水文學(xué)基礎(chǔ)11水文學(xué)基礎(chǔ)11第4章湖泊與沼澤1.湖泊與水庫2.沼澤HydrologicScience第4章湖泊與沼澤1.湖泊與水庫2.沼澤Hydrologic一、湖泊概述◆湖泊：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)共同構(gòu)成的自然綜合體?！艉粗饕ㄟ^入湖河川徑流、湖面降水和地下水而獲得水量。◆湖泊分為不流通湖（無地表或地下出水口）和流通湖（有地表或地下出水口）兩類。§1湖泊與水庫◆不流通湖的湖水由于蒸發(fā)耗損而導(dǎo)致湖水含鹽量增加。一、湖泊概述◆湖泊：陸地表面具有一定規(guī)模的天然洼地的蓄水體系◆流通湖的湖水通過地表或地下徑流流走。湖水量收支的凈差額，隨著入流量和出流量的周期性或非周期性變化而變化，這種差額引起了湖水位的變化?！艉煌ǔＴ谟昙净蛏院笊仙?，蒸發(fā)旺季下降。以冰川融水為主要補(bǔ)給的湖泊，水位的變化既與熱季又與雨季相應(yīng)?！?湖泊與水庫◆流通湖的湖水通過地表或地下徑流流走。湖水量收支的凈差額，隨◆在地表水循環(huán)過程中，湖泊具有重要作用：

√有的湖泊是河流的源泉，起著水量貯存與補(bǔ)給的作用，如鴨綠江、圖們江、松花江。

√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，如鄱陽湖，太湖，洪澤湖，巢湖，洞庭湖。

√有的湖泊（與海洋隔絕的內(nèi)陸湖）是河流的終點(diǎn)、河水的匯集地，構(gòu)成了局部的水循環(huán)，如青海湖、甘肅的羅布泊、西藏三大圣湖（納木錯(cuò)、羊卓雍錯(cuò)、瑪旁雍錯(cuò)）。§1湖泊與水庫◆在地表水循環(huán)過程中，湖泊具有重要作用：§1湖泊與水庫◆全球陸地表面湖泊總面積約270萬km2，約占全球大陸面積的1.8％，其水量約為地表河流溪溝蓄水量的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)為古冰川覆蓋過的地區(qū)，如芬蘭、瑞典、加拿大和美國北部。◆我國也是一個(gè)多湖泊的國家，面積＞1km2的湖泊有2300余個(gè)，湖泊總面積為71787km2，占全國總面積的8％左右。我國湖泊的分布以青藏高原和東部平原最為密集。§1湖泊與水庫◆全球陸地表面湖泊總面積約270萬km2，約占全球大陸面積的二、湖泊的類型

1、湖泊的成因分類天然湖盆是在地球內(nèi)、外力相互作用下形成的?！粢詢?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、溶蝕等不同類型的湖盆。1）構(gòu)造湖：由于地殼的構(gòu)造運(yùn)動（如斷裂、斷層、地塹等）凹陷形成，其特點(diǎn)是湖岸平直、狹長、湖下陡峻，深度大，如貝加爾湖、洱海等?！?湖泊與水庫二、湖泊的類型1、湖泊的成因分類1）構(gòu)造湖：由于地殼的構(gòu)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，深度較深，如長白山天池、湛江湖光巖等（瑪珥湖區(qū)別于其它火山口湖的特點(diǎn)是平地爆發(fā)，蒸汽、泥石同時(shí)噴發(fā)后形成火山口）。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)間往往不長即被河水沖毀而恢復(fù)原河道，如5.12四川地震形成的堰塞湖。§1湖泊與水庫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)4）河成湖：由于河流的改道、截彎取直、淤積等而成，其外形多是彎月形或牛軛形，故又稱牛軛湖，水深一般較淺，如湖北的尺八口、白露湖、排湖，內(nèi)蒙古的烏梁素海等?！?湖泊與水庫4）河成湖：由于河流的改道、截彎取直、淤積等而成，其外形多是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。如我國內(nèi)蒙古巴丹吉林沙漠的高大沙山之間的低地上分布有百余個(gè)風(fēng)成洼地湖，面積一般不超過0.5km2，最大的伊和扎格德海子，面積只有1.5km2，最大水深6.2m。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、北美洲及我國西藏的一些湖泊等?！?湖泊與水庫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)7）海成湖（又稱海跡湖）：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，如杭州西湖。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?！?湖泊與水庫7）海成湖（又稱海跡湖）：在淺海、海灣及河口三角洲地區(qū)，由于2、按湖水與海洋溝通情況分類

外流湖：湖水能通過出流河匯入大海的湖泊。外流湖的水文特征：√補(bǔ)給主要來自入湖徑流，主要損耗是出湖徑流√湖面降水、蒸發(fā)、滲漏所占比例較小√湖泊對河川徑流有明顯的調(diào)節(jié)作用，使下游河流水位變化相對平緩√外流湖最高水位多出現(xiàn)在雨季，最低水位出現(xiàn)在少雨或引用湖水最多的季節(jié)√如鄱陽湖、洞庭湖都是外流湖§1湖泊與水庫2、按湖水與海洋溝通情況分類外流湖：湖水能通過出流河匯入大

內(nèi)陸湖：與海隔絕、湖水不能通過出流河匯入大海的湖泊?！涛覈膬?nèi)陸湖泊主要分布在內(nèi)蒙、新疆、甘肅、青海及西藏內(nèi)流地區(qū)，如青海湖、羅布泊等。所處地區(qū)遠(yuǎn)離海洋，氣候干燥，因此其水文特征為：√補(bǔ)給主要靠入湖徑流，損耗主要是湖面蒸發(fā)√有些內(nèi)陸湖泊因補(bǔ)給量小，蒸發(fā)強(qiáng)烈，致使湖水逐漸濃縮，形成咸水湖或鹽湖√由于干旱和上游用水量的增加，入湖水量減少，很多內(nèi)陸湖萎縮甚至干涸，如著名的居延海和羅布泊等早已干涸?！?湖泊與水庫內(nèi)陸湖：與海隔絕、湖水不能通過出流河匯入大海的湖泊。√我國3、按湖水礦化度分類◆按湖水礦化度分類（實(shí)際上主要是按湖水含鹽度的大小），分為淡水湖、微咸水湖、咸水湖及鹽水湖四類。礦化度指水中溶解成分的總量，包括溶解于水中的各種離子、分子、化合物，但不包括懸浮物和溶解氣體。礦化度以“克/升”表示。測定礦化度的方法一般是將一升水加熱到105～110℃，使水全部蒸發(fā)，剩下的殘?jiān)|(zhì)量即是水的礦化度?！?湖泊與水庫3、按湖水礦化度分類◆按湖水礦化度分類（實(shí)際上主要是按湖水含外流湖大多為淡水湖（如鄱陽湖、洞庭湖、太湖等），內(nèi)陸湖則多為咸水湖、鹽水湖（如納木錯(cuò)、青海湖、運(yùn)城鹽湖等）。類型礦化度（克/升）淡水湖＜1微咸水湖1～24咸水湖24～35鹽水湖＞35§1湖泊與水庫外流湖大多為淡水湖（如鄱陽湖、洞庭湖、太湖等），內(nèi)陸三、湖水的溫度◆湖水吸收太陽能而增溫。據(jù)觀測，湖水表層1m左右吸收了80％左右的輻射能，且部分能量被靠近水面20cm的水層所吸收，只有1％的能量能達(dá)到10m深處。可見，太陽輻射主要提高了湖水表層溫度，而湖泊深處的熱量交換則主要是通過渦動、對流混合來進(jìn)行的?！艉此疁氐哪陜?nèi)變化，分為春夏增溫期和秋冬冷卻期，與當(dāng)?shù)貧鉁刈兓⑾⑾嚓P(guān)。但其年內(nèi)最高、最低水溫的時(shí)間，大約比氣溫晚一個(gè)月左右，溫度變化幅度也比氣溫變幅小，且湖水溫度的年變幅隨水深增加而遞減。§1湖泊與水庫三、湖水的溫度◆湖水吸收太陽能而增溫。據(jù)觀測，湖水表層1m左◆湖泊水溫沿垂線分布主要有兩種情況：1）正溫層：指湖水溫度隨水深增加而降低，即湖泊的上層水溫較高、下層溫度較低，但均不低于4℃。§1湖泊與水庫具有正溫層分布的湖水穩(wěn)定性較好，湖水不易發(fā)生渦動和混合。分布在熱帶和亞熱帶地區(qū)的湖泊，全年都具有正溫層分布的特點(diǎn)，而分布在溫帶和暖溫帶的湖泊，僅在夏季呈現(xiàn)正溫層分布?！艉此疁匮卮咕€分布主要有兩種情況：§1湖泊與水庫具有§1湖泊與水庫2）逆溫層：指湖水溫度隨水深增加而升高，即上層水溫低、下層水溫高，但不高于4℃。溫帶湖泊在冬季多出現(xiàn)水溫的逆溫層；高山和極地湖泊的水溫常年低于4℃

