第七章湖泊與沼澤

第七章湖泊與沼澤太湖一、湖泊概述日月潭第一節(jié)湖泊概述水文學(xué)[back][next]一、湖泊的概念及其分布二、湖泊的類(lèi)型三、湖泊的形態(tài)四、湖泊形態(tài)的度量五、湖泊水量平衡與特點(diǎn)六、湖水運(yùn)動(dòng)(一)概念：

湖泊是陸地表面具有一定規(guī)模的天然洼地的蓄水體系，是湖盆、湖水以及水中物質(zhì)組合而成的自然綜合體。一、湖泊的概念及其分布在地表水循環(huán)過(guò)程中，有的湖泊是河流的源泉，起著水量貯存與補(bǔ)給的作用；有的湖泊（與海洋溝通的外流湖）是河流的中繼站，起著調(diào)蓄河川徑流的作用；還有的湖泊（與海洋隔絕的內(nèi)陸湖）是河流終點(diǎn)的匯集地，構(gòu)成了局部的水循環(huán)。水文學(xué)[back][next]（二）湖泊的分布◆陸地表面湖泊總面積約270萬(wàn)km2，約占全球大陸面積的1.8％，其水量約為地表河流溪溝所蓄水量的180倍，是陸地表面僅次于冰川的第二大水體。世界上湖泊最集中的地區(qū)為古冰川覆蓋過(guò)的地區(qū)，如芬蘭、瑞典、加拿大和美國(guó)北部。水文學(xué)[back][next]◆我國(guó)是一個(gè)多湖泊的國(guó)家，面積＞1km2的湖泊有2300余個(gè)，總面積為71787km2，占全國(guó)總面積的8％左右。我國(guó)湖泊的分布以青藏高原和東部平原最為密集。水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]密執(zhí)根湖畔水文學(xué)[back][next]尼亞加拉瀑布伊利湖與安大略湖之間水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]青藏高壓上的湖泊分布青藏高原上的湖泊分布水文學(xué)[back][next]珠峰下的心形湖水文學(xué)[back][next]我國(guó)東部的湖泊群水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]二、湖泊的類(lèi)型

（一）湖泊的成因分類(lèi)天然湖盆是在內(nèi)、外力相互作用下形成的。◆以內(nèi)力作用為主形成的湖盆，主要有構(gòu)造湖盆、火山口湖盆和阻塞湖盆等；◆以外力作用為主形成的湖盆，主要有河成、風(fēng)成、冰成、海成、溶蝕等不同類(lèi)型的湖盆。水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院1、構(gòu)造湖：由于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（斷裂、斷層、地塹等）所產(chǎn)生的凹陷形成。其特點(diǎn)是湖岸平直、狹長(zhǎng)、陡峻，深度大，如貝加爾湖、洱海等。2、火山口湖：火山噴發(fā)停止后，火山口成為積水的湖盆，其特點(diǎn)是外形近圓形或馬蹄形，深度較大，如長(zhǎng)白山的天池，湛江湖光巖等。3、堰塞湖：包括熔巖堰塞湖與山崩堰塞湖。前者為火山爆發(fā)熔巖流阻塞河道形成，如鏡泊湖、五大連池等；后者為地震、山崩導(dǎo)致河道阻塞所成，其存在時(shí)間往往不長(zhǎng)即被河水沖毀而恢復(fù)原河道，如1932年地震山崩形成的岷江上的海子。水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院4、河成湖：由于河流的改道、截彎取直、淤積等而成，其外形特點(diǎn)多是彎月形或牛軛形，故又稱(chēng)牛軛湖，水深一般較淺，如我國(guó)江漢平原上的一些湖泊。5、風(fēng)成湖：由于風(fēng)蝕洼地積水而成，多分布在干旱或半干旱地區(qū)，湖水較淺，面積、大小、形狀不一，礦化度較高。如我國(guó)內(nèi)蒙古的湖泊。6、冰成湖：由古代冰川或現(xiàn)代冰川的刨蝕或堆積作用形成的湖泊，即冰蝕湖與冰磧湖，特點(diǎn)是大小、形狀不一，常密集成群分布，例如芬蘭、瑞典、北美洲及我國(guó)西藏的湖泊等。水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院7、海成湖：在淺海、海灣及河口三角洲地區(qū)，由于沿岸流的沉積、使沙嘴、沙洲不斷發(fā)展延伸，最后封閉海灣部分地區(qū)形成瀉湖，瀉湖再經(jīng)淡化后形成，這種湖泊又稱(chēng)海跡湖，如杭州的西湖。8、巖溶湖：由于地表水及地下水溶蝕了可溶性巖層所致，形狀大多呈圓形或橢圓形，水深較淺，如貴州的草海。水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院（二）按湖水與海洋溝通情況分類(lèi)可分外流湖與內(nèi)陸湖兩類(lèi)。外流湖是湖水能通過(guò)出流河匯入大海，而內(nèi)陸湖則與海隔絕。水文學(xué)[back][next]（三）按湖水礦化度分類(lèi)◆按湖水礦化度分類(lèi)，按湖水含鹽度的大小，分為淡水湖、微咸水湖、咸水湖及鹽水湖4類(lèi)。◆外流湖大多為淡水湖，內(nèi)陸湖則多為咸水湖、鹽水湖。類(lèi)型礦化度淡水湖＜1g／l微咸水湖1—24g／l咸水湖24—35g／l鹽水湖＞35g／l水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院

