同時に、雨滴に溶け、変わります。
沈殿した水は水に落ちたり、陸上に落ちたりすることがあります。 その後、いくつかの方法で分散されます。 水は、惑星表面上またはその近くの物体に付着することができ、またはそれは、ストリームチャネルに土地を介して持ち越すことができ、またはそれが土,
降水量が少なく、まれである場合、降水量の割合が高いほど蒸発によって大気に戻されます。
地表の流れに現れる降水の一部を流出量と呼ぶ。 流出は、表面流出、表面下流出、または地下水流出などの供給源からの成分の寄与からなり得る。 表面流出は、地表面上および表面チャネルを通って移動し、排水流域または流域と呼ばれる集水域を残す。 流れチャネルの方の土地表面に流れる表面の流出の部分は陸路の流れと呼出されます。, ストリームチャネルに閉じ込められた総流出はストリームフローと呼ばれ
傍受
傍受は、ストリームにつながる輸送イベントのチェーンにおける水の動きを中断するプロセスです。 遮断は水たまりとリルおよび溝のような土地の形成のvegetalカバーか不況の貯蔵によって起こることができます。
雨が最初に始まると、葉やその他の有機物を打つ水が薄い層で表面に広がったり、点や縁に集まったりします。, 材料の表面の最高の表面の貯蔵の機能が超過するとき、材料は端に沿う成長する低下で付加的な水を貯える。 最終的に滴の重さは表面張力を超え、水は地面に落ちます。 風や雨滴の影響もまた、有機材料から水を放出する可能性があります。 有機性表面の水層および端に沿う水の低下はまた蒸発に自由に露出される。
さらに、凍結および亜凍結条件中の地表面の水の遮断は、実質的なものとなり得る。, 植生に落ちる雪や氷の遮断も起こります。 最高レベルの遮断は、まだ葉を失っていない針葉樹林や広葉樹の森林で雪が降ったときに発生します。
浸潤
浸潤は、大気が土壌とインターフェイスする境界領域を通る水の動きを含む物理的なプロセスです。 表面現象は土壌表面条件によって支配される。 水移動は土の気孔率および土のプロフィールの透磁率と関連している。, 典型的には、浸透率は、雨滴の影響による土壌表面の水の代わり、土壌の質感および構造、初期土壌水分content有量、水が土壌マトリックス内の細孔の土壌充填、土壌組成の変化、および土壌中の亀裂を閉じる濡れた土壌の膨潤による水の減少に依存する。
土壌に浸透して貯蔵された水は、後で蒸発したり、地下流出になったりする水になることもあります。,
パーコレーション
パーコレーションは、重力と毛細管力によって、土壌からの水の動きであり、それは層です。 地下水の主な移動力は重力です。 空気がある通気の地帯にある水はvadose水と呼ばれます。 飽和ゾーンにある水は地下水と呼ばれます。 すべての実用的な目的のために、すべての地下水は地表水として発生します。 一度地下に入ると、水は重力によって動かされます。 Vadoseゾーンと飽和ゾーンを分ける境界は、水テーブルと呼ばれます。, 通常、水の動きの方向は下向きから変更され、地質境界条件に基づいて水平成分が追加されます。
地球の地殻の地層は、水を貯蔵するための自然の地下貯水池として機能します。 他はまた水の動きのための水路として役立つことができます。 基本的に、すべての地下水は動いています。 しかし、その一部は非常にゆっくりと動きます。 経済発展のために十分な量である場所から別の場所に水を送信する地質学的形成は帯水層と呼ばれています。, 水の動きは地質層の空隙または細孔のために可能である。 いくつかの地層は、地表に戻って水を伝導する。 泉は、水のテーブルが地面に達する場所です。 ストリームチャネルは、地表面に近づくunconfined帯水層と接触することができます。 水は、相対的な水位に応じて、地面から流れに移動するか、またはその逆に移動することがあります。 地下水の流れへの排出は、乾燥期、特に干ばつ時に流れの基本流れを形成する。, 流入した流れは帯水層に水を供給し、流出した流れは帯水層から水を受け取る。
蒸散
蒸散は、ほとんどの日に発生する生物学的プロセスです。 植物の中の水は多数の個々の休暇の開始を通して水蒸気として植物から大気に移ります。 植物は栄養分を植物の上部に移動させ、太陽にさらされた葉を冷却するために蒸散する。 急速な蒸散を受ける葉は、周囲の空気よりもかなり涼しいことがあります。, 蒸散は、土壌中にある植物の種によって大きく影響され、植物が露出する光の量によって強く影響される。 水欠乏が植物で成長し、水を放出する細胞（気孔）が閉じ始めるまで、水は植物によって自由に蒸散することができます。 蒸散はそれから絶対必要のより遅い率で続きます。 植物が吸収する水のわずかな部分だけが植物に保持される。