，都為逆溫層。四、湖水運(yùn)動湖水在風(fēng)力、重力、密度梯度力的作用下，會發(fā)生各種形式的運(yùn)動。§1湖泊與水庫2）逆溫層：指湖水溫度隨水深增加而升高，即上§1湖泊與水庫進(jìn)退運(yùn)動升降運(yùn)動混合湖流增減水波浪波漾（定振波）1、混合運(yùn)動湖中的水團(tuán)或水分子在水層之間相互交換、移動的現(xiàn)象?；旌线^程中，湖水的熱量、動量、質(zhì)量及溶解質(zhì)等，從平均值較大的水域向較小的水域轉(zhuǎn)移，使湖水表層吸收的輻射能及其它理化特性傳到深處，并使湖底的營養(yǎng)鹽類傳到表層。§1湖泊與水庫進(jìn)退運(yùn)動升降運(yùn)動混合波浪1、混合運(yùn)動湖中§1湖泊與水庫2、波浪水質(zhì)點(diǎn)在外力作用下，在其平衡位置附件做周期性的振動運(yùn)動，振動的傳播就形成波浪。波浪出現(xiàn)時(shí)波形向前傳播，水質(zhì)點(diǎn)只圍繞平衡位置運(yùn)動，本身并不向前運(yùn)動。湖泊中的波浪主要由風(fēng)引起，因此又稱作風(fēng)浪。湖泊風(fēng)浪的產(chǎn)生與發(fā)展，取決于風(fēng)速、風(fēng)向、吹程及其作用的持續(xù)時(shí)間、水深、湖盆等。其它因素，如船行、湖面氣壓突變、湖底地震等也會引起波浪，但這是次要、較少發(fā)生的。§1湖泊與水庫2、波浪水質(zhì)點(diǎn)在外力作用下，在其平衡位置§1湖泊與水庫3、湖流在淺水湖，因受湖底影響，風(fēng)浪發(fā)展和停止時(shí)間都不長，波高達(dá)到最大值較快，消失也快。一般在風(fēng)停1～2h后湖面恢復(fù)平靜。在深水湖，隨水深增大而風(fēng)浪減弱，在湖底不產(chǎn)生波浪，風(fēng)浪的發(fā)展和停息也需較長的時(shí)間。在特定外力的作用下，湖水沿一定方向的運(yùn)動即為湖流。按其形成的原因，湖流可以分為風(fēng)成湖流、重力流、密度流。1）風(fēng)成湖流：由湖面上大氣運(yùn)動的風(fēng)力將動量傳給湖水而引起的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動，也叫漂流?！?湖泊與水庫3、湖流在淺水湖，因受湖底影響，風(fēng)浪發(fā)展§1湖泊與水庫漂流能使湖水向一側(cè)岸邊擁聚，造成水位上升，而另一岸則水位下降，于是發(fā)生沉降流與上升流來使湖水平衡，這就是風(fēng)成環(huán)流。2）密度流：由于水溫、湖水含沙量、含鹽量等的不同、變化而產(chǎn)生的水平壓力梯度力引起的水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動形式。如湖水溫度變化時(shí)，在增溫期，沿岸水溫較湖心增加快，因此沿岸湖水密度相對較小，密度的壓力梯度從湖心指向沿岸，湖中形成表層水流反向的兩個(gè)方向相反的環(huán)流。§1湖泊與水庫漂流能使湖水向一側(cè)岸邊擁聚，造成水位上升§1湖泊與水庫在降溫期，沿岸水溫較湖心冷卻快，沿岸湖水密度相對較大，密度的壓力梯度由岸邊指向湖心，湖中形成表層水流相向的兩個(gè)方向相背的環(huán)流。3）重力流：由于進(jìn)出湖泊的河水使得湖水面傾斜產(chǎn)生重力水平分力而引起的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動。4、定振波（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)生周期性的垂直升降運(yùn)動稱為波漾，也稱駐波、定振波?！?湖泊與水庫在降溫期，沿岸水溫較湖心冷卻快，沿岸湖水§1湖泊與水庫定振波表面不發(fā)生升降的點(diǎn)稱作波節(jié)（振節(jié)、節(jié)），如圖中N點(diǎn)。波節(jié)兩邊水位有節(jié)奏地升降變化著。兩個(gè)波節(jié)間水位垂直升降變化的最大幅度處稱為波腹（圖a中ab和cd），湖泊定振波既有單節(jié)的，也有雙節(jié)或多節(jié)的。影響定振波波腹大小、周期長短的主要因素是湖盆形態(tài)、面積和湖水深度等。§1湖泊與水庫定振波表面不發(fā)生升降的點(diǎn)稱作波節(jié)（振節(jié)、§1湖泊與水庫面積小、深度大的湖泊，定振波周期短、水位變幅也大；反之則周期長、變幅小。例如，日內(nèi)瓦湖湖長72km，平均水深173m，其定振波平均周期為73min，最大波腹可達(dá)2m；而匈牙利巴拉頓湖長76km，平均水深僅3m，其定振波平均周期長達(dá)10～12h。同一湖泊也可能有不同變幅和不同周期的定振波。如，洱海長41.4km，平均寬6.3km，平均水深10.5m，測得有兩種定振波周期，167.5min和19.5min，而振幅相應(yīng)為70mm與16mm。分析表明，定振波周期和振幅的突變，與大氣壓力、降水和風(fēng)場分布的突變有關(guān)。§1湖泊與水庫面積小、深度大的湖泊，定振波周期短、水位§1湖泊與水庫5、增水與減水由于強(qiáng)風(fēng)或氣壓驟變引起的漂流，使湖泊迎風(fēng)岸水量聚積，水往上漲，背風(fēng)岸水往下降，前者稱為增水，后者為減水。一岸增水，一岸減水，必然造成兩岸水位差，湖面變成傾斜狀態(tài)。傾斜的湖面反過來又阻滯著漂流作用，并在水下形成與漂流流向相反的補(bǔ)償流。§1湖泊與水庫5、增水與減水由于強(qiáng)風(fēng)或氣壓驟變引起的漂§1湖泊與水庫增減水時(shí)湖水水位變幅的大小決定于風(fēng)力的強(qiáng)弱、湖盆的形態(tài)、湖水的深度（反比關(guān)系）等。通常淺水湖遠(yuǎn)大于深水湖，例如，平均水深為10.5m的洱海，實(shí)測到的增減水水位變幅一般僅80～90mm，這與該湖的風(fēng)速較小也有關(guān)。而平均水深僅1.9m的太湖，在強(qiáng)風(fēng)作用下增減水位變幅一般為20～30mm，如遇臺風(fēng)，變幅增大，如1956年8月1日全湖水位不變的情況下，迎風(fēng)岸新塘和背風(fēng)岸胥口水面一升一降，相差達(dá)到2.45m。§1湖泊與水庫增減水時(shí)湖水水位變幅的大小決定于風(fēng)力的強(qiáng)五、水庫◆水庫是人們按照特定目的，在河道上建壩或堤堰以創(chuàng)造蓄水條件而形成的人工湖泊。◆據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界已建和在建水庫的總庫容量大約5萬多億m3，水庫總面積約40萬km2。◆我國是世界上水庫最多的國家，已建的大中小型水庫約86800座，總庫容約4169億m3。我國還有庫容在10萬m3以下的塘壩630多萬個(gè)，如此眾多的水庫塘壩，對我國的生態(tài)環(huán)境有著顯著的影響?！?湖泊與水庫五、水庫◆水庫是人們按照特定目的，在河道上建壩或堤堰以創(chuàng)造蓄§1湖泊與水庫1、水庫攔蓄地表徑流、減少入海流量，改變了流域內(nèi)水量平衡要素的對比關(guān)系。2、筑壩攔水后，壩的上游庫區(qū)水位擁高，使流速逐漸減緩，引起泥沙淤積，水體由河流變成了人工湖泊；壩的下游河流徑流完全在人為的控制之中，洪水期攔蓄，以防洪蓄水，枯水期泄水，增大流量，有利于灌溉航運(yùn)。下游河道中的徑流幾乎失去了洪峰。3、水庫除了改變流域原有的水循環(huán)系統(tǒng)外，還會使地區(qū)的熱量平衡發(fā)生變化。水比陸地具有更大的熱容量，故庫區(qū)會產(chǎn)生明顯的小氣候效應(yīng)。§1湖泊與水庫1、水庫攔蓄地表徑流、減少入海流量，改變了流§1湖泊與水庫例如在大型水庫周圍氣溫變得冬暖夏涼，錢塘江上游新安江水庫周圍的無霜期平均延長20天；由于庫區(qū)水面蒸發(fā)量的增加，改變了附近大氣的水汽含量，從而影響到降水分布，新安江水庫水面上空降水減少100～150mm，而水庫周圍山區(qū)，降水量則增加100mm，這又形成了小范圍的水循環(huán)。4、水庫壩上游水位的抬高，同時(shí)也抬高了上游地區(qū)的地下水位，增加了水庫臨近地區(qū)的地下水補(bǔ)給量，這也常常會引起土壤次生鹽堿化。5、水庫建成后往往會給周圍的自然環(huán)境帶來一些不利的工程地質(zhì)問題和生態(tài)系統(tǒng)的變化，如庫岸滑坍、誘發(fā)地震問題等?！?湖泊與水庫例如在大型水庫周圍氣溫變得冬暖夏涼，錢塘§1湖泊與水庫據(jù)記載，美國米德水庫（MeadLake）蓄水后10年間，出現(xiàn)600次地區(qū)性地震。我國漢江上游的丹江口水庫蓄水后10年間，共測到426次地震，比建庫前360年間記錄到的地震次數(shù)（43次）多9倍多。埃及阿斯旺水壩修建雖然增加了水電資源，擴(kuò)大了灌溉面積，但由于大量肥沃的泥沙被攔蓄在庫區(qū)，下游平原失去了肥源，土壤漸漸貧瘠；河口地區(qū)沙丁魚產(chǎn)量顯著下降，清水下泄減少，海水倒灌增強(qiáng)，土壤受浸漬而逐漸鹽堿化。§1湖泊與水庫據(jù)記載，美國米德水庫（MeadLake當(dāng)今世界第一大水電工程－－三峽大壩位于西陵峽中段的湖北省宜昌市境內(nèi)的三斗坪，大壩為混凝土重力壩，壩頂高185m、總長3035m，正常蓄水位175m，總庫容393億m3，其中防洪庫容221.5億m3，能夠抵御百年一遇的特大洪水?！?湖泊與水庫配有26臺發(fā)電機(jī)的兩個(gè)電站年均發(fā)電量849億度；航運(yùn)能力將從現(xiàn)有的1000萬噸提高到5000萬噸，萬噸級船隊(duì)可直達(dá)重慶，同時(shí)運(yùn)輸成本可降低35％。三峽工程總投資954.6億元RMB（按1993年5月末價(jià)格計(jì)算）,其中樞紐工程500.9億元；113萬移民的安置費(fèi)300.7億元；輸變電工程153億元。當(dāng)今世界第一大水電工程－－三峽大壩位于西陵峽中段的湖北省巍巍昆侖，滾滾長江，不盡東流。望巴山蜀水，沃野千里，人杰地靈，滿天星斗。夔門天險(xiǎn)，巫峽奇峰，山川壯麗冠九州。出西陵，看大江南北，繁榮錦繡。卻惜無情風(fēng)雨，滔滔洪水，萬姓悲愁。眾志繪宏圖，截?cái)嗖邖{平湖，馴服龍虬。巨輪飛轉(zhuǎn)，威力無窮，功在當(dāng)代利千秋。展宏圖，恰逢新時(shí)代，萬丈潮頭。宜昌截流紀(jì)念園巍巍昆侖，滾滾長江，不盡東流。望巴山蜀水，沃野千里，人杰地靈

