現(xiàn)代水文學教案

水文學（現(xiàn)代水文與水資源學）教案侯立春20XX年8月水文學（現(xiàn)代水文與水資源學）本課程目的1.了解現(xiàn)代水文水資源的進展和國際前沿2.開拓現(xiàn)代水文水資源研究問題的思路3.學習基本的水文水資源分析、模擬與評價知識本課程教授方法課堂講授與學術(shù)講座基本的水文水資源分析與評價授課專題討論:水資源的利用與保護教學實踐：繪圖、識圖能力培養(yǎng)；野外觀察調(diào)查上饒市及周邊地區(qū)水環(huán)境狀況（水量、水質(zhì)）并分析編寫報告本課程學習主要參考書黃錫荃主編.水文學.高等教育出版社,1993.鄧授林主編.水文學.高等教育出版社,1985.夏軍著，水文非線性系統(tǒng)理論與方法，武漢大學出版社，20XX年水利部.中國水資源評價.北京：水利電力出版社，1987.中國地理學會水文專業(yè)委員會全國水文學術(shù)會議論文集.緒論一、水文學的定義和研究對象與方向1．水文學的定義1962年美國聯(lián)邦政府科技委員會提出水文學是一門關(guān)于地球上水的存在、循環(huán)、分布，它的物理、化學性質(zhì)以及環(huán)境包括與生活有關(guān)事物的反應(yīng)的學科。1987年《中國大百科全書》定義水文科學是關(guān)于地球上水的起源、存在、分布、循環(huán)運動等變化規(guī)律和運用這些規(guī)律為人類服務(wù)的知識體系。本教材定義水文學是研究地球上水的性質(zhì)、分布、循環(huán)、運動變化規(guī)律及其與地理環(huán)境、人類社會之間相互關(guān)系的科學。2．水文學的研究對象3.水文學研究方向顯然，水文科學的內(nèi)涵包括許多基礎(chǔ)科學問題，具有自然屬性，是地球科學的組成部分，其研究方向是地理水文學；另一方面，由于它在形成與發(fā)展過程中，直接為人類服務(wù)，并受人類活動的影響，具有社會屬性，又屬于應(yīng)用科學的范疇，其研究方向是應(yīng)用水文學或工程水文學。二、水文科學的發(fā)展歷程1．20世紀以前是水文科學的萌芽和奠基階段遠古時代，人們在治水工程中認識到水文工作的必要性。例如，公元前約3000年埃及在尼羅河上設(shè)置水位觀測設(shè)備，公元前約250年李冰在都江堰設(shè)置“石人”觀測水位，隋代的石刻水則，宋代的水碑等都是為了掌握水情而設(shè)立的。公元6世紀《水經(jīng)注》定性描述了我國境內(nèi)河流的概況，表明古代已有水文知識和水情記載。15世紀以后，水文測量技術(shù)和設(shè)備有了顯著的發(fā)展，自計雨量計（1663，c、雷恩等），蒸發(fā)器（1687，哈雷），流速儀（1870，T.G埃利浦），以及與水文有關(guān)水力學測試設(shè)備如伯諾里測壓管、皮托管的發(fā)明，有關(guān)理論和公式如伯諾里原理、謝才公式（1775）等的提出，特別是在19世紀，許多理論和公式相繼出現(xiàn)，如達西定律（1856）、圣維南方程（1871）、曼寧公式（1889）、道爾頓蒸發(fā)公式（1802）以及庫切林合理化公式（1889）為水文科學的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。21900-1960年是應(yīng)用水文學的興起階段20世紀以來，隨著生產(chǎn)建設(shè)的發(fā)展，為適應(yīng)興建大量水利工程和其它設(shè)施的需要，應(yīng)用水文學應(yīng)運而生，主要反映在以下幾個方面：（1）建立了一些水文實驗站如蘇聯(lián)瓦爾達依（1993），美國的科威達（1934）水文實驗站，我國建國初期也開始在長江、黃河、鐵科院西南所和一些省區(qū)建立水文實驗站，探索降雨徑流復(fù)化規(guī)律，為生產(chǎn)建設(shè)提供水文數(shù)據(jù)。（2）設(shè)置水文站網(wǎng)，觀測、調(diào)查、收集水文氣象資料，為生產(chǎn)建設(shè)提供水文情報。（3）為適應(yīng)水工建筑物水文計算的要求，大量的經(jīng)驗公式和參數(shù)估計方法相繼出現(xiàn)。產(chǎn)匯流理論和計算公式的提出，如謝爾曼單位線（1932），佐賀瞬時單位線（1934），麥卡錫的馬斯京根洪水演算法（1936），以及耿貝爾極值分布（1941）和海森的水文頻率計算（1930）促進了降雨徑流和水文頻率計算工作的開展。31960年以來是水文科學的變革和發(fā)展階段，也是進入現(xiàn)代水文學的一個新階段60年代以來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，遙感遙測技術(shù)的引用，一些新理論和邊緣學科的滲透，加之人口膨脹、水資源緊張、環(huán)境污染、氣候變化，使水文科學面臨著機遇與挑戰(zhàn)，特別是近二三十年，國際水文學術(shù)活動頻繁，我國水文界也開展了大量的研究工作，促進水文科學發(fā)生了深刻的變革和發(fā)展，從而使水文學進入了現(xiàn)代水文學的新階段。聯(lián)合國科教文組織的國際水文十年（1965-1974）學術(shù)活動，主要研究工作在于全球水文基本資料收集和水量平衡研究。從1975年起執(zhí)行國際水文計劃（IHP）（1975-1995），計劃的核心內(nèi)容有：水文過程中的尺度問題的作用，環(huán)境的脆弱性，水資源的綜合集成管理等。20世紀90年代后，國際水文科協(xié)（IAHS）召開了一系列直接與可持續(xù)水資源管理聯(lián)系的水文學基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究學術(shù)研討會。在國際水文學協(xié)會舉辦的一系列專題討論中，交流了三個方面水文科學新的進展與展望：一是水文信息的支持；二是水文科學基礎(chǔ)的研究；三是環(huán)境水文學問題研究。其中，水文生態(tài)學已經(jīng)成為近代水文學發(fā)展的一個重要方面。國際地球科學在面向21世紀的發(fā)展中十分重視水文學和生態(tài)學交叉的方向研究。三、水文現(xiàn)象的基本特點及研究方法1．水文現(xiàn)象的基本特點

（1）時間上的周期性與隨機性

（2）空間上的相似性與特殊性

2．水文現(xiàn)象的研究方法

（1）成因分析法

（2）數(shù)理統(tǒng)計法

（3）地理綜合法當今水文學術(shù)界的爭論水文科學已發(fā)展成有一系列分支學科組成的涉及整個水資源，并與多個邊緣學科相互滲透的與社會科學緊密聯(lián)系的一門綜合性學科。但是，由于水文現(xiàn)象復(fù)雜，同時受大氣、下墊面和人類活動的多重影響，實踐中又往往要求對水文現(xiàn)象和水文要素作出定量的預(yù)估，再加上多個邊緣學科的引進(應(yīng)用數(shù)學、系統(tǒng)論、生物化學等等），以及人們在應(yīng)用中加入某些假設(shè)和主觀臆斷，從而使當今國內(nèi)外水文界對水文科學的評價和前景產(chǎn)生了不同的認識和觀點，在不少的國際會議（也包括一些國內(nèi)會議）展開了爭論，歸納起來主要有兩方面，即科學與技術(shù)、科學與生產(chǎn)應(yīng)用的關(guān)系，數(shù)學方法與物理基礎(chǔ)的關(guān)系。我國水文學術(shù)界存在的問題1水文科學的基礎(chǔ)不牢固,基礎(chǔ)研究不成熟2科研成果未能廣泛推廣,未能轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力3地理水文學和工程水文學之間缺乏溝通21世紀水文科學的展望縱觀國際和中國水文科學的發(fā)展，可以看出水文學研究有下列趨勢與特點：第一，水文科學研究的領(lǐng)域愈來愈廣泛，研究的問題也越來越復(fù)雜，并且遇到了來自許多方面的不確定性和非確知問題，這給水文學的進展提出了挑戰(zhàn)，也提出了機遇。第二，近代水文學的研究已愈來愈注重系統(tǒng)性和整體性。如：近代水文學將水圈、大氣圈、生物圈視為一個有機的聯(lián)系體，從地球巨系統(tǒng)角度研究氣候-水循環(huán)-生態(tài)影響-氣候變化的相互作用，并預(yù)測未來趨勢的變化和對人類社會經(jīng)濟影響。第三，水文學的研究與為人類服務(wù)，解決實際工作中各項水的問題的聯(lián)系緊密了，如研究全球氣候變化的影響，水旱災(zāi)害預(yù)報與減免。第一章地球上水的性質(zhì)與分布第一節(jié)地球上水的物理性質(zhì)一.△水的熱學性質(zhì)熱容量與潛熱二.水溫（一）海水溫度1.海水熱量的收支收入支出短波輻射海面長波輻射大氣長波輻射海水蒸發(fā)流入該區(qū)的暖流寒流海面水汽凝結(jié)地熱2.海水溫度的分布（1）海水溫度的水平分布（2）海水溫度的垂直分布大洋平均溫度典型垂直分布

（Pickardetal,1990）3.海水溫度的時間變化（1）海水溫度的日變化

（2）海水溫度的年變化4.海冰（二）河水溫度（三）湖泊、水庫溫度1.水溫的分布2.湖水溫度的變化（四）地下水的水溫四、水的密度（一）純水的密度（二）海水密度△水的光學性質(zhì)五、水色與透明度（一）水色（二）透明度第二節(jié)地球上水的化學性質(zhì)一、天然水的化學成分二、天然水的礦化過程三、天然水的分類四、水體的化學性質(zhì)（一）大氣水的化學組成及特性（二）海水的化學組成及特點（三）河水化學成分的特點（四）湖水化學成分的特點（五）地下水的化學特征世界大洋表面蒸發(fā)與降水之差（E-P）和

