《第四章地球的大气环境-第四章陆地水和海洋.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章地球的大气环境-第四章陆地水和海洋.docx（67页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、平 顶 山 学 院 教 案20062007学年 第一学期自 然 地 理 学环 境 与 地 理 科 学 系2007年12月6日第四章 陆地水和海洋 第一节 河流教学目标：1. 掌握河流、水系与流域的有关概念； 2. 理解并掌握河流水情要素、年径流量的有关概念； 3. 掌握正常年径流的计算、年内变化、年际变化、洪水与枯水一、河流、水系和流域（一）河流、水系和流域的概念降水或由地下涌出地表的水，汇集在地面低洼处，在重力作用下经常地或周期地沿流水本身造成的洼地流动，这就是河流。河流沿途接纳很多支流，并形成复杂的干支流网络系统，这就是水系。一些河流以海洋为最后的归宿，另一些河流注入内陆湖泊或沼泽，或因渗
2、漏、蒸发而消失于荒漠中，于是分别形成外流河和内陆河。每一条河流和每一个水系都从一定的陆地面积上获得补给，这部分陆地面积便是河流和水系的流域。实际上，它也就是河流和水系在地面的集水区。河流和水系的地面集水区与地下集水区往往并不是重合的，但地下集水区很难直接测定。所以，在分析水文地理特征或进行水文计算时，多用地面集水区代表河流的流域。由两个相邻集水区之间的最高点连接成的不规则曲线，即为两条河流或两个水系的分水线。对于任何河流或水系来说，分水线之内的范围，就是它的流域。（二）水系形式水系形式是一定的岩层构造、沉积物性质和新构造应力场的反映。据此，水系形式通常分为树枝状、格状和长方形三类。树枝状水系一
3、般发育在抗侵蚀能力比较一致的沉积岩或变质岩区；格状水系经常出现在岩层软硬相间、地下水源比较丰富的平行褶皱构造区；长方形水系则往往和巨大的断裂构造相联系。水系形式也可按干支流相互配置的关系或它们构成的几何形态来划分。如众多支流集中汇入干流，称扇状水系；支流比较均匀地分布于干流两侧，交错汇入干流，叫羽状水系；一侧支流很少，而另一侧支流众多，称梳状水系；支流与干流平行，至河口附近才汇合，称平行水系，等等。有时，还可根据水系流向的相互关系划分水系类型，如向心水系、辐散状水系等。（三）河流的纵横断面河源与河口的高度差，称河流的总落差；而某一河段两端的高度差，则是这一河段的落差；单位河长的落差，叫做河流的
4、比降，通常以小数或千分数表示。河流纵断面能够很好地反映河流比降的变化。以落差为纵轴，距河口的距离为横轴，据实测高度值定出各点的坐标，连接各点即得到河流的纵断面图。河流纵断面分为四种类型：全流域比降接近一致的，为直线形纵断面；河源比降大，而向下游递减的，为平滑下凹形纵断面；比降上游小而下游大的，为下落形纵断面；各段比降变化无规律的，可形成折线形纵断面。流域内岩层的性质、地貌类型的复杂程度及河流的年龄，都影响纵断面的形态。在软硬岩层交替处，纵断面常相应出现陡缓转折。山地和平原、盆地交接处，纵断面也发生变化。年轻河流纵断面多呈上落形或折线形；老年河流则多呈平滑下凹曲线形。后者有时被称为均衡剖面。河槽
5、中垂直于流向并以河床为下界、水面为上界的断面，是河流的横断面。由于地转偏向力和弯曲河道中河水离心力的影响，水面具有横比降；由于流速分布不均匀，水面还发生凹凸变形。所以河水面几乎不可能是一个严格的平面。（四）河流的分段一条河流常常可以根据其地理-地质特征分为河源、上游、中游、下游和河口五段。河源指河流最初具有地表水流形态的地方，因此也是全流域海拔最高的地方，通常与山地冰川、高原湖泊、沼泽和泉相联系。上游指紧接河源的河谷窄、比降和流速大、水量小、侵蚀强烈、纵断面呈阶梯状并多急滩和瀑布的河段。中游水量逐渐增加，但比降已较和缓，流水下切力已开始减小，河床位置比较稳定，侵蚀和堆积作用大致保持均衡，纵断面
