地球外部(續4)(3 / 3)

【汛期】江河中由於流域內季節性降雨或冰川融雪水,引起有規律的定時性的水位上漲現象。按發生的季節和原因可分為春汛(或叫桃汛)、伏汛、秋汛和淩汛。有潮汐的河口,由於潮汐的影響,在朔望日潮位特別高,河口地區水位上漲,稱大汛,在上下弦時,潮位較低,稱小汛。夏季由暴雨引起的洪水稱伏汛,也叫夏季暴雨洪水;發生在秋季的秋季暴雨洪水稱秋汛。這類暴雨洪水流量大。來勢猛,流量過程線洪峰特別尖峭,洪水總理可占全年徑流量的50%以上。中國北方,由於春季氣溫回升,河冰與積雪開始融化形成的洪水稱為融雪洪水,也叫春季洪水、春汛或桃汛。這類洪水流量小,汛期曆時較長,洪水流量過程線的變化比較平緩,一般不易造成洪災。河口地區發生大潮時,如果遇到大風,將會助長水勢,也會發生災害。中國大的水災絕大多數是由暴雨洪水造成的。

【淩汛】冰淩壅塞河道造成的漲水現象。北半球中高緯地區自南向北的河流或河段,在冬季北部河段開始結冰封凍,而南部河段尚在流淩,當大量冰淩流到北部已封冰的河段處,往往會壅積成為冰壩,使水位升高。到了春季,南部河段先解凍開河,大量的冰淩連同河水壅至北部尚未解凍的河段,同樣會堵塞河道形成冰壩,抬高的水位甚至高於暴雨洪水的最高水位。隨著流冰增加,水壓過大而衝開冰壩,會形成曆時很短,急驟漲落的洪峰,這種漲洪稱作淩汛。中國黃河上遊自蘭州至包頭一段和蘭考至河口一段;鬆花江下遊通河以下河段,都存在淩汛現象。

【淌淩】又稱流冰。結冰期冰塊隨水向下遊流動的現象。北方冬季河流結冰封凍,春季氣溫升至0℃後,河冰迅速融化。河岸土壤吸熱比冰層多,沿岸冰首先消融,由於水流或大風作用,冰層滑動甚至斷裂,破冰順流而下稱春季淌淩。秋未冬初氣溫下降到0℃以下,河水開始結冰,開始產生水麵或水中冰晶,在發生岸冰的同時,也產生多孔而不透明的海棉狀冰團,稱為水內冰。流冰在適當河段堆積卡塞,形成冰壩,上遊水位猛烈抬升,極易造成水災。流冰對沿河水工建築物的威脅也很大。

【結冰期】從河水開始結冰,到形成最初穩定冰蓋時止的時期。結冰,首先在水流緩慢的一些河灣和岸邊附近出現凍結的冰帶,稱為岸冰。初生岸冰呈薄而透明的冰層,固定在岸邊。隨著氣溫下降,河水冷卻,水麵出現流動的水內冰、棉冰、冰屑、藻冰,稱為流花冰。冰屑、冰花增多增厚,互相連結,當以冰塊流動為主時,稱為流淩或行淩。冰塊流動過程中互相碰撞而聚集起來,遇到狹窄河段,河灣、或人工建築物、沙洲等阻擋,流動冰塊便停積在一起,使冰麵逐漸擴大,最後形成冰蓋。

【潮汛】河口地區因潮汐引起的河流周期性漲水現象。在有潮汐的河口地區,這種漲水不是由於其上遊增水引起,而是由於潮汐引起的周期性漲落所致。每月在朔(初一)望(十五)後一、二天,由於月球和太陽在同一直線上,所引起的潮相組合,潮差最大,叫大潮,也稱“大汛”;每月的上弦(初七、八)和下弦(廿二、廿三)後一、二日,月球所引起的潮汐與太陽所引起的潮汐相互抵消一部分,潮差最小,稱小潮,也稱小汛,兩者統稱潮汛。當漲潮時如果遇上颶風、地震引起的海水運動,有時會造成水害。

