一、引言
我们所居住的地球，是富水的行星。如从行星水文学来看，地球可理解为“水行星”。自从地球诞生的那天起，水也就应运而生了。当然，地球不仅总水量多，而且水量恒&不变，建立了“水分收支”、“水分循环”的关系。
地球总水量多，数量不变，不过，在我们这个世界上水的空间分布极不均匀，有明显的偏向。
地球上水量最多的海洋水，遍布在有陆半球、水半球之称的南半球。就陆地上的水而论，年降水量极小的干旱地区和半干旱地区，存在着沙漠和半沙漠，其面积约为陆地面积的三分之一。还有不能充分用作水资源的冰，也遍布于南极洲大陆上。
经过地质时代而没有变化的地球上的水量，在特定的场合也发生了历史性的变化。在干旱的沙漠有了大雨期的征候，而在湿润的地区出现了干旱期的迹象。海面在冰河期下降了100米，而在破冰期却上升了。地球上存在的水，在时间上也有偏见的分布。下面就叙述地球上现在的水。
二、地球上有多少水？
关于地球上水的总量，有许多人做过计算。特别是最近联合国教科文组织的世界水文学小组，最近已经确定了大概的数字：地球上的总水量为十三亿八千四百万立方公里。其中相当于97.5%的十三亿五千万立方公里是海洋水。余下的2.5%为淡水，但是，这当中1.75%的二千四百万立方公里却是冰。可以利用的液态水有地下水、淡水湖、江河等，总起来不过是0.7%。我们赖以生活的江河水量，不超过地球上总水量的0.0001%，而地下水水量却很多，为0.72%。
百年来许多人做过这种计算，但在计算中相当于97%的海洋水量没有多大的出入。那是根据海洋的形状和深度大略推定的，百年中看不出有很大的变化。当然，我们所知道的淡水量，要比海洋水量更清楚些。淡水量中占70%的冰，大部分是在南极，这个数字是南极探险的成果，是比较正确的。
仅次于冰而量又很大的淡水，是占29.2%的地下水，为一千万立方公里，但是这个数字分别估计了深层地下水和浅层地下水的。浅层地下水是指地面下760米（约半英里）的水，深层地下水则指760~3800米的水。海洋水和湖沼水，可以从大洋和湖盆地形及其面积、深度图测量的，江河的水是从河流的长度、宽度和深度分别计算的，但地下水的计算却是相当的复杂。
在过去一百年中，有许多的地下水测量计算结果，但应指出，这种计算因人而异。计算地下水的困难，在于岩石种类颇多，含水率也不同。
根据一般计算，作为平均空隙率为1~4%，而岩石的空隙率平均为12.8%，结合水量为3.56%。地球物理学家把地下水圈划分为上下两部。上部为20公里深度，主要由花岗岩组成，而最上部的一公里处为堆积岩，自由重力水就在这里。根据最近的计算，这个数字为半英里多些，由此算出的自由地下水达到一亿五千万立方公里（为上述计算的15倍）。地下水的数量是惊人的。
三、水的性质。
水的性质名目繁多，但与我们生活有密切关系的性质有水量、水质和水温。
1. 水量——江河流水有多少？所谓地球上的水，从形式进行计算的话，那么地下水堪称浩大，而江河流水只是涓涓细流了。这里计算的江河水量，是把流动着的水瞬时静止、从江河的长度、宽度和深度测得的，诚然，河水湍流不息，后浪推前浪的。这个流动的水量，即流量还随季节变化时大时小。如果从利用方面来看，即使在一年之中也很难达到同样的流量，所以存在着究竟有多少稳定性流量的问题。
M. I. Lvovitch曾在各大陆上测定流量，区别了其中稳定的流量。所谓稳定的流量，是由地下水补给的基底流量，由湖沼调节的流量，人工蓄水池（水库）调节的水量，这些水量的总计占整个流水量的百分之几还是个问题（表1）。