鹽度（S）的徑向分布（據(jù)Wust,1954）全球各海區(qū)表層海水鹽度不等，平均為35‰左右，其中鹽度最高的紅海北部高達42.8‰，而波羅的海北部的波的尼亞灣，鹽度最低時只有3‰左右。世界海洋表層海水的鹽度分布規(guī)律為：從南北半球的副熱帶海區(qū)，分別向兩側(cè)的高緯和低緯遞減，呈馬鞍形分布。海洋表層海水鹽度的分布和變化主要受蒸發(fā)量和降水量的制約，其次受陸地徑流、結(jié)冰和融冰、洋流等因素的影響。第三節(jié)地球上水的分布與水資源一.水的分布二.△水資源含義與特性水資源是人類社會賴以生存、發(fā)展的最為寶貴的自然資源，它既是生活資料，又是生產(chǎn)資料，也是巨大的廉價能源。它已成為有重大經(jīng)濟價值的商品，受到政治、法律與社會的保護。在廣義上，水資源是指水圈中水量的總體。但是海洋水因其含有較高的鹽分而難以利用，所以通常說的水資源是指能為人類直接利用的陸地上的淡水資源。一、水資源的特性水資源是一項隨時隨地在循環(huán)、交換運動的動態(tài)資源。它與土地資源、礦藏資源不同，有其獨特的性質(zhì)。只有充分認識它的特性，才能更有效地利用水資源。1．循環(huán)性和有限性水是一種可再生資源，它以氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)等三種不同的形態(tài)存在，并在一定的條件下，水的三態(tài)又能互相轉(zhuǎn)化，形成了自然界中的水分循環(huán)。因此，水是可更新的資源，地表水和地下水被開發(fā)利用后，可以得到大氣降水的補給。這樣，水分循環(huán)使得水資源不同于石油、煤炭等礦產(chǎn)資源，而具有蘊藏量的無限性。然而每年的補給量是有限的，為了保護自然環(huán)境和維持生態(tài)平衡，一般不宜動用地表、地下儲存的靜態(tài)水量，故多年平均利用量不能超過多年平均補給量。2．時空分布不均勻性在對陸地上各種水體的敘述中，可以看到，水是具有明顯地區(qū)差異和時間分配不均的資源。這給水資源的開發(fā)利用帶來了許多困難。為了滿足各地區(qū)、各部門的用水要求，必須修建蓄水、引水、提水、調(diào)水工程，對天然水資源進行時空再分配。由于興建各種水利工程要受自然、排水、經(jīng)濟條件的限制，因此只能控制利用水資源的一部分。由于排鹽、排沙、排污以及生態(tài)平衡的需要，應(yīng)保持一定的入海水量。故欲將一個流域的產(chǎn)水量用盡耗光，既不可能，也不應(yīng)該。如美國加利福尼亞州，規(guī)定有50％的年徑流量必須入海。3．用途廣泛性和不可代替性水資源既是生活資料又是生產(chǎn)資料，在國計民生中的用途相當廣泛，各行各業(yè)都需要水。同時，水是一切生物的命脈，它在維持生命和組成環(huán)境所需方面是不可代替的。然而，隨著人口的增長，人民生活水平的提高，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，用水量不斷增加是必然趨勢。故水資源問題已成為當今世界普遍重視的社會性問題。4．經(jīng)濟上的兩立性由于降水和徑流的地區(qū)分布和時程分配不均勻，往往會出現(xiàn)洪、澇、旱、堿等自然災(zāi)害。水資源開發(fā)利用不當，也會引起人為災(zāi)害。如垮壩事故、次生鹽堿化、水質(zhì)污染、環(huán)境惡化等。因此，水既能供開發(fā)利用造福人類，又能引起災(zāi)害，直接毀壞人民生命財產(chǎn)。這就決定了水資源在經(jīng)濟上的兩重性，即既能增加收入，又能導(dǎo)致?lián)p失。因此應(yīng)進行水資源的綜合開發(fā)和合理利用，以達到興利除害的雙重目的。二、水資源的評價、利用和管理在水資源的評價中，不僅包括可用水資源的估算，而且還要考慮到社會經(jīng)濟和環(huán)境方面的問題，預(yù)測未來水資源的供需平衡。這是制定水資源綜合開發(fā)與合理利用長遠規(guī)劃的依據(jù)，是減少水的浪費，提高水資源利用率的重要措施。在水資源開發(fā)利用和管理中，強調(diào)綜合性。在規(guī)劃時要考慮到包括環(huán)境測題在內(nèi)的多目標，水資源的地區(qū)分布和跨流域調(diào)水，地面水和地下水的聯(lián)合運用，水庫群的聯(lián)合運用等等。水資源保護的目的是最大限度地利用水源，增辟水源，節(jié)約用水，加強管理，提高用水效率。研究內(nèi)容：農(nóng)業(yè)用水主要靠工程措施，如灌溉系統(tǒng)的護砌、平整土地和科學地擬定供水程序，采用節(jié)水技水如噴灌、滴灌等。工業(yè)用水，主要是重復(fù)利用和改善設(shè)備，節(jié)約用水，這部分潛力較大，展望水資源的未來，通過水資源的深人研究，將能廣泛地運用較合理的方法，更經(jīng)濟、更有效地解決水資源的問題，從而使人類社會、經(jīng)濟得以持續(xù)發(fā)展，生態(tài)環(huán)境得到保護。三.世界水資源簡介四.中國水資源簡介（一）水資源總量（二）水資源時空變化地區(qū)分布1）多雨－豐水帶2）濕潤－豐水帶3）半濕潤－過渡帶4）半干旱－少水帶5）干旱－干涸帶2.多年變化1）豐枯變化規(guī)律2）極值比3.季節(jié)變化（三）水資源條件和問題1.水資源總量不少，但人均、畝均水量較少，合理利用和保護水資源－國策。概況：2.水資源的地區(qū)分布很不均勻，與人口、耕地的分布不相適應(yīng)，進行水量的地區(qū)調(diào)配是水資源開發(fā)利用的重要課題?？臻g分布：措施：3.水量的年內(nèi)、年際變化大，水旱災(zāi)害頻繁，抗旱防洪澇任務(wù)艱巨。時間變化：措施：4.水土流失和泥沙淤積嚴重，破壞了生態(tài)平衡，增加了江河防洪困難，降低了水利工程效益。概況：措施：5.合理開發(fā)利用地下水資源，防止過量開采。概況：措施：6.天然水質(zhì)良好，但人為污染日趨嚴重，防止水質(zhì)惡化，保護水源是當務(wù)之急。概況：措施：第二章地球上的水分循環(huán)和水量平衡一、水分循環(huán)（一）水分循環(huán)及其成因地表水、地下水和生物有機體內(nèi)的水，不斷蒸發(fā)和蒸騰，化為水汽，上升至空中，冷卻凝結(jié)成水滴或冰晶，在一定的條件下，以降水的形式落到地球表面。降落于地表的水又重新產(chǎn)生蒸發(fā)、凝結(jié)、降水和徑流等變化。水的這種不斷地蒸發(fā)、輸送、凝結(jié)、降落的往復(fù)運動過程稱為水分循環(huán)。水循環(huán)與水量平衡據(jù)1970年國際水文學會的數(shù)據(jù)，地球上的水量總體積約15×108km3，它們分聚為江河湖、海及冰川等多類水體(表18-2)。如果把各類水體鋪在地球表面的平均深度，規(guī)定為它們的當量深度，那么，估算的海洋水體的當量深度為2700-2800m，冰和雪為50m，地下水為15m，陸地上的河湖水為0.4-1.0m，大氣水的當量深度為0.03m。水域是指水體的地理位置，自由水面的形狀與面積。所謂水圈，由地球表面各類水體各地水域共同組成，抽象為覆蓋地球表面的水層，實際上是不連續(xù)的、上下高程相差很大的自在水體水域的總稱。水圈對地球環(huán)境有重要的貢獻，水體或水域?qū)Φ厍颦h(huán)境的影響則各有各的有效范圍，它們造成了地球環(huán)境的分異，而且建立了以水體或水域為中心的、向外逐漸減弱其影響強度的、次級地球環(huán)境的變化系列。水圈的組成海洋水：海洋是水圈的主體，是地球上水的最大源地。全球海洋總面積為3.61×108km2，約占地球表面的71%；海水總體積約為1.37×109km3，約占地球總水量的96%-97%。陸地水：河流；湖泊；沼澤；地下水；冰川。水循環(huán)水循環(huán)是貯水庫水體之間水分的往返交換，周而復(fù)始的互補。水循環(huán)的實施途徑是水的三種物態(tài)的更替與流動。水循環(huán)的基本動力是太陽輻射能與地球引力，以及在水循環(huán)過程中的能量轉(zhuǎn)移。全球水分循環(huán)是地球各圈層之間的水分交換，是最基本的物質(zhì)流、能量流及生物地球化學循環(huán)，并對天氣和氣候及地貌發(fā)育起著重要的作用。通過降水和蒸發(fā)，海洋和陸地表面水分不斷地進行交換，10天內(nèi)進行這種交換的水分總量大約等于大氣對流層中水分的總貯量；全球淡水總貯量如通過江河凈排放，大約10年之內(nèi)可完成，而通過蒸發(fā)發(fā)散作用，就只需5年。圖18―1是美國國際地圈—生物圈計劃委員會于1986年出刊的《地圈—生物圈的全球性變化》一書中的附圖，表示全球水分循環(huán)中的主要貯庫及其相互之間水分交換的通量。全球海洋總貯水量約1.4×109km3，約占全球總水量的97%。全球海洋表面積約3.61×108km2，約占地球表面積的70.8%。海洋水主要通過蒸發(fā)散失，每年蒸發(fā)散失總水量約434000km3，其中約398000km3的水量又通過降水直接返回海洋，實際散失約36000km3，被風攜入陸地上空。這部分水量又通過江河徑流返回海洋。海洋水體全部更替一次大約需要3.7×104a。每年約有505000km3的水量通過蒸發(fā)進入大氣，其中來自陸地的蒸發(fā)和蒸騰水量約71000km3，占進入大氣總水量的14%左右。與此同時，每年又有同等水量通過降水返回陸地和海洋。大氣的貯水總量僅有15500km3，其中海洋上空占71%左右。這部分貯水大約只需8天—9天就可以全部更新一次。地球上的淡水大量地以冰的形式貯存在南極與格陵蘭地區(qū)。南極冰蓋總體積約23.45×106km3，折合水量約21.50×106km3。格陵蘭冰蓋總體積約2.6×106km3，折合水量約2.38×106km3(Flint,R.F.,1971)。全球冰川冰的總體積約25×106km3，如果全部溶化，大約相當于海洋水層增厚65m。冰川貯水的特點是貯存時間長，參與全球水循環(huán)的速度十分緩慢。估計大陸冰蓋冰的平均停留時間為103―105年。大約距今18000年來，全球大陸冰川的總消融量約50.72×106km3，相當于海洋水層增厚132m。高山冰川冰更新一次約需數(shù)十年到數(shù)百年，有的達1600年以上。陸地上地表水總量約360000km3，生物水量約2000km3。陸地上的大氣降水與冰雪融水消耗于蒸發(fā)、生物吸收和滲透到地下，另有約36000km3通過徑流返回海洋。陸地上水體的自然更新一次的時間長短不一，河流約需10-20天，土壤水約需280天，淡水湖約需1-100年，鹽湖和內(nèi)海約需10-1000年。地下水總量的估計值相差很大.它位于地表以下和海底以下，大多存在于地表以下1m左右的巖土孔隙裂縫之中。地下水的停留時間一般為10-102年，自然更新一次需300年左右，但部分較深層地下水可停留106年。土壤層水的更替周期約1年，生物水更替周期以幾小時計。