水文学-第六节 湖水的运动与调蓄

第六节 湖水的运动与调蓄

一、湖泊概述

湖泊是陆地表面具有一定规模的天然洼地的蓄水体系，是湖盆、湖水以及水中物质组合而成的自然综合体。由于湖泊是地表的一种交替周期较长的、流动缓慢的滞流水体，加之它深受其四周陆地生态环境和社会经济条件的制约，因而，与河流和海洋相比，湖泊的动力过程、化学过程及生物过程均具有鲜明的个性和地区性的特点。在地表水循环过程中，有的湖泊是河流的源泉，起着水量贮存与补给的作用；有的湖泊（与海洋沟通的外流湖）是河流的中继站，起着调蓄河川径流的作用；还有的湖泊（与海洋隔绝的内陆湖）是河流终点的汇集地，构成了局部的水循环。

陆地表面湖泊总面积约270万平方公里，占全球大陆面积的1.8％左右，其水量约为地表河流溪沟所蓄水量的180倍，是陆地表面仅次于冰川的第二大水体。世界上湖泊最集中的地区为古冰川覆盖过的地区，如芬兰、瑞典、加拿大和美国北部。我国也是一个多湖泊的国家，湖泊面积在1平方公里以上的有2300余个，总面积为71787平方公里，占全国总面积的8％左右。我国湖泊的分布以青藏高原和东部平原最为密集。

（一）湖泊的类型

研究目的不同，划分湖泊类型的方法和依据也不同，主要分类方法有按湖盆成因、按湖水补给与径流的关系；按湖水盐度分类等等。

1.按湖盆的成因分类 湖盆是湖泊形成的基础，湖盆的成因不同、湖泊的形态、湖底的原始地形也各异，而湖泊的形态特征往往对湖水的运动、理化性质、水生生物生长以及湖泊的演化，都有不同程度的影响，因而按湖盐成因分类，得到广泛的应用。天然湖盆是在内、外力相互作用下形成的，以内力作用为主形成的湖盆主要有构造湖盆、火口湖盆和阻塞湖盆等；以外力作用为主形成的湖盆主要有河成、风成、冰成、海成以及溶蚀等不同类型的湖盆。

1）构造湖 由于地壳的构造运动（断裂、断层、地堑等）所产生的凹陷形成。其特点是：湖岸平直、狭长、陡峻，深度大。例如，贝加尔湖、坦噶尼喀湖、洱海等。

2）火口湖 火山喷发停止后，火山口成为积水的湖盆，其特点是外形近圆形或马蹄形，深度较大，如白头山上的天池。

3）堰塞湖 有熔岩堰塞湖与山崩堰塞湖之分。前者为火山爆发熔岩流阻塞河道形成，如镜泊湖、五大连池等；后者为地震、山崩引起河道阻塞所致，这种湖泊往往维持时间不长，又被冲而恢复原河道。例如，岷江上的大小海子（1932年地震山崩形成的）。

4）河成湖 由于河流的改道、截弯取直、淤积等，使原河道变成了湖盆，其外形特点多是弯月形或牛轭形，故又称牛轭湖，水深一般较浅，例如，我国江汉平原上的一些湖泊。

5）风成湖 由于风蚀洼地积水而成，多分布在干旱或半干旱地区，湖水较浅，面积、大小、形状不一，矿化度较高。例如，我国内蒙古的湖泊。

6）冰成湖 由古代冰川或现代冰川的刨蚀或堆积作用形成的湖泊、即冰蚀湖与冰碛湖，特点是大小、形状不一，常密集成群分布，例如芬兰、瑞典、北美洲及我国西藏的湖泊。

7）海成湖 在浅海、海湾、及河口三角洲地区，由于沿岸流的沉积、使沙嘴、沙洲不断发展延伸，最后封闭海湾部分地区形成湖泊，这种湖泊又称碛湖，例如，杭州的西湖。

8）溶蚀湖 由于地表水及地下水溶蚀了可溶性岩层所致，形状多呈圆形或椭圆形，水深较浅，例如，贵州的草海。

总之，天然湖盆往往是由两种以上因素共同作用而成。

2.按湖水补排情况分类 可分吞吐湖和闭口湖两类，前者既有河水注入，又能流出，例如，洞庭湖；后者只有入湖河流，没有出湖水流，例如，罗布泊。

按湖水与海洋沟通情况可分外流湖与内陆湖两类。外流湖是湖水能通过出流河汇入大海者，内陆湖则与海隔绝。

3.按湖水矿化度分类 按湖水含盐度的大小，可分为淡水湖、微咸水湖、咸水湖及盐水湖4类。淡水湖矿化度小于1克/升；微咸水湖矿化度在1—24克/升之间；咸水湖矿化度在24—35克/升之间；盐水湖矿化度大于35克/升。外流湖大多为淡水湖，内陆湖则多为咸水湖、盐水湖。