【洪水】暴雨或急驟的融冰化雪和水庫垮壩等引起江河水量迅猛增加及水位急劇上漲的現象。山區河流漲水叫山洪。山洪有時夾有大量的泥石同水流下泄,可形成泥石流。水庫潰壩引起河流漲水,稱為潰壩洪水。寒冷地帶河流由於各地解冰時間不一致,在下遊會因冰淩堵塞引起水位急劇上漲稱為淩汛。在河口的感潮河段,河流發生洪水時受到台風或高潮的影響,也會使水位升高很多。“洪水猛獸”一詞,說明每次洪水都會給人類帶來災難,使經濟遭受巨大損失。經過人類長期的觀測研究,根據洪水成因歸納成以下幾種:暴雨型洪水,由暴雨形成,中國多雨季節,南方2—6月,北方6—10月,1975年8月河南大水、1991年淮河大水全是由暴雨造成;淩汛型洪水,由大量冰淩壅積成冰壩而引起,黃河下遊等地段發生這種現象;融雪型洪水,由春季融雪水造成,多發生在北方寒冷地區,如黑龍江的嫩江水係,大興安嶺冬季積雪多,最大流量出現在4月底;融冰水與暴雨混合型,中國甘肅、青海等地,每年6、7月份高山冰雪融水大量入河,如遇到暴雨則會加大洪水。預報洪水的方法很多,其數值采用統計方法計算,平均每百年出現一次的洪水叫百年一遇的洪水。這些數據多用於防洪和水利工程設計。

【水位】江河、湖泊、地下水和海洋等水體的自由水麵,在某一地點某一時刻的水麵高程叫該地該時的水位。它以一定的零點為起算的標準,中國以青島基準麵為起算標準。測量水位用水尺和自記水位計,經過長期水位觀測,可以繪製水位過程線和水位曆時曲線。經過分析計算,可以得到不同時段(月、年、多年)的最高水位、最低水位、平均水位和不同曆時的水位值。水位對防洪、排澇、灌溉、發電、航運、城市供水等水利工程是最基本的數據。水位的變化主要由於流量的變化所引起,Q=f(H),可以通過水位推求某地點的流量。風和潮汐等因素對水位的變化也有影響。

【警戒水位】在汛期由水利機構根據河流湖庫等水體防洪、保證堤防的安全等具體條件而確定的特征水位。當接近這個水位時,防汛人員除及時預報外,需組織防汛人員上堤日夜保護。特別對於重要城鎮,堤壩一旦決潰,會造成巨大的人員傷亡和經濟損失。所以在汛期一旦水位接近警戒水位就要及時動員城鎮居民防洪,這期間各電台都要及時通報各地水汛,以便各地及時采取應急措施。

【泥沙運動】河流中泥沙在水流作用下產生的各種運動。泥沙按其在水流中的運動狀態,分為推移質和懸移質。推移質泥沙指受水流拖曳力作用沿河床滾動、滑動或跳躍前進的泥沙;懸移質泥沙則指受重力作用和水流紊動作用懸浮於水中隨水流前進的泥沙。在一定條件下兩種泥沙可以互相轉化。河水流速變大,推移質運動達到一定規模,河床表麵形成起伏的沙波。沙波運動是推移質泥沙的主要運動狀態。懸移質泥沙一般近水麵處含沙量少,其數量隨水深增大。水流挾沙能力:指在一定水流和一定的河床物質組成條件下水流所能挾帶的各種泥沙數量。當水流挾帶的泥沙超過挾沙能力時,河段發星淤積,反之則發生衝刷。

【懸移質】受重力作用和水流紊動作用懸浮於水中而隨水流前進的泥沙。泥沙懸浮需要一定的水流流速,使泥沙懸浮的力有上舉力和推移力,而泥沙顆粒抗拒起動的力有重力。隻有這兩種力達到平衡時,泥沙才能懸浮。在天然河流裏,懸移質常常是一部分處於下沉狀態,另一部分則處於上浮狀態,絕對平衡狀態是不存在的。懸移質泥沙在天然河道裏泥沙沿垂線分布具有自由水麵向河底增加的趨勢。泥沙粒徑也是近河底處較大,向上逐漸變小,這是由於紊動能量由下向上減小之故。一般來說天然河流的流速由上遊向下遊減少小,懸移質粒徑沿河長分布,總的趨勢向下遊方向逐漸變小。如黃河泥沙平均粒徑,在龍門為0.021毫米,潼關為0.019毫米,陝縣為0.0165毫米,至濼口則降為0.0105毫米了。