占稳定流量的大部分是地下水源，而人工蓄水池、自然湖沼居次位。人工蓄水池在亚洲、非洲、北美比重很大，而欧洲、南美所占的比例很小。在美国，利用自然湖沼进行调节量多半是利用五大湖。稳定的水量占整个水量中的25~45%，除澳大利亚的25%外，几乎接近40%。这就是说，江河的流出量中，因暴雨等的流出量也要比稳定的水量稍多，而在地表水的有效利用中，采用人工蓄水池来稳定还是有必要的。采用河况系数这个名词，表示江河流量的变化，这就是最大流量与最小流量之比。在欧洲与非洲的记录中，大多不超过100，而泰晤士河只有8。而在这个比例中，却记录了列岛的日本为150~700，天龙江为1010，纪江为3740等。应该注意的是，与大陆稳定的江河相比，日本的江河是汹涌澎湃的河流。
有些江河的流量是在河口测定的值，但受大海影响的大江，因无法测定，所以一定程度上是在河流的上游测定的。在河口可以推断的叫做流量指令。
2. 水质——苦水与甜水苦水主要指咸水，而甜水就是淡水。咸水除海水外，还有陆地上的咸水湖。地球上的咸水湖相当之多。最近，海水淡化部分已经实行，但仍不能满足一般用水的需要。即使在上述的深层地下水中，也有很多是咸水的。
在淡水之中，对江河的水质作周密的分析，在实用上是很重要的。这里可供参考的有著名的克拉克的分析值（表2）。
从表中可以看出，世界各大洲江河的水质是很不相同的。总固体成分少的水质不一定好，但至少没有污染。在人口稀少的南美和大洋洲，各为69、59 ppm的较小数值，为其他大陆的1/2~1/3，而在北美、亚洲、欧洲，则为142、142、182 ppm，浓度就很大。另外，人口稀少而浓度大的非洲，CI和Na较多，是干燥的沙漠强烈影响的结果。从世界平均水质来看，与人口密度不一定有明显的关系。
3. 水温江河湖沼和浅层地下水的水温，是被气象条件所左右的，取决于水面受热、与地中的热交换和地下水的补给等。它在地球上的分布，与气温的分布相类似。江河的水温分布，几乎不妨碍平衡温度的分布。
从夏季八月的平衡温度的分布看，最高温度30 QC左右，几乎存在于介乎北纬20度的南北。其次，由南而北减到20°C、10°C，但10~20°C的面积比较广泛，并没有表示像气温那样好的带状分布。从气温说，平均10°C几乎位于北纬50度，但水温时则在60度以北地区。
冬季二月的平衡温度最高是25°0，其中心也要比八月时向南，几乎接近赤道，与气温最高在南纬20度成为鲜明的对照。从赤道开始，由南而北减到20°C、10°C、0°C，而在北半球的北纬40度左右成为0°C。平衡温度0°C的范围极为宽广。
当江河、湖沼的水温在0°C以下时，如何利用是大成问题的，特别是湖泊，即便在4°C的水温也大成问题，因为那些水在水温4°C时密度最大。
与江河一样，湖泊的表层水温夏高冬低，冬天在0°C以下，秋天是4°C。那样的湖水变重，沉到轻的下层水上，如此反复，使之上下混合、循环。从表层到底层之间达到4°C同温，方才停止循环，气温由此进一步下降时开始冻结。因此，在陆地的水中，只有湖泊达到4°C温度方显重要。
湖沼的水是否循环、混合或停滞，关系到湖沼的生产力，对湖沼的特性有很大的影响。为此，根据湖沼表层水温的年变化对湖泊进行分类，以便利用4°C的水温。即，一年表层水温在4°C以上的为热带湖，4°C以下的为温带湖，全年不到4°C的为寒带湖。热带湖、温带湖随处都有，在日本，温带湖和热带湖的界限是琵琶湖和芦湖的连接线。而寒带湖的存在令人怀疑，最近，即使在南极也怀疑它的存在。此外，湖沼冰冻与否，以及程度如何，对人间生活仍然是个很大的问题。
在地球的淡水中，如上所述，水量最多的是冰。冰，所谓冰冻的水，在水利用上大成问题。如不解冻，就无法利用。被称为冰库的南极，有二千万立方公里的冰，在格陵兰，有三百万立方公里的冰。如把南极的冰融化后流入海洋，简单算一下，海面就要升高62米。就像伴随中东石油的各种天然气一样，其水源价值不容忽视。有一家曾把南极的冰运到中东去的公司，最近为此破了产。