湖泊的分布沒(méi)有地帶性規(guī)律可循，也不受海拔的限制。

我國(guó)湖泊分布，大概以大興安嶺-陰山-賀蘭山-祁連山-昆侖山-岡底斯山一線為界。此線東南為外流湖區(qū)，以淡水湖為主，湖泊大多直接或間接與海洋相通，成為河流水系的組成部分，屬吞吐型湖泊。此線西北為內(nèi)陸湖區(qū)，以咸水湖或鹽湖為主，湖泊位于封閉或半封閉的內(nèi)陸盆地之中，與海洋隔絕。水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院2、水庫(kù)的組成：

A、攔河壩也稱(chēng)擋水建筑物，主要起攔蓄水量（抬高水位）的作用；

B、輸水建筑物是專(zhuān)供取水或放水用的，即引水發(fā)電、灌溉或放空水庫(kù)等，也能兼泄部分洪水；

C、溢洪道也稱(chēng)泄洪建筑物，供渲泄洪水、作防洪調(diào)節(jié)與保證水庫(kù)安全之用，故有水庫(kù)的太平門(mén)之稱(chēng)。

（四）人工湖泊----水庫(kù)1、定義：水庫(kù)是由人工改造或修建水工建筑物而形成的、具有一定容積和用途的水量交換緩慢的水體，又稱(chēng)人工湖泊。◆據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界已建和在建水庫(kù)的總庫(kù)容大約5萬(wàn)多億m3，水庫(kù)總面積約40萬(wàn)km2?！粑覈?guó)是世界上水庫(kù)最多的國(guó)家，已建的大中小型水庫(kù)約86800座，總庫(kù)容約4169億m3。此外，我國(guó)還有庫(kù)容在10萬(wàn)m3以下的塘壩630多萬(wàn)個(gè)，如此眾多的水庫(kù)塘壩，對(duì)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境有著巨大的影響。水文學(xué)[back][next]3、特征庫(kù)容與特征水位

（1）死庫(kù)容與死水位（設(shè)計(jì)最低水位）水庫(kù)在調(diào)蓄過(guò)程中有一個(gè)設(shè)計(jì)最低水位，它是根據(jù)發(fā)電最小水頭和灌溉最低水位而確定的，同時(shí)也考慮到泥沙的淤積情況。這個(gè)水位也稱(chēng)死水位，死水位以下的庫(kù)容不能用以調(diào)節(jié)水量，稱(chēng)死庫(kù)容。一個(gè)水庫(kù)的總庫(kù)容通常包括防洪庫(kù)容、興利庫(kù)容和死庫(kù)容。相應(yīng)于各種庫(kù)容有各種特征水位。

（2）興利庫(kù)容（有效庫(kù)容）與正常高水位為了滿足灌溉、發(fā)電等需要而設(shè)計(jì)的庫(kù)容，稱(chēng)為興利庫(kù)容。興利庫(kù)容相應(yīng)的水位，稱(chēng)正常高水位，即水庫(kù)在正常運(yùn)用條件下允許保持的最高水位，它也是確定水工建筑物的尺寸、投資、淹沒(méi)損失、發(fā)電量等的重要指標(biāo)。水文學(xué)[back][next]

（3）防洪限制水位：在汛期到來(lái)之前，常預(yù)先把水庫(kù)放空一部分，利用這部分放空的庫(kù)容增加攔蓄洪水的能力，以削弱洪峰。相應(yīng)于放空的那部分庫(kù)容的水位稱(chēng)為汛前限制水位，即水庫(kù)調(diào)洪起始水位，它是由洪水特性和防洪要求綜合考慮確定的，在洪水來(lái)臨前，水庫(kù)不能超過(guò)此水位。（4）防洪庫(kù)容與設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位：為調(diào)蓄上游入庫(kù)洪水、削減洪峰、減輕下游洪水威脅，以達(dá)到防洪目的的庫(kù)容，稱(chēng)防洪庫(kù)容。在水庫(kù)正常運(yùn)行情況下，當(dāng)發(fā)生設(shè)計(jì)洪水時(shí)，水庫(kù)允許達(dá)到的最高水位（與防洪庫(kù)容），稱(chēng)為設(shè)計(jì)洪水位或最高洪水位。當(dāng)發(fā)生特大洪水時(shí)，水庫(kù)允許達(dá)到的最高水位，稱(chēng)為校核洪水位。4、水庫(kù)的分級(jí)

水庫(kù)的總庫(kù)容是指與校核洪水位相應(yīng)的水庫(kù)容積，它包括了死庫(kù)容、興利庫(kù)容、防洪庫(kù)容和超高庫(kù)容。我國(guó)目前大中小型水庫(kù)是按總庫(kù)容的大小劃分等級(jí)的。水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院5、水庫(kù)的類(lèi)型：湖泊型與河川型三、湖泊的形態(tài)：深度較大湖泊的湖岸形態(tài)常可分為五個(gè)部分