【輸沙能力】河流輸送泥沙的能力。其大小主要取決於水流的挾沙能力。水流挾沙力指在一定的水流和一定的河床物質組成條件下水流所能挾帶的泥沙數量,即水流挾帶泥沙的能力。水流挾沙能力是分析河流淤積、衝刷或平衡的重要依據。通過實驗和調查,河流泥沙主要是懸移質泥沙,而推移質泥沙占的比例很小,例如長江宜昌段,推移質泥沙僅為懸移質輸沙量的0.43%。研究河流輸沙能力,可用輸沙率和輸沙量來表示。懸移質輸沙率:是指單位時間內通過斷麵的懸沙的重量,單位是千克/秒或噸/秒。河流總輸沙量:指某一時段內(日、月、年)推移質與懸移質輸沙量的總和。由於推移質輸沙量所占比例極小,一般可以略而不計,常用懸移質輸沙量代表總輸沙量。黃河的輸沙量最大,陝縣站平均每年為16億噸,其次是長江,長江宜昌站平均每年為5.14億噸。

【含沙量】單位體積渾水中所含泥沙的數量,單位為千克/米3。河流含沙量隨時間而變化,一年中最大含沙量出現在汛期,最小含沙量在枯水期。含沙量沿水深的分布,通常在水麵處最小,河底處最大,顆粒也大,呈某種指數曲線分布。含沙量在河流橫斷麵上的分布隨斷麵上水流情況不同而異。含沙量沿河長分布取決於流域產沙特性和河道特性。黃河流經黃土高原,沿途有高含沙支流彙入,泥沙沿程增加。三門峽站平均含沙量為37.6千克/米3,最大含沙量高達666千克/米3。而長江大通站平均含沙量隻有0.54千克/米3。當高含沙量水流進入下遊河段流速減小,往往造成大量淤積。

【水土流失】在缺乏植被保護的土地表層,被雨水衝蝕後引起跑土、跑肥、跑水,使該地土層逐漸變薄變瘠的現象。在土質疏鬆的丘陵山區或沙洲土質平原坡地,在植被破壞、利用不當或耕作不合理的情況下,往往會引起嚴重的水土流失。中國最嚴重的水土流失區是黃河中遊的黃土丘陵溝壑區和南方的紅壤區。其根本原因一是這類土壤土質疏鬆和森林植被的被破壞,二是當地多暴雨,經常的衝蝕造成千溝萬壑、土地貧瘠。

【水土保持】防止水土流失、保護水土的一切措施和方法。這些措施分為單項和綜合治理措施。其中單項措施有:(1)生物措施。封山育林、植樹種草、營造水土保持林等。(2)工程措施。砸溝打壩、修建穀坊、魚鱗坑、塘庫等。(3)農業技術措施:休耕、修築梯田等。綜合治理措施指各種單項治理措施的結合,對上述農林牧工程等措施統一規劃、統籌安排,使治理水土流失的效果最佳。中國北方的黃土高原和南方的紅壤山丘地區水土流失最為嚴重。搞好水土保持對於發展丘陵山區的農業生產、減少水旱災害、減少河水含沙量、維持當地生態平衡以及在國土整治工作中都具有重要意義。

【澇】因地表大麵積積水或土壤水分含量過高使農作物生產不良而減產的現象。廣義理解包括耕作層土壤過濕通氣性差的漬害。一般把地麵有積水的稱為明澇,把地麵積水不明顯而耕作層土壤水分含量過高的漬害叫漬澇。多形成於地下水位高的低窪地區,因地麵排水不暢,每遇連續降雨即有大量水分積聚。防治澇災的主要措施有:挖截滲溝攔截區外來水,建排水溝,用抽水機把澇水提出區外;挖深溝排地下水,降低地下水位,減少土壤含水量。

