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亚洲中部干旱区的湖泊(1)(2)

2013-11-26 02:10
亚洲中部干旱区内陆湖泊径流形成区位于帕米尔-天山山系这样的强烈大陆性气候区，因此，有一系列独特的水文学、水文物理学、水文化学和水文生物学性质，这就决定了干旱区湖泊的属性有别于湿润区湖泊。由此，笔者认为亚洲中部内陆湖泊应单独立类，在湿润区得出的结论不适用于干旱区湖泊。正因为如此，许多有声望的学者对干旱区湖泊作总结性评价时往往失误。还有一些不为人所知的用湿润区湖泊的“尺子”为干旱区湖泊“裁衣”的错误。 　　　　2　干旱区湖泊的形态测量学特点 干旱区湖泊的一大特点是水浅而量小，并且形态复杂，这一特殊属性是其成因造成的。干旱区湖泊大部分都是河流流至广袤剥蚀盆地中心潴积而成。在其生存的数千万年间，逐渐被河流的固态径流——泥沙所淤积。强烈的风生湖流对这些泥沙进行水力学分类，并使他们再度沉积。所以湖底地形较为平坦，而湖岸线却千姿百态，湖中几乎都有岛屿或岛群。 由表1得知，所有的干旱区湖泊宽比深大几个数量级，其形状就酷似一个浅碟子，其中注入浅浅一层水放在开阔的地方。这里经常刮大风，上下层以及各区段之间的水得到充分混合。水浅再加上充分地搅动，所以在干旱区湖泊记录到的垂直方向各个深度的水温、矿化度、水流速率等有着惊人的一致性。这就是说，干旱区湖泊几乎没有水温度的分层现象，不可能观察到上升流、温压、水体富营养化(自体中毒)等现象。由于水浅以及水底的摩擦作用，使得干旱区湖泊不可能出现定振波(又称“波漾”)这样的示性现象。
表1　亚洲中部内陆湖形态测量特征
Tab. 1 Dimensions of some lakes in Central Asia 湖泊名称 平均水 面积 容积 深度/m
位/m /km[2] /(×10[8]m[3]) 平均 最深部位
咸海 53.0 64000 10600 16 67
巴尔喀什湖 342.0 18000 1000 5.2 26
阿拉湖 347.3 2650 590 22.1 54
博斯腾湖 1048 988 80.4 8.15 16.5
乌伦古湖 482.8 827 60.2 8.0 12
艾比湖 189 1070 7.6 1.4 3.0
　　　　3　干旱区湖泊的风生湖流与泥沙沉积规律
对于干旱区内陆湖而言，风具有极大的意义。在亚洲中部内陆湖泊分布区，常有15m/s以上的大风出现，不仅年出现频率高，而且强度大。例如阿拉湖和艾比湖地区年平均风速6.0m/s，瞬时最大风速55m/s(1977-04)，平均年大风日数超过162d[11]。在气流与水表层(即“活动层”)摩擦力的作用下，形成风压流顺风移动，最终形成：迎风岸出现增水现象，增高n，在逆风岸(图1.a)出现减水现象，减退值为no。在深水层形成逆向移动的补偿流(图1)。水体深度明显超过活动层，即H≥hak=λ/2，补偿流速率微不足道。但是，在浅水水体中补偿流可以与风压流相提并论，在水团混合中具有积极的作用。
附图
图1 风成波演变示意图 (略)
Fig.1 Evolution of the wind-driven lacustrine current
值得一提的是“深”与“浅”是个相对观念，这取决于风成波的波长，而波长又体现了风速。例如，在巴尔喀什湖和艾比湖水面，几乎每天都有5m/s以上的风。实测证明，这样的风可引起高1.0m，长15m的波。这样，活动层厚度在该风成波条件下约为7.5m，比该湖大部分区段的平均厚度要高得多(表1)。这种情况在干旱区湖泊中常见，况且这里每年都发生风暴，风速达25～35m/s，波高3.0m以上，波长在50m以下。
研究资料表明[1]，在浅水水体条件下，也会发育补偿流，他们主要集中在湖泊中部较深的水域(图2)，于是在水表层形成独特的风生湖流(顺风)，占据近岸浅水地带，而补偿流(逆风)集中在湖域中部。 （科教范文网 fw.nseac.com编辑发布）
附图
图2 湖源增减水示意图 (略)
Fig.2 Water increase or decrease of a lake
从图3可以看出，风生湖流仅局限于该湖各大区段，而风压流进入凹凸湖岸的所有湾汊，使湖湾的水与各区段的水充分混合。补偿流则逆风运动，占据湖泊中部较深的水域，为各区段的水交换提供条件，并加深对深水区湖底的侵蚀。应用类似的数学计算和实地考察，得知咸海也有3个局部风生湖流区[1]。