自然地理学之自然地理学之湖泊和沼泽湖泊和沼泽一、一、湖泊•(一)湖泊概述(一)湖泊概述•湖泊的定湖泊的定义::湖湖泊泊是是指指终年年蓄蓄积了了水水,,又又不不直直接接与与海海洋洋相相连的天然洼地它是湖盆和湖水的的天然洼地它是湖盆和湖水的总称 •湖泊与水湖泊与水库的区的区别??•湖泊是天然成因;水湖泊是天然成因;水库是人工建成的是人工建成的浙江千浙江千岛湖湖•地球上湖泊的地球上湖泊的总面面积有有270270万万kmkm2 2,,占全部大占全部大陆面面积的的1.81.8%世界上湖泊最集中的地区有芬%世界上湖泊最集中的地区有芬兰( (号称号称““千湖之千湖之国国”)”)、瑞典,以及加拿大和美国北部瑞典,以及加拿大和美国北部 世界上最大的湖是世界上最大的湖是____________?世界上最深的湖是?世界上最深的湖是________________?世界上海拔最高的湖是?世界上海拔最高的湖是____________?世界?世界上上储水量最大的淡水湖是水量最大的淡水湖是________________?世界上面?世界上面积最最大的淡水湖是大的淡水湖是____________________________??几个几个问题:里海里海贝加加尔湖湖青海湖青海湖贝加加尔湖湖苏必利必利尔湖湖•湖泊的作用?湖泊的作用? ① ① 具有具有调节河川径流和气候的作用。
河川径流和气候的作用② ② 湖泊也是人湖泊也是人类宝宝贵的自然的自然资源之一,源之一,是人是人类生活和生生活和生产的重要水源,人的重要水源,人们可利可利用湖水用湖水发展灌展灌溉、、发电、城市工、城市工矿的供水、的供水、水上运水上运输、养殖、养殖业、旅游、旅游业,有的,有的还能提能提供大量化工原料(如供大量化工原料(如盐、除芒硝、石膏等、除芒硝、石膏等以及多种稀有元素)以及多种稀有元素) 盐湖水干后成了湖水干后成了————盐矿盐湖湖 •所有湖泊都有其形成、所有湖泊都有其形成、发展与消亡的展与消亡的过程•湖泊是在内、外湖泊是在内、外动力地力地质作用相互作用下形作用相互作用下形成的以内力作用以内力作用为主形成的湖泊主要有构主形成的湖泊主要有构造湖、火口湖和阻塞湖等造湖、火口湖和阻塞湖等;;以外力作用以外力作用为主主形成的湖泊主要有河成湖、形成的湖泊主要有河成湖、风成湖、冰成湖、成湖、冰成湖、海成湖以及侵海成湖以及侵蚀湖等一般内力作用形成的一般内力作用形成的湖泊湖泊规模模较大,而外力作用形成的湖泊大,而外力作用形成的湖泊规模模较小 •干燥区的湖泊由于干燥区的湖泊由于盐分不断分不断积累,淡水湖累,淡水湖转化化为咸水湖咸水湖。
湖泊知湖泊知识拓展拓展(二)湖泊的分(二)湖泊的分类 • •湖泊的分类方法很多,主要有:按湖盆成因分类,按湖水补排情况分类,按湖水矿化度分类,按湖水营养物质分类等1 1.按湖盆的成因分.按湖盆的成因分类 •构造湖:构造湖:由于地壳的构造运由于地壳的构造运动而沿断裂(断裂、而沿断裂(断裂、断断层、地、地堑等)等)产生一些凹陷形成湖盆生一些凹陷形成湖盆其特点其特点是:湖岸平直、狭是:湖岸平直、狭长、陡峻、深度大例如,湖、陡峻、深度大例如,湖贝加加尔、坦噶尼喀湖、滇池、洱海坦噶尼喀湖、滇池、洱海还有一些是有一些是由于构造运由于构造运动引起区域地壳下沉而形成湖盆,引起区域地壳下沉而形成湖盆,如如维多利多利亚湖、洞庭湖、鄱阳湖、湖、洞庭湖、鄱阳湖、太湖太湖等等 贝加加尔湖湖• •火口湖:火口湖:火山火山喷发停止后,火山口成停止后,火山口成为积水的湖水的湖盆其特点是外形近其特点是外形近圆形或形或马蹄形,深度蹄形,深度较大如白如白头山上的天池、雷州半山上的天池、雷州半岛的湖光湖的湖光湖长白山上的天池白山上的天池 •堰塞湖:堰塞湖:有熔岩堰塞湖与山崩堰塞湖之分有熔岩堰塞湖与山崩堰塞湖之分。
熔岩堰熔岩堰塞湖为火山爆发熔岩流阻塞河道形成,如镜泊湖、五塞湖为火山爆发熔岩流阻塞河道形成,如镜泊湖、五大连池等;大连池等;山崩堰塞湖为地巴山崩引起河道阻塞所致,山崩堰塞湖为地巴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(例如岷江上的大小海子(19321932年地震山崩形成的)年地震山崩形成的)此外,水库是一种人工堰塞湖,它由人工在河道上建此外,水库是一种人工堰塞湖,它由人工在河道上建坝蓄水而成坝蓄水而成黑龙江五大连池黑龙江五大连池湖北秭湖北秭归县沙沙镇溪千将坪特大滑坡全貌溪千将坪特大滑坡全貌 •河成湖:河成湖:由于河流改道、截弯取直、淤由于河流改道、截弯取直、淤积等,使等,使原河道原河道变成了湖盆其外形特点多是弯月形或牛成了湖盆其外形特点多是弯月形或牛轭形,故又称牛形,故又称牛轭湖,水深一般湖,水深一般较浅例如,我浅例如,我国江国江汉平原上的一些湖泊平原上的一些湖泊 宁宁夏夏黄黄河河牛牛轭湖湖 •风成湖:成湖:由于由于风蚀洼地洼地积水而成,多分布在干旱水而成,多分布在干旱或半旱地区湖水或半旱地区。
