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水文学-第六节 湖水的运动与调蓄(5)

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它影响着湖盆形态的演变、湖水的物理性质、化学成分和水生生物的分布与变化,因此,研究湖水的运动是有重大意义的。

(一)湖水的混合

湖水的混合是湖中的水团或水分子在水层之间相互交换的现象。湖水混合过程中,湖水的热量、动量、质量及溶解质等,从平均值较大的水域向较小的水域转移,使湖水表层吸收的辐射能及其它理化特性传到深处,并使湖底的营养盐类传到表层。

湖水混合的结果,使湖水的理化性状在垂直及水平方向上均趋于均匀,从而有利于水生生物的生长。湖水的混合方式有紊动混合和对流混合,前者也称紊动扩散,是由风力和水力坡度力作用产生的,后者也称对流扩散,主要是湖水密度差引起的。关于紊动扩散和对流扩散的机制及方程,可参见本书第二章第三节。

湖水混合的速度会受到各水层阻力的影响,各水层密度差异越大,阻力就越大,这种阻力称为湖水的稳定度。当湖水密度随深度增大而增大时,就比较稳定,反之就不稳定。湖水稳定度一般可用垂直密度梯度来表示,即:

式中,E为湖水垂直稳定度的密度梯度,以克/厘米2计;ρ为湖水密度;h为水深。 另一种表示湖水稳定度的方法是以要改变水团稳定度所需作的功来表示。在一个湖泊内,层间密度不同的湖水处于稳定的平衡状态时,水团的重心位置必低于湖水处于均匀状态时的水团重心位置,因此,所需作的功为:

S y=Mσ (3-58)

式中,Sy为湖水稳定度; M为整个湖水的质量;σ为层间密度不同的湖水与均匀状态的湖水两者重心间的距离。

(二)湖泊波漾

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