水圈的結(jié)構(gòu)水圈的水平結(jié)構(gòu)特征連續(xù)性:地球表面任何一個地方都有水的分布，水在地球表層的分布是連續(xù)的。不均勻性：水在地表的分布是不均勻的。不均勻性一是表現(xiàn)在水圈的厚度各處不一，二是表現(xiàn)在水圈中各處分布的水量不同。水圈的垂直結(jié)構(gòu)特征近地面集中分布:水主要集中分布在地面附近，隨著離地面距離的增大水越來越少。垂直分層:水圈在垂直方向上具有一定的分層現(xiàn)象。相態(tài)分異:水的相態(tài)在垂直方向上的有規(guī)律的變化現(xiàn)象。全球水分循環(huán)中的通量存在著年內(nèi)季節(jié)性的與多年年際間的變化。在冬季，大陸地表水分的凈輸入來自于海洋；而在夏季，熱對流是降水的主導(dǎo)機制，蒸發(fā)使土壤水分耗竭并成為大氣水分的主要來源之一。對這種變化的了解，既有助于我們解釋水分循環(huán)中異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的部位和程度，也可使我們更清楚地認識地表變化的環(huán)境影響。水分循環(huán)的產(chǎn)生有其內(nèi)因和外因。內(nèi)因是水的“三態(tài)”變化，也就是在常溫的條件下，水的氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)可以相互轉(zhuǎn)化。這使水分循環(huán)過程的轉(zhuǎn)移、交換成為可能。其外因是太陽輻射和地心引力。太陽輻射的熱力作用為水的“三態(tài)”轉(zhuǎn)化提供了條件；太陽輻射分布的不均勻性和海陸的熱力性質(zhì)的差異，造成空氣的流動，為水汽的移動創(chuàng)造了條件。地心引力（重力）則促使水從高處向低處流動。從而實現(xiàn)了水分循環(huán)。水分循環(huán)通過3個階段5個環(huán)節(jié)，使天空與地面、地表與地下、海洋與陸地之間的水相互交換，使水圈內(nèi)的水形成一個統(tǒng)一的整體。整個水分循環(huán)過程包括了蒸發(fā)、降水、徑流3個階段和水分蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、水分下滲、徑流5個環(huán)節(jié)。概念：地球上各種形態(tài)的水，在太陽輻射、重力等作用下，通過蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、下滲以及徑流等環(huán)節(jié)，下斷地發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)換和周而復(fù)始運動的過程，稱為水循環(huán)。地球上各類水體，通過水循環(huán)形成了一個連續(xù)而統(tǒng)一的整體。水循環(huán)按不同途徑與規(guī)模，分為大循環(huán)和小循環(huán)。機理：1水循環(huán)服從于質(zhì)量守恒規(guī)律；2水循環(huán)的基本動力是太陽輻射和重力作用；3水循環(huán)廣及整個水圈，并深入大氣圈、巖石圈及生物圈，同時通過無數(shù)條路線實現(xiàn)循環(huán)和相變；4從全球看，水循環(huán)是個閉合系統(tǒng)，但從局部地區(qū)看水循環(huán)卻是開放系統(tǒng)。水循環(huán)對地球上的生物和其它圈層的相互作用等方面具有重要的意義。1．大循環(huán)從海洋表面蒸發(fā)的水汽，被氣流帶到大陸上空，在適當?shù)臈l件下，以降水的形式降落到地面后，其中一部分蒸發(fā)到空中，另一部分經(jīng)過地表和地下徑流又流到海洋，這種海陸之間的水分交換過程，稱為大循環(huán)，也稱海陸間循環(huán)。它是由許多小循環(huán)組成的復(fù)雜的水分循環(huán)過程。2．小循環(huán)小循環(huán)是指水僅在局部地區(qū)（海洋或陸地）內(nèi)完成的循環(huán)過程。小循環(huán)可分為海洋小循環(huán)和陸地小循環(huán)。海洋小循環(huán)就是從海洋表面蒸發(fā)的水汽，在空中凝結(jié)，以降水形式降落海洋上的循環(huán)過程。陸地小循環(huán)，就是從陸地上蒸發(fā)的水汽，在空中凝結(jié)，以降水形式降落陸地上的循環(huán)過程。二、水循環(huán)的基本類型1.大循環(huán)（全球海陸之間大循環(huán)）2.小循環(huán)（海洋小循環(huán)和陸地小循環(huán)）（外流區(qū)小循環(huán)和內(nèi)流區(qū)小循環(huán)）水分循環(huán)的地理意義水分循環(huán)對于全球性水分和熱量的再分配起著重大的作用，這種作用與大氣循環(huán)相互聯(lián)系而發(fā)生，從而影響了一地氣候的主要方面——降水與氣溫。水分循環(huán)具有物質(zhì)“傳輸帶”的作用，而且又是巖石圈表層機械搬運作用以及自然地理環(huán)境中無機成分和有機成分化學元素遷移的強大動力。在水分循環(huán)過程中伴隨產(chǎn)生了各種常態(tài)地貌和河流、地下水、湖泊等等。水分循環(huán)也是生物有機體維持生命活動和整個生物圈構(gòu)成復(fù)雜的水膠體系統(tǒng)的基本條件，起著有機界和無機界聯(lián)系的紐帶作用?？傊?，水分循環(huán)有如自然地理環(huán)境的“血液循環(huán)”，它溝通了各基本圈層的物質(zhì)交換，促使各種聯(lián)系的發(fā)生。水分循環(huán)過程同時起著水文過程、氣候過程、地形過程、土壤過程、生物過程以及地球化學過程等作用。三、水循環(huán)的作用、效應(yīng)與意義（一）水文循環(huán)與地球圈層構(gòu)造（二）水循環(huán)與全球氣候1.水循環(huán)是大氣系統(tǒng)能量的主要傳輸、儲存和轉(zhuǎn)化者。2.水循環(huán)通過對地表太陽輻射能的重新再分配，使不同緯度熱量收支不平衡矛盾得到緩解。3.水循環(huán)的強弱及其路徑，還會直接影響到各地的天氣過程，甚至可以決定地區(qū)的氣候基本特征。4.雨、雪、霜及臺風暴雨等天氣現(xiàn)象——水循環(huán)的產(chǎn)物。（三）水循環(huán)與地貌形態(tài)及地殼運動（四）水循環(huán)與生態(tài)平衡1.生命之源、生物有機體的基本組成物質(zhì)、沒有水循環(huán)－不存在生物圈。2.水循環(huán)的強度及其時空變化，制約區(qū)域生態(tài)平衡或失調(diào)的關(guān)鍵；成為影響區(qū)域內(nèi)生物有機體活動旺盛、繁茂或凋萎、貧乏的主要因子。3.水循環(huán)強度的時空變化，是造成洪澇旱等自然災(zāi)害的主要原因。華北、西北較之東南沿海生態(tài)環(huán)境相對嚴峻的主要原因（五）水循環(huán)與水資源開發(fā)利用（六）水循環(huán)與水文現(xiàn)象以及水文學科的發(fā)展第二節(jié)水量平衡水量平衡：地球上任何一個區(qū)域在任何一時段內(nèi)，水的收入與支出的差額等于該地區(qū)的儲水變化量。水量平衡方程：通用水平衡方程:I-Q=ΔS全球水平衡方程：P全球=E全球全球水量平衡：盡管對于全球海洋陸地的蒸發(fā)量、降水量與徑流量的估算值還不完全相同，但有一點是共同的，就是全球的水量是平衡的。全球水平衡（數(shù)據(jù)來自JohnMbuguaetal,1995）自然界的水分循環(huán)，從10-103年時間尺度和若干立方公里量級尺度來看，大體上是保持不變的。有些報道，稱某地區(qū)出現(xiàn)幾十年降水減少的趨勢或連續(xù)干旱的現(xiàn)象，往往與降水帶的遷移或下墊面特征的變化，或地表水的增加調(diào)用等因素有關(guān)。對于某個貯水庫或水體來說，必定存在來水量等于出水量和蓄水變量之和的關(guān)系。這就是水量平衡研究的問題。人們還可以采取措施調(diào)節(jié)來水量、出水量與蓄水量三者之間的關(guān)系。以利于水資源的開發(fā)利用。對于非灌溉土壤來說，短短一周內(nèi)積累的降水就至關(guān)重要。地表淡水貯水庫對于1-10年內(nèi)累積的降水或融雪是敏感的，而地下水對于10-103年內(nèi)積累的降水才有反應(yīng)。因此，我們用水分循環(huán)與水量平衡理論，對1-102年內(nèi)糧食生產(chǎn)所需水分進行科學預(yù)測和合理調(diào)用，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟發(fā)展就有十分重要的意義。對于任何一個地域來說，水量平衡不外乎考慮下列幾個因子：水量收入方面有時段內(nèi)的降水量P、時段內(nèi)地表的水氣凝結(jié)量Ec、地面流入的徑流量Rg、地下流入的徑流Ru；水量支出方面有時段內(nèi)的陸面蒸發(fā)、水面蒸發(fā)和生物蒸騰Ee、經(jīng)地表流出的徑流量R’g、經(jīng)地下流出的徑流量R’u、居民和工農(nóng)業(yè)用水量Qr；以及貯水庫蓄水量的變化△Ss。于是，水量平衡方程式可以寫為：P+E1+Rg+Ru=Ee+R’g+R’u+Qr±△Ss如果把Ec視為負蒸發(fā)，凈蒸發(fā)E=Ee-Ec，地表流出徑流量R’g與地下流出徑流量R’u合并為R，又降水下滲到地下以地下徑流匯入河槽Ru流出，那么在降水量P與徑流R之中這個Ru便趨勢為0，又Qr實際上可以作為R的一部分，于是上面的水量平衡方程式可改寫為：P=R+E±△Ss即多年平均降水量等于多年平均徑流量與多年平均蒸發(fā)量之和。上式還可改寫為：（四）研究水量平衡的重要性（1）通過水量平衡研究，可以對研究地區(qū)的自然地理特征做出評價。（2）水量平衡分析是水資源研究的基礎(chǔ)。通過水量平衡研究，可了解各地區(qū)的水資源總量，為水資源的開發(fā)利用提供依據(jù)。（3）水量平衡法是現(xiàn)代水文學研究的基本理論之一。水量平衡分析，是揭示自然界水文過程基本規(guī)律的主要方法，亦能校核水文計算成果。（4）水量平衡法是揭示人與環(huán)境間相互影響的方法之一。通過水量平衡的研究，可以定量地揭示水循環(huán)過程對人類社會的深刻影響，以及人類活動對水循環(huán)過程的消極影響和積極控制的效果。例如，全球的溫室效應(yīng)，使冰川加劇消融，冰川蓄水量減少；陸地上許多內(nèi)陸湖泊蒸發(fā)旺盛，水位下降，蓄水量減少；地下水也因蒸發(fā)和開采而使蓄水量減少。這三方面減少的水量最后匯人海洋，促使海平面上升。而修水庫又可減少人海水量。第三節(jié)蒸發(fā)(evaporation)概念——一定溫度下由液態(tài)水（水）轉(zhuǎn)為氣態(tài)水（水汽）的過程。