湖水较浅,面浅,面积大小、形状不一,大小、形状不一,矿化度化度较高例如,我国内蒙古的湖泊、甘高例如,我国内蒙古的湖泊、甘肃敦煌的敦煌的月牙湖月牙湖月牙湖宁夏宁夏风成湖成湖•冰成湖:冰成湖:由古代冰川或由古代冰川或现代冰川的刨代冰川的刨蚀或堆或堆积作作用形成的湖泊,即冰用形成的湖泊,即冰蚀湖与冰湖与冰债湖其特点是大小、其特点是大小、形状不一,常密集成群分布例如芬形状不一,常密集成群分布例如芬兰、瑞典、北、瑞典、北美洲及我国西藏的湖泊美洲及我国西藏的湖泊 北美洲五大湖北美洲五大湖•海成湖海成湖:在浅海、海湾及河口三角洲地区,由于:在浅海、海湾及河口三角洲地区,由于沿岸流的沉沿岸流的沉积,使沙嘴、沙洲不断,使沙嘴、沙洲不断发展延伸,最后展延伸,最后封封闭海湾部分地区形成湖泊,又称海湾部分地区形成湖泊,又称为泻湖 拦湾湾坝(万宁市)(万宁市) 拦湾湾坝 拦湾湾坝 n n2 2.按湖水.按湖水进进出情况分出情况分类类 •可可分分吞吞吐吐湖湖((泄泄水水湖湖))和和闭闭口口湖湖((不不泄泄水水湖湖))前前者者既既有有河河水水注注入入,,又又能能流流出出,,例例如如,,洞洞庭庭湖湖、、鄱鄱阳阳湖湖等等;;后后者者只只有有入入湖湖河河流流,,没没有有出出湖湖水水流流,,例例如如,,青青海海湖湖、、里里海海等等。
有有时时有有河河水水注注入入,,又又能能流流出出,,有有时时只只有有入入湖湖河河流流,,没没有有出出湖湖水水流流,,他他们们呈呈间间隙隙发发生生,,称称间间隙湖新疆哈新疆哈纳斯湖斯湖世世界界上上最最大大的的湖湖————里里海海3 3.按湖水与海洋沟通情况分类.按湖水与海洋沟通情况分类 •可分为外流湖与内陆湖外流湖是湖水能通可分为外流湖与内陆湖外流湖是湖水能通过出流河汇人大海者过出流河汇人大海者例如,太湖、洪泽湖例如,太湖、洪泽湖等等;内陆湖则与海隔绝,湖水不能外流入海内陆湖则与海隔绝,湖水不能外流入海例如,新疆的乌仑古湖、罗布泊(现已干涸)例如,新疆的乌仑古湖、罗布泊(现已干涸)、青海湖等、青海湖等青海湖青海湖4.按湖水.按湖水矿化度分化度分类 •按湖水按湖水矿化度的大小,可分淡水湖,化度的大小,可分淡水湖,矿化度小于化度小于lglg/L/L;;微咸湖,微咸湖,矿化度在化度在l-24g/Ll-24g/L;;咸水湖,咸水湖,矿化化度在度在24-3524-35g/Lg/L;;盐水湖,水湖,矿化度大于化度大于3535g/Lg/L外流外流湖大多湖大多为淡水湖,内淡水湖,内陆湖湖则多多为咸水湖、咸水湖、盐水湖。
水湖 •部分学者将部分学者将湖水含湖水含盐度度<0.3‰<0.3‰的湖泊称的湖泊称为淡水湖、淡水湖、湖水含湖水含盐度介于度介于0.3‰-24.7‰0.3‰-24.7‰的湖泊称的湖泊称为半咸湖、半咸湖、湖水含湖水含盐度度> > 24.7‰ 24.7‰的的为咸水湖,咸水湖,含含盐度达到度达到饱和和结晶的称晶的称为盐湖盐度最大的湖度最大的湖——死海死海盐度最大的湖度最大的湖——死海死海死海的水含死海的水含盐量很高,一般量很高,一般为250‰,每公升湖水含,每公升湖水含盐227~~275克,在克,在110米深米深处,,可达到可达到327克因此,死海成了一个克因此,死海成了一个“大大盐库”,所,所蕴藏的藏的盐量足量足够全世界全世界40亿人食用人食用2,,000年此外,湖水里年此外,湖水里还有几十有几十亿吨的吨的钾盐、硫酸、硫酸镁、溴、碘和其它、溴、碘和其它许多有用的多有用的化学元素死海湖水的化学元素死海湖水的盐类含量高,比重也大,一般含量高,比重也大,一般为1.172~~1.227,比人体比重,比人体比重((1.021~~1.097)大,因此,人在水面上躺着也不会下沉大,因此,人在水面上躺着也不会下沉。
·青海湖青海湖5 5.按湖水.按湖水营养物养物质分分类•按湖水所含溶解性按湖水所含溶解性营养物养物质的不同,可分的不同,可分为贫营养湖、中养湖、中营养湖、富养湖、富营养湖 云云南南——滇滇池池(三)湖水温度和化学成分(三)湖水温度和化学成分 n n1 1..湖水温度湖水温度 •由于湖水增温和冷却作用,由于湖水增温和冷却作用,湖水温度沿垂湖水温度沿垂线线的分布有三的分布有三种情况•((l l))正温正温层层 全湖水温不低于全湖水温不低于4 4℃℃,,这时这时上上层层水温水温较较高,密度小;下高,密度小;下层层温度低而密度温度低而密度较较大水温的大水温的这这种分布种分布称称为为正温正温层层这这种湖泊也称种湖泊也称为为暖湖暖湖在正温在正温层层的垂直分的垂直分布中,往往由于上下布中,往往由于上下层层之之间间水温由高急水温由高急剧剧下降到下下降到下层较层较低温度,便形成一突低温度,便形成一突变层变层,称,称为为温温跃层跃层 •湖水的湖水的热量来源于太阳量来源于太阳辐射能、空气的乱流射能、空气的乱流热交交换、、水汽凝水汽凝结潜潜热和地壳和地壳传导热量等,其中以太阳量等,其中以太阳辐射能射能为主。