在冰冻方面，不可忘记的是永冻层。在西伯利亚中部发掘出来的长毛像，保持着生前的完好姿态，它从冰河时代以来一直被冰冻在称为永久冻土的冷藏库中。从表层开始的地下100米左右的土壤，确切地说，土壤中的水全部处于冻结状态，读者是否能想象得到呢？这样的冻土在地球上的分布相当宽广。其南限大致在北纬50度，分布在西伯利亚、阿拉斯加、加拿大、格陵兰、芬兰、挪威北部。在这些地区，造成冬季给水的极大困难。首先难以确保0°C以上的水，使人困惑的是不能敷设水管，但恼人的不仅于此，在铺设铁路、建造公路、造房以及在基础工程方面也有很大的问题。
地球上的冰，不但存在于南极，还存在于格陵兰和各地的冰河、北极海的冰，但其数量上与南极相比那简直是算不得什么了。它们也是随季节变化的。因此，每年考察积雪冰冻的分布是很重要的。终年被冰雪覆盖着的区域，占地球相当大的地方。然而，其周围却存在着狭带状的不稳定积雪冰冻地区。除南极洲大陆外，在北半球北纬30度以北是积雪冰冻地区。在南半球，安声斯山脉、德拉肯斯堡山脉（南部非洲）、尼日利亚中央山地、澳大利亚阿尔卑斯山区和新西兰阿尔卑斯山脉的峰巅皆为冰雪地区。日本的北半部当然也在此列。这些雪融化后成为江河流水，但是融雪时所引起的灾害举世闻名。
四、地球上的水分收支
地球物理学家认为，在原始地球里至少有三百亿立方公里的水。那是这样推定的：地球物质类似于石质陨石，其含水率平均为0.5~1%，取其下限也有0.5%，如从所谓6×1027克地球质量来计算的话，就存在3×1025克，即三百亿立方公里。地球物质风化之后，易溶解和易挥发的水，大部分从下向上流，从核心移向边缘。一部分释放到岩石圈、地表层和大气圈。这样在地球史45亿年期间，可以推定水也流失到行星空间。
存在于这种地球表面近处的水中，也包括温泉水和地热开发时的水汽。以往，温泉水被认为是原始水（处女水），但是从分析结果和从最近含氚量等测定结果来看，可以判定大部分是地表水，地热区域的水汽也是这样。
地球表面大气中的水、海洋的水、地表水和地下水，甚至包括冰，地球上最近地质时代的水相互进行循环，根据收支理论，总水量没有变化。水分收支理论大多数是论述长年来的水分平均收支关系，这样也有困难的方面：水分循环的速度因水体差异甚大。
日本的榧根勇，曾对地球上的水分循环速度作了测定。按照他的测定，大气中的水汽循环速度是0.025年，即一年里有40次的交换；土壤水的循环速度为0.3~0.4年，即一年里有3次的交换；而冰河和地下水（特别是深层地下水）为101~104年，即10年到一万年中为一次的交换。要把这样不同速度的循环一起进行收支计算，是很难的。
一般说来，水分收支计算在本质上属于“气候学的水分收支”，降水量=流出量+蒸发量，假定地下水量不变，则与循环无关。这里列出了尔伏维契计算的世界各大陆的水分收支表。（表3）。
在总水分量的这个计算中，土壤水分以及地下水没有加入收支里。收支以降水量=江河总水量+蒸发量的形式完成，与总水分量无关。
引人注意的是，南美的降水量和蒸发量都很大，而非洲雨少而蒸发量多。地下水在流出量中占的比率为30%左右（地下水流出量/江河总水量），而亚洲，大洋洲为25%左右。地下水流出率占总水分的比率为8~21%，而江河流出率占降水的23~43%，在欧洲最大，非洲最小。这些结果说明，虽然水分循环是以气候作为基准的，但也受到土地利用情况的不少影响。
[本文选自スチールデザイン1978年185期9~11页。徐成光译]