由蒸發(fā)消耗的水量稱為蒸發(fā)量，用蒸發(fā)失去的水層厚度（m）表示。

（1）e與E二者的對比是出現(xiàn)蒸發(fā)的關(guān)鍵

e<E出現(xiàn)蒸發(fā)（未飽和）；

e=E水汽分子進入與逸出數(shù)相等，

處于動態(tài)平衡（飽和）；

e>E出現(xiàn)凝結(jié)（過飽和）（2）影響蒸發(fā)速度快慢的主要因素（三個）

①蒸發(fā)的溫度—蒸發(fā)的溫度愈高，蒸發(fā)愈快，相反愈慢。

②蒸發(fā)的性質(zhì)—同溫度時，水面蒸發(fā)快于冰面、淡水快于海水。

③空氣濕度和風—空氣濕度大的蒸發(fā)速度小于空氣干燥時，有風時大于無風。

上述影響因素中，①起決定作用，其次為風。

（3）日變化和年變化——與氣溫相同

（4）蒸發(fā)量空間分布——因氣溫高低、海陸分布、水汽量多少而不同。降水的形成

（1）形成條件

①e>>Ef>100%

②云滴要大，要能經(jīng)歷

從云到地面的下落過

程而不被蒸發(fā)掉。

③足夠數(shù)量凝結(jié)核

（2）不同緯度降水形成

?低緯度——T>0，暖云降水（雨水）。

?中、高緯度——常出現(xiàn)冰、水共存現(xiàn)象。常出

現(xiàn)二種降水方式（雨，雨雪共存或雨、冰雹共

存或冰雹或雪）（3）人工降水

概念——采用人工在云中播撒催化劑（干冰或碘化銀）方法促云產(chǎn)生的降水。

作用——彌補干季節(jié)莊稼、植物、地表水等缺水現(xiàn)象。

實行地區(qū)——我國上海、南京、安徽、河北、湖北等地為常采用人工降水地區(qū)。降水的時間分配

常用降水量、降水時間、降水強度及降水季節(jié)變化、降水變率等表示。

（1）降水量

常分日、月、年、月平均、年平均、多年平均降水量。

（2）降水時間

一次降水過程從開始到結(jié)束持續(xù)的時間，用日、時、分表示。

（3）降水強度

單位時間內(nèi)的降水量。中央氣象局將其分成7個等級。降水強度等級等級24小時強度等級（mm）小雨中雨大雨暴雨小雪中雪大雪﹤1010―24.925―49.9﹥50≤2.52.5―5.0﹥5.0第三章陸地水第一節(jié)河流一、河流、水系和流域（一）河流陸地表面經(jīng)?；蜷g歇有水流動的泄水凹槽，稱為河流。即為流動的水與凹槽的總稱，它主要是由于水流侵蝕作用的結(jié)果。河流是水分循環(huán)的一個重要組成部分，是地球上重要的水體之一。它是塑造地表形態(tài)的動力，對氣候和植被等都有重要的影響。自古以來，河流與人類的關(guān)系很密切，它是重要的自然資源，在灌溉、航運、發(fā)電、水產(chǎn)和城市供水等方面發(fā)揮著巨大的作用。但河流也會給人類帶來洪澇災(zāi)害。因此，要開發(fā)利用河流，變水害為水利，就必須深入研究河流。河槽橫斷面，是指河槽某處垂直于主流方向河底線與水面線所包圍的平面。過水斷面，是指某一時刻水面線與河底線包圍的面積。大斷面，是指最大洪水時的水面線與河底線包圍的面積。由于科氏力、慣性離心力和流速分布不均等影響，河流橫斷面的水面并不是完全水平的。河流橫斷面的形態(tài)是多種多樣的。常用的斷面形態(tài)要素有：過水斷面面積W，濕周P（即過水斷面上被水浸濕的河槽部分），水面寬度B，平均深度H,水力半徑R（R=W/P），糙度n（指河槽上的泥沙、巖石、植物等對水流阻礙作用的程度,常用糙率系數(shù)n表示，可從表查出）等，這些要素與河流的過水能力有密切的關(guān)系。（二）水系一條河流的干支流構(gòu)成了脈絡(luò)相通的水道系統(tǒng)，這個水道系統(tǒng)便稱為水系或河系。水系特征主要包括河長、河網(wǎng)密度和河流的彎曲系數(shù)。河長是從河口到河源沿河道的軸線所量得的長度。河網(wǎng)密度是指流域內(nèi)干支流的總長度和流域面積之比，即單位面積內(nèi)河道的長度?？捎孟率奖硎荆篋＝∑L/F式中：D為河網(wǎng)密度（km/km2）；∑L為河流總長度（km）；F為流域面積（km2）。河網(wǎng)密度表示一個地區(qū)河網(wǎng)的疏密程度。河網(wǎng)的疏密能綜合反映一個地區(qū)的自然地理條件，它常隨氣候、地質(zhì)、地貌等條件不同而變化。一般地說，在降水量大，地形坡度陡，土壤不易透水的地區(qū)，河網(wǎng)密度較大；相反則較小。例如我國東南沿海地區(qū)比西北地區(qū)河網(wǎng)密度大。河流的彎曲系數(shù)，是指某河段的實際長度與該河段直線距離之比值?？捎孟率奖硎臼街校篕為彎曲系數(shù)；L為河段實際長度（km）；l為河段的直線長度（km）。河流的彎曲系數(shù)K值越大，河段越彎曲，對航運和排洪就越不利。根據(jù)干支流分布的形狀，可進行水系分類，主要可分5類：扇狀水系：干支流呈扇狀分布，即來自不同方向的各支流較集中地匯人干流，流域成扇形或圓形。我國的海河水系就屬此類。羽狀水系：支流從左右兩岸相間匯人干流，形呈羽狀。如灤河水系。平行狀水系：幾條支流平行排列。如淮河左岸的洪河、穎河、西浘河、渦河、澮河等。樹枝狀水系：干支流的分布呈樹枝狀。大多數(shù)河流屬此種類型。如珠江的主流西江水系。格狀水系：于支流分布呈格子狀，即支流多呈900角匯人于流。這是由于河流沿著互相垂直的兩組構(gòu)造線發(fā)育而成。如閩江水系。一般較大的水系，難以用一種類型概括，大多是由兩種或兩種以上的水系類型所組成。水系類型不同，對水情變化的影響不同。例如，扇狀水系，由于支流幾乎同時匯人干流，當整個水系普降大雨時，就易造成干流特大洪水。海河歷史上多水災(zāi)的原困之一即在于此。而羽狀水系因支流洪水是先后匯人干流的，因此各支流匯人的水量分先后排出，故不易形成水災(zāi)。灤河少水災(zāi)的原因之一，即是由于其為羽狀水系的緣故。（三）流域劃分相鄰水系（或河流）的山嶺或河間高地，稱為分水嶺。分水嶺最高點的連線，稱為分水線或分水界。如秦嶺是黃河和長江的分水嶺，而秦嶺的山脊線便為黃河和長江的分水線。分水線可分為地表分水線和地下分水線。地表分水線主要受地形影響，而地下分水線主要受地質(zhì)構(gòu)造和巖性控制。分水線不是一成不變的。河流的向源侵蝕、切割，下游的泛濫、改道等都能引起分水線的移動，不過這種移動過程一般進行得很緩慢。分水線所包圍的區(qū)域，稱為流域。由于分水線有地表分水線和地下分水線，故流域也是指匯集地表水和地下水的區(qū)域。流域可分閉合流域和非閉合流域。地表分水線與地下分水線重合的流域，稱為閉合流域。相反，稱為非閉合流域。流域面積、流域形狀、流域高度、流域的坡度、流域的傾斜方向、干流流向等是流域的重要特征。這些特征對河川徑流的影響是明顯的。例如：流域面積大，河水量也大，洪水歷時長，且漲落緩慢；流域形狀圓形較狹長形的洪水集中，且洪峰流量大；流域高度越高，河水量越多；流域向南傾斜的比向北的流域降雪易于消融；在中高緯度地區(qū)，冬季有結(jié)冰的大河流，若在北半球，其流向自南往北流的，則易產(chǎn)生凌汛。二、河流的水情要素水情要素是反映河流水文情勢及其變化的因子。它主要包括水位、流速、流量、泥沙、水化學、水溫和冰情等。通過這些因素反映河流在地理環(huán)境中的作用，及其與自然地理環(huán)境各組成要素之間的相互關(guān)系，也是研究水文規(guī)律的基礎(chǔ)。（一）水位河流水位是指河流某處的水面高程。其零點稱為基面?；婵煞纸^對基面和相對基面。