主 ((2 2)逆温)逆温层 全湖水温低于全湖水温低于4℃4℃,其中上,其中上层温温度度较低,而下低,而下层水温水温较高,但不高于高,但不高于4℃4℃((4℃4℃时水的密度最大)水温的水的密度最大)水温的这种分布称种分布称为逆温逆温层这种湖泊也称种湖泊也称为冷湖冷湖 ((3 3)同温)同温层 当全湖水温上下一致当全湖水温上下一致时,称,称为同同温温层 •热带的湖泊的湖泊为正温正温层分布;寒分布;寒带的湖泊的湖泊为逆温逆温层分布;温分布;温带的湖泊的湖泊则随季随季节不同而不同,冬季不同而不同,冬季为逆温逆温层,夏季,夏季为正温正温层,春、秋季,春、秋季则出出现同温同温层 n n2 2.湖水的化学成分.湖水的化学成分 •湖水的化学成分和含湖水的化学成分和含盐量与海水、河水、地下水有明量与海水、河水、地下水有明显的差异,表的差异,表现出如下特点出如下特点 (( l))湖水的湖水的矿化度差异大化度差异大 湖水通常含有湖水通常含有HCO3-,,CO32-,,CI-,,Ca2+,,Na+,,K+,,Mg2+等主要离子和一些生物原生等主要离子和一些生物原生质、有机、有机质和溶解气体等。
和溶解气体等在湿在湿润地区,地区,年降水量大于年蒸年降水量大于年蒸发量,湖泊多量,湖泊多为吞吐湖,吞吐湖,水流交替条件好,湖水水流交替条件好,湖水矿化度低,化度低,为淡水湖在干旱地区,在干旱地区,湖面年蒸湖面年蒸发量量远大于年降水量,内大于年降水量,内陆湖泊的入湖径流量全湖泊的入湖径流量全部耗于蒸部耗于蒸发,,导致湖水中致湖水中盐分分积累,累,矿化度增大,形成咸化度增大,形成咸水湖或水湖或盐湖 ((2 2)湖中生物作用)湖中生物作用强烈烈 营养元素(养元素(N N,,P P))在湖在湖水、生物体、底水、生物体、底质中循中循环,各地的淡水湖泊都有不,各地的淡水湖泊都有不同程度的富同程度的富营养化的养化的趋势其中以云南的滇池最其中以云南的滇池最为典型3 3)湖水交替)湖水交替缓慢,深水湖有分慢,深水湖有分层性性 随着水随着水深的增加,溶解氧的含量降低,深的增加,溶解氧的含量降低,COCO2 2的含量增加在的含量增加在湖水停滞区域,会形成局部湖水停滞区域,会形成局部还原原环境,以致湖水中境,以致湖水中游离氧消失,出游离氧消失,出现H H2 2S S,,CHCH4 4类气体。
气体(四)湖水运(四)湖水运动与水量平衡与水量平衡 n n1 1.湖水运动 •湖水总是处在不断地运动状态之中,运动形式主要是具有周期性升降波动和非周期性的水平流动 •(l)湖水的混合 湖水混合是湖中的水团或水分子在水层之间相互交换的现象 •湖水混合的方式有涡动混合和对流混合涡动混合是由风力和水力坡度力作用产生的,而对流混合是由湖水密度差异引起的 (2)湖流)湖流 湖流是指湖水沿一定方向的前湖流是指湖水沿一定方向的前进运运动湖流按其湖流按其形成原因可分形成原因可分风成湖流、梯度流、成湖流、梯度流、惯性流和混合流性流和混合流等 风成湖流:成湖流:主要是由主要是由风的作用下引起的,同的作用下引起的,同风海流的成因相似海流的成因相似梯度流(重力流):梯度流(重力流):是由于水面是由于水面倾斜斜产生的重力水平分力而引生的重力水平分力而引起的湖水流起的湖水流动若这种梯度流是由于湖泊与河流相通而引起的,种梯度流是由于湖泊与河流相通而引起的,也称也称为吞吐流 惯性流:性流:是由于是由于产生湖流的外力停止作用后,水在生湖流的外力停止作用后,水在惯性力作用性力作用下仍沿一定方向而流下仍沿一定方向而流动,,这种种惯性流也称余流。
性流也称余流混合流:混合流:是由两种以上的湖流混合而成的是由两种以上的湖流混合而成的 •湖流也可分湖流也可分为水平水平环流和垂直流和垂直环流水平环流又可分流又可分为气旋气旋型湖流(型湖流(图5 5..1414)和反气旋型湖流水平)和反气旋型湖流水平环流多在流多在较稳定的定的风力作用下形成的湖水的垂直力作用下形成的湖水的垂直环流常流常发生在生在湖水温湖水温变化化时期期 n n((3 3)湖泊增减水)湖泊增减水 • •由于由于强风强风或气或气压骤变压骤变.引起的漂流,使湖泊向.引起的漂流,使湖泊向风风岸水量聚岸水量聚积积,,水位上升,称水位上升,称为为增水;而背增水;而背风风岸水量减少,水位下降,称岸水量减少,水位下降,称为为减减水湖泊增减水造成水位水湖泊增减水造成水位变变化的水位化的水位变变幅大小取决于幅大小取决于风风力的力的强强弱、湖盆的形弱、湖盆的形态态、湖水的深度(反比关系)等湖水的深度(反比关系)等 • •((4 4)定振波)定振波 湖中水位湖中水位发发生有生有节节奏的垂直升降奏的垂直升降变变化,叫做定振化,叫做定振波(也称波(也称驻驻波或波漾)波或波漾) • •影响定振波波腹大小、周期影响定振波波腹大小、周期长长短的主要因素是湖盆形短的主要因素是湖盆形态态、面、面积积和湖水深度等。