水文學(xué)[back][next]3、岸邊淺灘：淺灘可分兩部分，靠近湖濱部分受湖水沖刷形成侵蝕淺灘，底部多為基巖或堅(jiān)硬的土壤，在侵蝕淺灘以外是沉積作用而形成的堆積淺灘。2、沿岸地帶：包括水上部分及水淹部分，水上部分只有在高水位時(shí)才受湖水波動(dòng)的影響，而水淹部分不受湖水漲落的影響長(zhǎng)期為水淹沒(méi)。1、湖岸：是湖泊邊坡的水上部分，坡度陡，環(huán)繞全湖，是受近岸波浪作用而形成。水文學(xué)[back][next]4、水下斜坡：湖底和岸邊淺灘的過(guò)渡地帶，其坡角可達(dá)30°，坡上覆蓋物坡頂為砂礫，坡腳為淤泥。5、湖盆底：水下斜坡的坡腳至湖泊中央部分。水文學(xué)[back][next]

一般發(fā)育良好的深水湖泊，均可找到模式圖上的各個(gè)部分，但有時(shí)也可能稍有差異，其差異程度視湖泊大小、湖盆的地質(zhì)條件、湖泊中水流運(yùn)動(dòng)情況而定。旅游與地理學(xué)院水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院四、湖泊形態(tài)度量

在進(jìn)行湖泊研究時(shí)或?qū)Ω骱催M(jìn)行對(duì)比時(shí)，須量度湖泊形態(tài)的特征數(shù)值。1、湖泊長(zhǎng)度：湖泊的長(zhǎng)度是連接湖面外圍兩個(gè)彼此間最遠(yuǎn)點(diǎn)的最短距離，AB之間為湖長(zhǎng)，根據(jù)湖泊的形狀，可能是直線也可能是折線。水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院2、湖泊寬度B：湖泊寬度可分為兩種：湖泊最大寬度和湖泊平均寬度。湖泊最大寬度是垂直于湖泊長(zhǎng)度線方向相對(duì)兩岸間的最大距離；湖泊平均寬度是湖水面積FB除以湖泊長(zhǎng)度L。水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院3、湖泊岸線發(fā)展系數(shù)：湖泊岸線的發(fā)展程度常用岸線發(fā)展系數(shù)表示，即用湖泊岸線長(zhǎng)度和與湖泊面積相同的圓的周長(zhǎng)之比來(lái)決定。如下式：水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院4、湖泊水面面積：由于湖泊中水位不斷地升降，因此所測(cè)得的湖泊水面面積也在不斷地變化，某一湖泊最高水位時(shí)所得的湖水面積，即為該湖泊的最大面積，而平常提到某一湖泊的水面面積時(shí)，必須注明相應(yīng)的水位。水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院5、湖泊補(bǔ)給系數(shù)K0：湖泊補(bǔ)給系數(shù)，表示入湖水量的多少，若兩個(gè)湖泊自然條件相似，湖泊面積也相同，則補(bǔ)給系數(shù)大的湖泊，入湖水量也大。其式為水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院6、湖泊容積V：在湖泊等深線圖上量出各等深線所包圍的面積，用下式計(jì)算容積7、湖泊深度H：湖泊最大深度為最高水位減去湖底最深點(diǎn)的高程。湖泊平均深度Ho可用下式?jīng)Q定水文學(xué)[back][next]五、湖泊水量平衡

湖泊中，有不同方式的入流和出流，由于入流和出流在數(shù)量上不盡相等，因而湖泊中儲(chǔ)存的水量也在變化。根據(jù)物質(zhì)不滅定律可知，入湖水量與出湖水量之差應(yīng)等于湖中增加或減少的水量，所以可寫(xiě)出某時(shí)段湖泊水量平衡方程：水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院六、湖水的性質(zhì)

1、顏色和透明度

湖水一般呈淺藍(lán)、青藍(lán)、黃綠或黃褐色。湖水顏色以含沙量多少、泥沙顆粒大小、浮游生物種類(lèi)和數(shù)量多少為轉(zhuǎn)移。一般說(shuō)，含沙量小，泥沙顆粒小、浮游生物少，則湖水呈淺藍(lán)或青藍(lán)色；反之則呈黃綠或黃褐色。

湖水透明度與太陽(yáng)光線，湖水含沙量、溫度及浮游生物都有關(guān)系。確定湖水透明度的方法與海水相同。

水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院2．溫度：太陽(yáng)輻射熱是湖水的主要熱量來(lái)源。而湖水向外輻射和蒸發(fā)，則是熱量損耗的主要方式。水文學(xué)[back][next]熱帶水溫常年在4℃以上，故溫度分布始終為正列狀態(tài)。溫帶湖隨季節(jié)不同而分別出現(xiàn)逆列、正列、等溫狀態(tài)。高山和極地湖泊的水溫常年低于4℃，多為逆列狀態(tài)。湖水溫度增到4℃以上，密度又降低，最熱層位于湖面，水溫隨深度增加而降低，這種溫度分布稱(chēng)為正列狀態(tài)，多發(fā)生于夏季。湖面溫度增到4℃時(shí)，表水密度增大下沉，較冷水因密度小而上升，這樣對(duì)流的結(jié)果，水溫趨于均勻，稱(chēng)為等溫狀態(tài)；多發(fā)生在春季；淡水在4℃時(shí)密度最大。當(dāng)湖面溫度低于4℃時(shí)，水溫隨深度增加而升高，這種溫度分布稱(chēng)為逆列狀態(tài)，多出現(xiàn)于冬季；旅游與地理學(xué)院

