搜索
第四章海洋和陆地水第一节地球上的水体第二节海洋起源与海水的物理化学性质第三节海水的运动第四节海平面变化第五节海洋资源和海洋环境保护第六节河流第七节湖泊与沼泽第八节地下水第九节冰川一、教学重点：认识地球水循环与水量平衡的规律，掌握海洋、河流、湖泊、地下水及冰川等水域环境的特点及其变化规律。二、教学难点：海洋、河流、湖泊、地下水及冰川等水域环境的特点及其变化规律。第一节地球上的水体水是地球表面分布最广和最重要的物质，是参与地表物质能量转化的重要因素。水分循环不仅调节了气候，而且净化了大气。水长期参与地球自然地理环境的形成和发展过程，现在仍然作为一个最活跃的因素，在许多过程中起着重要的作用。一、地球上水的分布地球上除了存在于各种矿物中的化合水、结合水，以及为深部岩石所封存的水分以外，海洋、河流、湖泊、地下水、大气水分和冰，共同构成地球的水圈。其中海洋是水圈的主体，它的面积约占全球面积的71％，地球上的水有97％以上在海洋中。陆地水虽然相对少得多，但在自然地理环境中仍然是重要的组成部分。二、水分循环和水量平衡（一）水分循环海洋、大气和陆地的水，随时随地都通过相变和运动进行着连续的大规模的交换。这种交换过程，就是水分循环。水在循环中不断进行着自然更新。（二）水量平衡降水、蒸发和径流在整个水分循环中，是三个最重要的环节。在全球水量平衡中，它们同样是最主要的因素。从全球水量平衡中，可以看出：1）海陆降水量之和等于海陆蒸发量之和，说明全球水量保持平衡，基本上长期不变。2）海洋蒸发量提供了海洋降水量的85％和陆地降水量的89％，海洋是大气水分和陆地水的主要来源。3）陆地降水量中只有11％来源于陆地蒸发，说明大陆气团对陆地降水的作用远远不及海洋气团的作用。4）以P表示降水量，E表示蒸发量，R表示径流量，海洋水量平衡式可写为P=E-R；而陆地水量平衡式可写为P=E+R。即海洋降水量等于海洋蒸发量与入海径流量之差，显然，海洋蒸发量大于降水量；陆地降水量等于陆地蒸发量与入海径流量之和；陆地上的蒸发量小于降水量。海洋和陆地水最后通过径流达到平衡。但是，无论是在海洋上或陆地上，不同纬度的降水量和蒸发量都有差异。第二节海洋起源与海水的物理化学性质一、海洋起源二、世界大洋及其区分表面连续的广阔水体称为世界洋。世界大洋分为四部分：太平洋、大西洋、印度洋北冰洋。三、海及其分类1.定义：大洋的边缘因为接近或伸入陆地而或多或少与大洋主体相分离的部分称为海。海是洋的组成部分。据国际水道测量局统计，各大洋共有海54个。2.海的特征：海的面积和深度都远小于洋；河水的注入使海的许多重要特征；此外，海基本上没有自己独立的洋流系统和潮汐，也不具有洋那样明显的垂直分层。3.海的分类：（1）内海：四周几乎完全被陆地包围，只有一个或多个海峡与洋或邻海相通。它位于一个大陆内部或两个大陆之间。（2）边缘海：位于大陆边缘，以半岛或岛屿与大洋或邻海相分隔，但直接受外海洋流和潮汐的影响。（3）外海：虽位于大陆边缘，但与洋有广阔联系的海。（4）岛间海：大洋中由一系列岛屿所环绕形成的水域，称为岛间海。四、海水的组成（一）海水的化学成分海水是含有多种溶解固体和气体的水溶液，其中水约占96.5％，其他物质占3.5％。海水中还有少量有机和无机悬浮固体物质。海水中的溶解气体主要是氧和二氧化碳。在海水上层的光亮带，这种气体接近饱和程度。由于表层与深层海水经常发生混合，深海中也含有一定数量的溶解气体，这是底栖生物能存在的原因之一。（二）海水的盐度和氯度海水的不断运动，使不同区域中海水主要化学成分含量的差别减小到最低限度，因而其含量具有相对的稳定性。海水的这一性质是建立海水盐度、氯度和密度相互关系的基础。根据这一性质，可以通过任何一种主要盐分的含量估算其他所有各种主要成分的含量。海水盐度是指海水中全部溶解固体与海水重量之比，通常以每千克海水中所含的克数表示。每千克海水中所含氯的克数，称海水的氯度。五、海水的温度、密度和透明度（一）海水的温度海水的温度决定于海水的热量收支状况。海水温度有明显的季变化和日变化。水温的季变化主要取决于太阳辐射的季变化，季风和洋流也有一定影响。太阳辐射的日变化是水温日变化的最主要的原因。（二）密度单位体积中的海水质量就是海水的密度ρ，单位是g/cm3。海水密度值比纯水大，约为1.022-1.028。它是温度、盐度和压力的函数。温度升高时密度减小，盐度增加时，密度增大。纯水密度在温度4℃时最大，海水最大密度的温度则随盐度增加而降低。（三）颜色与透明度海水的颜色决定于海水对太阳光线的吸收和反射状况。海水的透明度以直径30厘米的白圆盘投入海水中的可见深度来表示。海水的颜色、水中的悬浮物质、浮游生物、海水的涡动、入海径流，甚至天空的云量都对海水的透明度有影响。