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湖泊的定義

湖泊的定義

  陸地上洼地積水形成的﹑水域比較寬廣﹑換流緩慢的水體。


  在地殼構造運動﹑冰川作用﹑河流沖淤等地質作用下﹐地表形成許多凹地﹐積水成湖。露天采礦場凹地積水和攔河筑壩形成的水庫也屬湖泊之列﹐稱人工湖。湖泊因其換流異常緩慢而不同于河流﹐又因與大洋不發生直接聯系而不同于海。在流域自然地理條件影響下﹐湖泊的湖盆﹑湖水和水中物質相互作用﹐相互制約﹐使湖泊不斷演變。湖泊稱呼不一﹐多用方言稱謂。中國習慣用的陂﹑澤﹑池﹑海﹑泡﹑蕩﹑淀﹑泊﹑錯和諾爾等都是湖泊之別稱。


  內陸盆地中緩慢流動或不流動的水體。嚴格區分湖泊、池塘、沼澤、河流以及其他非海洋水體的定義還沒有完全建立起來,然而,一般可以認為,河流運動比較快;沼澤內生長著大量的草、樹或灌木;池塘比湖泊小。按照地質學定義,湖泊是暫時性水體。在全球水文循環過程中,淡水湖作用極小,其水量僅占全球總水量的0.009%,尚不足陸地上淡水總量的0.0075%。然而,淡水湖98%以上的水量是可供利用的。全球湖泊淡水總量為125,000立方公里(30,000立方哩),大約4/5的淡水儲存在40個大湖中。盡管湖泊遍布全世界,但北美洲、非洲和亞洲大陸的湖泊水量就占世界湖水總量的70%,而其馀的大陸湖泊較少。


  研究湖泊的科學是湖沼學,湖沼學家常根據湖盆形成過程來對湖泊和湖盆進行分類。特別大的湖盆是由構造作用即地殼運動形成的,晚中新世廣闊而和緩的地殼運動導致橫跨南亞和東南歐廣大內陸海的分離,現在殘存的內陸水體有里海、咸海以及為數眾多的小湖泊。構造上升可使陸地上天然水系受阻而形成湖盆,南澳大利亞的大盆地、中非的某些湖泊以及美國北部的山普倫湖都是這種作用的產物。此外,斷層也對湖盆的形成起著重要的作用,世界上最深的兩個湖泊貝加爾湖和坦干伊喀湖的湖盆就是由地塹的復合體形成的。這兩個湖泊以及其他的地塹湖,特別是在東非裂谷里的那些湖泊和紅海都是近代湖泊中最古老的?;鹕交顒涌梢孕纬筛鞣N類型的湖盆,主要類型為位于現存的火山口或其殘跡中的火口湖。俄勒岡的火口湖就是典型的例子。


  湖盆還可由山崩物質堵塞河谷而形成,但這種湖盆可能是暫時性的。冰川作用可以形成大量的湖泊,北半球的許多湖泊就是這種作用形成的,湖盆為冰蓋退縮過程中的機械磨蝕作用所形成,或由于冰蓋邊界處冰體堰塞而成。冰磧對堰塞湖盆的形成起著重要的作用,紐約州的芬格湖群(Finger Lakes)就是終磧堰塞而成。河流作用有幾種方式可以形成湖盆,最重要的有瀑布作用,支流沉積物的阻塞,河流三角洲的沉積作用,上游沉積物由于潮汐搬運作用而阻塞,河道外形的改變(即牛軛湖和天然堤湖)以及地下水的溶蝕作用所形成的湖泊。有些沿海地區,沿岸海流可以堆積大量的沉積物阻塞河流。此外,風、運動活動和隕石都可能形成湖盆。


  湖泊沉積物主要是由碎屑物質(黏土、淤泥和砂粒)、有機物碎屑、化學沉淀或是這些物質的混合物所組成。每一種沉積物的相對數量取決于流域的自然條件、氣候以及湖泊的相對年齡。湖泊中主要的化學沉積物有鈣、鈉、碳酸鎂、白云石、石膏、石鹽以及硫酸鹽類。含有高濃度硫酸鈉的湖泊稱為苦湖,含有碳酸鈉的湖泊稱為堿湖。