面和湖水深度等面积积小、深度大的湖泊,通常小、深度大的湖泊,通常定振波定振波摆动摆动快、快、周期短、水位周期短、水位变变幅也大;反之幅也大;反之则则周期周期长长、、变变幅小 • •定振波定振波周期和振幅的突周期和振幅的突变变,与气,与气压压、降水和、降水和风场风场分布的突分布的突变变有有关 • •湖中湖中发发生定振波生定振波时时,,总总有一个或几个点水位没有升降有一个或几个点水位没有升降变变化,化,这这些点称些点称为节为节或振或振节节定振波有定振波有单节单节、双、双节节和多和多节节而升降幅度而升降幅度最大的断面称最大的断面称为为波腹 •定振波的特点:定振波的特点:波峰没有水平移波峰没有水平移动,波峰和波,波峰和波谷在一定湖区内具有周期性的升降运谷在一定湖区内具有周期性的升降运动;水;水质点点运运动不同于前不同于前进波,在腹点波,在腹点处的的质点,只有垂直点,只有垂直方向运方向运动,在,在节点点处的的质点,点,仅有水平方向的运有水平方向的运动,在波面上的其余各点既有水平分速,也有垂,在波面上的其余各点既有水平分速,也有垂直分速,其直分速,其质点的运点的运动轨迹迹为抛物抛物线形;定振波形;定振波波及整个水波及整个水层,湖中全部水体,湖中全部水体摆动 •定振波的周期(定振波的周期(T T))可按下式可按下式计算;算;式中:式中:n n为节数;数;g g为重力加速度;重力加速度; H H为水深;水深;L L为水域水域长度。
度 •湖泊定振波的水位湖泊定振波的水位变幅、周期幅、周期长短,取决于湖短,取决于湖水面水面积、湖盆形、湖盆形态和湖水深度面和湖水深度深度大小深度大的湖泊,定振波的湖泊,定振波摆动快,周期短;反之,周期快,周期短;反之,周期长n n 2 2.湖泊水量平衡.湖泊水量平衡 •湖泊水量,由于收人和支出不尽相同,因而湖泊中湖泊水量,由于收人和支出不尽相同,因而湖泊中湖泊水量,由于收人和支出不尽相同,因而湖泊中湖泊水量,由于收人和支出不尽相同,因而湖泊中储储存的水量也在存的水量也在存的水量也在存的水量也在变变化其水量平衡方程化其水量平衡方程化其水量平衡方程化其水量平衡方程为为::::• •式中:式中:式中:式中:P P P P为为降水量;降水量;降水量;降水量;E E E E1 1为为湖面水汽凝湖面水汽凝湖面水汽凝湖面水汽凝结结量;量;量;量;R R R R表表和和和和R R R R地地为为地表和地下入流量;地表和地下入流量;地表和地下入流量;地表和地下入流量;R’R’R’R’ 表表和和和和R’R’R’R’ 地地为为地表和地下出流地表和地下出流地表和地下出流地表和地下出流量;量;量;量;E E E E2 2为为湖面蒸湖面蒸湖面蒸湖面蒸发发量;量;量;量;q q q q为为工工工工农业农业与城市引用水量;与城市引用水量;与城市引用水量;与城市引用水量;为为时时段始末湖水量的段始末湖水量的段始末湖水量的段始末湖水量的变变化化化化值值。
以上各以上各项项均按均按均按均按计计算算算算时时段段段段计计算单单位位位位为为m m m m3 3 •若若为为内内陆陆湖泊湖泊,湖水的收入量,湖水的收入量仅仅用于蒸用于蒸发发((E E)若若多年期多年期间间地下水的收人与支出量可地下水的收人与支出量可认为认为没有没有变变化,化,则则内内陆陆湖泊水量平衡方程湖泊水量平衡方程为为:: •式中:式中:P P为为湖面降水量;湖面降水量;R R为为入湖地表径流量入湖地表径流量 (五)湖泊水(五)湖泊水库的的调蓄作用蓄作用 • •1 水库的调节 •2 湖泊的调蓄作用• 1.水水库的的调节• •水水水水库库建成之后的建成之后的建成之后的建成之后的调调度运行,其主要工作就在于如何合理度运行,其主要工作就在于如何合理度运行,其主要工作就在于如何合理度运行,其主要工作就在于如何合理调调配水量按按按按调节调节周期的周期的周期的周期的长长短,水短,水短,水短,水库调节库调节可分日可分日可分日可分日调节调节、年、年、年、年调节调节及多年及多年及多年及多年调节调节。
其中日其中日其中日其中日调节调节是指通是指通是指通是指通过调节过调节使水使水使水使水库库在一昼夜之内,完成一个循在一昼夜之内,完成一个循在一昼夜之内,完成一个循在一昼夜之内,完成一个循环环,,,,日日日日调节时间调节时间不不不不长长,要求的,要求的,要求的,要求的调节库调节库容容容容较较小年调节调节是指利用水是指利用水是指利用水是指利用水库拦库拦蓄能力,将丰水期多余水量蓄存起来,以蓄能力,将丰水期多余水量蓄存起来,以蓄能力,将丰水期多余水量蓄存起来,以蓄能力,将丰水期多余水量蓄存起来,以备备枯水期使用,其枯水期使用,其枯水期使用,其枯水期使用,其调节调节周期周期周期周期为为一年,故称年一年,故称年一年,故称年一年,故称年调节调节当水库库已蓄已蓄已蓄已蓄满满,来水量仍大于用水量,,来水量仍大于用水量,,来水量仍大于用水量,,来水量仍大于用水量,将将将将发发生弃水此种生弃水此种生弃水此种生弃水此种仅仅能能能能调节调节部分多余水量的径流部分多余水量的径流部分多余水量的径流部分多余水量的径流调节调节,称不完全,称不完全,称不完全,称不完全年年年年调节调节,水,水,水,水库库如能如能如能如能拦拦蓄年度内全部来水量,称完全年蓄年度内全部来水量,称完全年蓄年度内全部来水量,称完全年蓄年度内全部来水量,称完全年调节调节。