4.按湖水营养物质分类 按湖水所含溶解性营养物质的不同，湖泊可分为贫营养湖、中营养湖、富营养湖3大基本类型。一般近大城市的湖泊，由于城市污水及工业废水的大量进入，多已成为富营养化的湖泊。

（二）水库的结构、分级与类型

水库是人们按照一定的目的，在河道上建坝或堤堰创造蓄水条件而形成的人工湖泊，其水体运动特性及各种过程，基本上与天然湖泊相似。据统计，全世界已建和在建水库的总库容约5万多亿立方米，水库总面积约40万平方公里。我国是世界上水库最多的国家，目前已建大、中、小型水库约86800座，总库容约4169亿立方米，另外还有库容在10万立方米以下的塘坝630多万个，如此众多的水库塘坝，对我国的生态环境有着巨大的影响。

1.水库的结构

1）水库的组成 水库一般由拦河坝、输水建筑和溢洪道3部分组成。拦河坝也称挡水建筑物，主要起拦蓄水量（抬高水位）的作用；输水建筑物是专供取水或放水用的，即引水发电、灌溉或放空水库等，也能兼泄部分洪水；溢洪道也称泄洪建筑物，供渲泄洪水、作防洪调节与保证水库安全之用，故有水库的太平门之称。此外，有些水库为了航运、发电和排除泥沙，往往增设通航建筑物、水电站厂房及排沙底孔等。

2）特征库容与特征水位 一个水库的总库容通常包括防洪库容、兴利库容和死库容。相应于各种库容有各种特征水位。

（1）死库容与死水位（设计最低水位）水库在调蓄过程中有一个设计最低水位，它是根据发电最小水头和灌溉最低水位而确定的，同时也考虑到泥沙的淤积情况。这个水位也称死水位，死水位以下的库容不能用以调节水量，称死库容。

（2）兴利库容（有效库容）与正常高水位为了满足灌溉、发电等需要而设计的库容，称为兴利库容。兴利库容相应的水位，称正常高水位，即水库在正常运用条件下允许保持的最高水位，它也是确定水工建筑物的尺寸、投资、淹没损失、发电量等的重要指标。

（3）防洪库容与设计洪水位、校核洪水位和汛前限制水位为调蓄上游入库洪水、削减洪峰、减轻下游洪水威胁，以达到防洪目的的库容，称防洪库容。在水库正常运行情况下，

当发生设计洪水时，水库允许达到的最高水位（与防洪库容），称为设计洪水位或最高洪水位。当发生特大洪水时，水库允许达到的最高水位，称为校核洪水位。在汛期到来之前，常预先把水库放空一部分，利用这部分放空的库容增加拦蓄洪水的能力，以削弱洪峰。相应于放空的那部分库容的水位称为汛前限制水位，即水库调洪起始水位，它是由洪水特性和防洪要求综合考虑确定的，在洪水来临前，水库不能超过此水位。

2.水库的分级 水库的总库容是指与校核洪水位相应的水库容积，它包括了死库容、兴利库容、防洪库容和超高库容。我国目前大中小型水库是按总库容的大小划分等级的，见表3—14。

3.水库的类型 由于兴建水库的河段地形特征及建筑物规模的不同，水库可分湖泊型和河川型两大类。不同类型的水库，其形态特征、水流运动及泥沙淤积规律也各异。

1）湖泊型水库坝身高，库容大，形状浑圆，水面比降很小，流速小，河流入库时水面突然展宽，水面比降突然变小，进水量多，出库水量少，泥沙淤积主要在河流入库口附近呈三角洲的淤积形式，并有异重流现象。

2）河川型水库坝身低，库容小，库形狭长，水面展宽不大，比降大，流速较大，水库基本保持原河流形状，略加宽和抬高了水位，故泥沙 …… 此处隐藏：2565字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……