  由于不同湖盆侵蝕產物的化學性質不同,因此,世界上湖泊的化學成分也是千變萬化的,但在大多數情況下,主要成分卻是相似的。湖泊含鹽量系指湖水中離子總的濃度,通常含鹽量是根據鈉、鉀、鎂、鈣、碳酸鹽、矽酸鹽以及鹵化物的濃度來計算。內陸海有很高的含鹽量。猶他州大鹽湖含鹽量大約為每升20萬毫克。


  湖水最大密度的溫度是隨深度變化的,大多數湖水最大密度溫度接近于4℃(39℉),而在接近0℃時形成冰,當湖泊隨著表面冷卻降到4℃時,垂直混合發生。如果密度隨深度增加,則湖泊被認為是穩定的;如果密度隨深度減小,則表明湖泊存在著不穩定的條件。由于冷卻和增溫過程,表面水層密度增加,使水團下沉,引起混合,這一現象稱為湖水循環或湖水對流。湖泊熱量估算包括以下幾個主要因素︰凈射入的太陽輻射,由湖泊表面和大氣散射的長波輻射的凈交換,表面分界面上可感熱的輸送和潛熱過程,以及通過河川徑流、降水、地下水流入和流出的熱量,地熱的傳導和動能的消耗。


  引起湖水運動的力主要有︰風力、水力梯度及造成水平或垂直密度梯度引起的力。湖面風將能量傳給湖水,引起湖水運動。由水流進出湖泊而引起水力效應。湖水內部壓力梯度及由水溫、含沙量或溶解質濃度變化造成的密度梯度都能引起湖水運動。


  湖流是各種力相互作用的結果,但在許多情況下少數特定的力起著支配作用。當沒有水平壓力梯度,沒有摩擦時,水平流受地轉偏向力影響,北半球將偏向右。在壓力梯度起支配作用時,則這種力與地轉偏向力相結合形成所謂地轉流。這種情況只出現在很大的湖泊中。由于風力作用或氣壓梯度使水面傾斜而產生梯度流。由風力引起的湖流最為普遍。在大的深水湖中,理論上表面流流向將沿著風向右偏45°,及到深層,流速逐漸減弱,且進一步向右偏。在風力影響不能到達的深度以下,水流的方向與風向相反。對于中緯度大而深的湖泊這種深度約為100公尺(328呎)。蘭米爾(Langmuir)環流是風在水面引起的一種小型環流現象,刮風時,可以觀察到水面上產生許多平行波紋,而且可以延續到相當遠的距離,在波紋處出現相對下沉,波紋之間則相對上升,這種環流現象也可以由湖內熱力混合下沉而造成。


  湖中波浪多是由湖面風引起的。風吹到平靜的湖面上,首先使廣闊的湖面產生波動和波紋,形成比較有規則、范圍較小且向同一方向擴展的表面張力波。波高的增加與風速、作用持續時間及吹程呈函數關系。然而即使在最大的湖泊中,也不會出現海洋中的波濤現象。湖面波浪沿著風向且與波浪頂峰垂直方向傳播,若波長超過水深的4倍,波速近似等于水深與重力加速度乘積的平方根;若水深較大時,波速與波長的平方根成正比。


  由于持久的風力和氣壓梯度造成湖面傾斜,當外力作用停止時將引起湖水流動,使湖而復原。這一過程稱靜振?;镜撵o振為單節的,但如發生諧波,則亦可能是多節的。如風沿狹長的湖泊長軸勁吹,則多出現縱向靜振,而橫穿狹窄湖面則多出現橫向靜振。湖泊內部靜振是由熱力分層現象引起的。


  湖泊主要通過入湖河川徑流、湖面降水和地下水而獲得水量。湖泊分不流通湖(無地表或地下出口)和流通湖(有地表或地下出口)兩種。不流通湖湖水耗于蒸發而導致湖水含鹽量增加,流通湖湖水通過地表或地下徑流流走,湖水量收支的凈差額,隨入流量和出流量的周期性或非周期性的變化而變化,這種差額引起了湖水位的變化。湖水位通常在雨季或稍後上升,蒸發旺季下降。以冰川融水為主要補給的湖泊,水位的變化既與熱季又與雨季相應。

湖泊 定義 湖沼學 湖泊沉積物 化學性質 湖水運動

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