都江堰§1湖泊與水庫水利工程是全世界至今為止，年代最久、唯一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程。兩千多年來，都江堰水利工程一直擔(dān)負(fù)著四川盆地中西部地區(qū)7地市36縣1000多萬畝農(nóng)田的灌溉，成都市50多家重點(diǎn)企業(yè)和城市生活供水，以及防洪、發(fā)電、漂水、水產(chǎn)、養(yǎng)殖、林果、旅游、環(huán)保等多項(xiàng)綜合服務(wù)，是四川省國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可替代的水利基礎(chǔ)設(shè)施，其灌區(qū)規(guī)模居全國之冠。都江堰水利工程由魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口引水口三大主體工程構(gòu)成，三者有機(jī)配合，相互制約，協(xié)調(diào)運(yùn)行，引水灌田，分洪減災(zāi)，科學(xué)地解決了江水自動分流(魚嘴分水堤四六分水)、自動排沙(魚嘴分水堤二八分沙)、控制進(jìn)水流量等問題。都江堰§1湖泊與水庫水利工程是全世魚嘴是修建在江心的分水堤壩，把洶涌的岷江分隔成外江和內(nèi)江，外江排洪，內(nèi)江引水灌溉。飛沙堰起瀉洪、排沙和調(diào)節(jié)水量的作用。寶瓶口控制進(jìn)水流量，因口的形狀如瓶頸，故稱寶瓶口。內(nèi)江水經(jīng)過寶瓶口流入川西平原灌溉農(nóng)田。魚嘴是修建在江心的分水堤壩，把洶涌的岷江分隔成外江和內(nèi)江，安瀾索橋魚嘴安瀾索橋魚嘴都江堰水利工程充分利用當(dāng)?shù)匚鞅备?、東南低的地理?xiàng)l件，根據(jù)江河出山口處特殊的地形、水勢，利用水力學(xué)原理，乘勢利導(dǎo)，無壩引水，自流灌溉，使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互依存，共為體系，保證了防洪、灌溉、水運(yùn)和社會用水綜合效益的充分發(fā)揮。都江堰建成后，成都平原沃野千里，“水旱從人，不知饑饉，時(shí)無荒年，謂之天府”。其最偉大之處是建堰兩千多年來經(jīng)久不衰，而且發(fā)揮著愈來愈大的效益。都江堰的創(chuàng)建，以不破壞自然資源，充分利用自然資源為人類服務(wù)為前提，變害為利，使人、地、水三者高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一。§1湖泊與水庫都江堰水利工程充分利用當(dāng)?shù)匚鞅备?、東南低的地理?xiàng)l件，根據(jù)沼澤是指地表過濕或有一薄層低洼地面常年或季節(jié)性積水，土壤水分幾達(dá)飽和，生長有喜濕性和喜水性沼生植物的地段?！?沼澤沼澤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)常過濕或有薄層積水；②其上生長濕生植物或沼生植物（細(xì)葉莎草、水生美人蕉、茭白、蘆葦?shù)龋?；③有泥炭積累或也可無泥炭積累、但有潛育層存在。沼澤是指地表過濕或有一薄層低洼地面常年或季節(jié)性積水，一、沼澤的形成沼澤地段的自然地理特征一般是地勢低平、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。沼澤主要分布在冷溫帶或溫濕地帶。我國南北各地均有沼澤分布，但由北向南逐漸減少。沼澤的形成大致可分為兩種情況：水體沼澤化：主要包括海濱沼澤化、湖泊沼澤化和河流沼澤化。陸地沼澤化：包括森林沼澤化和草甸沼澤化。§2沼澤一、沼澤的形成沼澤地段的自然地理特征一般是地勢低平、