6、往往成平滑下凹曲线。下游河谷宽广，河道弯曲，河水流速小而流量大，淤积作用显著，到处可见浅滩和沙洲。河口是河流入海、入湖或汇入更高级河流处，经常有泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、湖处形成三角洲。河源的确定通常是根据“河源唯远”和“水量最丰”的原则。其余各段的划分则应以河流的主要自然特征为依据。但实际上，由于不同研究者分别着重考虑地貌、水文或其他特征，因此，一条河流的上中下游常有不同的划分。（五）流域特征对河流的影响流域面积是流域的重要特征之一。河流水量的大小和流域面积大小有直接关系。除干燥区外，一般是流域面积愈大，河流水量也愈大。流域形状对河流水量变化也有明显的影响。圆形或卵形流域，降水最容
7、易向干流集中，从而引起巨大的洪峰；狭长形流域，洪水宣泄比较均匀，因而洪峰不集中。流域的高度主要影响降水形式和流域内的气温，而降水形式和气温又影响到流域的水量变化。根据某一高度上的降雨，降雪量和融雪时间，可以估计河流的水情变化。流域方向或干流方向对冰雪消融时间有一定的影响。如流域向南，降雪可能较快消融，形成径流或渗入土壤；流域向北，则冬季降雪往往迟至次年春季才开始融化。当然，流域所在的地理纬度和温度状况对冰雪消融的影响更为重要。流域中干支流总长度和流域面积之比，称为河网密度D，（km/km2）。其式为河网密度是地表径流丰富与否的标志之一。流域气候、植被、地貌特征、岩石和土壤的渗透性和抗蚀能力，是
8、河网密度大小的决定性因素。二、水情要素河流是通过它的流水活动影响和改变地理环境的。为了认识河流的特征及其地理意义，必须首先了解有关河流水情的一些基本概念。（一）水位河流中某一标准基面或测站基面上的水面高度，叫做水位。水位高低是流量大小的主要标志。流域内的降水和冰雪消融状况等径流补给是影响流量，同时也是影响水位变化的主要因素。但是，其他因素也可以影响水位变化，例如：流水侵蚀或堆积作用造成河床下降或上升；河坝改变了河流的天然水位情势；河中水草或河流冰情等使水流不畅，水位升高；入海河流的河口段和感潮段由于潮汐和风的影响而引起水位变化，等等。可见，水位变化是多种因素同时作用的结果。这些因素各具有不同的
9、变化周期，如流水侵蚀作用具有多年变化周期，径流补给形式的变化具有季节性周期，潮汐影响具有日变化周期，等等，因而，河流的水位情势是非常复杂的。河流水位有年际变化和季节变化，山区冰源河流甚至有日变化。水位变化具有重要的实际意义。根据水位观测资料，可以确定洪水波传播的速度和河流水量周期性变化的一般特征。用纵坐标表示不同时间的水位高度，用横坐标表示时间，可以绘出水位过程线。通过分析水位过程线，可以研究河流的水源、汛期、河床冲淤情况，湖泊的调节作用。在实际工作中，除了解某一时期内水位变化的一般规律外，还必须知道水位变化中的某些特征值，例如平均水位、平均高水位、平均低水位、中水位、常水位等等。平均水位是单
10、位时间内水位的平均值。平均高水位与平均低水位则是各年最高水位与最低水位各自的平均值。中水位是一年中观测水位值的中值。常水位指一年中水位最常出现值。河流各站的水位过程线上，上下游站在同一次涨落水期间位相相同的水位，叫相应水位。可以用纵轴表示上游站水位，以横轴表示下游站水位，绘制出两个测站的相应水位曲线。相应水位曲线可用于插补或改正另一测站的观测资料，或推断某一未设站河段的水位变化过程。根据相应水位出现的时序，可以预报洪水，推算洪峰水位高度及变化情况等。（二）流速流速指水质点在单位时间内移动的距离。它决定于纵比降方向上水体重力的分力与河岸和河底对水流的摩擦力之比。可以运用等流速公式，即薛齐公式计算
11、水流某一时段的平均流速v：式中，R为水力半径；I为河流纵比降；c为待定系数。这是一个应用很广的基本公式。建立这一公式的基本出发点是：只有动力与摩擦力相等时，水流才沿河槽作等速运动。设A为河槽过水断面面积；l为水体长度；w为单位体积水的重量；为单位面积的摩擦力；x为水体移动的距离；R为河水断面水浸部分弧长；z为水体重心向下移动的高度。当水体作等速运动时，水体受河床阻力而作功：P1=Rlx此时水体下落所释放的位能为：P2=wAlzP1=P2wAlz=Rlx式中，b为经验系数，它与河槽过水断面深度、大小和形状有关，因此，在水力学中广泛应用薛齐公式估算水流平均速度。从公式中可以看到，平均流速v与水力半