依據(jù)不同氣候帶中湖溫的垂直變化規(guī)律，湖泊可以分為------

熱帶湖、溫帶湖、寒帶湖水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院3、化學(xué)成分湖水的化學(xué)成分大致相同，但化學(xué)元素含量及其變化，卻可以因時(shí)因地而有較大差異。作為補(bǔ)給來(lái)源的降水、地表徑流和地下水，含有許多溶解氣體和鹽類(lèi)，例如雨水含氮、氧、二氧化碳、亞硝酸，地下水除含氮、氧、氫及二氧化碳外，還有碳酸鈣、碳酸鈉、硫酸鈉、等。水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院七、湖水的運(yùn)動(dòng)

基本形式：進(jìn)退運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)；多數(shù)情況下這兩種運(yùn)動(dòng)是相互結(jié)合進(jìn)行的。引起湖水運(yùn)動(dòng)的主要因素是風(fēng)和水的密度差。除此之外，如河流入湖或湖水流出也可以引起湖水運(yùn)動(dòng)。在個(gè)別區(qū)域，由于氣壓突然變化也會(huì)引起湖面的運(yùn)動(dòng)。地震也可引起湖面很大的波動(dòng)。湖水運(yùn)動(dòng)是湖泊中主要的動(dòng)力因素，它對(duì)于湖水的物化性質(zhì)、湖中泥沙運(yùn)動(dòng)、湖岸變遷和水生物活動(dòng)等都起著重要的作用。水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院（一）波浪

湖中的波浪絕大多數(shù)是由風(fēng)引起的。由于湖泊、水庫(kù)水面寬度有限，水深較淺，因此，湖面波浪無(wú)論在形狀或大小都不能與海浪相比。湖泊四周為陸地所包圍，形成孤立的水體，因此，地形條件對(duì)湖泊風(fēng)浪的影響遠(yuǎn)比海浪為大。1、波高h(yuǎn)：波峰與波谷間的垂直距離，以米計(jì)。2、波長(zhǎng)：二相鄰波峰或波谷間的水平距離，以米計(jì)。3、波速c：波形中任一點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)所傳播的距離，以米／秒計(jì)。4、周期T：二相鄰波峰通過(guò)空間同一點(diǎn)時(shí)所需的時(shí)間。各要素之間的關(guān)系為5、波陡m：為波高與波長(zhǎng)的比率，水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院（二）湖流

水文學(xué)[back][next]1、概念

湖流是指湖中的水團(tuán)沿一定方向前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)，水團(tuán)在前進(jìn)中基本保持著它們的理化性質(zhì)，湖流能促進(jìn)湖水在平面上和垂線上的混合作用。是由于風(fēng)所形成的水面傾斜，當(dāng)風(fēng)停止后，增減水的水面傾斜，使水團(tuán)從迎風(fēng)岸(增水岸)流向背風(fēng)岸(減水岸)，當(dāng)產(chǎn)生該種湖流時(shí)，湖中水量并不發(fā)生變化。2、分類(lèi)1）吞吐流；是由于出入湖泊的水量引起水面局部上升或下降，造成水面傾斜而形成潮流。凡外流湖及內(nèi)流湖中直接承納河流徑流或排水入河者都有吞吐流產(chǎn)生，當(dāng)存在此種湖流時(shí)，湖中水量亦發(fā)生變化。2）常量流；3）密度環(huán)流；

3)密度環(huán)流：一種為湖水水層溫度變化不均勻，引起密度差異，造成水面傾斜而形成湖流；另一種是指入湖河水因溫度、溶解質(zhì)、懸移質(zhì)含量與湖水不同，與湖水泥合后造成密度差異而形成的潮流。密度環(huán)流最易發(fā)生在湖水溫度變化時(shí)期。請(qǐng)判別湖水是增溫還是冷卻？水文學(xué)[back][next]增減水的水位變化，首先決定于風(fēng)速大小，風(fēng)速大時(shí)增水現(xiàn)象比較強(qiáng)烈，水位變化較大，當(dāng)風(fēng)速劇烈增強(qiáng)時(shí)，大量湖水向增水岸轉(zhuǎn)移，補(bǔ)償流來(lái)不及把相等的水量送還減水沏岸，水位將劇烈增高。湖盆形態(tài)對(duì)增減水水位變化有很大影響，在深水岸邊，由于補(bǔ)償流流勢(shì)大，水位變化較小，而在有淺灘分布的岸邊，由于底部摩阻作用，補(bǔ)償流的規(guī)模不及表面流，因此水位變化較劇烈，特別是在狹窄的湖灣、庫(kù)灣以及沿盛行風(fēng)向而伸展的湖泊和水庫(kù)中，增減水現(xiàn)象是很強(qiáng)烈的。

（三）增水和減水

水文學(xué)[back][next]由于強(qiáng)風(fēng)或氣壓驟變引起的漂流將大量湖水從湖的背風(fēng)岸遷至向風(fēng)岸，在向風(fēng)岸引起水位上升現(xiàn)象，稱(chēng)為增水，而在背風(fēng)岸引起水位下降現(xiàn)象，稱(chēng)為減水。由于沿風(fēng)向湖泊兩岸產(chǎn)生水位差使水面產(chǎn)生傾斜。這種傾斜水面又反過(guò)來(lái)阻滯風(fēng)成流的流動(dòng)，并在水面下產(chǎn)生與風(fēng)成流方向相反的補(bǔ)償流。