水分狀況是沼澤形成與發(fā)展的主要因素。氣候和地貌條件直接或間接決定了地表水的數(shù)量和分布。年降水量大于蒸發(fā)量的地區(qū)，空氣濕度大，于是在一些平坦的低地上和緩慢沉降區(qū)、凍土區(qū)，由于排水不暢，地表常年處于過濕狀態(tài)。這種過濕狀態(tài)改變了土壤通氣狀況，抑制了土壤動植物和微生物的生命活動能力，破壞了土壤與大氣、植物之間正常的物質(zhì)交換，使得在這種缺氧條件下，土壤中礦物質(zhì)的潛育化過程和有機(jī)物的泥炭化過程得到發(fā)展，從而形成了沼澤。§2沼澤水分狀況是沼澤形成與發(fā)展的主要因素。§2沼澤潛育化是土壤長期浸水，嚴(yán)重缺氧，產(chǎn)生較多還原物質(zhì)(在lm深的土體中某些層段氧化還原電位下降到200mv以下)，并出現(xiàn)因高價(jià)鐵、錳化合物轉(zhuǎn)化為低價(jià)狀態(tài)（還原）而生成的灰色斑紋層、腐泥層或青泥層，使土壤變成藍(lán)灰色或青灰色的現(xiàn)象。潛育化土壤較正常土壤還原性有害物質(zhì)較多，低價(jià)亞鐵(Fe2+)含量可高達(dá)4000mg/kg，是非潛育化土壤的數(shù)十至數(shù)百倍；土性冷(可偏低2～3OC)；土壤的生物活動較弱，有機(jī)物礦化作用受抑制；易導(dǎo)致稻田僵苗不發(fā)，遲熟低產(chǎn)?！?沼澤潛育化是土壤長期浸水，嚴(yán)重缺氧，產(chǎn)生較多還原物質(zhì)(在lm

泥炭是不同分解程度的、松軟的植物殘?bào)w堆積物，其有機(jī)質(zhì)含量占30％以上。次生潛育化是指因耕作或灌溉等人為原因，土壤(主要是水稻土)由非潛育型轉(zhuǎn)變?yōu)楦呶粷撚偷倪^程。常表現(xiàn)為在50cm土體內(nèi)出現(xiàn)青泥層。我國南方有潛育化、次生潛育化稻田400多萬km2，廣泛分布于江、湖、平原，如鄱陽平原、株江三角洲平原、太湖流域、洪澤湖以東的里下河地區(qū)，以及江南丘陵地區(qū)的山間構(gòu)造盆地?！?沼澤泥炭是不同分解程度的、松軟的植物殘?bào)w堆積物，其有機(jī)質(zhì)含量泥炭是煤的前身，也是腐殖煤系列的第一個(gè)成員，是在泥炭沼澤中堆積的。泥炭形成以后，在上覆沉積物的壓力及進(jìn)一步菌解條件下，經(jīng)過壓緊和脫水變?yōu)楹置骸．?dāng)褐煤繼續(xù)受到地下溫度和壓力作用時(shí)，經(jīng)煤化作用形成煙煤、無煙煤?！?沼澤泥炭是沼澤形成過程中的產(chǎn)物，也是沼澤地形的特征之一。泥炭的主要來源是泥炭苔或泥炭蘚，以及死去的沼澤植物和動物與昆蟲的尸體，都可成為泥炭的形成來源。這些物質(zhì)在死亡后沉積在沼澤底部，由于潮濕、缺氧、偏酸性的環(huán)境，而無法完全腐敗分解，因而形成所謂的泥炭層。泥炭是煤的前身，也是腐殖煤系列的第一個(gè)成員，是在泥炭沼澤熱帶地區(qū)氣溫高，植物殘?bào)w分解快，不利于泥炭的積累。但在雨量多、濕度大、植物的生產(chǎn)量高、常年積水的熱帶低洼地帶也能形成泥炭。可見，水分條件是形成沼澤的首要條件；地貌是形成沼澤的基礎(chǔ)；潛育化、泥炭化是形成沼澤的標(biāo)志。§2沼澤熱帶地區(qū)氣溫高，植物殘?bào)w分解快，不利于泥炭的積累。但全球沼澤面積約占陸地面積的0.8％。我國的沼澤總面積約11萬km2，占全國陸地面積1.15％。二、沼澤的分布地球上除南極尚未發(fā)現(xiàn)沼澤外，其余各地均有沼澤分布。地球上最大的泥炭沼澤區(qū)在西伯利亞西部低地，南北寬800km，東西長1800km，這個(gè)沼澤區(qū)堆積了地球全部泥炭的40％。歐洲和北美洲北部也有分布。我國的沼澤主要分布在東北三江平原和青藏高原、四川的若爾蓋高原等地?！?沼澤全球沼澤面積約占陸地面積的0.8％。我國的沼澤總面積三、沼澤的類型1、按照沼澤發(fā)育過程由低級到高級將其分為：低位沼澤（富養(yǎng)沼澤）中位沼澤（中養(yǎng)沼澤）高位沼澤（貧養(yǎng)沼澤）其中，低位沼澤、中位沼澤、高位沼澤是根據(jù)沼澤土壤中水的來源劃分的。§2沼澤三、沼澤的類型1、按照沼澤發(fā)育過程由低級到高級將其分為：低位富養(yǎng)沼澤（低位沼澤）：是沼澤發(fā)育的最初階段。沼澤表面低洼，經(jīng)常成為地表徑流和地下水匯集地。富養(yǎng)沼澤水源補(bǔ)給主要是地下水，隨著水流帶來大量礦物質(zhì)，營養(yǎng)較為豐富，灰分（各種礦物元素的氧化物）含量高。§2沼澤低位沼澤中水和泥炭的pH值多呈酸性或中性，有的受土壤底部基巖影響呈堿性。如川西北若爾蓋沼澤的泥炭呈堿性，就是因?yàn)樵搮^(qū)基巖多為灰質(zhì)頁巖與灰?guī)r夾層，pH值在8左右。富養(yǎng)沼澤中的植物主要是苔草、蘆葦、嵩草、木賊、榿[qī]木、柳、樺、落葉松、落羽松、水松等等。富養(yǎng)沼澤（低位沼澤）：是沼澤發(fā)育的最初階段。沼澤表面低洼，經(jīng)貧養(yǎng)沼澤（高位沼澤）：往往是沼澤發(fā)育的最后階段。隨著沼澤的發(fā)展，泥炭蘚增長，泥炭層增厚，沼澤中部隆起，高于周圍，故稱為高位沼澤或隆起沼澤。水源補(bǔ)給僅靠大氣降水，灰分含量低，營養(yǎng)貧乏。水和泥炭呈強(qiáng)酸性，pH值為3～4.5。貧養(yǎng)沼澤植物主要是苔蘚植物和小灌木杜香、越橘以及草本植物棉花莎草，尤其以泥炭蘚為優(yōu)勢，形成高大蘚丘，所以貧養(yǎng)沼澤又稱泥炭蘚沼澤?！?沼澤貧養(yǎng)沼澤（高位沼澤）：往往是沼澤發(fā)育的最后階段。隨著沼澤的發(fā)中養(yǎng)沼澤（中位沼澤）：屬于上述兩者之間的過渡類型，由雨水與地表水混合補(bǔ)給，營養(yǎng)狀態(tài)中等。有富養(yǎng)沼澤植物，也有貧養(yǎng)沼澤植物。苔蘚植物較多，但尚未形成蘚丘，地表形態(tài)平坦，稱為中位沼澤或過渡沼澤。2、按植被生長情況，可以將沼澤分為：草本沼澤泥炭蘚沼澤木本沼澤§2沼澤中養(yǎng)沼澤（中位沼澤）：屬于上述兩者之間的過渡類型，由雨水與地草本沼澤：是典型的低位沼澤，類型多，分布廣，常年積水或土壤透濕，以苔草及禾本科植物占優(yōu)勢，幾乎全為多年生植物，很多植物具根狀莖，常交織成厚的草根層或浮氈層，如蘆葦和一些苔草沼澤，優(yōu)勢植物有苔草，蘆葦、香蒲?！?沼澤木本沼澤即中位沼澤：主要分布于溫帶，植被以木本中養(yǎng)分植物為主，有喬木沼澤和灌木沼澤之分，優(yōu)勢植物有杜香屬、樺木屬和柳屬。草本沼澤：是典型的低位沼澤，類型多，分布廣，常年積水或土壤透泥炭蘚沼澤即高位沼澤：主要分布在北方針葉林帶，由于多水、寒冷和營養(yǎng)貧乏的環(huán)境，泥炭蘚為優(yōu)勢植物，還有少數(shù)的草本、矮小灌木及喬木能生活在泥炭蘚沼澤中，例如羊胡子草、越橘、落葉松等?！?沼澤木本沼澤泥炭蘚沼澤泥炭蘚沼澤即高位沼澤：主要分布在北方針葉林帶，由于多水、寒冷五、沼澤的水文特征沼澤通常都排水不暢，加以植物叢生，故沼澤水的水流速度十分緩慢。據(jù)計(jì)算，在分解程度很低的泥炭層的最上部，水的流速每日只有2～3m。沼澤水的主要補(bǔ)給來源是降水、積雪融水、地表徑流和地下水。蒸發(fā)是沼澤水的主要損耗方式。沼澤中的泥炭層毛管發(fā)育良好，可以使數(shù)米深的地下水上升至地表?！?沼澤五、沼澤的水文特征沼澤通常都排水不暢，加以植物叢生，故沼澤水苔蘚沼澤中的潛水面多是中間凸起，周圍逐漸低落，潛水位具有明顯的季節(jié)性變化。春季融雪和秋季氣溫下降時(shí)，形成兩個(gè)高水位。夏季氣溫高、蒸發(fā)強(qiáng)和冬季缺乏地表水補(bǔ)給，形成兩個(gè)低水位。徑流極小是沼澤水文的又一特征。徑流量只及蒸發(fā)量的1/3，沼澤對河流的補(bǔ)給作用非常微弱。沼澤對水分的滯蓄，可以緩解洪峰；而對河流緩慢而微弱的補(bǔ)給都是對河流水量的一種調(diào)節(jié)?！?沼澤苔蘚沼澤中的潛水面多是中間凸起，周圍逐漸低落，潛水位具有明顯六、沼澤的利用與保護(hù)沼澤既是土地資源，又有寶貴的泥炭和豐富的生物資源，此外它在保持地區(qū)生態(tài)平衡等方面，具有積極的意義。沼澤還是濕地的一種，是“鳥類的樂園”、具有“地球之腎”的功能。因此應(yīng)根據(jù)沼澤類型和分布地區(qū)的特點(diǎn)，合理開發(fā)利用和保護(hù)沼澤。分布在河源區(qū)的大面積沼澤，是水的貯藏體，具有蓄水保水作用，對涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)河川徑流和河流補(bǔ)給起一定作用，它可以減少降雨對河流的補(bǔ)給量，削弱河流洪峰值和延緩洪峰出現(xiàn)時(shí)間，還使當(dāng)年水不至完全流出，延長匯水時(shí)間。§2沼澤六、沼澤的利用與保護(hù)沼澤既是土地資源，又有寶貴的泥炭和沼澤是天然的大水庫，它通過水面蒸發(fā)和植物的蒸騰作用，增加大氣濕度，調(diào)節(jié)降雨，有利于森林和農(nóng)作物生長、促進(jìn)農(nóng)、林、牧業(yè)的發(fā)展。沼澤中有許多動、植物資源。如蘆葦是造紙?jiān)虾腿嗽炖w維和編織的原料，有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。嵩草和苔草的嫩葉為牲畜的優(yōu)良牧草。在泥炭沼澤中，蘊(yùn)藏著在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、能源和環(huán)境保護(hù)等方面均有廣泛用途的泥炭資源。沼澤中豐富的泥炭可作燃料，還可以制作土壤改良劑、營養(yǎng)土等應(yīng)用于園藝花卉?！?沼澤沼澤是天然的大水庫，它通過水面蒸發(fā)和植物的蒸騰作用，增加水文學(xué)基礎(chǔ)561水文學(xué)基礎(chǔ)11第4章湖泊與沼澤1.湖泊與水庫2.沼澤HydrologicScience第4章湖泊與沼澤1.湖泊與水庫2.沼澤Hydrologic一、湖泊概述◆湖泊：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)共同構(gòu)成的自然綜合體?！艉粗饕ㄟ^入湖河川徑流、湖面降水和地下水而獲得水量?！艉捶譃椴涣魍êo地表或地下出水口）和流通湖（有地表或地下出水口）兩類?！?湖泊與水庫◆不流通湖的湖水由于蒸發(fā)耗損而導(dǎo)致湖水含鹽量增加。一、湖泊概述◆湖泊：陸地表面具有一定規(guī)模的天然洼地的蓄水體系◆流通湖的湖水通過地表或地下徑流流走。湖水量收支的凈差額，隨著入流量和出流量的周期性或非周期性變化而變化，這種差額引起了湖水位的變化?！艉煌ǔＴ谟昙净蛏院笊仙?，蒸發(fā)旺季下降。以冰川融水為主要補(bǔ)給的湖泊，水位的變化既與熱季又與雨季相應(yīng)?！?湖泊與水庫◆流通湖的湖水通過地表或地下徑流流走。湖水量收支的凈差額，隨◆在地表水循環(huán)過程中，湖泊具有重要作用：