12、径R及河流的纵比降I成正比，这就提供了计算上的方便。（三）流量在单位时间内通过某过水断面的水量，叫做流量，单位是m3/s。测出流速和断面的面积，就可以知道流量：流量是河流的重要特征值之一。流量的变化将引起流水蚀积过程和水流的其他特征值的变化。随着流量的变化，水位也发生变化。流量和水位之间有着内在联系。而A=f2（H）那末，Q=f1（H）f2（H）=F（H）这个公式所表示的曲线就是水位流量关系曲线。它的实际意义在于，可以利用水位资料推求流量，所以在水文工作中用途很广。在实际工作中，还常常需要绘制另一种曲线流量过程线。以横轴表示时间，纵轴表示流量，连接各坐标点，得出Q=f（t）曲线，即流量过程线。
13、在横轴和两纵线间，过程线所包围的面积，等于相应期间的径流总量。一条河流的流量过程线是这一河流各种特征的综合。分析流量过程线相当于综合研究一个流域的特征。（四）河水温度与冰情河流的补给特征是影响河水温度状况的主要因素。由冰川和积雪补给的河流，水温必然较低；从大湖泊流出的河流，春季水温低而秋季水温高；地下水补给量丰富的河流，冬春季水温较高。还有许多其他因素影响河水温度，例如，太阳辐射和流域的气温状况，等等。河水温度也随时间而变化。夏季水温有明显的日变化，而且中低纬河流比高纬河流显著。季节变化表现为夏季水温高，冬季水温低。北方河流并可以发生结冻现象。河水温度还随流程远近而发生变化。流程愈近，水温与补
14、给水源的温度愈接近；流程愈远，水温受流域气温状况的影响则愈显著。河水与大气及河谷地表的热交换将使水温发生变化。一般说来，由于发源地海拔高，河口海拔低，水温从上游向下游增高。长江发源于青藏高原上唐古拉山北坡的格拉丹冬冰川。源区和上游水温都很低，但它经过四川盆地和中下游平原之后，到河口地段水温升高。河流水温在很大程度上还受到河流流向的影响。亚欧大陆和北美大陆向北流入北冰洋的大小河流，愈向下游水温愈低。甚至一条河流的个别北向河段，这一特点也表现得相当突出。例如，兰州以下的黄河河段，北向银川平原，冬末春初，兰州附近早已解冻，而宁夏境内河段仍被坚冰封闭。当气温降到0以下，水温降到0时，河水中开始出现冰晶
15、，岸边形成岸冰。冰晶扩大，浮在水面形成冰块。随着冰块的增多和体积增大，河流狭窄处和浅水处首先发生阻塞，结果使整个河面封冻。我国北方河流每年都有时间长短不等的封冻期，长的可达45个月。三、河流的补给（一）河流补给的形式降落在地表的雨水，除部分被植物截留、下渗和蒸发以外，其余的形成地表径流，汇入河网，补给河流。冰川、积雪、地下水、湖泊和沼泽，也都可以构成河流的水源。不同地区的河流从各种水源中得到的水量是不相同的，即使同一条河流，不同季节的补给形式也不一样。这种差别主要是由流域的气候条件决定的，同时也与下垫面的性质和结构有关。例如热带地区没有积雪，降水成为主要的水源；冬季长而积雪深厚的寒冷地区，积雪
16、在补给中起着主要的作用；发源于巨大冰川的河流，冰川融水是首要的补给形式；下切较深的大河能得到地下水的补给，下切较浅的小河很少或完全不能得到地下水补给；发源于湖泊、沼泽或泉水的河流，主要依靠湖水、沼泽水或泉水补给。此外，人类通过工程措施，也可以给河流创造新的补给条件，这就是人工补给。河流水量补给是河流的重要特征之一。了解了补给特征，有助于了解河流的水情特征和变化规律。（二）各种补给的特点1.降水补给 雨水是全球大多数河流最重要的补给来源。降水补给为主的河流的水量及其变化，与流域的降水量及其变化有着十分密切的关系。我国广大地区，尤其是长江以南地区的河流，降水补给占绝对优势。据估计，我国河流的年径流
17、量中，降水补给约占70，河流水量与降水量分布一样，表现出由东南向西北递减的趋势；河流多在夏秋两季发生洪水，也与降水集中于夏秋两季有关。2.融水补给 融水补给为主的河流的水量及其变化，与流域的积雪量和气温变化有关。这类河流在春季气温回升时，常因积雪融化而形成春汛。春季气温和太阳辐射的变化，不像降水量变化那样大，所以春汛出现的时间较为稳定，变化也较有规律。我国东北北部地区有的河流融水补给可占全年水量的20，松花江、辽河、黄河的融水补给，可以形成不太突出的春汛。西北山区河流中山地带的积雪及河冰融水，是山下绿洲春耕用水的主要来源。高山冰川的融水补给时间略迟，常和雨水一起形成夏季洪峰。3.地下水补给 河
18、流从地下所获得的水量补给，称地下水补给。地下水是河流较经常的水源，一般约占河流径流总量的1530。地下水补给具有稳定和均匀两大特点。深层地下水因受外界条件影响较小，其补给通常没有季节变化，浅层地下水补给状况则视地下水与河流之间有无水力联系而定。4.湖泊与沼泽水补给 湖泊、沼泽水补给量的大小和变化，取决于湖泊和沼泽对水量的调节作用。湖泊面积愈大，水量愈多，调节作用就愈显著。一般说来，湖泊沼泽补给的河流，水量变化缓慢而且稳定。5.人工补给 从水量多的河流、湖泊中，把水引入水量缺乏的河流，向河流中排放废水等，都属于人工补给范围。四、河川径流（一）径流的形成和集流过程径流的形成是一个连续的过程，但是可