植生は一般的に土壌からの蒸発を遅らせる。 土壌を覆っている植生は、風速を低下させます。, また、大気中に水蒸気を放出することは、土壌または雪または氷の覆いからの直接蒸発の量を減少させる。 植物の表面で起こる遮断と共に植物の根への水の吸収は、植物が土からの蒸発を遅らせることで持っている一般的な効果を相殺する。 森林の植生は、木の下の土壌よりも多くの水分を持つ傾向があります。
流出
流出は、表面の流れに表示される排水流域または流域からの流れです。, それは一般に、人工的な転換、貯蔵、または社会がストリームチャネル上またはストリームチャネル内にあるかもしれない他の作品の影響を受けない流れ 流れは、ストリームに直接落ちる降水量、土地表面とチャネルを通って流れる表面流出、表層土壌に浸透し、ストリームに向かって横方向に移動する表面下流出、および土壌の地平を通って深い浸透からの地下水の流出から部分的に構成されています。, 表面下の流れの一部は速やかに流れに入り、残りの部分は流れの中の水に合流するまでにより長い期間を要することがある。 各コンポーネントフローがストリームに入ると、それらは総流出量を形成します。 ストリームチャネルの総流出量はストリームフローと呼ばれ、一般に直接流出量またはベースフローとみなされます。
ストレージ
惑星の水サイクルで発生する水の貯蔵の三つの基本的な場所があります。 水は大気中に貯蔵され、水は地球の表面に貯蔵され、水は地面に貯蔵される。,
大気中に貯蔵された水は、惑星のある部分から惑星の別の部分に比較的迅速に移動することができます。 陸上および地下で発生する貯蔵の種類は、土壌の種類および貯蔵場所に存在する岩石の種類に関連する地質学的特徴に大きく依存する。 貯蔵は、海洋、湖沼、貯水池、氷河の表面貯蔵として起こり、地下貯蔵は土壌、帯水層、および岩層の裂け目で起こる。,
水循環の他の八つの主要な物理的プロセスを通じた水の動きは不安定である可能性があります。 平均して、水大気は16日ごとに更新されます。 土壌水分は毎年約交換されます。 世界的には、湿地の水は約5年ごとに交換され、湖の水の滞留時間は約17年です。 社会による開発の低い地域では、地下水の更新は1,400年を超える可能性があります。, 時間の経過に伴う水の不均一な分布と動き、および地理的および地質的領域の両方における水の空間的分布は、洪水や干ばつなどの極端な現象を引き起こす可能性がある。A)海は53ガロン、1クォート、1パイント、12オンスで表され、b)氷冠と氷河は1ガロン、12オンスで表され、c)大気は1パイント、4オンスで表される。,5オンス;
d)地下水は1クォートまで、11.4オンス;
e)淡水湖は半分オンスを表し、
f)内海と生理食塩水の湖はオンスの三分の一以上になります。
g)土壌水分とバルドース水はオンスの約四分の一になります。
h)世界の河川はオンスの百分の一（地球上の水の一百分の一未満）になります。
アメリカ合衆国の水予算
アメリカ合衆国の48以上の大気は、大気中の水の一日あたり約36.5立方マイルを格納します。, それの10パーセントまたは3.9立方マイルを少し超えると、毎日降水量として落ちる。 降水量の約1,430立方マイルは、年間48州にわたって落ちる。 このボリュームは、水の約30インチで州をカバーするのに毎年十分であろう。
年間平均降水量は460インチ(1,168cm)で、世界で最も多い。 ハワイ州ワイアレアーレ出身。 アメリカ合衆国で最も低い平均年間降水量は1.63インチ(4.1cm)であり、カリフォルニア州デスバレーでは42年間にわたって発生した。, アメリカ合衆国で降水量のない最長の乾燥期間は、767日の間に3月、1912年8月、1914年にカリフォルニア州バグダッドで発生した。
年間降水量の70パーセント（1,001立方マイル）の平均は、陸上や水面から、植生からの蒸散によって大気中に戻って蒸発する。 年間降水量の残りの30パーセント（429立方マイル）は、水循環の他の表面および地下のプロセスを通って流れ、湖、または海に輸送されます。,
アメリカ合衆国の地下水貯蔵量は、浅い地下水（2,600フィート未満）と2,600フィートより深い地下水の両方で約15,100立方マイルであると推定されている。 土壌の上部3フィートの土壌水分は、約150立方マイルの水に相当すると推定されています。
アメリカ合衆国には約4,560立方マイルの水が淡水湖に貯蔵されている。 五大湖だけで約5,540立方マイルの水が貯蔵されていますが、その量の50パーセント以上は米国にあると考えられています。, また、約14立方マイルは、国の塩湖に格納されています。 さらに、海へのルートでストリームチャネルに格納されている表層水の約12立方マイルがあります。 コテルミナス州における表面貯蔵の他の源には、氷河における16立方マイルの凍結水が含まれる。