多年多年调节调节是指水是指水是指水是指水库库将丰水年多余的水量蓄存起来,以将丰水年多余的水量蓄存起来,以将丰水年多余的水量蓄存起来,以将丰水年多余的水量蓄存起来,以补补枯水年水量的枯水年水量的枯水年水量的枯水年水量的不足,其不足,其不足,其不足,其调节调节周期可周期可周期可周期可连续连续好几年2.湖泊的湖泊的调蓄作用蓄作用 • •湖泊作湖泊作为为天然水天然水库库,,除了能除了能拦拦蓄本流域上蓄本流域上游来水,减游来水,减轻轻下游洪下游洪水的水的压压力外,力外,还还可分可分蓄江河洪水,降低于蓄江河洪水,降低于流河段的洪峰流量,流河段的洪峰流量,滞滞缓缓洪峰洪峰发发生的生的时间时间,,发挥调发挥调蓄作用二、沼二、沼泽((marsh或或swamp)) • •(一)沼(一)沼泽泽概述概述 • •(二)沼(二)沼泽泽的形成与的形成与类类型型 • •(三)沼(三)沼泽泽的水文特征的水文特征 • •(四)沼(四)沼泽泽的生物沉的生物沉积积作用作用 • •(五)沼(五)沼泽泽的利用改造的利用改造 • •(六)沼(六)沼泽泽地的功能地的功能 (一)沼(一)沼泽概述概述• • 沼沼泽泽是地表是地表过过度湿度湿润润,其上,其上长长有湿生植物,有湿生植物,并有泥炭堆并有泥炭堆积积的地段。
的地段所所谓谓泥炭,就是植物残泥炭,就是植物残体在水中缺氧的条件下,弱分解或几乎没有分体在水中缺氧的条件下,弱分解或几乎没有分解,逐年解,逐年积积累而形成的物累而形成的物质质•若把沼若把沼泽泽看作不看作不稳稳定的土地和不可航行的水,定的土地和不可航行的水,虽则虽则不科学,却很中肯不科学,却很中肯这这正着重指出了土地正着重指出了土地和水相互渗透的性和水相互渗透的性质质,表明沼,表明沼泽泽是介于是介于陆陆地和地和水体水体间间的自然体沼的自然体沼泽泽中中经经常含有大量的水,常含有大量的水,占占8989%-%-9494%,甚至更多,而泥炭只占%,甚至更多,而泥炭只占5 5%-%-1010%沼泽泽是良好的蓄水体是良好的蓄水体•沼沼泽是地表土壤是地表土壤层水水过饱和的地段它是一种特殊和的地段它是一种特殊的自然的自然综合体,具有三个基本特征:合体,具有三个基本特征:(1)(1)地表地表经常常过湿或有薄湿或有薄层积水:水:(2)(2)其上生其上生长湿生植物或沼生植物:湿生植物或沼生植物:(3)(3)有泥炭有泥炭积累或无泥炭累或无泥炭积累,但有潜育累,但有潜育层存在沼沼泽排水差,潜水面位于地表排水差,潜水面位于地表。
•全球沼全球沼泽面面积约占占陆地面地面积的的0.80.8%我国的沼%我国的沼泽主主要分布在四川的若要分布在四川的若尔盖高原、三江平原盖高原、三江平原( (北大荒北大荒) )等地,等地,总面面积约1111万平方公里,占全国万平方公里,占全国陆地面地面积1.151.15%当年年红军经过的松潘草地,面的松潘草地,面积27002700kmkm2 2. . 沼沼泽的形成与的形成与类型型• •1 1 沼沼泽泽的形成的形成 •2 2 沼沼泽泽的的类类型型 沼沼泽的形的形成成• •沼沼泽泽的形成和的形成和发发展,一般是在展,一般是在温湿和冷湿气候温湿和冷湿气候、、平坦和低洼平坦和低洼的地形条件下,有利于它的形的地形条件下,有利于它的形成和成和发发展沼沼泽泽地段的自然条地段的自然条件一般是地件一般是地势势低平、排水不低平、排水不畅畅、、蒸蒸发发量小于降水量,地表量小于降水量,地表组组成成物物质质粘重不易渗透故主要分粘重不易渗透故主要分布在冷温或温湿地布在冷温或温湿地带带其形成大致可分两种情况:大致可分两种情况:沼沼泽泽的形的形成可分成可分水体沼水体沼泽泽化化和和陆陆地沼地沼泽泽化化。
若若尔盖高原上的江盖高原上的江错湖湖湖湖滨沼沼泽 ((l l))水体沼水体沼泽化水体沼化水体沼泽化化过程程包括包括湖泊沼湖泊沼泽化化和和河流沼河流沼泽化化• •湖湖泊泊沼沼泽泽化化中中,,浅浅湖湖沼沼泽泽化化和和深深湖湖沼沼泽泽化化过过程程有有所所不不同同浅浅湖湖沼沼泽泽化化过过程程,,是是由由水水生生植植物物或或湿湿生生植植物物的的不不断断生生长长与与死死亡亡,,沉沉入入湖湖底底的的植植物物残残体体的的堆堆积积,,变变成成泥泥炭炭,,再再加加上上泥泥沙沙的的淤淤积积,,使使湖湖面面逐逐渐渐缩缩小小,,水水深深变变浅浅,,水水生生植植物物和和湿湿生生植植物物也也不不断断地地从从湖湖岸岸向向湖湖心心发发展展,,最最后后整整个个湖湖泊就泊就变变成了沼成了沼泽泽•深湖沼深湖沼泽化化过程是由于水中生程是由于水中生长长根茎的漂浮植根茎的漂浮植物,其根茎交物,其根茎交织在一起,形成在一起,形成““浮毯浮毯””,浮毯可与湖,浮毯可与湖岸相岸相连由风或水流或水流带入湖中的植物种子便在浮毯入湖中的植物种子便在浮毯上生上生长起来以后由于植物的不断生起来以后由于植物的不断生长与死亡,植与死亡,植物残体便累物残体便累积在浮毯在浮毯层上形成泥炭。