19、以划分为几个不同的特征阶段。了解这些阶段的特点，对于水文分析是重要的。1.停蓄阶段 降水落到流域内一部分被植物截留，另一部分被土壤吸收，然后经过下渗，进入土壤和岩石孔隙中，形成地下水。所以降水初期不能立即产生径流。降水进行到大于上述消耗时，便在一些分散洼地停蓄起来。这种现象称为填洼。停蓄于洼地的水也不能立即变为径流，所以这个阶段叫做停蓄阶段。对于径流形成而言，停蓄阶段是一个耗损过程；但是，从增加雨水对地下水的补给和减少水土流失来说，这个阶段是具有重要意义的。2.漫流阶段 降水进行到植物截留和填洼都已达到饱和，降水量超过下渗量时，地表便开始出现沿天然坡向流动的细小水流，即坡面漫流。坡面漫流逐渐扩
20、大范围，并分别流向不同的河槽里，叫漫流阶段。这个阶段只有下渗起着削减径流形成的作用。而土壤、岩石的下渗强度，从开始下渗即逐步减小，一定时间后常成为稳定值，这个稳定值称为稳渗率。所以漫流阶段的产流强度，决定于降水强度和土壤稳渗率之差。各种土壤的下渗强度不同，故产流情况也不一样。在同样降水强度下，砂质土地区产流强度较小，而壤土地区产流强度较大。坡面漫流是地表径流向河槽汇集的中间环节，分为片流、沟流和壤中流三种形式，其中，沟流又是主要的形式。水在地表纹沟中流动，流速一般不超过12m/s，但流速和流量都从坡顶向坡底增加，冲刷力也相应地向坡底增强。片流并不多见。壤中流是指水在地表下数厘米的土壤中流动，其
21、速度不大，开始时间也比较晚，但降水停止后它仍可持续一段时间。地表的土壤物质往往就是由这种坡面漫流带入河槽的。3.河槽集流阶段 坡面漫流的水进入河道中，沿河网向下游流动，使河流流量大为增加，叫做河槽集流。河槽集流阶段，大部分河水流出河口外，只有小部分渗过河谷堆积物补给地下水，待洪水消退后，地下水又反过来补给河流。河槽集流过程在降水停止后还将继续很长时间。这个阶段包括雨水由坡面进入河网，最后流出出口断面的整个过程，它是径流形成的最终环节。上述三个阶段是指长时间连续降水下发生的典型模式。实际上由于每次降水的强度和持续时间不同，各流域自然条件也不一样，所以，无论是不同流域，或是同一流域在不同降水过程中
22、的径流形成，都可能有不同程度的差别。（二）径流计量单位在研究某时段内河流水量变化和比较各河流的径流量时，都必须采用适当的量值来计算。常用的量有以下几种：1.流量Q 在单位时间内通过河道过水断面的水量，称为流量（m3/s）。其式为Q=Av式中，A为过水断面面积；v为水流的平均流速。2.径流总量W在一特定时段内流过河流测流断面的总水量，称为径流总量（m3或km3），例如年径流总量。计算径流总量的公式为式中，T为时间（秒）；Q为时段平均流量。3.径流模数M 单位时间单位面积上产出的水量，称为径流模数（m3/skm2或l/skm2）。径流模数与流量之间的关系的公式为式中，F为流域面积（km2）。当流量
23、单位由米3化为升时，应乘以1000。在所有计算径流的常用量中，径流模数最能说明与自然地理条件相联系的径流的特征。通常用径流模数来比较不同流域的单位面积产水量。4.径流深度y 研究河流径流时，需要把径流量与降水量进行比较。降水量是用毫米为单位的，径流量也须用毫米为单位。流域面积除该流域一年的径流总量，即得到径流深度由于W和F都须要化为毫米，所以上式可写为径流模数M与径流深度y之间，有以下关系已知W=QT可得这个水量是以一年计算的，即T=31.5106（s）所以y与M的关系可以表示为如果把T作为以百万计的秒数，则5.径流变率（模比系数K）任何时段的径流值M1、Q1或y1等，与同时段多年平均值M0、
24、Q0或y0之比，称为径流变率或模比系数6.径流系数 一定时期的径流深度y与同期降水量x之比，称为径流系数径流系数常用百分数表示。降水量大部分形成径流则值大，降水量大部分消耗于蒸发和下渗，则值小。（三）正常径流量河流的年正常径流量是指多年径流量的算术平均值，即一年中流过河流某一断面的平均水量。它是一个比较稳定的数值，也是一个重要的特征值。只有河流的径流年际变化比较小，或者有相当长的观测资料时，才能够精确地计算出河流的正常径流量。算术平均值能够比较简单地概括一系列观测数据。假定某个水文要素的观测共有n项，各项的数值分别为x1、x2、x3xn，则其算术平均值为足，必须考虑系列的离散程度。例如有下面两