√有的湖泊是河流的源泉，起著水量貯存與補(bǔ)給的作用，如鴨綠江、圖們江、松花江。

√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，如鄱陽湖，太湖，洪澤湖，巢湖，洞庭湖。

√有的湖泊（與海洋隔絕的內(nèi)陸湖）是河流的終點(diǎn)、河水的匯集地，構(gòu)成了局部的水循環(huán)，如青海湖、甘肅的羅布泊、西藏三大圣湖（納木錯(cuò)、羊卓雍錯(cuò)、瑪旁雍錯(cuò)）?！?湖泊與水庫◆在地表水循環(huán)過程中，湖泊具有重要作用：§1湖泊與水庫◆全球陸地表面湖泊總面積約270萬km2，約占全球大陸面積的1.8％，其水量約為地表河流溪溝蓄水量的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)為古冰川覆蓋過的地區(qū)，如芬蘭、瑞典、加拿大和美國北部。◆我國也是一個(gè)多湖泊的國家，面積＞1km2的湖泊有2300余個(gè)，湖泊總面積為71787km2，占全國總面積的8％左右。我國湖泊的分布以青藏高原和東部平原最為密集?！?湖泊與水庫◆全球陸地表面湖泊總面積約270萬km2，約占全球大陸面積的二、湖泊的類型

1、湖泊的成因分類天然湖盆是在地球內(nèi)、外力相互作用下形成的?！粢詢?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、溶蝕等不同類型的湖盆。1）構(gòu)造湖：由于地殼的構(gòu)造運(yùn)動（如斷裂、斷層、地塹等）凹陷形成，其特點(diǎn)是湖岸平直、狹長、湖下陡峻，深度大，如貝加爾湖、洱海等?！?湖泊與水庫二、湖泊的類型1、湖泊的成因分類1）構(gòu)造湖：由于地殼的構(gòu)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，深度較深，如長白山天池、湛江湖光巖等（瑪珥湖區(qū)別于其它火山口湖的特點(diǎn)是平地爆發(fā)，蒸汽、泥石同時(shí)噴發(fā)后形成火山口）。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)間往往不長即被河水沖毀而恢復(fù)原河道，如5.12四川地震形成的堰塞湖?！?湖泊與水庫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)4）河成湖：由于河流的改道、截彎取直、淤積等而成，其外形多是彎月形或牛軛形，故又稱牛軛湖，水深一般較淺，如湖北的尺八口、白露湖、排湖，內(nèi)蒙古的烏梁素海等?！?湖泊與水庫4）河成湖：由于河流的改道、截彎取直、淤積等而成，其外形多是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。如我國內(nèi)蒙古巴丹吉林沙漠的高大沙山之間的低地上分布有百余個(gè)風(fēng)成洼地湖，面積一般不超過0.5km2，最大的伊和扎格德海子，面積只有1.5km2，最大水深6.2m。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、北美洲及我國西藏的一些湖泊等?！?湖泊與水庫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)7）海成湖（又稱海跡湖）：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，如杭州西湖。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。§1湖泊與水庫7）海成湖（又稱海跡湖）：在淺海、海灣及河口三角洲地區(qū)，由于2、按湖水與海洋溝通情況分類