1、概念

2、影響因素

增減水現(xiàn)象可由實(shí)測(cè)資料進(jìn)行分析，如圖為太湖一次增減水過(guò)程。它是1956年8月初臺(tái)風(fēng)侵襲期間的水位變化過(guò)程。自8月1日傍晚起，湖面發(fā)生強(qiáng)烈東北風(fēng)，迎風(fēng)岸新塘站即漲水，至2日晨水位猛漲至4.80米，而背風(fēng)岸胥口站水位則由3.10米下降至2.35米，兩站水位相差2.45米。此后風(fēng)向轉(zhuǎn)為東南，水位逐漸恢復(fù)。但迎風(fēng)岸百瀆站水位隨即上漲，背風(fēng)站吳樓水位下降。水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]（四）水庫(kù)異重流水文學(xué)[back][next]異重流是兩種重率不同的流體相匯合，由于重率的差異而發(fā)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，各層流體能保持其原來(lái)的特性，不因交界面上的紊動(dòng)作用而發(fā)生全局性的摻混現(xiàn)象。水流比重差異系數(shù)是由于水溫、含沙量、溶解質(zhì)的含量不同所致。溫差異重流常見(jiàn)于熱電站冷卻水的引水口，鹽水異重流常見(jiàn)于入海河口，而渾水異重流則主要發(fā)生在河流入庫(kù)處。1、概念2、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)3、分類(lèi)4、形成過(guò)程挾沙水流進(jìn)入水庫(kù)壅水段后，由于水深增加，流速減低，水流中所挾帶的泥沙不斷向底部沉降，水面的流速與含沙量逐漸趨向于零。向底部沉降的泥沙，較粗的部分將就地淤積，形成三角洲淤積，較細(xì)的則由于沉降速度小，還能繼續(xù)保持懸浮狀態(tài)。水文學(xué)[back][next]進(jìn)到B點(diǎn)以后，表層水開(kāi)始變清，形成一個(gè)明顯的清渾水交界面，這時(shí)該區(qū)周內(nèi)出現(xiàn)兩種比重不同的流體，在重力作用下，潛入底部的水流就有可能攜帶著所剩下來(lái)的懸浮物質(zhì)，以一定的速度向前運(yùn)動(dòng)，形成異重流。旅游與地理學(xué)院由于異重流在向水庫(kù)區(qū)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，將帶動(dòng)一部分交界面上的清水相隨同行，因而其表層就會(huì)出現(xiàn)相反方向的補(bǔ)償流。這種補(bǔ)償流的回流將推動(dòng)水面的漂浮物質(zhì)向B點(diǎn)附近聚集，這就是水庫(kù)異重流產(chǎn)生的一個(gè)標(biāo)志，B點(diǎn)通常稱(chēng)為異重流的潛入點(diǎn)，即水庫(kù)異重流形成和插入庫(kù)底的潛入點(diǎn)。清渾水的重力差是形成水庫(kù)異重流的根本原因。如果入庫(kù)的渾水能持續(xù)不斷，庫(kù)底又有足夠的坡降，則異重流能在水庫(kù)中長(zhǎng)距離運(yùn)行，以至到達(dá)壩前。此外，如果壩體底孔開(kāi)啟異重流就可以排出水庫(kù)。因此，弄清異重流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)采取異重流排沙，減經(jīng)水庫(kù)淤積速率將有重要的意義。水文學(xué)[back][next]旅游與地理學(xué)院維持異重流前進(jìn)的動(dòng)力是重力，但異重流體的有效重力大大減小。由于重力作用大大削弱，使慣性力的作用相對(duì)顯得十分突出。相對(duì)突出的慣性力作用，使異重流能夠輕易超越障礙及爬高，這是一般水流運(yùn)動(dòng)做不到的。此外，由于重力作用減弱，阻力作用也顯得十分突出，由于阻力作用相對(duì)增強(qiáng)，故異重流的運(yùn)動(dòng)速度是很小的。因此，異重流要維持長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)，清渾水交界面在水流方向上必須有足夠的坡度。5、水庫(kù)異重流的特性

水文學(xué)[back][next]第二節(jié)沼澤沼澤是地表土壤層水過(guò)飽和的地段。它是一種特殊的自然綜合體，具有三個(gè)基本特征：①地表經(jīng)常過(guò)濕或有薄層積水；②其上生長(zhǎng)濕生植物或沼生植物；③有泥炭積累或無(wú)泥炭積累，但有潛育層存在。

全球沼澤面積約占陸地面積的0.8％。我國(guó)的沼澤主要分布在四川的若爾蓋高原、三江平原等地，總面積約11萬(wàn)平方公里，占全國(guó)陸地面積1.15％。水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]一、沼澤的形成◆水體沼澤化：主要是指海濱沼澤化、湖泊沼澤化和河流沼澤化。◆陸地沼澤化：森林沼澤化和草甸沼澤化。水文學(xué)[back][next]沼澤地段的自然條件一般是地勢(shì)低平、排水不暢、蒸發(fā)量小于降水量，地表組成物質(zhì)粘重不易滲透，故主要分布在冷溫或溫濕地帶。其形成大致可分兩種情況：