25、个系列第一系列：5 10 15； 第二系列： 1 10 19间，后者却变化于119之间。研究任何系列的离散程度，必须以均值为中心来考察。系列中某一个值称为离均差或简称离差。各离差平均值等于零。显然，用离差平均值来说明系列的离散程度是无效的。因此必须采用离差值的平方的平均数，然后开方，作为鉴定系列离散程度的参数，这个参数称为均方差。按此式计算上述两系列的均方差，则得到=4.08，=7.35第一系列的均方差小于第二系列，说明第一系列数值集中，变化较小。但是，均方差也有明显的局限性，它并不适合于比较两个具有不同均值的系列，例如，第一系列：5 10 15；第二系列：995 1000 1005这两个系列
26、的均方差相同，说明两个系列的绝对离散程度是一样的，但因其均值分别为10和1000，第一系列中最大最小值与均值之比为1/2，第二系列却是1/200。为了克服这种缺点，数理统计中用均方差与均值之比作为衡量相对离散程度的参数，这就是离差系数Cv。按此式计算，上述两系列的离差系数分别为这说明第二系列的变化程度远较第一系列小。Cv值反映各年中具体水量的相对变动程度，在径流计算中很重要。（四）径流的变化1.年内变化 随着气候条件的周期性变化，一年中河流补给状况、水位、流量等也相应发生变化。根据一年内河流水情的变化特征，可以分为若干个水情特征时期，如汛期、平水期、枯水期或冰冻期。河流处于高水位的时期称为汛期
27、。我国绝大多数河流的高水位是夏季集中降雨造成的，故又叫夏汛。夏汛期径流量大，洪峰起伏变化急剧，是全年最重要的水情阶段。各河流的夏汛期长短不一，我国南方河流因雨季早而持续时间长，夏汛期也长。春季积雪融化形成的河流高水位，叫做春汛。华北、东北的河流都有春汛，但水量比夏汛小，历时也不长。枯水期是河流处于低水位的时期。我国河流的枯水期一般出现在冬季。这段时间河水主要依靠地下水补给，流量和水位变化很小，如果此时河流封冻，又可称冰冻期。平水期是河流处于中常水位的时期。洪水过后，退水比涨水慢，所以从汛期到枯水期之间有一段过渡时期，水位处于中常状况。我国河流的平水期大多数出现在秋季，时间不长。2.年际变化 径
28、流量的年际变化往往是由降水量的年际变化引起的。通常以径流的离差系数来表示年径流的变化程度。我国中等河流的离差系数，长江以南一般在0.30以下，长江下游及黄河中游各河流和东北山区河流为0.40，淮河为0.60，海河为0.70。这种大致从南向北增长的趋势，与我国降水量变率的分布趋势基本一致。（五）特征径流1.洪水 河流的水位达到某一高度，致使沿岸城市、村庄、建筑物、农田受到威胁的水位，称为洪水位。连续的强烈降水是造成洪水的主要原因，积雪融化也可以造成洪水。流域内的降水分布、强度、降水中心移动路线，以及支流排列方式，对洪水性质有直接影响。洪水按来源可分为上游演进洪水和当地洪水两类。上游径流量显著增加
29、，洪水自上而下沿河推进，就形成上游演进洪水。当地洪水则是由所处河段的地面径流直接形成的。由于洪水形成条件不同，洪水过程线也有单峰、双峰、肥瘦等差别。实际观测发现，同一河流的上游洪峰比较尖锐，变幅大，而下游则渐趋平缓，变幅也逐渐减小。这就表明洪水位的升降愈向上游愈急速。洪水的传播速度与河道形状有关，河道整齐的传播快，不规则的传播慢。若河流流经湖泊或泛出河道，则洪水传播速度更慢。洪水期间，在没有大支流加入的河段中，同一断面上总是首先出现最大比降，接着出现最大流速，然后是最大流量，最后是最高水位。2.枯水 一年内没有洪水时期的径流，称为枯水径流。枯水期间，径流呈递减现象，久旱之后，可能出现一年中最小
30、的流量。枯水径流主要来源于流域的地下蓄水量。流域的地质和水文地质条件，最大程度地影响着地下水的储量及所补给河流的特性。砂砾层能大量储水，并在枯水期缓慢补给河流；粘土则相反。溶洞可以使大量雨水漏到地下深处成为持久而稳定的水源。河槽下切深度和河网密度，决定着截获地下水补给的水量大小，湖泊、沼泽、森林以及水库的调节作用都能增加枯水径流。我国大多数河流的枯水径流出现在10月至次年34月。五、河流与地理环境的相互影响河流是所在流域内自然地理总背景下的产物。河水是以不同形态和经过不同转化途径的降水为补给来源的。显然，只有进入河床的水量足以保持经常流动，即在足以补偿蒸发和渗漏所造成的损耗时，才能够形成河流。