外流湖：湖水能通過出流河匯入大海的湖泊。外流湖的水文特征：√補(bǔ)給主要來自入湖徑流，主要損耗是出湖徑流√湖面降水、蒸發(fā)、滲漏所占比例較小√湖泊對河川徑流有明顯的調(diào)節(jié)作用，使下游河流水位變化相對平緩√外流湖最高水位多出現(xiàn)在雨季，最低水位出現(xiàn)在少雨或引用湖水最多的季節(jié)√如鄱陽湖、洞庭湖都是外流湖§1湖泊與水庫2、按湖水與海洋溝通情況分類外流湖：湖水能通過出流河匯入大

內(nèi)陸湖：與海隔絕、湖水不能通過出流河匯入大海的湖泊?！涛覈膬?nèi)陸湖泊主要分布在內(nèi)蒙、新疆、甘肅、青海及西藏內(nèi)流地區(qū)，如青海湖、羅布泊等。所處地區(qū)遠(yuǎn)離海洋，氣候干燥，因此其水文特征為：√補(bǔ)給主要靠入湖徑流，損耗主要是湖面蒸發(fā)√有些內(nèi)陸湖泊因補(bǔ)給量小，蒸發(fā)強(qiáng)烈，致使湖水逐漸濃縮，形成咸水湖或鹽湖√由于干旱和上游用水量的增加，入湖水量減少，很多內(nèi)陸湖萎縮甚至干涸，如著名的居延海和羅布泊等早已干涸?！?湖泊與水庫內(nèi)陸湖：與海隔絕、湖水不能通過出流河匯入大海的湖泊?！涛覈?、按湖水礦化度分類◆按湖水礦化度分類（實(shí)際上主要是按湖水含鹽度的大小），分為淡水湖、微咸水湖、咸水湖及鹽水湖四類。礦化度指水中溶解成分的總量，包括溶解于水中的各種離子、分子、化合物，但不包括懸浮物和溶解氣體。礦化度以“克/升”表示。測定礦化度的方法一般是將一升水加熱到105～110℃，使水全部蒸發(fā)，剩下的殘?jiān)|(zhì)量即是水的礦化度?！?湖泊與水庫3、按湖水礦化度分類◆按湖水礦化度分類（實(shí)際上主要是按湖水含外流湖大多為淡水湖（如鄱陽湖、洞庭湖、太湖等），內(nèi)陸湖則多為咸水湖、鹽水湖（如納木錯(cuò)、青海湖、運(yùn)城鹽湖等）。類型礦化度（克/升）淡水湖＜1微咸水湖1～24咸水湖24～35鹽水湖＞35§1湖泊與水庫外流湖大多為淡水湖（如鄱陽湖、洞庭湖、太湖等），內(nèi)陸三、湖水的溫度◆湖水吸收太陽能而增溫。據(jù)觀測，湖水表層1m左右吸收了80％左右的輻射能，且部分能量被靠近水面20cm的水層所吸收，只有1％的能量能達(dá)到10m深處?？梢姡栞椛渲饕岣吡撕韺訙囟?，而湖泊深處的熱量交換則主要是通過渦動、對流混合來進(jìn)行的?！艉此疁氐哪陜?nèi)變化，分為春夏增溫期和秋冬冷卻期，與當(dāng)?shù)貧鉁刈兓⑾⑾嚓P(guān)。但其年內(nèi)最高、最低水溫的時(shí)間，大約比氣溫晚一個(gè)月左右，溫度變化幅度也比氣溫變幅小，且湖水溫度的年變幅隨水深增加而遞減?！?湖泊與水庫三、湖水的溫度◆湖水吸收太陽能而增溫。據(jù)觀測，湖水表層1m左◆湖泊水溫沿垂線分布主要有兩種情況：1）正溫層：指湖水溫度隨水深增加而降低，即湖泊的上層水溫較高、下層溫度較低，但均不低于4℃?！?湖泊與水庫具有正溫層分布的湖水穩(wěn)定性較好，湖水不易發(fā)生渦動和混合。分布在熱帶和亞熱帶地區(qū)的湖泊，全年都具有正溫層分布的特點(diǎn)，而分布在溫帶和暖溫帶的湖泊，僅在夏季呈現(xiàn)正溫層分布?！艉此疁匮卮咕€分布主要有兩種情況：§1湖泊與水庫具有§1湖泊與水庫2）逆溫層：指湖水溫度隨水深增加而升高，即上層水溫低、下層水溫高，但不高于4℃。溫帶湖泊在冬季多出現(xiàn)水溫的逆溫層；高山和極地湖泊的水溫常年低于4℃