国の海に到達する流れの流れ量は約1.12立方マイル/日（年間409立方マイル）です。 国の海洋への表面と地下水の流れを組み合わせた合計は、一日あたり1.18立方マイルです。 ミシシッピ川だけで0に貢献しています。,一日あたり34立方マイル（毎秒593,000立方フィートの年間自然流出）。
米国には約2700の貯水池と5,000エーカーフィート以上の管理された自然湖があります。 貯水池は142立方マイルの貯蔵を提供し、そのうちのほぼ90％が最大の貯水池の600で発生します。 また、およそ50,000の貯蔵所から50から5,000エーカーフィートまで及ぶ貯蔵所がある。 また、米国には約2万の農場の池があると推定されています。 全国の主要な貯水池のほとんどは公衆によって所有されています。, 土地管理局は、ほとんどの連邦ダム（750以上）のマネージャーですが、ほとんどは小さなダムです。 大きな貯水池は、アメリカ陸軍工兵隊、埋立局、テネシー-バレー-オーソリティによって管理されている。 軍団はほぼ600のダムと貯水池を建設し、運営しており、埋立局はほぼ300のダムと貯水池を運営しており、TVAには50以上のダムと貯水池があります。, 小さなダムを管理する他の連邦機関には、約400の米国森林局、300以上のインディアン局、260以上の国立公園サービス、175以上の米国魚類野生生物局、および約30のダムを持つエネルギー省が含まれます。
オレゴン州の水
オレゴン州はカスケード範囲によって二つの異なる降雨ゾーンに分かれています。 カスケード山脈の西の年間降水量は40から140インチの範囲です。 カスケードの東、降水量は年間10から20インチの範囲です。, 州全体の平均年間降水量は28インチです。 年間平均流出量は約20インチです。 州は年間の流出を収容するために112,000マイルの河川と小川のネットワークを持っています。 カスケードと滝の白内障のカテゴリにあるオレゴン州でマップされた365以上の滝があります。 滝の滝に頻繁に連続の段階で関連付けられる流れる水の垂直な動きの水の小さい容積がある。 白内障カテゴリー滝は、垂直に移動する大量の水を持っています。, 州内の120以上の地熱温泉は、年間平均気温より15度F上の水温で識別されています。 オレゴン州の全地下水供給は定量化されていない。
オレゴン州には、年間66万エーカーフィート（19.5立方マイル）以上の地表水が供給されていると推定されている。 州全体の水資源の季節的および地理的分布の違いは、州の多くの地域、特にオレゴン州東部で年間の水不足をもたらす。, 地表水の自然な流れの使用、貯水池の表面貯蔵、および帯水層からの地下水の供給は、需要の周りの年を満たすために使用されます。
オレゴン州に影響を与える主要な河川は、1,243マイルの長さのコロンビア川である。 オレゴン州のワシントン州との北部境界の大部分を形成している。 コロンビアの主要な支流の一つ、スネーク川はアイダホ州とオレゴン州の東部境界の主要な部分を形成し、7,900フィートの深い地獄の峡谷の場所です。 コロンビア川は隣接するワシントン州、アイダホ州、モンタナ州とカナダに源を発している。, 年間平均流量は毎秒265,000立方フィートです。 この体積は一日あたり0.15立方マイルを表します。
オレゴン州のその他の主要な流域は、20の追加の流域に分けることができます。 彼らは含まれます：
North Coast Drainages Malheur Willamette Owyhee Sandy Malheur Lake* Deschutes Klamath John Day Chetco Umatilla Rogue Grande Ronde South Coast Drainages Powder Umpqua Snake Mid-Coast Drainages
太平洋に空の七つの流域があります。 二つの盆地（*）は閉鎖された盆地であり、海や受け入れ流れに水を排出しません。 イレブンは、受信ストリームに空のインテリア盆地です。