在沼澤物質(zhì)中，水占85％到95％，干物質(zhì)（主要是泥炭）只占5％-10％。水分條件是沼澤形成的首要因素。只有過(guò)多的水分才能引起喜濕植物侵入，導(dǎo)致土壤通氣狀況惡化，并在生物作用下形成泥炭層。水文學(xué)[back][next]

（一）水體沼澤化

水體沼澤化最廣泛，它可以形成三種基本類(lèi)型的沼澤，即海濱沼澤、湖泊沼澤和河流沼澤。1、海濱沼澤的形成

海濱地區(qū)隨著海岸的外推，逐漸脫離海水的影響，在雨水淋溶下，沉積物中鹽分逐漸降低，這種情況有利于耐鹽微生物的發(fā)育，因而逐漸過(guò)渡到生草階段。在沼澤生成過(guò)程中，往往由于海水的倒灌或河流泛濫，常引起生草過(guò)程的中斷，在老的生草地上形成新的泛濫沉積層，在一定條件下，又重新開(kāi)始生草過(guò)程，這樣不斷的更替，逐漸發(fā)育成埋藏有黑土底層的鹽漬沼澤。水文學(xué)[back][next]2、湖泊沼澤的形成1）淺水湖泊沼澤的形成

淺水湖泊湖岸傾斜平緩，湖中水草叢生，由于各種水草生存條件的不同，因此從湖岸至湖心繁殖的水草有規(guī)律的成帶狀排列。在岸邊淺水地帶生長(zhǎng)苔草植物，在水深2米左右處生長(zhǎng)蘆葦和蕪屆類(lèi)植物，水深在4米以上則生長(zhǎng)藻類(lèi)和眼于菜屬植物，再深，由于湖底光照不足只能生長(zhǎng)抱子植物。隨著水生植物的蔓延和大量浮游生物的形成，沉積在湖底的植物殘?bào)w，由于缺氧幾乎沒(méi)有被分解而堆積，厚度不斷增加，沿岸植物不斷向湖心蔓延，湖泊逐漸淤漢而形成沼澤。水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]2）深水湖泊沼澤的形成

在水深岸陡的湖泊中，首先在背風(fēng)岸水面上長(zhǎng)滿著漂浮植物，它們是由長(zhǎng)根莖的水芋，沼澤陵菜等組成，其長(zhǎng)根莖相互交織成網(wǎng)與岸邊相連形成漂浮筏，苦藥等植物就在漂浮植物的網(wǎng)孔上生長(zhǎng)，若植物漂浮筏的厚度不大，可被風(fēng)吹離岸邊，就形成浮島散布湖中。由于漂浮筏上植物不斷的向上增長(zhǎng)，漂浮筏植物就愈向下沉，死亡植物殘?bào)w從下面脫落沉入湖底，形成泥炭逐漸淤高，這樣湖底與漂浮筏之間的距離逐漸縮小，漂浮筏逐漸向湖心伸展，最后使湖泊轉(zhuǎn)化為沼澤。水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]

（二）陸地沼澤化

陸地沼澤化表現(xiàn)為多種形式，但基本形式是森林沼澤化和草甸沼澤化兩種。在過(guò)濕區(qū)域的森林砍伐跡地或火燒跡地上，草本植物大量繁殖，一方面阻礙木本植物生長(zhǎng)，另方面又成為苔蘚植物的溫床，最后形成苔蘚沼澤，這是森林沼澤化。水文學(xué)[back][next]

地表長(zhǎng)期處于過(guò)濕狀態(tài)，特別是河水泛濫及鄰近水體沼澤化的影響，使?jié)撍簧呋虻叵滤雎对斐刹莸榈倪^(guò)度濕潤(rùn)，以致低洼處水分積聚，土壤中形成嫌氣環(huán)境，死亡有機(jī)質(zhì)在嫌氣細(xì)菌作用下，緩慢分解而形成泥炭層，這是草甸沼澤化。此外，海濱高低潮位間反復(fù)被海水淹沒(méi)的平坦海岸帶，也可形成沼澤；高山或高原多年凍土區(qū)的古夷平面、寬廣河流階地、甚至平坦分水嶺上，凍土層阻礙地表水下滲，即使降水量并不豐富，地表仍能處于過(guò)濕狀態(tài)，形成沼澤。水文學(xué)[back][next]

低位沼澤是沼澤發(fā)展的初級(jí)階段,沼澤初形成時(shí)，土壤中的礦物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)還比較豐富，泥炭的灰分含量一般超過(guò)18%，又叫富營(yíng)養(yǎng)型沼澤.沼澤表面平坦或呈淺凹狀；主要生長(zhǎng)富營(yíng)養(yǎng)苔草植被，這就是低位沼澤。二、沼澤的分類(lèi)水文學(xué)[back][next]