絕對基面是以某一河口的平均海平面為零點。如珠江口基面、吳淞口基面（長江口）、黃?；娴?，我國規(guī)定統(tǒng)一采用青島基面。相對基面（也稱測站基面），是以觀測點最枯水位以下0．5－lm處作為零點的基面。相對基面可減少記錄和計算工作量，但它與其他水文站的水文資料不具有可比性，故進行全河水文資料整編和水文預(yù)報時，必須換算為全河統(tǒng)一的基面。影響河流水位的因素很多,如水量、河道沖淤、風、潮汐、結(jié)冰、植物、支流的匯入、人工建筑物、地殼升降等。而其中最主要的因素是水量的增減。水量增加，河水位上漲；水量減少，河水位下降。河流水位隨氣候的季節(jié)變化和年際變化而變化。例如由雨水補給的河流，其水位隨降雨的變化而變化。由冰雪融水補給的河流，其水位隨氣溫的變化而變化，氣溫高，冰雪融水量多，則河流水位高；氣溫低，冰雪融水量少，則河流水位下降。為了幫助分析研究水位變化規(guī)律、斷面以上流域內(nèi)自然地理各因素（特別是氣候因素）對該流域水文過程的影響，以及提供各方面的參考使用，常將水位觀測資料進行整理，主要有水位過程線、水位歷時曲線、相應(yīng)水位關(guān)系曲線。水位過程線：是指水位隨時間變化的曲線。其繪制方法，是以縱坐標為水位，橫坐標為時間，將水位變化按時間順序排列起來所點繪的曲線，便為水位過程線。它的主要作用是：可分析水位的變化規(guī)律，能直接看出特征水位（如最高水位和最低水位）的高度和出現(xiàn)的日期；可研究各補給源的特征；可用來分析洪水波在河道中沿河傳播的情形，以及做洪水的短期預(yù)報；水位過程線也能反映流域內(nèi)自然地理因素對該流域水文過程的綜合影響。水位歷時曲線：是指大于和等于某一數(shù)值的水位與其在研究時段中出現(xiàn)的累積天數(shù)（歷時）所點繪而成的曲線（圖5二2）。其繪制方法，是先將一年內(nèi)之日平均水位接從大到小次序排列，并對水位變化幅度分為若干相等組距（如以0.5m為一組），再將每一組距水位出現(xiàn)的日數(shù)依次累加為累積天數(shù)（即歷時），然后以水位為縱坐標，以累積天數(shù)為橫坐標點繪的曲線，則得日平均水位歷時曲線。水位歷時曲線的作用：主要是可從圖上看出一年內(nèi)超過某一水位高度出現(xiàn)的總天數(shù)，這對航運、灌溉、防汛都有重要的意義。相應(yīng)水位關(guān)系曲線：是指在同一漲落水期間，上下游站位相相同的水位。相應(yīng)水位關(guān)系曲線的繪制方法是：以縱軸為上游站的水位,以橫軸為下游站的水位，把上下游站相應(yīng)的水位點繪在坐標紙上，過點群中心連成的圓滑曲線便成（圖5．3）。其作用：可用它做短期水文預(yù)報；校驗上下水位觀測成果；用已知站水位插補缺測站水位記錄；推求鄰近斷面未設(shè)站的水位變化。（二）流速河流流速，是指河流中水質(zhì)點在單位時間內(nèi)移動的距離。單位是m/s?？捎孟率奖硎荆菏街校簎為流速（m/s）；L為距離（m）；t為時間（s）。流速的脈動現(xiàn)象：是指在紊流的水流中，水質(zhì)點運動的速度和方向不斷地變化，而且圍繞某一平均值上下跳動的現(xiàn)象。脈動流速的數(shù)值以在水流動力軸附近為最小，而以在糙度較大的河底和岸邊為最大。流速脈動能使泥沙懸浮在水中，故它對泥沙運動具有重要意義。流速脈動在較長時段中，脈動的時間平均值為零，即，故給測流提供了條件。據(jù)研究，每點測流時間至少應(yīng)大于100～120s，才能避免脈動的影響，測得較準確的數(shù)值。河道中的流速分布：由于河床的地勢傾斜和粗糙程度，以及斷面水力條件的不同，天然河道中的流速分布十分復(fù)雜。一般地說，河流縱斷面流速分布為：上游河段流速最大，中游河段流速較小，下游河段流速最小。河流過水斷面的流速從水面向河底遞減，從兩岸向最大水深方向增大。在垂線上絕對最大流速出現(xiàn)在水面向下水深的1/10～3/10處；平均流速出現(xiàn)于水深的6/10處；在水面,由于空氣的摩擦阻力,流速較??；在河底，流速趨于零（圖5.4）.垂線流速分布往往受冰凍、風、河槽糙率、河底地形、水面比降、水深等影響。天然河道中平均流速的計算：在有實測資料時，可根據(jù)實測資料求得。在沒有實測資料時，可用水力學公式——謝才公式計算，即：u=式中：u為平均流速；c為謝才系數(shù)，它與糙率等因素有關(guān)，其數(shù)值可用經(jīng)驗公式求得．我國多采用滿寧公式，（n為糙率系數(shù)）；R為水力半徑；i為水面比降。謝才公式是根據(jù)水流作勻速運動的理論推導(dǎo)而得的。（三）流量流量是指單位時間內(nèi)通過某過水斷面的水的體積。常用Q表示，單位是m3/s。它可用下式表示：Q=wv式中：Q為流量（m3/s）；w為過水斷面積（m2）；v為流速（m／s）。流量是河流的最重要特征。為了便于進行水文分析，常把測得的流量資料繪成曲線圖。常用的有流量過程線和水位——流量關(guān)系曲線。流量過程線：是流量隨時間變化過程的曲線。其繪制方法，是以縱坐標為流量，以橫坐標為時間，按時間順序點繪而成的曲線，便是流量過程線。流量過程線的主要作用是：可反映測站以上流域的徑流變化規(guī)律；分析流量過程線，相當于對一個流域特征的綜合分析研究；根據(jù)流量過程線計算某一時段的徑流總量和平均流量。水位——流量關(guān)系曲線：是指水位隨流量變化的曲線。水位變化是流量變化的外部反映，因此水位與流量具有密切的關(guān)系，Q=f(H)，這就可用一條曲線來表示。其繪制方法是，以縱坐標為水位，橫坐標為流量，將相應(yīng)的水位和流量點繪在坐標紙上，連接通過點群中心的曲線，便是水位——流量關(guān)系曲線。水位——流量關(guān)系曲線最主要的作用，是用水位資料來推求流量，使測流工作大為簡便。（四）河流泥沙河流泥沙是指組成河床和隨水流運動的礦物、巖石固體顆粒。隨水流運動的泥沙也稱固體徑流。河流泥沙對河流的水情及河流的變遷有著重大的影響。河流泥沙在水流中的運動是受河水流速和泥沙自重的綜合作用的結(jié)果。河流泥沙運動的形式可分滾動、滑動、跳躍和懸浮。前三者運動形式的泥沙，稱為推移質(zhì)；懸浮運動的泥沙，稱為懸移質(zhì)。推移質(zhì)的顆粒較大，比較重，故沿河床面運動，表現(xiàn)為波浪式的緩慢移動；懸移質(zhì)的顆粒較小，比較輕，故能懸浮于水中，與水流同一速度運行。懸移質(zhì)在天然河道中，其斷面分布規(guī)律是懸移質(zhì)含沙量和粒徑都表現(xiàn)為從河底向水面減少；在斷面水平方向上變化不大（當然也有例外的）。在時間變化上，含沙量汛期多于枯水期，但汛期以枯季后的第一次大洪水時期含沙量為最多。河水中泥沙含量的多少，常用含沙量表示。含沙量是指每1m3水中所含泥沙的重量。單位是kg/m3。河水中挾帶泥沙的數(shù)量，可用輸沙率和輸沙量表示。單位時間內(nèi)通過一定的過水斷面的泥沙總量，稱為輸沙率。單位是t/s或略kg/s。一定時段內(nèi)通過一定過水斷面的泥沙總量，稱為輸沙量。單位是t或萬t。河流泥沙主要是水流從流域坡面上沖蝕而來。每年從流域地表沖蝕的泥沙量通常用侵蝕模數(shù)表示。侵蝕模數(shù)是指每km2流域面積上，每年被侵蝕并匯入河流的泥沙重量。單位是外t/(km2)。（五）河水化學河水化學主要是河水的化學組成、性質(zhì)、時空分布變化，以及它們同環(huán)境之間的相互關(guān)系。