，都為逆溫層。四、湖水運(yùn)動湖水在風(fēng)力、重力、密度梯度力的作用下，會發(fā)生各種形式的運(yùn)動?！?湖泊與水庫2）逆溫層：指湖水溫度隨水深增加而升高，即上§1湖泊與水庫進(jìn)退運(yùn)動升降運(yùn)動混合湖流增減水波浪波漾（定振波）1、混合運(yùn)動湖中的水團(tuán)或水分子在水層之間相互交換、移動的現(xiàn)象?；旌线^程中，湖水的熱量、動量、質(zhì)量及溶解質(zhì)等，從平均值較大的水域向較小的水域轉(zhuǎn)移，使湖水表層吸收的輻射能及其它理化特性傳到深處，并使湖底的營養(yǎng)鹽類傳到表層?！?湖泊與水庫進(jìn)退運(yùn)動升降運(yùn)動混合波浪1、混合運(yùn)動湖中§1湖泊與水庫2、波浪水質(zhì)點(diǎn)在外力作用下，在其平衡位置附件做周期性的振動運(yùn)動，振動的傳播就形成波浪。波浪出現(xiàn)時(shí)波形向前傳播，水質(zhì)點(diǎn)只圍繞平衡位置運(yùn)動，本身并不向前運(yùn)動。湖泊中的波浪主要由風(fēng)引起，因此又稱作風(fēng)浪。湖泊風(fēng)浪的產(chǎn)生與發(fā)展，取決于風(fēng)速、風(fēng)向、吹程及其作用的持續(xù)時(shí)間、水深、湖盆等。其它因素，如船行、湖面氣壓突變、湖底地震等也會引起波浪，但這是次要、較少發(fā)生的?！?湖泊與水庫2、波浪水質(zhì)點(diǎn)在外力作用下，在其平衡位置§1湖泊與水庫3、湖流在淺水湖，因受湖底影響，風(fēng)浪發(fā)展和停止時(shí)間都不長，波高達(dá)到最大值較快，消失也快。一般在風(fēng)停1～2h后湖面恢復(fù)平靜。在深水湖，隨水深增大而風(fēng)浪減弱，在湖底不產(chǎn)生波浪，風(fēng)浪的發(fā)展和停息也需較長的時(shí)間。在特定外力的作用下，湖水沿一定方向的運(yùn)動即為湖流。按其形成的原因，湖流可以分為風(fēng)成湖流、重力流、密度流。1）風(fēng)成湖流：由湖面上大氣運(yùn)動的風(fēng)力將動量傳給湖水而引起的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動，也叫漂流?！?湖泊與水庫3、湖流在淺水湖，因受湖底影響，風(fēng)浪發(fā)展§1湖泊與水庫漂流能使湖水向一側(cè)岸邊擁聚，造成水位上升，而另一岸則水位下降，于是發(fā)生沉降流與上升流來使湖水平衡，這就是風(fēng)成環(huán)流。2）密度流：由于水溫、湖水含沙量、含鹽量等的不同、變化而產(chǎn)生的水平壓力梯度力引起的水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動形式。如湖水溫度變化時(shí)，在增溫期，沿岸水溫較湖心增加快，因此沿岸湖水密度相對較小，密度的壓力梯度從湖心指向沿岸，湖中形成表層水流反向的兩個(gè)方向相反的環(huán)流。§1湖泊與水庫漂流能使湖水向一側(cè)岸邊擁聚，造成水位上升§1湖泊與水庫在降溫期，沿岸水溫較湖心冷卻快，沿岸湖水密度相對較大，密度的壓力梯度由岸邊指向湖心，湖中形成表層水流相向的兩個(gè)方向相背的環(huán)流。3）重力流：由于進(jìn)出湖泊的河水使得湖水面傾斜產(chǎn)生重力水平分力而引起的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動。4、定振波（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)生周期性的垂直升降運(yùn)動稱為波漾，也稱駐波、定振波?！?湖泊與水庫在降溫期，沿岸水溫較湖心冷卻快，沿岸湖水§1湖泊與水庫定振波表面不發(fā)生升降的點(diǎn)稱作波節(jié)（振節(jié)、節(jié)），如圖中N點(diǎn)。波節(jié)兩邊水位有節(jié)奏地升降變化著。兩個(gè)波節(jié)間水位垂直升降變化的最大幅度處稱為波腹（圖a中ab和cd），湖泊定振波既有單節(jié)的，也有雙節(jié)或多節(jié)的。影響定振波波腹大小、周期長短的主要因素是湖盆形態(tài)、面積和湖水深度等?！?湖泊與水庫定振波表面不發(fā)生升降的點(diǎn)稱作波節(jié)（振節(jié)、§1湖泊與水庫面積小、深度大的湖泊，定振波周期短、水位變幅也大；反之則周期長、變幅小。例如，日內(nèi)瓦湖湖長72km，平均水深173m，其定振波平均周期為73min，最大波腹可達(dá)2m；而匈牙利巴拉頓湖長76km，平均水深僅3m，其定振波平均周期長達(dá)10～12h。同一湖泊也可能有不同變幅和不同周期的定振波。如，洱海長41.4km，平均寬6.3km，平均水深10.5m，測得有兩種定振波周期，167.5min和19.5min，而振幅相應(yīng)為70mm與16mm。分析表明，定振波周期和振幅的突變，與大氣壓力、降水和風(fēng)場分布的突變有關(guān)?！?湖泊與水庫面積小、深度大的湖泊，定振波周期短、水位§1湖泊與水庫5、增水與減水由于強(qiáng)風(fēng)或氣壓驟變引起的漂流，使湖泊迎風(fēng)岸水量聚積，水往上漲，背風(fēng)岸水往下降，前者稱為增水，后者為減水。一岸增水，一岸減水，必然造成兩岸水位差，湖面變成傾斜狀態(tài)。傾斜的湖面反過來又阻滯著漂流作用，并在水下形成與漂流流向相反的補(bǔ)償流?！?湖泊與水庫5、增水與減水由于強(qiáng)風(fēng)或氣壓驟變引起的漂§1湖泊與水庫增減水時(shí)湖水水位變幅的大小決定于風(fēng)力的強(qiáng)弱、湖盆的形態(tài)、湖水的深度（反比關(guān)系）等。通常淺水湖遠(yuǎn)大于深水湖，例如，平均水深為10.5m的洱海，實(shí)測到的增減水水位變幅一般僅80～90mm，這與該湖的風(fēng)速較小也有關(guān)。而平均水深僅1.9m的太湖，在強(qiáng)風(fēng)作用下增減水位變幅一般為20～30mm，如遇臺風(fēng)，變幅增大，如1956年8月1日全湖水位不變的情況下，迎風(fēng)岸新塘和背風(fēng)岸胥口水面一升一降，相差達(dá)到2.45m。§1湖泊與水庫增減水時(shí)湖水水位變幅的大小決定于風(fēng)力的強(qiáng)五、水庫◆水庫是人們按照特定目的，在河道上建壩或堤堰以創(chuàng)造蓄水條件而形成的人工湖泊?！魮?jù)統(tǒng)計(jì)，全世界已建和在建水庫的總庫容量大約5萬多億m3，水庫總面積約40萬km2。◆我國是世界上水庫最多的國家，已建的大中小型水庫約86800座，總庫容約4169億m3。我國還有庫容在10萬m3以下的塘壩630多萬個(gè)，如此眾多的水庫塘壩，對我國的生態(tài)環(huán)境有著顯著的影響?！?湖泊與水庫五、水庫◆水庫是人們按照特定目的，在河道上建壩或堤堰以創(chuàng)造蓄§1湖泊與水庫1、水庫攔蓄地表徑流、減少入海流量，改變了流域內(nèi)水量平衡要素的對比關(guān)系。2、筑壩攔水后，壩的上游庫區(qū)水位擁高，使流速逐漸減緩，引起泥沙淤積，水體由河流變成了人工湖泊；壩的下游河流徑流完全在人為的控制之中，洪水期攔蓄，以防洪蓄水，枯水期泄水，增大流量，有利于灌溉航運(yùn)。下游河道中的徑流幾乎失去了洪峰。3、水庫除了改變流域原有的水循環(huán)系統(tǒng)外，還會使地區(qū)的熱量平衡發(fā)生變化。水比陸地具有更大的熱容量，故庫區(qū)會產(chǎn)生明顯的小氣候效應(yīng)。§1湖泊與水庫1、水庫攔蓄地表徑流、減少入海流量，改變了流§1湖泊與水庫例如在大型水庫周圍氣溫變得冬暖夏涼，錢塘江上游新安江水庫周圍的無霜期平均延長20天；由于庫區(qū)水面蒸發(fā)量的增加，改變了附近大氣的水汽含量，從而影響到降水分布，新安江水庫水面上空降水減少100～150mm，而水庫周圍山區(qū)，降水量則增加100mm，這又形成了小范圍的水循環(huán)。4、水庫壩上游水位的抬高，同時(shí)也抬高了上游地區(qū)的地下水位，增加了水庫臨近地區(qū)的地下水補(bǔ)給量，這也常常會引起土壤次生鹽堿化。5、水庫建成后往往會給周圍的自然環(huán)境帶來一些不利的工程地質(zhì)問題和生態(tài)系統(tǒng)的變化，如庫岸滑坍、誘發(fā)地震問題等?！?湖泊與水庫例如在大型水庫周圍氣溫變得冬暖夏涼，錢塘§1湖泊與水庫據(jù)記載，美國米德水庫（MeadLake）蓄水后10年間，出現(xiàn)600次地區(qū)性地震。我國漢江上游的丹江口水庫蓄水后10年間，共測到426次地震，比建庫前360年間記錄到的地震次數(shù)（43次）多9倍多。埃及阿斯旺水壩修建雖然增加了水電資源，擴(kuò)大了灌溉面積，但由于大量肥沃的泥沙被攔蓄在庫區(qū)，下游平原失去了肥源，土壤漸漸貧瘠；河口地區(qū)沙丁魚產(chǎn)量顯著下降，清水下泄減少，海水倒灌增強(qiáng)，土壤受浸漬而逐漸鹽堿化。§1湖泊與水庫據(jù)記載，美國米德水庫（MeadLake當(dāng)今世界第一大水電工程－－三峽大壩位于西陵峽中段的湖北省宜昌市境內(nèi)的三斗坪，大壩為混凝土重力壩，壩頂高185m、總長3035m，正常蓄水位175m，總庫容393億m3，其中防洪庫容221.5億m3，能夠抵御百年一遇的特大洪水。§1湖泊與水庫配有26臺發(fā)電機(jī)的兩個(gè)電站年均發(fā)電量849億度；航運(yùn)能力將從現(xiàn)有的1000萬噸提高到5000萬噸，萬噸級船隊(duì)可直達(dá)重慶，同時(shí)運(yùn)輸成本可降低35％。三峽工程總投資954.6億元RMB（按1993年5月末價(jià)格計(jì)算）,其中樞紐工程500.9億元；113萬移民的安置費(fèi)300.7億元；輸變電工程153億元。當(dāng)今世界第一大水電工程－－三峽大壩位于西陵峽中段的湖北省巍巍昆侖，滾滾長江，不盡東流。望巴山蜀水，沃野千里，人杰地靈，滿天星斗。夔門天險(xiǎn)，巫峽奇峰，山川壯麗冠九州。出西陵，看大江南北，繁榮錦繡。卻惜無情風(fēng)雨，滔滔洪水，萬姓悲愁。眾志繪宏圖，截?cái)嗖邖{平湖，馴服龍虬。巨輪飛轉(zhuǎn)，威力無窮，功在當(dāng)代利千秋。展宏圖，恰逢新時(shí)代，萬丈潮頭。宜昌截流紀(jì)念園巍巍昆侖，滾滾長江，不盡東流。望巴山蜀水，沃野千里，人杰地靈