31、湿润地区河网密集，径流充沛而干燥地区河网稀疏径流贫乏，说明河流的地理分布受着气候的严格控制。实际上，河流的水文特征，包括水源的补给形式及其比例，水位、流量及其季节变化，结冰与否及结冰期长短，等等，无一不受气候条件制约。例如，降水量多寡决定着径流补给来源的丰缺，蒸发量大小反映着径流损耗的多少，降水的时空分布、降水强度、降水中心位置及其移动方向影响着径流过程和洪峰流量，气温、风和饱和差也因对降水、蒸发有影响而对径流间接起作用。因此可以说，河流是气候的镜子。除气候条件外，其他自然地理要素也对径流发生影响。如流域海拔高度、坡度和切割密度直接影响着径流汇聚条件；地表物质组成决定着径流下渗状况；植被则通过
32、对降水的截留影响径流；等等。另一方面，河流对地理环境也有显著的影响。河流是地球水分循环的一个重要的、不可缺少的环节，内陆河流把水分从高山输送到内陆盆地底部或湖泊中，实现水分小循环；外流河把大量水分由陆地带入海洋，弥补海水的蒸发损耗，实现水分大循环。同时，热量和矿物质也随水分一起输送。南北向河流把温度较高的水送往高纬地区，或者相反，对流域气温都具有调节作用。而固体物质的随河水迁移，则使地表的高处不断夷平和低处不断被充填。所以河流既是山地景观的创造者，又是大小冲积平原的奠基者，还是内陆和海洋盆地中盐类的积累者。荒漠地区绝大多数绿洲的形成与河流有密切的联系。流入干旱区的河流，不仅给那里带来水分，而且
33、使荒漠河岸林和灌溉农业得以发展，从而形成了生机勃勃的绿洲景观。河流对于人类社会的发展也具有重要意义。它在交通运输、灌溉、发电和水产事业等方面都为人类带来了重要财富。第二节 湖沼与冰川教学目标： 1. 理解并掌握湖泊的概念、湖泊的功能、湖泊的演化；2. 理解并掌握湿地的概念、湿地的功能；3. 理解解冰川的形成、与分布；4. 掌握冰川对自然环境的影响。一、湖泊（一）湖泊的成因和类型地面上洼地积水形成比较宽广的水域称为湖泊。内力作用和外力作用都可以形成湖盆。例如，一部分地壳断陷、下沉可以形成构造湖；死火山口或熔岩高原的喷口可以形成火山湖；冰蚀洼地中，冰碛丘陵间或终碛后方可以形成冰川湖；山崩、熔岩流或
34、冰川阻塞河谷可以形成堰塞湖；风蚀盆地积水可以形成风蚀湖；岩溶作用可以形成岩溶湖；浅水海湾或海港被沙堤或沙嘴与海水分隔开来，可以形成潟湖；河流曲流裁曲取直后可以形成牛轭湖；多年冻土区地下冰融化后，地表下陷积水，可以形成热融湖；人工筑坝，建造水库，形成人工湖，等等。湖泊的分类是多种多样的，常见的有：1.按照湖水的来源，把湖泊分为海迹湖和陆面湖两大类。海迹湖过去曾经是海洋的一部分，以后才与它分离，而陆面湖则包括了陆地表面的绝大部分湖泊。2.依据湖水与径流的关系，把湖泊分为内陆湖和外流湖。内陆湖完全没有径流入海，常属非排水湖。外流湖以河流为排泄水道又称排水湖，湖水最终注入海洋。3.根据湖水的矿化程度，
35、把湖泊分为淡水湖和咸水湖。其中咸水湖又可根据水中溶解盐类的主要成分，进一步分为碳酸盐湖、硫酸盐湖、氯化物盐湖等。排水湖为淡水湖，非排水湖多为咸水湖。4.按湖水温度状况，把湖泊分为热带湖、温带湖和极地湖等。5.以湖水存在的时间久暂，湖泊可分为间歇湖、常年湖。（二）湖水的性质1.颜色和透明度湖水一般呈浅蓝、青蓝、黄绿或黄褐色。湖水颜色以含沙量多少、泥沙颗粒大小、浮游生物的种类和数量多少为转移。一般说，含沙量小、泥沙颗粒小、浮游生物少，则湖水呈浅蓝或青蓝色；反之则呈黄绿或黄褐色。湖水透明度与太阳光线、湖水含沙量、温度及浮游生物都有关系。确定湖水透明度的方法与海水透明度相同。2.温度 太阳辐射热量是湖
36、水的主要热量来源。水汽凝结潜热、有机物分解产生的热和地表传导的热，也是湖水热量收入的组成部分。而湖水向外辐射和蒸发，则是热量损耗的主要方式。淡水在4时密度最大。当湖面温度低于4时，水温随深度增加而升高，这种温度分布称为逆列状态，多出现于冬季；湖面温度增到4时，表水密度增大下沉，较冷水因密度小而上升，这样对流的结果，水温趋于均匀，称为等温状态，多发生在春季；湖水温度增到4以上，密度又降低，最热层位于湖面，水温随深度增加而降低，这种温度分布称为正列状态，多发生于夏季。热带湖水温常年在4以上，故温度分布始终为正列状态。温带湖随季节不同而分别出现逆列、正列、等温状态。高山和极地湖泊的水温常年低于4，多