【鹽湖】湖水礦化度大於35克/升的湖泊。多位於幹旱地區。由於降水量少而蒸發量較大,湖水蒸發量超過降水量和注入的河水量,湖水容易聚積大量的鹽分,往往礦化度高。如柴達木盆地內蒸發量達2400—3600毫米,為年降水量的30—50倍,故多鹽湖,如察爾汗鹽湖、茶卡鹽湖等。按化學成分鹽湖可分為碳酸鹽類型、硫酸鹽類型、氯化物類型及硫酸鹽向氯化物過渡類型。湖泊水化學類型的變化規律是由碳酸鹽類向硫酸鹽類和氯化物類演變。據有關研究表明,目前大部分鹽湖正逐漸濃縮,湖泊化學成分隨鹽類的析出而發生劇烈變化。既有幹鹽湖,又有水鹽湖,也有介於二者之間的過渡型鹽湖。鹽湖中資源豐富,如中國內蒙古的鹽湖盛產天然堿,新疆的鹽湖盛產食鹽和芒硝,青藏同原的鹽湖盛產鉀、硼、鋰等。

【鹹水湖】礦化度在1—3.5克/升的湖泊。鹹水湖的化學組成多為氯化物,礦化度高,硬度也比淡水湖大,多為硬水或極硬水。鹹水湖除含有常量元素外,還含有豐富的微量元素。中國的鹹水湖主要分布在內流區域,大多屬中營養型或貧營養型湖泊。由於氣候因素和水資源的短缺,大部分鹹水湖向濃縮的方向發展,礦化度有不斷增加的趨勢。中國著名的鹹水湖有青海湖、西藏自治區的納木錯、色林錯等。其中青海湖麵積4200平方公裏,湖水貯量742億立方米,是中國的第一大鹹水湖。有的湖泊受入湖河水流量變化的影響,時鹹時淡,還可能隨河流改道而遊移,如新疆維吾爾自治區著名的羅布泊。

【淡水湖】又稱吞水湖、排水湖。湖水礦化度小於1克/升的湖泊。主要分布在濕潤地區。由於入湖河流流入的水量超過湖麵蒸發量,造成湖泊的溢流,在這種情況下,湖水的礦化度較低。這類湖泊由於有河流來水,並有泄水道與河流相通,湖水外泄流動,對河流起調節作用。多分布在外流區域。在中國長江中下遊的湖泊均為淡水湖,湖水礦化度不到200毫克/升。中國五大淡水湖為洞庭湖、鄱陽湖、洪澤湖、太湖、巢湖。鄱陽湖湖水麵積3960平方公裏,是中國第一大淡水湖。洞庭湖麵積2740平方公裏,這兩個淡水湖貯水量達437億立方米,對長江洪水起了重要調節作用。

【構造湖】由於地殼構造運動(斷裂、褶皺、地塹等)所產生的凹陷而彙集地表水和地下水形成的湖泊。其湖岸特征一般平直狹長,岸坡峻陡。湖水深,容積大,呈長條形。按地殼運動的性質可分為褶皺湖、斷層湖兩大類。世界上最深的湖泊,俄羅斯的貝加爾湖即為斷層作用所致,其長636千米,平均寬48千米,最寬處79.4千米,平均深730米,最大水深達1620米。東非大裂穀為世界構造湖群最集中的分布區,著名的坦噶尼喀湖(最深處達1453米)、馬拉維湖(最大深度706米)就位於此。中國雲南的滇池、洱海也屬構造湖。

【季節性湖泊】季節性積水的湖泊。這類湖泊全靠降水補給,在雨季降水多時,在低窪處積水成湖。旱季時由於大量蒸發和滲漏,湖泊幹涸無水,湖盆則成為低地,每年可種一季旱作。如雲貴高原很多岩溶湖,江漢平原一些碟形低地很多都為季節性湖泊。