オレゴン州には6,000以上の自然の湖、池、湿地、スラウ、貯水池があります。 それらのうち1,400以上が湖と呼ばれています。, それらに500,000エーカー（781平方マイル）の結合された表面積がある。 何百もの湖には名前がありません。 13の失われた湖、11の青い湖、10の明確な湖および10の魚の湖があります。 それらは、アッパークラマス湖の最大90,000エーカー（141平方マイル）から、牛の池、農場の池、および一エーカー未満の工場の池までの表面積の大きさの範囲です。 クレーター湖は、アメリカ合衆国で最も深い湖です。 それは1,932フィートの深さであり、容量は14万エーカーフィート（4.14立方マイル）、表面積は13,139エーカー（20.5平方マイル）である。, 1984年の豪雨と流出の後、オレゴン州南東部のマルヒュー湖とハーニー湖は数年にわたって一緒になった。 マルヒュール湖とハーニー湖は再び別々の湖であるが、閉鎖された盆地の湿地システムの一部として接続されており、マルヒュール湖は約90,000エーカーである。 マルヒュール湖の複合施設は、今でもオレゴン州で最大の自然水域と考えられています。 閉鎖された盆地に位置する湖/湿地の複合体の180,000エーカー（281平方マイル）は、米国西部の連続した米国最大の淡水湿地を形成しています。, オレゴン州の他の大きな湖には、ウォルド湖、オーデル湖、ワロワ湖などがある。 州内の湖の半分以上は、カスケード山脈の頂上の間の標高の高い地域に位置する火山または氷河の窪みです。 自然の湖のほぼ100は、オレゴン州北東部のワロワ山脈にクラスタ化されています。 他の多くの湖は、オレゴン州の海岸近くの砂丘の間に位置しています。 州内の自然湖の多くは、湖の貯蔵を強化し、下流の灌漑のために貯水された水の放出を制御するために、出口に水管理構造を建設しています。,
オレゴン州には60以上の貯水池があり、それぞれ5,000エーカー以上の容量がある。 州内最大の貯水池はオレゴン州南東部にある埋立局のオウィヒー湖であり、1万エーカーフィート(0.3立方マイル)以上の貯蔵庫がある。 オレゴン州の貯水池のほとんどは、少なくとも部分的には灌漑用水を貯蔵するために建設された。 地元の灌漑会社によって建設された何百もの小さな単一目的の貯水池があります。 単一目的の貯水池の稀なタイプは、レクリエーション貯水池、魚や野生生物貯水池、および水質向上貯水池を含みます。,
貯水池は一般的にプロジェクトの目的によって特徴付けられます。 水供給貯水池は、予想される年間供給を提供することができ、ほとんどの干ばつよりも長持ちすることができる大量の貯蔵量によって区別される。 灌漑貯水池には大きな保全プールがあり、成長期の初めには最大の保全プールがあり、成長期には最小のプールがあります。 洪水制御の貯水池は、下流の水位を減らすために大きな貯蔵能力を持つ小さな恒久的なプールを持っています河川の重要な場所。, 洪水制御貯水池のもう一つの特徴は、貯蔵能力を再確立するために、高い流出イベントの後にできるだけ早くドローンダウンされることである。 水力貯水池は、特に冬または夏の間に、地域のエネルギー需要を満たす貯蔵および放出特性によって特徴付けられる。 再規制貯水池は、毎日の発電期間の間の流れの変動を減らすために、河川の水の流れを安定させるために水力発電ダムの下に構築されています。, 航行目的のためのヘッドウォーターの貯蔵の貯蔵所に乾季の初めに大きい貯蔵のプールがあり、季節的な航行交通を支えるために十分な水を解放する。 しかし、ロックとダムの貯水池は、河川のプロジェクトからかなりの距離を上流に延びるわずかに変化するプールを作ることによって、水上の航行を支,
アメリカ陸軍工兵隊の貯水池は、洪水制御、水力発電、ナビゲーション、灌漑、市および工業用水供給、水質、漁業、レクリエーションなどの水資源のニーズのいくつかのタイプを満たす複数の目的の貯水池です。 ポートランド-ディストリクト工兵団は、ローワー-コロンビア川、ボンネビル、ダレス、ジョン-デイ-ダムの主幹に三つのラン-オブ-リバー貯水池を建設し、運営しており、航行、水力発電、灌漑、漁業、水質、レクリエーションのニーズを満たしている。, ポートランド地区はまた、ウィラメット川流域に13の多目的ストレージプロジェクトを建設し、運営しており、総容量は2,308,020エーカーフィートの水で最大保全プール（0.68立方マイル）である。 この地区はまた、二つのローグ川流域プロジェクトの最大プールで547,191エーカーフィート（0.16立方マイル）の水を貯蔵している。 さらに、コロンビア川にあるジョン-デイ-ダムには534,000エーカーフィート(0.16立方マイル)の使用可能な貯蔵庫がある。 ポートランド地区のウィロー-クリーク-ダムは、コロンビア川の北中部オレゴン支流にあり、面積6,249エーカー(0.,002立方マイル）それは通常の夏の保全プールレベルです。 したがって、ポートランド地区の貯水池に貯蔵された水の総量は、米国の河川から海洋への単一の毎日の水の流れの75パーセント以上に相当します。
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