37、为逆列状态。3.化学成分 湖水的化学成分大致是相同的，但各种化学元素的含量及其变化情况，却可以因时因地而有比较大的差异。作为补给来源的降水、地表径流和地下水，含有许多溶解气体和盐类，例如雨水含氮、氧、氢、二氧化碳、亚硝酸，地下水除含氮、氧、氢及二氧化碳外，还有碳酸钙、碳酸钠、硫酸钠、硫酸镁、氯化镁、食盐、硅酸。河水还含有机酸。在不同的自然条件下，降水、地表径流和地下水带入湖泊的化学元素种类和含量有差别。降水量和蒸发量的不同，使湖水盐分增加或减少的量不同。湖水排泄状况良好与否，使盐分积累过程发生迥然不同的区别。湖岸岩石性质，水生物繁殖状况等，都影响湖水的化学成分。（三）湖泊的功能和作用1湖泊能调
38、节河川径流、防洪减灾；大型外流吞吐湖因贮水量很大，可显著削减和滞后河川汛期入湖洪峰量。湖泊调节河川径流的功能。主要表现在暂时蓄纳入湖洪峰水量，尔后缓慢泄出，从而减轻湖区水系的洪水威胁。入鄱阳湖汛期可削减洪峰量的2030%，滞后洪峰14个月，从而减轻了长江的洪水威胁。 又如洞庭湖，由于调蓄容量巨大，调洪作用十分明显。1954年特大洪水期间，削减洪峰流量27400m3/s，占洪峰量的40%，滞后洪峰3日，大大减轻长江的洪水压力，但随着泥沙的不断淤积，湖泊调蓄容积也在不断地减少。目前，长江中下游五大淡水湖泊的贮水量分别为洞庭湖174亿米3，鄱阳湖251.7亿米3，太湖44.4亿米3，洪泽湖24.4亿
39、米3，巢湖18亿米3。 湖泊的调蓄作用湖泊作为天然水库，除了能拦蓄本流域上游来水，减轻下游洪水的压力外，还可分蓄江河洪水，降低于流河段的洪峰流量，滞缓洪峰发生的时间，发挥调蓄作用。以洞庭湖为例，洞庭湖是我国第二大淡水湖。它的水源：北有松滋、太平、藕池、调弦（已封堵）4口分泄长江水入湖（占入湖总水量37.7），南、西有湘、资、沅、澧4大水系入汇（占53.9），湖区四周中小河注入（占8.4），各方水流入湖停蓄后，在湖区东北角经城陵矶出湖入长江。现有水域2691平方公里，最大水深10.5米，最大容积200余亿立方米。故接纳4水、吞吐长江的洞庭湖，是调蓄长江中游干、支流洪水的重要的天然水库。洞庭湖的削
40、峰作用从表317可见，4水、4口的入湖洪水，经过洞庭湖调蓄，多年（19511983）平均削减了洪峰流量的28.4。1954年最大削峰量可达20653立方米/秒，削减了19。据统计4口19511983年多年平均分流量为1180亿立方米，占入湖总量37.7，而多年平均汛期（510月）分流量为1094亿立方米，故长江分流入湖水量中92.7是在汛期入湖的。显然洞庭湖已成为长江汛期的天然分洪、滞洪区了。1954年特大洪水时，洞庭湖甚至削减了长江干流约发挥了巨大的作用。然而从此3表中也可以看出，近30多年来，洞庭湖的调蓄能力在不断地减弱，这是由于湖区泥沙淤积，湖泊容积不断减少所致。多年平均入湖泥沙达1.3
41、35亿立方米，其中又以长江4口挟带的泥沙为主，约占其中82，而多年平均出湖泥沙仅0.351亿立方米，平均每年沉积在湖区的泥沙为0.984亿立方米，洞庭湖通过蓄浑吐清，固然对减轻长江干流河床泥沙的沉积、稳定干流河床起着有利的作用，但是，泥沙沉积湖底，日积月累就使洞庭湖的面积、容积逐年减小，从而削弱了其调蓄能力。据1954年及1983年湖区实测地形图对比，城陵矶水位23米时，容积减少59，33米时，容积减少40。一般与河流相通的外流湖均有调蓄作用。鄱阳湖在一般年份可调节来水量的1530，而特大洪水年，如1954年，它削减了入湖峰量的50以上，其削峰量为23400立方米/秒。湖泊调蓄能力的大小，首先
42、决定于湖泊容积，其次决定于内湖水位与外江水位之间的涨落关系及差值。以江汉湖群为例，在沿江口门未设控制闸前，江湖相通，内湖与外江水位涨落同步变化，故调节能力有限。江湖分家后，一般根据预报、汛前泄空湖容，洪水期再开闸蓄洪，因而提高了湖泊的蓄洪能力。湖区泥沙沉积影响湖泊的调蓄是自然因素，而盲目围湖造田、人为因素削弱湖泊的调蓄能力和破坏湖泊资源的现象，更应该引起重视，已出现的问题也要采取还田为湖等措施妥善解决。据统计，仅洞庭湖、鄱阳湖、江汉湖群因围垦而失去湖泊容积达350亿立方米，导致可调蓄的淡水资源损失相当于淮河正常径流量的1.3倍，比东线南水北调计划引水1000立方米/秒的流量还多35亿立方米的水