隨著泥炭的堆積，土壤中的礦物營(yíng)養(yǎng)愈來(lái)愈少，富營(yíng)養(yǎng)植物逐漸死亡。泥炭灰分含量不足4%，又叫貧營(yíng)養(yǎng)型沼澤，沼澤中心得不到從四周流來(lái)的含礦物營(yíng)養(yǎng)水，最先出現(xiàn)寡營(yíng)養(yǎng)植物。；因?yàn)闅報(bào)w分解慢，中心區(qū)逐漸向上隆起，這樣就形成了高位沼澤。高位沼澤代表沼澤發(fā)展的寡營(yíng)養(yǎng)階段。此后，沼澤中可能出現(xiàn)草甸植物，從而經(jīng)歷由濕到干的演化過(guò)程。水文學(xué)[back][next]三、沼澤的水文特性（一）沼澤的含水性泥炭沼澤按重量比計(jì)算，一般含有89-94%的水分，這些水分多貯存在疏松的植物殘?bào)w和泥炭孔隙之中，沼澤特別是泥炭沼澤是一個(gè)良好的蓄水體。泥炭沼澤一般可分為上下兩層，上層由枯枝落葉層所構(gòu)成，下層由不同植物殘?bào)w及不同分解程度的泥炭所組成。上層含水量變化無(wú)常，地下水下降，上層孔隙無(wú)水，因而空氣能周期地進(jìn)入此層的孔隙中，植物根系即在此層內(nèi)生長(zhǎng)，孔隙中的水分與植物種類(lèi)有關(guān)。如水蘚孔隙中水分平均為干物重量的24.68倍，荒蕪和苔草僅為干物重的3-4倍。與上層不同，下層含水量經(jīng)常不變。上層對(duì)沼澤水文情況影響比較顯著，稱(chēng)為活躍層；下層氧氣不能進(jìn)入，成嫌氣狀況，對(duì)沼澤的水文影響比較小，稱(chēng)惰性層。水文學(xué)[back][next]（二）沼澤的蒸發(fā)

沼澤上層孔隙較大，當(dāng)?shù)叵滤媾c沼澤表面在毛管作用以內(nèi)(30厘米)時(shí)，因毛管作用能將大量水分輸送到沼澤表面，供蒸發(fā)所需，其蒸發(fā)量與水面蒸發(fā)量相差無(wú)幾。當(dāng)?shù)叵滤嫦陆档矫芘R界深度以下時(shí)，蒸發(fā)作用只能在某一深度沼澤孔隙中進(jìn)行。組成沼澤上層的植物殘?bào)w導(dǎo)熱率很小，一晝夜所蒸發(fā)的水分在0.1-0.2毫米之間。苔蘚植物覆蓋層如同一個(gè)調(diào)節(jié)器一樣，使沼澤不致干涸，又能促進(jìn)蒸發(fā)，排除過(guò)多水分。水文學(xué)[back][next]（三）沼澤的滲透泥炭沼澤因覆蓋層孔隙比砂土孔隙大，滲透系數(shù)每秒可達(dá)10厘米以上，如苔蘚植物覆蓋層每秒可達(dá)20厘米以上。由于孔隙大，滲透系數(shù)大，故降落到沼澤表面的雨水很快下滲到地下水面，很少形成地表徑流。泥炭沼澤的滲透系數(shù)在垂直方向上變化較大，據(jù)試驗(yàn)，滲透系數(shù)由表層向下逐漸減小，如上層滲透系數(shù)每秒幾十厘米，而在1.0-1.2米處的滲透系數(shù)就不到每秒千分之一厘米。其原因?yàn)樯钐幹参餁報(bào)w分解程度增大，泥炭密度加大，深處所受壓力增加，致使孔隙變小。試驗(yàn)證明，沼澤表面下Z處泥炭層的滲透系數(shù)K與Z成反比關(guān)系，即水文學(xué)[back][next]（四）沼澤徑流

沼澤徑流產(chǎn)生于沼澤水網(wǎng)區(qū)域中，水網(wǎng)由沼澤區(qū)的小河、湖泊和泥潭構(gòu)成。沼澤形成前就存在的小河、湖泊稱(chēng)為原生小河、原生湖；沼澤形成后生成的稱(chēng)為次生小河、次生湖。泥潭是沼澤地區(qū)內(nèi)極度過(guò)濕且有沖散的泥炭層、草根層與水、泥混在一起的水體。沼澤區(qū)內(nèi)植物叢生、泥炭積累、排水不暢，因而形成了沼澤徑流運(yùn)動(dòng)極為緩慢的特征。水文學(xué)[back][next]沼澤徑流也可分成地表徑流和泥炭層申的地下徑流兩類(lèi)。降水時(shí)，水分首先被泥炭層及草根層吸收，隨著降水延續(xù)，含水量漸增，潛水位升高，作用層內(nèi)部水分以側(cè)滲方式流出。降水強(qiáng)度大于滲透率的地方，產(chǎn)生地表徑流。由于未飽和泥炭層下滲能力極大，故常先出現(xiàn)地下徑流，后產(chǎn)生地表徑流。沼澤發(fā)育初期，沼澤徑流多呈微弱流動(dòng)或停滯狀態(tài)。低位沼澤因表面微地形的影響，水流一部分為明流，一部分通過(guò)草丘為滲透流，故稱(chēng)為半表面漫流。低位沼澤中部下凹，地表漫流流線呈向心網(wǎng)狀；高位沼澤中部上凸，地表漫流流線呈輻射網(wǎng)狀。水文學(xué)[back][next]水文學(xué)[back][next]