天然河水的化學成分主要由HCO32-，SO42-，CI－，Ca2+，Na+，Mg2+，K+等離子組成。但在不同河流中，這些離子的比例并不相同。河水中除上述離子外，還有生物有機質(zhì)、溶解氣體（BOD、COD、O2、CO2等）和一些微量元素等。天然河水的礦化度普遍較低。所謂礦化度，是指IL河水中所含離子、分子和各種化合物的總量，單位為g/L。礦化度是反映河水化學特征的重要指標。一般河水礦化度小于lg/L，平均只有0.15～0.35g/L。在各種補給水源中，地下水的礦化度比較高，而且變化大；冰雪融水的礦化度最低，由雨水直接形成的地表徑流礦化度也很小。河水化學組成的時間變化明顯。河水補給來源隨季節(jié)變化明顯，因而水化學組成也隨季節(jié)變化。以雨水或冰雪融水補給為主的河流，在汛期河流水量增大，礦化度明顯降低；在枯水期，河流水量減少，以地下水補給為主，故此時河水礦化度增大。夏季水生植物繁茂，使NO3-，NO2-，NH4+含量減少；冬季隨著水溫降低,溶解氧增多，但由于水生植物減少，NO3-，NO2-，NH4+的含量可達全年最大值。河水化學組成的空間分布有差異性。大的江河，流域范圍廣，流程長，流經(jīng)的區(qū)域條件復(fù)雜，并有不同區(qū)域的支流匯入，各河段水化學特征的不均一性就很明顯。一般離河源越遠，河水的礦化度越大，同時鈉和氯的比重也增大，重碳酸鹽所占比重減小。（六）河水溫度與冰情河水溫度是河水熱狀況的綜合標志。當水溫達到00C以下的過冷卻狀態(tài)時，就會出現(xiàn)冰情。河水溫度和冰情的變化，主要受到太陽輻射、氣溫等地帶性因素的控制，因而水溫和冰情的分布基本上體現(xiàn)了地帶性規(guī)律。例如，我國在秦嶺一淮河一線以南的河水，冬季不結(jié)冰；以北的河水冬季則結(jié)冰。河水溫度還受補給來源的影響，高山冰雪融水補給的河流水溫低；雨水補給的河流水溫較高；地下水補給的河流水溫度變幅小。一般，河水溫度的地區(qū)分布與氣溫大體一致，或略高l－2℃由于河水流動是紊流，故一般情況下，水溫較均勻。但特別大而平靜的河流，河水很難徹底混合，垂線上水溫的分布具有成層性。一般在清晨，表面水溫低，愈向河底水溫愈高，成逆溫現(xiàn)象。在14時左右，表面水溫度高，愈向河底水溫愈低，成正溫現(xiàn)象，河水溫度的日變幅較小。河流水溫的年變化主要受季節(jié)影響，春季河水由于熱量收人大于支出而溫度升高，最高溫多出現(xiàn)在盛夏；秋冬季，河水由于熱量收入小于支出而溫度降低，最低溫多出現(xiàn)在冬季氣溫最低的時候。不過河水溫的年變幅遠較氣溫小。不同的地理位置，水溫的年變幅不同，季節(jié)變化明顯的中緯度地區(qū)，水溫的年變相大于高緯和低緯度地區(qū)。河流冰情的發(fā)展可分為結(jié)冰、封凍、解凍三個階段。由于陸面的溫變快，故結(jié)冰和融冰都是先從岸邊開始，然后逐漸向河中央擴展。河中冰塊隨水流向下游流動，稱為流冰或行凌。在河流解凍時，如果河流由低緯度流向高緯度，上游解凍早，下游解凍晚，向下游移動的冰塊就可能由于下游河道多灣或狹窄而皇積起來，形成冰壩。冰壩上游，水位抬高，這種現(xiàn)象稱為“凌汛”。河流的補給(河流的水源)根據(jù)降水形式及其向河流運動的路徑的不同，河流補給可分為:雨水補給融水補給湖泊和沼澤水補給地下水補給（一）雨水補給(最主要的補給類型)雨水補給的特點，主要決定于降雨量和降雨特性。降雨量的大小決定了補給水量的大小，降雨量大，補給量也大；否則，相反。由于降雨具有不連續(xù)性和集中性，使雨水補給也具有不連續(xù)性和集中性，流量過程線呈陡漲急落的鋸齒狀，與降雨過程大體一致。由于降雨具有年內(nèi)、年際變化大的特點，使雨水補給的年內(nèi)、年際變化大。降雨強度的大小也決定了補給量的大小，降雨強度大，歷時短，損耗量少，補給流量的水量較多。雨水補給的河流，由于雨水對地表的沖刷作用，所以河流的含沙量也大。（二）融水補給融水補給包括季節(jié)性積雪融水和永久積雪或冰川融水的補給融水補給特點主要決定于冰雪量和氣溫的變化。冰雪量決定了補給量，冰雪量大,補給量大。由于氣溫變化具有連續(xù)性和變化緩和，使融水補給也具有連續(xù)性和較緩和，流量過程線與氣溫變化過程線一致，流量過程線較平緩和圓滑由于氣溫的年際變化小，融水補給的年際變化也較小。由于氣溫具有日周期變化和年周期變化，故使融水補給量也具有明顯的日周期變化和年周期變化。如日周期變化，白天氣溫高，融水多，補給量大；夜晚氣溫低，融水少，補給量小。又由于融水對地表沖刷作用小，河流含沙量也較小。（三）湖泊、沼澤水補給湖泊水補給：湖泊可位于河流的源頭（如我國長白山的天池），也可位于河流的中下游（如哈納斯湖、洞庭湖）地區(qū)。湖泊水對河流的補給，主要是由于湖泊面積廣闊，深度較大，它接納了大氣降水和地表水，并能暫時儲存起來，然后再緩慢流出補給河流，對河流水量起著調(diào)節(jié)作用，大大降低了河流的洪峰流量,使河流水量年內(nèi)變化趨于均勻。沼澤水補給:對河流水量也能起一定的調(diào)節(jié)作用。沼澤水深不像湖泊那么深，但由于沼澤中水的運動多屬于滲流運動，故補給河流的過程較緩慢，起著調(diào)節(jié)作用，使河流的流量過程線較平緩。（四）地下水補給地下水是河流經(jīng)常而又比較穩(wěn)定的補給源。我國冬季降雨稀少時，河流幾乎全靠地下水補給。地下水補給的特點，總的說來，是穩(wěn)定而變化小。地下水可分淺層地下水和深層地下水。淺層地下水是埋藏于地表沖積物中的地下水。由于其埋藏淺，上面又沒有穩(wěn)定隔水層覆蓋，因此，它受當?shù)貧夂驐l件影響較大，補給水量有明顯的季節(jié)變化而較不穩(wěn)定（包氣帶水）。但它與河水有特殊的河岸調(diào)節(jié)關(guān)系。當河水漲水時，河水位高于地下水位，這時河水補給地下水，把部分河水暫時儲存在地下；當河水位下降并低于地下水位時，則地下水補給河水。深層地下水，由于埋藏較深，受當?shù)貧夂驐l件影響較小，其補給水量只有年際變化，季節(jié)變化不明顯，故它是河流最穩(wěn)定的補給來源。除了河流的天然補給以外，還有人工補給。人工補給主要是通過跨流域引水、抽取地下水、人工融冰化雪、人工降雨等方式來擴大河流水源。河流的補給，除少數(shù)以外，實際上不是單一的補給形式，起碼都同時具有兩種以上的補給水源，只是以哪種為主罷了。例如，我國的河流，其補給類型主要是雨水補給，其他類型的補給所占的比重較小。四、河川徑流徑流是指大氣降水到達陸地上，除掉蒸發(fā)而余存在地表上或地下，由高處向低處流動的水流。徑流可分地表徑流和地下徑流。而從地表和地下匯人河川后，向流域出口斷面匯集的水流稱為河川徑流。由不同形式的降水（固態(tài)和液態(tài)）形成的徑流，可分為降雨徑流和冰雪融水徑流。河川徑流是水循環(huán)的基本環(huán)節(jié)，又是水量平衡的基本要素，它是自然地理環(huán)境中最活躍的因素，是陸地上重要的水文現(xiàn)象，其變化規(guī)律集中反映了一個地區(qū)的自然地理特征。河川徑流是可資人類長期開發(fā)利用的水資源。河川徑流的運動變化，又直接影響著防洪。灌溉、航運、發(fā)電、城市供水等事業(yè)，以及人們的生命財產(chǎn)的安全。因此，河川徑流是河流水文地理研究的重要內(nèi)容。（一）徑流特征值為了便于對河川徑流的分析研究和對不同河川徑流進行比較，就必須使用具有一定物理意義的，又能反映徑流變化尺度的徑流特征值。它是說明徑流特征的數(shù)值。最常用的徑流特征值有：