【火山湖】又稱火口湖。以死火山口為湖盆積水而形成的湖泊。火山噴發後,冷卻的熔岩和碎屑物堆積於火山口周圍,形成一個四壁陡峻、中央深邃的漏鬥窪地,集水後形成火山湖。其外形近圓形或馬蹄形,麵積較小而深度較大。有的火山湖沒有出口,湖水從多孔的火山物質中滲出。有的火山湖水從破口溢出而形成瀑布。有的火山湖形成後火山複活重新噴發,在湖中心形成新的火山錐或島嶼。CraterLake火山湖英文詞來源於美國的俄勒岡州的克來特湖。中國長白山主峰白頭山頂的天池即為著名的火山湖,其麵積9.8平方千米,平均水深204米,最大水深達384米。

【高山湖】又稱高原湖。位於高山和高原上的湖泊。按湖水含鹽分多少高山湖可分為淡水湖與鹹水湖;按流出湖泊的河流特征可分為外流湖與內陸湖;按湖盆的成因可分為構造湖、火山湖、岩溶湖、風蝕湖、冰川湖與堰塞湖。中國高山湖很多,海拔多在4000米以上,位於西藏的納木錯(湖)海拔4798米,湖水麵積達1920平方千米,是世界上海拔最高的大鹹水湖。南美洲的的的喀喀湖海拔3812米,湖麵積約8.3萬平方千米,水深304米,是一個大的高山淡水湖。中國天山巴音布魯克草原的天鵝湖也是一個高山湖。

【遊移湖】湖泊的位置不固定,受入湖河流改道的影響,在一定範圍內移動的湖泊。如新疆維吾爾自治區的羅布泊就是一個有名的遊移湖。羅布泊靠塔裏木湖、孔雀河來水,也有部分地下水補給。由於羅布泊地東部地殼不斷抬升,河流改道,使湖水不斷向西滾動。

【地下湖】又稱暗湖。在可溶性岩層內部因岩溶作用而形成,具有較大空間彙聚地下水的湖泊。它與暗河相通,起儲存和調節地下水的作用。

【熱湖】又稱熱水湖。湖水水溫高於常溫的湖泊,例如西藏羊八井熱水湖麵積7300多平方米,最深處達16米,水溫保持在46—57度之間,可以煮熟雞蛋。熱湖多分布在岩漿活動區,岩漿活動是熱源,高山冰雪和降雨提供源源不斷的地下水。在古老的火山口處也是熱湖的分布區,此外在深部裂隙水上升的地區,在適當地方也會有熱湖存在。羊八井地區分布著許多的溫泉、熱泉、熱水塘等。北美加勒比海的多米尼加島上有一個麵積達5400平方米的熱水湖,分布在古老的火山上,水溫高,可達到沸騰狀態。

【湖泊營養化】湖泊水體內植物營養元素逐漸積累的過程。由於植物營養物(氮、磷等)含量的增加,使水生生物,主要是各種藻類大量繁殖,導致魚類生存空間越來越小,失去良好食料。水體中溶解氧急劇減少,從而影響魚類生存,嚴重時常使魚類大量死亡。在城市化和工業化地區大量的洗滌劑、肥料和廢棄物排入湖泊中,可加速湖泊富營養化過程。

【水庫】人類按一定目的,在河道上建壩麵形成的人工湖泊。水庫一般由攔河壩、輸水建築物和溢洪道三部分組成,其中攔河壩起著抬高水位攔蓄水量的作用;輸水建築物供農用灌溉取水、引水發電、放空水庫存水等用;溢洪道是水庫的太平門,泄洪用。水庫分為湖泊型和河道型兩類型,不同類型的水庫其形態特征、水文特征和泥沙淤積規律等各不相同。湖泊型水庫的壩身高、庫容大、形狀渾圓,如官廳、密雲等水庫;河川型水庫的壩身較低、庫容小、形裝狹長,基本保持河流的形狀。由於水庫在蓄水和放水過程中,其水位經常變化,其相應的庫容也時時在變化,為此規定將能起限定變化範圍的控製性水位叫特征水位,其相應的庫容叫特征庫容。古代建庫的目的僅限於農業灌溉。現代水庫的作用是多方麵的,有防洪、灌溉、發電、通航、養殖和旅遊度假等作用。