都江堰§1湖泊與水庫水利工程是全世界至今為止，年代最久、唯一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程。兩千多年來，都江堰水利工程一直擔(dān)負(fù)著四川盆地中西部地區(qū)7地市36縣1000多萬畝農(nóng)田的灌溉，成都市50多家重點(diǎn)企業(yè)和城市生活供水，以及防洪、發(fā)電、漂水、水產(chǎn)、養(yǎng)殖、林果、旅游、環(huán)保等多項(xiàng)綜合服務(wù)，是四川省國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可替代的水利基礎(chǔ)設(shè)施，其灌區(qū)規(guī)模居全國之冠。都江堰水利工程由魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口引水口三大主體工程構(gòu)成，三者有機(jī)配合，相互制約，協(xié)調(diào)運(yùn)行，引水灌田，分洪減災(zāi)，科學(xué)地解決了江水自動分流(魚嘴分水堤四六分水)、自動排沙(魚嘴分水堤二八分沙)、控制進(jìn)水流量等問題。都江堰§1湖泊與水庫水利工程是全世魚嘴是修建在江心的分水堤壩，把洶涌的岷江分隔成外江和內(nèi)江，外江排洪，內(nèi)江引水灌溉。飛沙堰起瀉洪、排沙和調(diào)節(jié)水量的作用。寶瓶口控制進(jìn)水流量，因口的形狀如瓶頸，故稱寶瓶口。內(nèi)江水經(jīng)過寶瓶口流入川西平原灌溉農(nóng)田。魚嘴是修建在江心的分水堤壩，把洶涌的岷江分隔成外江和內(nèi)江，安瀾索橋魚嘴安瀾索橋魚嘴都江堰水利工程充分利用當(dāng)?shù)匚鞅备摺|南低的地理?xiàng)l件，根據(jù)江河出山口處特殊的地形、水勢，利用水力學(xué)原理，乘勢利導(dǎo)，無壩引水，自流灌溉，使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互依存，共為體系，保證了防洪、灌溉、水運(yùn)和社會用水綜合效益的充分發(fā)揮。都江堰建成后，成都平原沃野千里，“水旱從人，不知饑饉，時(shí)無荒年，謂之天府”。其最偉大之處是建堰兩千多年來經(jīng)久不衰，而且發(fā)揮著愈來愈大的效益。都江堰的創(chuàng)建，以不破壞自然資源，充分利用自然資源為人類服務(wù)為前提，變害為利，使人、地、水三者高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一?！?湖泊與水庫都江堰水利工程充分利用當(dāng)?shù)匚鞅备?、東南低的地理?xiàng)l件，根據(jù)沼澤是指地表過濕或有一薄層低洼地面常年或季節(jié)性積水，土壤水分幾達(dá)飽和，生長有喜濕性和喜水性沼生植物的地段?！?沼澤沼澤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)常過濕或有薄層積水；②其上生長濕生植物或沼生植物（細(xì)葉莎草、水生美人蕉、茭白、蘆葦?shù)龋?；③有泥炭積累或也可無泥炭積累、但有潛育層存在。沼澤是指地表過濕或有一薄層低洼地面常年或季節(jié)性積水，一、沼澤的形成沼澤地段的自然地理特征一般是地勢低平、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。沼澤主要分布在冷溫帶或溫濕地帶。我國南北各地均有沼澤分布，但由北向南逐漸減少。沼澤的形成大致可分為兩種情況：水體沼澤化：主要包括海濱沼澤化、湖泊沼澤化和河流沼澤化。陸地沼澤化：包括森林沼澤化和草甸沼澤化?！?沼澤一、沼澤的形成沼澤地段的自然地理特征一般是地勢低平、

水分狀況是沼澤形成與發(fā)展的主要因素。氣候和地貌條件直接或間接決定了地表水的數(shù)量和分布。年降水量大于蒸發(fā)量的地區(qū)，空氣濕度大，于是在一些平坦的低地上和緩慢沉降區(qū)、凍土區(qū)，由于排水不暢，地表常年處于過濕狀態(tài)。這種過濕狀態(tài)改變了土壤通氣狀況，抑制了土壤動植物和微生物的生命活動能力，破壞了土壤與大氣、植物之間正常的物質(zhì)交換，使得在這種缺氧條件下，土壤中礦物質(zhì)的潛育化過程和有機(jī)物的泥炭化過程得到發(fā)展，從而形成了沼澤。§2沼澤水分狀況是沼澤形成與發(fā)展的主要因素?！?沼澤潛育化是土壤長期浸水，嚴(yán)重缺氧，產(chǎn)生較多還原物質(zhì)(在lm深的土體中某些層段氧化還原電位下降到200mv以下)，并出現(xiàn)因高價(jià)鐵、錳化合物轉(zhuǎn)化為低價(jià)狀態(tài)（還原）而生成的灰色斑紋層、腐泥層或青泥層，使土壤變成藍(lán)灰色或青灰色的現(xiàn)象。潛育化土壤較正常土壤還原性有害物質(zhì)較多，低價(jià)亞鐵(Fe2+)含量可高達(dá)4000mg/kg，是非潛育化土壤的數(shù)十至數(shù)百倍；土性冷(可偏低2～3OC)；土壤的生物活動較弱，有機(jī)物礦化作用受抑制；易導(dǎo)致稻田僵苗不發(fā)，遲熟低產(chǎn)?！?沼澤潛育化是土壤長期浸水，嚴(yán)重缺氧，產(chǎn)生較多還原物質(zhì)(在lm

泥炭是不同分解程度的、松軟的植物殘?bào)w堆積物，其有機(jī)質(zhì)含量占30％以上。次生潛育化是指因耕作或灌溉等人為原因，土壤(主要是水稻土)由非潛育型轉(zhuǎn)變?yōu)楦呶粷撚偷倪^程。常表現(xiàn)為在50cm土體內(nèi)出現(xiàn)青泥層。我國南方有潛育化、次生潛育化稻田400多萬km2，廣泛分布于江、湖、平原，如鄱陽平原、株江三角洲平原、太湖流域、洪澤湖以東的里下河地區(qū)，以及江南丘陵地區(qū)的山間構(gòu)造盆地?！?沼澤泥炭是不同分解程度的、松軟的植物殘?bào)w堆積物，其有機(jī)質(zhì)含量泥炭是煤的前身，也是腐殖煤系列的第一個(gè)成員，是在泥炭沼澤中堆積的。泥炭形成以后，在上覆沉積物的壓力及進(jìn)一步菌解條件下，經(jīng)過壓緊和脫水變?yōu)楹置?。?dāng)褐煤繼續(xù)受到地下溫度和壓力作用時(shí)，經(jīng)煤化作用形成煙煤、無煙煤?！?沼澤泥炭是沼澤形成過程中的產(chǎn)物，也是沼澤地形的特征之一。泥炭的主要來源是泥炭苔或泥炭蘚，以及死去的沼澤植物和動物與昆蟲的尸體，都可成為泥炭的形成來源。這些物質(zhì)在死亡后沉積在沼澤底部，由于潮濕、缺氧、偏酸性的環(huán)境，而無法完全腐敗分解，因而形成所謂的泥炭層。泥炭是煤的前身，也是腐殖煤系列的第一個(gè)成員，是在泥炭沼澤熱帶地區(qū)氣溫高，植物殘?bào)w分解快，不利于泥炭的積累。但在雨量多、濕度大、植物的生產(chǎn)量高、常年積水的熱帶低洼地帶也能形成泥炭?？梢?，水分條件是形成沼澤的首要條件；