（l）流量Q前已述及，流量是指單位時間內(nèi)通過某一橫斷面的水量，常用單位為m3/s。其計算式詳見前述水情部分。（2）徑流總量W徑流總量是指在一定時段內(nèi)通過河流某一橫斷面的總水量（一般指出口斷面）。常用單位為m3其計算式為：W=QT式中：Q為流量（m3/s）；T為時段（如日、月、年等）長（s）。

（3）徑流深度R徑流深度是指單位流域面積上的徑流總量。也即是把徑流總量平鋪在整個流域面積上所得到的水層深度，常用單位為毫米（mm）。其計算式為：式中：W為徑流總量（m3）；F為流域面積（km2）；為單位換算系數(shù)。(4)徑流模數(shù)。徑流模數(shù)是指單位流域面積上產(chǎn)生的流量。常用單位為dm3/(s·

km2），其計算式為：式中；Q為流量（m3/s）；F為流域面積（km2）；1000為單位換算系數(shù)（即lm3水為l000dm3）。（5）模比系數(shù)K模比系數(shù)又稱徑流變率，是指某一時段徑流值（mi，Q或Ri等），與同期的多年平均徑流值（mi，Q或Ri等）之比。其計算式為：式中，m，Q，R含義同上。（6）徑流系數(shù)。徑流系數(shù)是指任一時段的徑流深度（或徑流總量）與該時段的降水量（或降水總量）之比值。其計算式為：式中：R為徑流深度（mm）；P為降水量（mm）。(二)河川徑流的形成與變化1．河川徑流的形成2．影響河川徑流的因素3．河川徑流的變化河川徑流的形成徑流形成過程是一個極為錯綜復(fù)雜的物理過程，概述于下：降雨徑流的形成過程總的說來，是降雨經(jīng)植物截留、填洼和下滲等損失后，剩余的雨水（即凈雨水）在流域上形成地表和地下徑流，再經(jīng)過河槽匯聚，形成出口斷面的流量過程。故降雨徑流形成過程大致可分為如下三個階段。（l）流域蓄滲階段植物截留、下滲、填洼與蒸散發(fā)（2）坡地匯流階段降水產(chǎn)流后，便在重力作用下，沿著坡地流動，叫坡地匯流，也稱坡地漫流。坡地匯流的形式，根據(jù)流態(tài)可分片流、溝流和壤中流。（3）河網(wǎng)匯流階段坡地匯流的雨水到達河網(wǎng)后，沿著河網(wǎng)向下游干流出口斷面匯集的過程，稱為河網(wǎng)匯流階段河岸調(diào)節(jié)作用河槽調(diào)蓄作用河岸調(diào)節(jié)作用和河槽調(diào)蓄作用，統(tǒng)稱為河網(wǎng)調(diào)蓄作用在徑流形成中通常把從降雨開始，到地表徑流和壤中徑流產(chǎn)生的過程，稱為產(chǎn)流過程；而把坡地匯流和河網(wǎng)匯流過程，統(tǒng)稱為流域匯流過程徑流形成過程實質(zhì)上是水在流域內(nèi)的再分配與運行過程產(chǎn)流過程中水以垂向運行為主，空間上的再分配匯流過程中水以側(cè)向水平運行為主，時程上再分配河流水質(zhì)點的運動形式層流：水質(zhì)點在流動過程中相對位置保持平行的一種水流紊流：水質(zhì)點在流動過程中，彼此相對位置隨時變化環(huán)流：水質(zhì)點作螺旋形的運動，在過水斷面上投影為環(huán)狀。單向環(huán)流：水質(zhì)點運動軌跡在過水斷面上的投影為單向環(huán)雙向環(huán)流：水質(zhì)點運動軌跡在過水斷面上的投影為兩個環(huán)渦流：河流中水質(zhì)點繞軸旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象2．影響河川徑流的因素徑流的形成是各種自然地理因素綜合作用的結(jié)果。影響徑流的因素主要有氣候、下墊面和人為因素。l）氣候因素氣候是影響河川徑流的最基本和重要因素，氣候因素中的降水和蒸發(fā)直接影響徑流的大小和變化2）下墊面因素流域的下墊面因素具有對降水再分配的功能。下墊面因素包括地貌、土壤、地質(zhì)、植被、湖沼等。人為因素人類活動影響徑流是多方面的。例如，植樹造林、修筑梯田，可以增加下滲水，調(diào)節(jié)徑流變化；修水庫雖然增加蒸發(fā)量，但可有計劃地控制徑流量，蓄洪補枯，均勻徑流的年內(nèi)分配；而不合理的進行枯水期灌溉，以及圍湖、伐林擴大農(nóng)田等，都會加劇河川徑流的變化，甚至引起災(zāi)害。綜上所述，河川徑流的形成和變化過程，是自然地理各因素，以及人類改造自然活動綜合作用的結(jié)果。因此，必須全面地分析流域自然地理特征，以及人類活動對徑流的影響，才能得到符合客觀規(guī)律的正確認識。3．河川徑流的變化流是多變的，其變化具有必然性和偶然性（l）年正常徑流量：如果實測資料的年數(shù)增加到無限大時，多年平均徑流量將趨于一個穩(wěn)定的數(shù)值，此稱為年正常徑流量。（2）河川徑流的年際變化。由于影響徑流的重要因素——氣候具有年際變化，因此，河川徑流量和徑流過程也有年際變化，再加上其他自然地理因素的綜合作用的結(jié)果，使河川徑流的年際變化十分復(fù)雜。研究和掌握河川徑流的年際變化規(guī)律，對于一個地區(qū)自然地理條件的綜合分析評價，以及為水利工程的規(guī)劃設(shè)計都是很重要的資料。反映年徑流量變化幅度主要是年徑流量的變差系數(shù)Cv值和絕對比率。l）年徑流量的變差系數(shù)Cv值：其計算公式為：即用常用年徑流變率的反差來表示，式中：K為第i年的年徑流變率（即：）；n為觀測資料數(shù)列的年數(shù)。例如，甲系列某5年的徑流深度（mm）分別為：220210200190180乙系列某5年的徑流深度（mm）為：20202010200019901980從Cv值的物理意義可知，它能反映徑流總體的相對離散程度（即不均勻性）。年徑流量Cv值大，則年徑流量的年際變化劇烈，易發(fā)生洪、旱災(zāi)害，水工建筑物費用大；相反，Cv值小，則年徑流量的年際變化小，水工建筑物費用就小。Cv值的變化與自然地理因素有著密切的關(guān)系，歸納起來有如下幾方面1）降水量少的地區(qū)，其Cv值大于降水量多的地區(qū)。因為降水量大的地區(qū)，水汽輸送量大而穩(wěn)定，降水量的年際變化較小。同時，降水量豐富的地區(qū)地表供水充分，蒸發(fā)比較穩(wěn)定，故使年徑流Cv值?。唤邓可俚牡貐^(qū)，降水量集中而不穩(wěn)定，蒸發(fā)量年際變化較大，致使年徑流Cv值大以雨水補給為主的河流，其Cv值大于以地下水補給為主的河流（？），也大于以冰雪融水補給為主的河流。因為冰雪融水量主要取決于氣溫，氣溫年際變化較降雨年際變化小，故冰雪融水的Cv值很小。例如我國天山、昆侖山、祁連山一帶河流的Cv值只有0．l－0，2。以地下水補給為主的河流，因其補給量較穩(wěn)定，故其Cv值也較小。例如，無定河上游，雖降水少，但地下水補給量大，故Cv值較小，在0.4以下，甚至只有0.2－0.3。平原和盆地的Cv值大于相鄰的高山和高原地區(qū)。因為高原和山地抬升氣流，多形成地形雨，使降水量比平原和盆地多而穩(wěn)定。例如我國的長白山和大、小興嶺一帶Cv值為0．3－0．4，而松遼平原和三江平原可達0．6－0．8以上。又如云貴高原Cv值在0．3以下，而四川盆地在0．4左右。流域面積小的河流，其Cv值大于流域面積大的河流。因大河集水面積大，而且流經(jīng)不同的自然區(qū)域，各支流徑流變化情況不一，豐枯年可以相互調(diào)節(jié)，加之大河河床切割很深，得到的地下水補給量多而穩(wěn)定，所以大河的Cv值較小。2）年徑流量的絕對比率多年最大年徑流量與多年最小年徑流量的比值，稱為年徑流量的絕對比率。年徑流量變差系數(shù)Cv值大的河流，年徑流量的絕對比率也較大，反之亦小。例如：長江漢口站的Cv值為0.13，絕對比率為0.22;松花江哈爾濱站的Cv值為0.41，絕對比率為6.9。若年徑流量大于正常年徑流量（Ri>R0），稱為豐水年；若年徑流量小于正常年徑流量（R0>Ri），則稱為枯水年。從大量實測資料發(fā)現(xiàn)：豐水年和枯水年往往連續(xù)出現(xiàn)，稱為豐水年組和枯水年組。而且豐水年組和枯水年組循環(huán)交替。在廣東大約每10年內(nèi)1個周期。我國南北方河流豐水年和枯水年多呈現(xiàn)相反的趨勢，即有“南旱北澇”或“南澇北旱”的說法。3）河川徑流的年內(nèi)分配由于河川徑流補給條件的變化主要取決于氣候，而氣候變化具有季節(jié)性，故徑流也隨之有季節(jié)變化。（三）洪水和枯水1．洪水洪水是指大量的降水在短時間內(nèi)匯人河槽，形成的特大徑流洪峰流量Qm、洪水總量W和洪水過程線，稱為洪水三要素洪水波的展開洪水波的扭曲在天然河道中，洪水的流量和水位隨時間而呈波狀起伏的變化，稱為洪水波2．枯水枯水就是特別小的徑流。枯水徑流發(fā)生在以地下徑流補給為主的時期，故此時期稱為枯水期3、洪水、枯水期的調(diào)整洪水與枯水對國民經(jīng)濟均有不良的影響，因此，如何對洪水與枯水期進行調(diào)整就非常重要。目前調(diào)整的方法主要有：興修水利調(diào)整、天氣預(yù)報調(diào)整、人工降雨等五、河流的分類依據(jù)河流的補給和洪水進行分類，將世界河流分成四類九型融水補給的河流（l）平原和1000m以上山地融雪水補給的河流。（2）山中冰雪融水補給的河流。雨水補給的河流（l）雨水補給，夏季有洪水的河流。（2）冬季雨水補給為主，全年分配較均勻的河流。（3）冬季雨水補給豐足，夏季降水很少的河流。（4）由于氣候干燥而不成河流。矚目及雨水補給都不足的河流干涸河流。冰川補給的河流冰川補給的河流為南極洲和格陵蘭島所特有。按河流最終流入地將河流分為：內(nèi)陸河、外流河按河流流經(jīng)的國家分類：國際性河流、非國際性河流按平面形態(tài)分類即按河型分類，分為順直型、彎曲型、分汊型、游蕩型。（見河床地貌）按河型動態(tài)分類分河流為穩(wěn)定和不穩(wěn)定，或相對穩(wěn)定和游蕩兩大類，然后再按平面形態(tài)分為順直、彎曲、分汊等。按地區(qū)分類一般分為山區(qū)（包括高原）河流和平原河流兩類，六、河流的利用和改造河川徑流不僅是極好的水資源，而且還蘊藏著豐富的水能資源。人們依靠河流作為日常生活用水、工業(yè)用水。農(nóng)業(yè)灌溉用水的主要水源，把河流作為發(fā)展航運，進行水產(chǎn)養(yǎng)殖的場所，利用水能資源為動力發(fā)電等。主要措施：（l）興建水庫（2）跨流域調(diào)水（3）流域水土保持七、河流與自然地理環(huán)境的相互關(guān)系河流是所在流域內(nèi)自然地理要素綜合作用的產(chǎn)物。