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湖泊动力学

2010-7-6
    湖泊水动力学特征,包括湖流、风浪、风涌水和表面定振波等现象。其成因多数是由于河湖水量交换及湖面气象因素作用的结果,尤其是在风和气压变化等因素的影响下,水体经常处于运动状态。此外,湖泊形态对湖水的运动规模具有限制作用并直接影响湖水的运动形式。湖水运动是湖泊重要物理特性之一,它直接关系到湖泊中物质、能量的输送与转换,以及湖泊与外界的物质和能量的交换与转移。因此,湖水运动是湖泊中一切物理因子变化的基本动力条件,也是引起湖泊环境变化的一个极其重要的营造力。 
 1、关于湖流成因的分类 
    湖流是湖泊中的水团大致沿一定方向前进的一种运动。它是湖泊中悬移质、溶解质和有机质等的载体,也是它们紊动交换和迁移扩散的基本动力。湖流按其成因一般可分为重力流、风生流和密度流三种。 
 2、湖泊风浪的产生与影响 
    湖泊风浪是由于风力作用于湖面所产生的一种水团质点作周期性振荡起伏的运动。风浪的大小取决于风速、风程、风向、风的持续时间、水深和湖水内摩擦阻应力等因素。风浪可加强湖水的对流和紊动作用,从而影响湖中泥沙的输移,污染物质的扩散和浮游生物的迁移过程,大风浪还对湖泊中的船只航行、水上作业和湖泊汛期防洪抢险等构成威胁。 
 3、风涌水的成因与作用 
    风涌水是指风成湖流在向前运动时遭遇到湖岸的阻拦而在迎风岸引起水位的上升,即增水;在背风岸则水位下降,即减水,从而使湖面发生倾斜的一种自然现象。由于风涌水可使湖面(尤其是大湖面)发生倾斜,故其量值的大小是湖泊防洪、取水口高度和大水面养殖等规划与设计的重要依据之一。 
 4、定振波的产生与制约 
    定振波亦称静波或假潮。它是一种波长与湖的长度为同一量级的长波驻波运动,是湖泊中经常存在的一种周期性振荡的水动力现象。湖泊风场变化和气压场的突变均可激发湖水表面振荡而形成定振波。因此,风涌水是定振波现象的主要原动力。此外,湖泊定振波的振幅和周期还直接受湖泊的形态、湖底摩擦力、水体粘滞力和柯氏力等要素的制约。

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