43、量。2丰富宝贵的自资源湖水可用于灌溉农田、沟通航道、发电、提供工农业和饮用水流，还能繁衍水生物，发展水产品；（1） 丰富的水资源水是生命的源泉，是人类赖以生存和从事各种经济和社会活动的命脉。而我国却是个水资源相对缺乏的国家，人均水资源占有量仅是世界人均占有量的1/4。我国湖泊总贮水量约7077108m3，其中淡水贮量2249108m3,占我国陆地淡水资源量的8%，而且其中5%以上分布在经济较发达的东部平原和云南省。因此，它对我国国民经济建设尤为重要。 例如：、太湖，除了向湖区提供大量的工业用水和农业灌溉用水外，还是沿湖地区和上海市近2000万居民的饮用水之源。 、洞庭湖、鄱阳湖和太湖平原历来是
44、我国著名的粮仓，素有“湖广熟，天下足”和“苏湖熟，天下足”的美誉。它们都得益于湖泊所提供的丰富的水资源。 、洪泽湖为苏北1800万亩农田和沿海盐碱土改良提供了丰富的水资源。 、巢湖的灌溉面积亦达328万亩 （2）肥沃的湖泊滩地湖泊滩地是处于环湖陆地和湖泊开敞水域之间水陆互相过渡的地带，它是一种良好的土地资源，土层深厚、土质肥沃、地势平坦，灌溉便利。作为土地资源而加以利用的湖泊滩地，全国约有1.0104km2。全国以鄱阳湖面积为最大，达2536km2。 洞庭湖次之为1688km2，洪泽湖居第三位，1021km2。我国湖泊滩地开垦利用历史久远。最早见于史籍的当推周文王长兄泰伯偕弟仲雍由北方南徙，定
45、居于今常熟的梅里，立国号为吴，于太湖地区垦殖湖滩洲地。后吴人在今南京市高淳县建相国圩围垦固城。湖之滩地的土质肥沃，水资源丰富，成为我国主要粮食产区，农业经济空前繁荣。“上有天堂，下有苏杭”和“湖广熟，天下足”的美誉，皆赖以湖泊所提供的滩地资源和水资源。 （3）生物多样性的展览厅湖泊生物资源丰富多彩，是一类重要的湖泊再生资源。它们中有人们喜爱的副食品，如鱼、虾、蟹、贝、莲、藕、菱、芡；有工农业生产的原材料，如苇、蒲、席草、蚌、壳等；有的可以入药；如苇根、蒲黄、莲心、莲蕊和鳖甲等；有更多的水生植物和螺、蚬、蚌等水生动物可作为家畜和家禽及鱼类养殖的饵料；水生植物还广泛用于农肥和燃薪。此外，湖泊生物还
46、在维持生态系统平衡、净化水质、以及保存生物多样性方面起着重要的作用。 （）许多湖泊风光优美，景色宜人是得天独厚的旅游胜地；我国领土辽阔，地形复杂气候多变，因而位于其中的湖泊亦是惬意的迷人的旅游胜地。许多湖泊已成为中外旅客必到之地。杭州西湖之美名扬天下，令古今往来的许多文人墨客为之倾倒。扬州之瘦西湖、济南大名湖、嘉兴南湖、武昌东湖和南京玄武湖等都是些风光旖旎、景色宜人和引人入胜的名湖。 （）众多的盐湖富含丰富的盐矿和贵重的矿产资源；我国盐湖不仅数量多，而且分布相对集中。柴达木盆地和西藏北部为盐湖的集中分布区。这里盐湖密布，数以百计，被誉为盐的世界。盐湖中贮存的盐类矿物有100余种，除贮存巨量的天
47、然碱、硝、石盐、和石膏等常见的盐类外，还蕴藏有硼、锂、溴、锶、钡、铷、铯、钍和铀等稀有盐类。其中察尔汗盐湖群盐矿贮量达426108t,足够世界人民食用2000年。我国开采最早的盐矿是山西省的解池，远在公元前21世纪的夏虞时期，当地人民就已利用该池的卤水晒盐。西藏班戈盐湖中的硼沙远在公元6世纪就已开采利用，比欧洲早1000年。 3湖泊水体的存在，可以调节湖区气候，改善湖区生态环境，提高环境质量；调节气候，改善生态湖泊具有调节气候，改善生态环境之功能。湖泊是内外应力长期作用下形成的。它与流域内的自然地理要素如水系、植被的变化、泥沙和营养盐输入的多少等有着密切的关系。它拥有的巨大水量和调蓄功能以及丰富的生物资源对湖区的气候和生态环境具有明显的调节作用。4湖泊还是研究古生态环境和生物多样性的基地。（四）湖泊在开发利用中存在问题由于湖泊生态的脆弱性，加上人类不合理地利用湖泊资源，使我国绝大多数湖泊的良性生态系统，遭受到不同程度的破坏，乃至整个湖泊的消亡，这真是明珠蒙尘！其主要表现如下：（1）盲目围垦，导致湖泊缩小，甚至消亡；（2）过度用水，导致湖泊萎缩，水质变差；（3）水质污染严重和富营养过程加速；（4）水利工程和过度捕捞使水产资源