当浮毯上形成泥炭当浮毯层发展展到一定厚度到一定厚度时,浮毯,浮毯层下部的植物残体在重力作用下部的植物残体在重力作用下,下,渐渐沉入湖底形成下部泥炭沉入湖底形成下部泥炭层随着时间的推的推移,由于上、下部泥炭移,由于上、下部泥炭层的的扩大加厚,和湖底的填大加厚,和湖底的填高,高,净水水层逐逐渐减小,最后两者相减小,最后两者相连,湖泊就全部,湖泊就全部转化化为沼沼泽• 河流沼河流沼泽化化过程,常程,常发生在水浅、流速小的生在水浅、流速小的河段,其形成河段,其形成过程同浅湖沼程同浅湖沼泽化相似((((2 2))))陆陆地沼地沼地沼地沼泽泽化化化化陆陆地沼地沼地沼地沼泽泽化又可分化又可分化又可分化又可分为为森林沼森林沼森林沼森林沼泽泽化和草甸沼化和草甸沼化和草甸沼化和草甸沼泽泽化化化化过过程程程程 • • 森林沼森林沼泽泽化化过过程,往往是由于森林的自然程,往往是由于森林的自然演替、采伐和火演替、采伐和火烧烧之后而形成的之后而形成的( (迹地演化迹地演化而成而成) )在寒带带和寒温和寒温带带茂密的茂密的针针叶林区,叶林区,由于森林阻由于森林阻挡挡了阳光和了阳光和风风,枯枝落叶,枯枝落叶层层覆覆盖了地面,减少了地面蒸盖了地面,减少了地面蒸发发,枯枝落叶,枯枝落叶层层又又拦拦蓄了部分地面径流,如遇土壤底蓄了部分地面径流,如遇土壤底层为层为不易透水的岩石或沉不易透水的岩石或沉积层积层,就会使土壤,就会使土壤过过湿,引起森林退化,使适合湿,引起森林退化,使适合这这种种环环境的草境的草类类、、藓类藓类植物生植物生长长,从而森林逐,从而森林逐渐渐演演变变成成沼沼泽泽。
此外,森林采伐和火此外,森林采伐和火烧烧,可使土壤,可使土壤表表层变紧层变紧,减少了水分蒸,减少了水分蒸腾腾,使土壤表,使土壤表层层过过湿,湿,为为沼沼泽泽植物生植物生长发长发育育创创造了条件,造了条件,因而在采伐和火因而在采伐和火烧烧迹地上容易引起沼迹地上容易引起沼泽泽化• • •草甸沼草甸沼泽化化过程,常程,常发生在地生在地势低平、低平、排水不排水不畅的地方疏的地方疏丛草逐草逐渐被密被密丛草草所代替,植物残体在水不易流通的所代替,植物残体在水不易流通的环境境里,因分解不充分而里,因分解不充分而转化化为泥炭,草甸泥炭,草甸植被逐植被逐渐为沼沼泽植被所代替,草甸植被所代替,草甸转化化为沼沼泽2.沼.沼泽的的类型型 • •低位沼泽 •中位沼泽 •高位沼泽 低位沼低位沼泽 • •也称富营养型沼泽,它是沼泽发育的初级阶段其主要特征是;沼泽表面呈浅碟形;泥炭层不太厚;由于地表水和地下水补给丰富,水文状况尚未发生显著变化;沼泽植物以嗜养分植物为主(如莎草、芦苇等)中位沼中位沼泽 • •也叫过渡型沼泽或中营养型沼泽它是沼泽发育的过渡阶段其主要特征是:由于泥炭层的日益增厚,沼泽表层变得平坦;水分运动状况发生了改变;沼泽植物以中养分植物为主。
高位沼高位沼泽 • •也称贫营养型沼泽,它是沼泽发育的高级阶段其特点是:由于泥炭的不断累积,泥炭层较厚;沼泽表面中部凸起;沼泽中水文状况发生了显著的变化;沼泽植物以需养分少的为主(如水藓、羊胡子草等)必必须注意的是:注意的是: 这里的低位沼里的低位沼泽、中位沼、中位沼泽、高位沼、高位沼泽,,不是以不是以其所其所处地形高低命名地形高低命名,而是以其外部,而是以其外部形形态等特征命名的等特征命名的 (返回)(三)沼(三)沼泽的水文特征的水文特征 • •(l)沼泽水的存在形式是以重力水、毛管水、薄膜水等形式存在于泥炭和草根层中 •(2)沼泽水量平衡 •(3)沼泽水的运动 •(4)沼泽的温度、冻结和解冻 •(5)沼泽水质特征 ((2)沼)沼泽水量平衡水量平衡 • •蒸蒸发发量大、径流量小是沼量大、径流量小是沼泽泽水量平衡的突出特水量平衡的突出特点沼泽泽地区地表径流量很少,大部分水量地区地表径流量很少,大部分水量为为沼沼泽泽吸收,消耗于蒸吸收,消耗于蒸发发据研究,沼。
据研究,沼泽泽水量支水量支出部分,径流量出部分,径流量约约占占2525%,而蒸%,而蒸发发量却占量却占7575%所以沼所以沼泽泽地区径流模数是很小的在多年地区径流模数是很小的在多年变变化化中,蒸中,蒸发发量量变变化小,径流量化小,径流量变变化相化相对较对较大沼泽泽蒸蒸发发量的大小与沼量的大小与沼泽类泽类型、气候条件及沼型、气候条件及沼泽泽蓄水的多少有关一般地蓄水的多少有关一般地说说,潜育沼,潜育沼泽泽、低位、低位沼沼泽泽蒸蒸发发量量较较大,沼大,沼泽泽蓄水多蓄水多时时,蒸,蒸发发量与量与辐辐射平衡射平衡值值呈正相关在夏季,当沼呈正相关在夏季,当沼泽泽前期蓄水前期蓄水量基本耗尽量基本耗尽时时,沼,沼泽泽蒸蒸发发量与降水量也呈正相量与降水量也呈正相关((3)沼)沼泽水的运水的运动 • •沼沼泽泽径流可分径流可分为为沼沼泽泽地表径流和泥炭地表径流和泥炭层层径流在沼在沼泽发泽发育的初育的初级阶级阶段,沼段,沼泽泽地表径流一般呈地表径流一般呈微弱流微弱流动动状状态态低位沼泽泽区受沼区受沼泽泽表面微地形表面微地形的影响,一部分在湿洼地中呈明流流的影响,一部分在湿洼地中呈明流流动动,另一,另一部分水通部分水通过过草丘成渗透流,且流草丘成渗透流,且流线线网成向心状;网成向心状;在高位沼在高位沼泽泽区,由于沼区,由于沼泽泽体中部表面凸起,因体中部表面凸起,因而形成而形成辐辐射状流射状流线线网。