其中起主導(dǎo)作用的是氣候條件。氣候一方面控制著河流的地理分布，如濕潤地區(qū)河網(wǎng)密布，徑流充沛；干旱地區(qū)河網(wǎng)稀疏，徑流貧乏。另一方面制約著水源的補給形式及其比例，水位、流量及其變化，河水結(jié)冰及結(jié)冰期長短等河流水文特征。河流形成于自然地理環(huán)境之中，與此同時河流對自然地理環(huán)境也有顯著影響。河流是水分循環(huán)不可缺少的路徑，內(nèi)陸河流把水分從高山輸送到內(nèi)陸盆地或湖泊，實現(xiàn)水分的小循環(huán)；外流河把大量水分由陸地帶人海洋，彌補海水的蒸發(fā)損耗，實現(xiàn)水分大循環(huán)，同時熱量和礦物質(zhì)也隨水一起輸送；南北向的河流把溫度較高（低）的河水送往高（低）緯地區(qū)，對流域的氣候起調(diào)節(jié)作用；河流的侵蝕、搬運、堆積作用，使固體物質(zhì)隨水遷移，地表高處不斷夷平，低處不斷被填高。第三節(jié)湖泊和沼澤一、湖泊（一）湖泊概述湖泊的定義：湖泊是指終年蓄積了水，又不直接與海洋相連的天然洼地。它是湖盆和湖水的總稱。湖泊與水庫的區(qū)別？湖泊是天然成因；水庫是人工建成的。地球上湖泊的總面積有270萬km2，占全部大陸面積的1.8％。世界上湖泊最集中的地區(qū)有芬蘭(號稱“千湖之國”)、瑞典，以及加拿大和美國北部。幾個問題:世界上最大的湖是______？世界上最深的湖是________？世界上海拔最高的湖是______？世界上儲水量最大的淡水湖是________？世界上面積最大的淡水湖是______________？湖泊的作用？①具有調(diào)節(jié)河川徑流和氣候的作用。②湖泊也是人類寶貴的自然資源之一，是人類生活和生產(chǎn)的重要水源，人們可利用湖水發(fā)展灌溉、發(fā)電、城市工礦的供水、水上運輸、養(yǎng)殖業(yè)、旅游業(yè)，有的還能提供大量化工原料（如鹽、除芒硝、石膏等以及多種稀有元素）。湖泊知識拓展所有湖泊都有其形成、發(fā)展與消亡的過程。湖泊是在內(nèi)、外動力地質(zhì)作用相互作用下形成的。以內(nèi)力作用為主形成的湖泊主要有構(gòu)造湖、火口湖和阻塞湖等；以外力作用為主形成的湖泊主要有河成湖、風成湖、冰成湖、海成湖以及侵蝕湖等。一般內(nèi)力作用形成的湖泊規(guī)模較大，而外力作用形成的湖泊規(guī)模較小。干燥區(qū)的湖泊由于鹽分不斷積累，淡水湖轉(zhuǎn)化為咸水湖。（二）湖泊的分類湖泊的分類方法很多，主要有：按湖盆成因分類，按湖水補排情況分類，按湖水礦化度分類，按湖水營養(yǎng)物質(zhì)分類等。1．按湖盆的成因分類構(gòu)造湖：由于地殼的構(gòu)造運動而沿斷裂（斷裂、斷層、地塹等）產(chǎn)生一些凹陷形成湖盆。其特點是：湖岸平直、狹長、陡峻、深度大。例如，湖貝加爾、坦噶尼喀湖、滇池、洱海。還有一些是由于構(gòu)造運動引起區(qū)域地殼下沉而形成湖盆，如維多利亞湖、洞庭湖、鄱陽湖、太湖等。?火口湖：火山噴發(fā)停止后，火山口成為積水的湖盆。其特點是外形近圓形或馬蹄形，深度較大。如白頭山上的天池、雷州半島的湖光湖。長白山上的天池堰塞湖：有熔巖堰塞湖與山崩堰塞湖之分。熔巖堰塞湖為火山爆發(fā)熔巖流阻塞河道形成，如鏡泊湖、五大連池等；山崩堰塞湖為地巴山崩引起河道阻塞所致，這種湖泊往往維持時間不長，又被沖而恢復(fù)原河道。例如岷江上的大小海子（1932年地震山崩形成的）。此外，水庫是一種人工堰塞湖，它由人工在河道上建壩蓄水而成。河成湖：由于河流改道、截彎取直、淤積等，使原河道變成了湖盆。其外形特點多是彎月形或牛軛形，故又稱牛軛湖，水深一般較淺。例如，我國江漢平原上的一些湖泊。風成湖：由于風蝕洼地積水而成，多分布在干旱或半旱地區(qū)。湖水較淺，面積大小、形狀不一，礦化度較高。例如，我國內(nèi)蒙古的湖泊、甘肅敦煌的月牙湖。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，即冰蝕湖與冰債湖。其特點是大小、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湖泊。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)形成湖泊，又稱為瀉湖。2．按湖水進出情況分類可分吞吐湖（泄水湖）和閉口湖（不泄水湖）。前者既有河水注入，又能流出，例如，洞庭湖、鄱陽湖等；后者只有入湖河流，沒有出湖水流，例如，青海湖、里海等。有時有河水注入，又能流出，有時只有入湖河流，沒有出湖水流，他們呈間隙發(fā)生，稱間隙湖。3．按湖水與海洋溝通情況分類可分為外流湖與內(nèi)陸湖。外流湖是湖水能通過出流河匯人大海者。例如，太湖、洪澤湖等；內(nèi)陸湖則與海隔絕，湖水不能外流入海。例如，新疆的烏侖古湖、羅布泊（現(xiàn)已干涸）、青海湖等。4．按湖水礦化度分類按湖水礦化度的大小，可分淡水湖，礦化度小于lg/L；微咸湖，礦化度在l-24g/L；咸水湖，礦化度在24-35g/L；鹽水湖，礦化度大于35g/L。外流湖大多為淡水湖，內(nèi)陸湖則多為咸水湖、鹽水湖。部分學者將湖水含鹽度<0.3‰的湖泊稱為淡水湖、湖水含鹽度介于0.3‰-24.7‰的湖泊稱為半咸湖、湖水含鹽度>24.7‰的為咸水湖，含鹽度達到飽和結(jié)晶的稱為鹽湖。5．按湖水營養(yǎng)物質(zhì)分類按湖水所含溶解性營養(yǎng)物質(zhì)的不同，可分為貧營養(yǎng)湖、中營養(yǎng)湖、富營養(yǎng)湖。（三）湖水溫度和化學成分1．湖水溫度湖水的熱量來源于太陽輻射能、空氣的亂流熱交換、水汽凝結(jié)潛熱和地殼傳導(dǎo)熱量等，其中以太陽輻射能為主。由于湖水增溫和冷卻作用，湖水溫度沿垂線的分布有三種情況。（l）正溫層全湖水溫不低于4℃，這時上層水溫較高，密度?。幌聦訙囟鹊投芏容^大。水溫的這種分布稱為正溫層。這種湖泊也稱為暖湖。在正溫層的垂直分布中，往往由于上下層之間水溫由高急劇下降到下層較低溫度，便形成一突變層，稱為溫躍層。（2）逆溫層全湖水溫低于4℃，其中上層溫度較低，而下層水溫較高，但不高于4℃（4（3）同溫層當全湖水溫上下一致時，稱為同溫層熱帶的湖泊為正溫層分布；寒帶的湖泊為逆溫層分布；溫帶的湖泊則隨季節(jié)不同而不同，冬季為逆溫層，夏季為正溫層，春、秋季則出現(xiàn)同溫層。2．湖水的化學成分湖水的化學成分和含鹽量與海水、河水、地下水有明顯的差異，表現(xiàn)出如下特點（l）湖水的礦化度差異大湖水通常含有HCO3-，CO32-，CI-，Ca2+，Na+，K+，Mg2+等主要離子和一些生物原生質(zhì)、有機質(zhì)和溶解氣體等。在濕潤地區(qū)，年降水量大于年蒸發(fā)量，湖泊多為吞吐湖，水流交替條件好，湖水礦化度低，為淡水湖。在干旱地區(qū)，湖面年蒸發(fā)量遠大于年降水量，內(nèi)陸湖泊的入湖徑流量全部耗于蒸發(fā)，導(dǎo)致湖水中鹽分積累，礦化度增大，形成咸水湖或鹽湖。（2）湖中生物作用強烈營養(yǎng)元素（N，P）在湖水、生物體、底質(zhì)中循環(huán)，各地的淡水湖泊都有不同程度的富營養(yǎng)化的趨勢。其中以云南的滇池最為典型。（3）湖水交替緩慢，深水湖有分層性隨著水深的增加，溶解氧的含量降低，CO2的含量增加。在湖水停滯區(qū)域，會形成局部還原環(huán)境，以致湖水中游離氧消失，出現(xiàn)H2S，CH4類氣體。（四）湖水運動與水量平衡1．湖水運動湖水總是處在不斷地運動狀態(tài)之中，運動形式主要是具有周期性升降波動和非周期性的水平流動（l）湖水的混合湖水混合是湖中的水團或水分子在水層之間相互交換的現(xiàn)象。湖水混合的方式有渦動混合和對流混合。渦動混合是由風力和水力坡度力作用產(chǎn)生的，而對流混合是由湖水密度差異引起的。（2）湖流湖流是指湖水沿一定方向的前進運動。湖流按其形成原因可分風成湖流、梯度流、慣性流和混合流等。風成湖流：主要是由風的作用下引起的，同風海流的成因相似。梯度流（重力流）：是由于水面傾斜產(chǎn)生的重力水平分力而引起的湖水流動。若這種梯度流是由于湖泊與河流相通而引起的，也稱為吞吐流。慣性流：是由于產(chǎn)生湖流的外力停止作用后，水在慣性力作用下仍沿一定方向而流動，這種慣性流也稱余流?；旌狭鳎菏怯蓛煞N以上的湖流混合而成的。湖流也可分為水平環(huán)流和垂直環(huán)流。水平環(huán)流又可分為氣旋型湖流（圖5．14）和反氣旋型湖流。水平環(huán)流多在較穩(wěn)定的風力作用下形成的。湖水的垂直環(huán)流常發(fā)生在湖水溫變化時期。（3）湖泊增減水由于強風或氣壓驟變．引起的漂流，使湖泊向風岸水量聚積，水位上升，稱為增水；而背風岸水量減少，水位下降，稱為減水。湖泊增減水造成水位變化的水位變幅大小取決于風力的強弱、湖盆的形態(tài)、湖水的深度（反比關(guān)系）等。（4）定振波湖中水位發(fā)生有節(jié)奏的垂直升降變化，叫做定振波（也稱駐波或波漾）。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。面積小、深度大的湖泊，通常定振波擺動快、周期短、水位變幅也大；反之則周期長、變幅小。定振波周期和振幅的突變，與氣壓、降水和風場分布的突變有關(guān)。湖中發(fā)生定振波時，總有一個或幾個點水位沒有升降變化，這些點稱為節(jié)或振節(jié)。定振波有單節(jié)、雙節(jié)和多節(jié)。而升降幅度最大的斷面稱為波腹。定振波的特點：波峰沒有水平移動，波峰和波谷在一定湖區(qū)內(nèi)具有周期性的升降運動；水質(zhì)點運動不同于前進波，在腹點處的質(zhì)點，只有垂直方向運動，在節(jié)點處的質(zhì)點，僅有水平方向的運動，在波面上的其余各點既有水平分速，也有垂直分速，其質(zhì)點的運動軌跡為拋物線形；定振波波及整個水層，湖中全部水體擺動定振波的周期（T）可按下式計算；

式中：n為節(jié)數(shù)；g為重力加速度；H為水深；L為水域長度。湖泊定振波的水位變幅、周期長短，取決于湖水面積、湖盆形態(tài)和湖水深度。面積小。深度大的湖泊，定振波擺動快，周期短；反之，周期長2．湖泊水量平衡湖泊水量，由于收人和支出不盡相