沼澤因產(chǎn)流少，減少了一次降雨的河川徑流量且延長(zhǎng)了匯流時(shí)間；此外，沼澤可削減洪峰流量，甚至使當(dāng)年來(lái)水不能當(dāng)年流出。水文學(xué)[back][next]結(jié)束北美五大湖蘇必利爾湖密執(zhí)根湖休倫湖伊利湖安大略湖總面積達(dá)24.5萬(wàn)km2密執(zhí)根湖畔尼亞加拉瀑布伊利湖與安大略湖之間青藏高壓上的湖泊分布青藏高原上的湖泊分布珠峰下的心形湖我國(guó)東部的湖泊群構(gòu)造湖1構(gòu)造湖云南滇池，面積300km2構(gòu)造湖2西山看滇池構(gòu)造湖構(gòu)造湖3污染嚴(yán)重的滇池構(gòu)造湖構(gòu)造湖4洱海，面積250km2構(gòu)造湖構(gòu)造湖5銀蒼玉洱構(gòu)造湖構(gòu)造湖6云南撫仙湖構(gòu)造湖構(gòu)造湖7坦噶尼喀湖構(gòu)造湖構(gòu)造湖8構(gòu)造湖死海，東非大裂谷北端，低于海平面約416米。構(gòu)造湖9構(gòu)造湖貝加爾湖，深達(dá)1620m，世界第一深構(gòu)造湖10構(gòu)造湖貝加爾湖畔21火山口湖1火山口湖湛江湖光巖，我國(guó)唯一的瑪珥湖火山口湖2湖光巖清澈的湖水火山口湖火山口湖3長(zhǎng)白山天池，面積9.82km2，1199年噴發(fā)后形成。是中國(guó)海拔最高（2194m）、最深的淡水湖（373m）?；鹕娇诤鹕娇诤?長(zhǎng)白山天池北側(cè)缺口形成長(zhǎng)白瀑布，落差68m火山口湖21堰塞湖1鏡泊湖，“水平如鏡”，熔巖堵塞牡丹江上游而成，面積95km2堰塞湖堰塞湖2吊水樓瀑布堰塞湖堰塞湖3洪水期的鏡泊湖堰塞湖堰塞湖4五大連池，因1719—1721年火山噴發(fā)，堵塞了嫩江支流小白河而形成5個(gè)相連的湖泊堰塞湖堰塞湖5五大連池，總面積＞600km2堰塞湖21河成湖1中國(guó)三大淡水湖：鄱陽(yáng)湖（3583km2）、洞庭湖（2820km2）、太湖（2400km2），成因都屬于構(gòu)造＋河成。河成湖洞庭湖河成湖2太湖河成湖河成湖3揚(yáng)州瘦西湖河成湖河成湖4九江，甘棠湖，煙水亭河成湖22風(fēng)成湖1月牙泉，現(xiàn)在面積僅9畝，水深1m左右，面臨消失的危險(xiǎn)風(fēng)成湖風(fēng)成湖2居延海，內(nèi)蒙古額濟(jì)納旗風(fēng)成湖風(fēng)成湖3沙湖，寧夏銀川風(fēng)成湖風(fēng)成湖4埃及的沙漠湖泊風(fēng)成湖22冰成湖1冰成湖喀納斯湖，北疆阿爾泰山，中國(guó)唯一的北冰洋水系湖泊，面積為44.8km2，南北長(zhǎng)約24km，東西寬約2km，最大水深188m。冰成湖2天山天池“瑤池仙境”，4.9km2冰成湖冰成湖3美國(guó)，阿拉斯加冰成湖冰成湖4冰成湖挪威22海成湖西湖：5.6km2,平均水深1.47m三潭印月海成湖平湖秋月斷橋殘雪斷橋殘雪蘇堤春曉巖溶湖－草海草海22中國(guó)第一大咸水湖－青海湖4400km2，古稱(chēng)“西?！奔{木錯(cuò)中國(guó)海拔最高的咸水湖（4718m）死海岸邊的鹽死海游泳死海泥中國(guó)死海山西運(yùn)城密西西比密西西比河上的水壩多瑙河上的水壩黃河三門(mén)峽黃河龍羊峽丹江口水庫(kù)十三陵水庫(kù)萬(wàn)綠湖水庫(kù)的平面形態(tài)

(二)湖泊波漾湖泊整體或局部水域，由于風(fēng)力、氣壓突變、地震等影響，發(fā)生周期性的擺動(dòng)稱(chēng)波漾，也稱(chēng)駐波、定指波。被漾擺動(dòng)的軸心稱(chēng)波節(jié)，波節(jié)處尤水面升降運(yùn)動(dòng)，如圖3—60中評(píng)點(diǎn)，波節(jié)兩圖3—60單節(jié)波漾邊水面交替發(fā)生傾向的傾斜，因而湖邊水位是有節(jié)奏的升降變化著的。兩個(gè)波節(jié)間水位垂直升降變化的最大幅度處稱(chēng)為波腹，即圖中的。6和c8。湖泊的波漾基本上是單節(jié)的，亦有雙節(jié)或多節(jié)的，如圖3—61(。)和3—61(6)。影響波漾波腹大小、周期長(zhǎng)短的主要因素是湖盆形態(tài)、面積和湖水深度等。面積小、深度大的湖泊，通常波漾擺動(dòng)快、周期短、水位變幅也大；反之則周期長(zhǎng)、變幅小。例如，日內(nèi)瓦湖砌長(zhǎng)72千米，平均水深173米，其披漾平均周期為73分鐘，最大波腹可達(dá)2米；而匈牙利的巴拉頓湖長(zhǎng)76千米，平均水深僅3