网• 泥炭泥炭层层径流是一种渗透流,呈径流是一种渗透流,呈层层流状流状态态,,可用达西定律(可用达西定律(见见““地下水地下水””一一节节)描述 ((4))沼沼泽的温度、的温度、冻结和解和解冻• •表面有表面有积积水或表水或表层层水水饱饱和的沼和的沼泽泽,其表面温度及,其表面温度及日日变变幅都小于一般地面,地表无幅都小于一般地面,地表无积积水而近于干燥水而近于干燥的泥炭沼的泥炭沼泽泽和干涸的潜育沼和干涸的潜育沼泽则泽则接近于一般地面接近于一般地面沼泽泽温度日温度日变变化波及的垂直深度一般均很小化波及的垂直深度一般均很小高高纬纬地区的沼地区的沼泽泽有有冻结现冻结现象,当潜水位到象,当潜水位到过过沼沼泽泽表面表面时时,,冻结过冻结过程开始程开始较较晚,晚,冻结冻结慢、深度小;慢、深度小;当表当表层层有机物有机物质质近于干燥近于干燥时时,冷却快、,冷却快、冻结冻结早,早,但下但下层冻结层冻结很很迟缓迟缓,,冻结冻结深度也小同理,春天深度也小同理,春天解解冻迟冻迟、化透、化透时间时间晚例如,三江平原,晚例如,三江平原,7 7月月间间正正值值盛夏,沼盛夏,沼泽泽表面温度可高于表面温度可高于2020℃℃,但有的,但有的沼沼泽泽表面以下仍有表面以下仍有冻层冻层存在。
存在 ((5)沼)沼泽水水质特征特征 • •沼泽水富含有机质和悬浮物,生物化学作用强烈水体混浊、呈黄褐色因有机酸和铁锰含量较高,沼泽水面常出现红色沼泽水矿化度较低,除干旱区的盐沼和海滨沼泽外,一般不超过500 mg / L;水的硬度很低;pH值3.5-7.5呈酸性和中性反应,以弱酸性反应居多;腐植质的含量从每升几毫克(mg)至上百毫克(mg)不等 (四)沼(四)沼泽的生物沉的生物沉积作用作用• •沼沼泽泽地区生地区生长长大量嗜湿性植物,死亡后尸体堆大量嗜湿性植物,死亡后尸体堆积积,它,它们们在沼在沼泽泽水、上覆植物尸体和泥沙的掩覆下,水、上覆植物尸体和泥沙的掩覆下,处处于氧于氧气不足的气不足的环环境中,境中,进进行行缓缓慢的氧化和慢的氧化和细细菌分解,放出菌分解,放出COCO2 2及及CHCH4 4等气体等气体, ,有机堆有机堆积积物的含碳量相物的含碳量相对对增加随着增加随着水中氧气的水中氧气的损损耗和腐植酸的增加,耗和腐植酸的增加,细细菌无法菌无法继续继续生存,生存,于是微生物的分解停止,形成一种于是微生物的分解停止,形成一种质质地疏松的呈棕褐地疏松的呈棕褐色或黑色的泥炭,它含水色或黑色的泥炭,它含水85~91%85~91%,固体,固体组组分中含炭达分中含炭达58%58%。
•泥炭形成、堆泥炭形成、堆积过程中,程中,还有泥沙沉有泥沙沉积,彼此,彼此夹在一起泥炭堆泥炭堆积速度一般不超速度一般不超过4-54-5cm/cm/年,少数可达年,少数可达1010cm/cm/年在堆在堆积过程中若伴随地壳下沉,就可形成巨厚的泥炭程中若伴随地壳下沉,就可形成巨厚的泥炭层•泥炭泥炭层,在成岩作用,在成岩作用阶段,段,经压实、脱水和增炭,泥炭、脱水和增炭,泥炭可以可以变为褐煤,褐煤,经变质作用,褐煤作用,褐煤变成烟媒和无烟媒成烟媒和无烟媒•泥炭泥炭 褐煤褐煤 烟媒烟媒 无烟媒无烟媒•我国煤炭我国煤炭储量世界第一,地量世界第一,地质历史史时期各有不同程度分期各有不同程度分布•石油、油石油、油页岩、泥炭与煤除了湖泊、沼岩、泥炭与煤除了湖泊、沼泽可形成外,可形成外,滨海沉海沉积更具有重要地位更具有重要地位(五)沼(五)沼泽的利用改造的利用改造 • • 沼泽的利用改造是多方面的,根据沼泽分布地区的自然条件、沼泽发育的不同阶段加以具体分析,研究其改造和合理利用的途径 •(l)利用沼泽地开垦成农田 •(2)综合利用沼泽中的泥炭 •(3)利用沼泽植物 •(4)其他方面的利用 ((4)其他方面的利用)其他方面的利用 • •““要要有有针针对对性性地地开开展展湿湿地地保保护护宣宣传传教教育育,,提提高高广广大干部群众大干部群众对对保保护护湿地重湿地重•要要性性的的认认识识。
要要严严格格控控制制湿湿地地资资源源开开发发,,在在具具备备条件的地区要采取条件的地区要采取抢抢救性救性•措措施施建建立立一一批批湿湿地地保保护护区区,,同同时时要要管管护护好好已已经经建立的湿地保建立的湿地保护护区• • ─── ───江江泽泽民民 ((3 3月月1111日日 人民日人民日报报)) • •世界世界湿地日湿地日________________________?? 利用沼利用沼泽植物植物 • •沼泽植物也是一项巨大的自然资源如芦苇是造纸工业的原料,因此扩大苇田,增加芦苇的收获量,以代替木材造纸具有现实意义((2))综合利用沼合利用沼泽中的泥炭中的泥炭 • •泥泥炭炭可可作作贵贵重重的的化化工工原原料料,,目目前前可可以以从从泥泥炭炭中中提提取取8080多多种种工工业业产产品品,,如如泥泥炭炭焦焦油油、、沥沥青青、、石石蜡蜡、、草草酸酸等等还还可可作作燃燃料料、、肥肥料料、、畜畜舍舍的的垫垫底底物物;;医医疗疗上上用用作作防防腐腐剂剂,,也也是是制制药药的的原原料料;;泥泥炭炭中中含含有有大大量量纤纤维维素素、、木木质质素素和和胶胶质质,,经经过过热热、、压压加加工工可可做做成成多多种种建建筑筑材材料料,,如如草草炭炭纤纤维维板板、、草草炭炭波波形形瓦瓦、、草草炭炭保保温温套套管管等等,,这这些些建建筑筑材材料料具具有有质质轻轻、、坚坚固、防潮、固、防潮、绝缘绝缘等等优优点。
点((l))利用沼利用沼泽地开地开垦成成农田田 • •主要通过挖沟渠、加沙土和火灼沼泽地的方式,把沼泽地中的水排出疏干,改良土壤结构和提高地温,增加肥效,便能把沼泽直接开垦成农田(但为了保护生态环境,对于沼泽大量垦荒的举措,学水界提出了不同的看法)•海口府城新市区改造,就将南渡江旁几千亩沼泽地改造成良田• (六)沼(六)沼泽地的功能地的功能 • •(1)生态效益功能 •(2)调蓄洪水,防止自然灾害 •(3)沼泽地的经济效益 •(4)沼泽地的社会效益 ((1)生)生态效益功能效益功能 • •维维持生物多持生物多样样性沼泽泽地的生物多地的生物多样样性占有非常重要的地位依性占有非常重要的地位依赖赖沼沼泽泽地生存、繁衍的野生地生存、繁衍的野生动动植物极植物极为为丰富,其中有丰富,其中有许许多是珍稀特有多是珍稀特有的物种,是生物多的物种,是生物多样样性丰富的重要地区和性丰富的重要地区和濒濒危危鸟类鸟类、迁徙候、迁徙候鸟鸟以及以及其它野生其它野生动动物的栖息繁殖地在物的栖息繁殖地在4040多种国家一多种国家一级级保保护护的的鸟类鸟类中,中,约约有有1/21/2生活在湿地中中国是沼生活在湿地中。
中国是沼泽泽地生物多地生物多样样性最丰富的国家之一,性最丰富的国家之一,亚亚洲有洲有5757种种处处于于濒濒危状危状态态的的鸟鸟,在中国沼,在中国沼泽泽地已地已发现发现有有3131种;全世种;全世界有界有鹤类鹤类1515种,中国沼种,中国沼泽泽地地鹤类鹤类占占9 9种中国许许多沼多沼泽泽地是具有国地是具有国际际意意义义的珍稀水禽、的珍稀水禽、鱼类鱼类的栖息地,天然的沼的栖息地,天然的沼泽泽地地环环境境为鸟类为鸟类、、鱼类鱼类提供丰富的食物和良好的生存繁衍空提供丰富的食物和良好的生存繁衍空间间,,对对物种保存和保物种保存和保护护物种多物种多样样性性发挥发挥着重要作用沼着重要作用沼泽泽地是重要的地是重要的遗传遗传基因基因库库,,对维对维持野生物持野生物种种群的存种种群的存续续,,筛选筛选和改良具有商品意和改良具有商品意义义的物种,均具有重要意的物种,均具有重要意义义中国利用野生稻中国利用野生稻杂杂交培养的水稻新品种,使其具交培养的水稻新品种,使其具备备高高产产、、优质优质、抗、抗病等特性,在提高粮食生病等特性,在提高粮食生产产方面方面产产生了巨大效益生了巨大效益 ((2 2))调蓄洪水,防止自然灾害。
蓄洪水,防止自然灾害• •沼沼泽泽地在控制洪水,地在控制洪水,调节调节水流方面功能十分水流方面功能十分显显著沼泽泽地在蓄水、地在蓄水、调节调节河川径流、河川径流、补给补给地下地下水和水和维维持区域水平衡中持区域水平衡中发挥发挥着重要作用,是蓄着重要作用,是蓄水防洪的天然水防洪的天然" "海海绵绵" "此外,可以通此外,可以通过过沼沼泽泽地地的蒸的蒸发发在附近区域制造降雨,使区域气候条件在附近区域制造降雨,使区域气候条件稳稳定,具有定,具有调节调节区域气候作用 降解区域气候作用 降解污污染染物随着工物随着工农业农业生生产产和人和人类类其它活其它活动动以及径流以及径流等自然等自然过过程程带带来来农药农药、工、工业污业污染物、有毒物染物、有毒物质质进进入沼入沼泽泽地,沼地,沼泽泽地的生物和化学地的生物和化学过过程可使有程可使有毒物毒物质质降解和降解和转转化,使当地和下游区域受益化,使当地和下游区域受益 ((3)沼)沼泽地的地的经济效益效益 • •提供丰富的提供丰富的动动植物植物产产品有些湿地品有些湿地动动植物植物还还可入可入药药;有;有许许多多动动植植物物还还是是发发展展轻轻工工业业的重要原材料,如芦的重要原材料,如芦苇苇就是重要的造就是重要的造纸纸原料;原料;湿地湿地动动植物植物资资源的利用源的利用还间还间接接带动带动了加工了加工业业的的发发展;中国的展;中国的农业农业、、渔业渔业、牧、牧业业和副和副业业生生产产在相当程度上要依在相当程度上要依赖赖于湿地提供的自然于湿地提供的自然资资源。
源 • • 提供水 提供水资资源水是人源水是人类类不可缺少的生不可缺少的生态态要素,湿地是人要素,湿地是人类发类发展工、展工、农业农业生生产产用水和城市生活用水的主要来源我国众多的沼用水和城市生活用水的主要来源我国众多的沼泽泽、河流、湖泊和水、河流、湖泊和水库库在在输输水、水、储储水和供水方面水和供水方面发挥发挥着巨大效益着巨大效益 • • 提供 提供矿矿物物资资源沼泽泽地中有各种地中有各种矿矿砂和砂和盐类资盐类资源中国的青源中国的青藏、蒙新地区的碱水湖和藏、蒙新地区的碱水湖和盐盐湖,分布相湖,分布相对对集中,集中,盐盐的种的种类齐类齐全,全,储储量极大盐盐湖中,不湖中,不仅赋仅赋存大量的食存大量的食盐盐、芒硝、天然碱、石膏、芒硝、天然碱、石膏等普通等普通盐类盐类,而且,而且还还富集着硼、富集着硼、锂锂等多种稀有元素中国一些重等多种稀有元素中国一些重要油田,大都分布在沼要油田,大都分布在沼泽泽地区域,沼地区域,沼泽泽地的地下油汽地的地下油汽资资源开源开发发利利用,在国民用,在国民经济经济中的意中的意义义重大 ((4 4)沼)沼泽地的社会效益地的社会效益 • •观光与旅游。
沼泽地具有自然观光、旅游、娱乐等美学方面的功能,中国有许多重要的旅游风景区都分布在沼泽地区域 。