第三节海水的运动一、潮汐与潮流（一）潮汐现象与引潮力由月球和太阳的引力引起的海面周期性升降现象，称为潮汐现象。根据潮汐的周期变化，基本上可以分为半日潮、混合潮和全日潮三种类型。（二）潮流海水受月球和太阳的引力而发生潮位升降的同时，还发生周期性的流动，这就是潮流。潮流类型也分为半日潮流、混合潮流和全日潮流三种。二、海洋中的波浪（一）波浪及其类型海洋中的波浪是指海水在外力和惯性力的作用下，水面随时间起伏（一般周期为数秒至数十秒）的现象。即海水质点以其原有平衡位置为中心，在垂直方向上作周期性圆周运动的现象。波浪包括波峰、波谷、波长、波高四个要素。（二）海浪的折射波浪前进过程中近岸较浅的一端因受摩擦而减速，离岸远而较深的一端在深水处继续保持原速前进，最后波峰线将发生转折而与海岸平行，这种现象就是海浪的折射。三、洋面流和水团运动海水沿着一定的方向有规律的水平流动，就是洋流。（一）洋流的成因和分类按照成因，洋流可以分为摩擦流、重力-气压梯度流和潮流三类。在摩擦流中，最重要的是风海流。此外，根据流动海水温度的高低，还可以把洋流分为暖流和寒流。暖流比流经海区的温度高，寒流比流经海区的温度低。（二）洋流模式和主要洋流根据行星风系理论，地球上实际存在的洋面风，在北半球有纬度0°～30°N的东北风，30°～60°N的西南风和60°N～极地的东北风。南半球的洋面风向与北半球相差90°。由行星风系可以推论出三种洋面流的模式：1.北半球的风吹动洋面最终是输送一层方向偏右90°的厚约100米的上层洋流。0°～30°N间为东北风，上层水流向西北。同样，30°～60°N间为西南风，上层水流向东南。这样两种水流输送的结果必然在以30°N为中心的区域内涌成一个水堆。在水位造成的压力下，水堆上层从中心外溢，并在科里奥利力影响下于纬度0°～30°N间流向西南，而于30°～60°N间流向东北，成为地转流。这种地转流受到大洋两侧大陆的障碍后，就成为以水堆为中心的顺时针亚热带环流。2.30°～60°N的西南风使上层水流流向东南，60°～90°N的东北风又使上层水流流向西北，导致以60°N为中心形成一个低凹。由于大洋两侧大陆的存在，最终又必然围绕这个低凹形成反时针方向的亚极地环流。3.赤道无风带两侧，因北半球的东北风和南半球的东南风，上层水流必然从赤道向外流动。围绕赤道低压系统，北半球部分的洋面流最终将呈反时针方向，而南半球部分则是顺时针方向。由于二者的方向相反，因而就形成两个赤道环流。（三）大洋水团及其环流大洋中具有特别温度和盐度值的、性质相同的大团水体，称为水团。水团中不同的温度与盐度相结合可以获得相同的密度，而两种密度相同的水团混合又会产生密度更大的新水团。由于密度不同而引起的海水对流，是海洋的垂直环流。第四节海平面变化自从海洋形成以来。由于海水体积逐渐增加,因此海平面在总体上是逐渐上升的。一、7万年来的海平面变化近代在全球各个大陆发现的贝壳堤、海滩岩、珊瑚礁、牡蛎堤，以及取自钻孔剖面中的沉积物和生物遗迹标本，都毋庸置疑地证明，即使在最近地质历史时期，也出现过远高于现代的海平面。而大量埋藏在今天的海水下的贝壳堤、海滩、海滨沼泽、村落遗址、河口三角洲和外陆架，又证明过去确曾发生过海平面远低于现代海平面的情况。局部地区海岸线的变化由于叠加了该地区地壳形变因素的影响，不一定能准确反映海平面升降幅度。但是，全球范围的海平面变化无疑应该是全球气候变化的反映。二、近百年的海平面变化刚刚过去的20世纪，由于气候变暖导致海洋热膨胀和冰川消融加剧，加上CO2排放量猛增形成的温室效应，全球海平面普遍呈上升趋势。三、2l世纪海平面上升预测1990年以前做出的2l世纪海平面上升预测具有很大的不确定性。只有一点为人们所公认，即海平面上升速度将比20世纪更快。海平面上升将使沿岸地区风暴潮灾害加剧，海岸侵蚀强化，潮滩湿地损失，盐水入侵河口及海岸地下含水层，阻碍陆地洪水与沿海城镇污水排放，理应受到高度重视。第五节海洋资源和海洋环境保护一、海洋资源所谓海洋资源，主要是指与海水本身有着直接关系的物质和能量而言。（一）海水化学资源海水中含量最大的化学物质是水，水本身就是一项重要而宝贵的资源。除水以外，海水中含有大量溶解固体和气体物质，其中包括80多种化学元素。（二）海底矿产资源石油和天然气、海滨砂矿、在大陆边缘海区，还有磷钙石、海绿石和煤、铁、铜、硫等各种矿物资源。深海底的主要矿产是锰结核和含金属泥质沉积物。（三）海洋动力资源太阳能是海水动力能量的主要供应者。据计算，海洋动力资源的总能量相当于全球动植物生长所需能量的1000倍。波浪、潮汐、潮流，海流，海水温差、压力差、浓度差都有可以利用的巨大能量。（四）海洋生物资源二、海洋对地理环境的影响海洋本身构成了地理环境的基本要素之一。海洋是到达地球表面的太阳能的主要接收者，也是主要的蓄积者，海水冷却时将向空气中散发大量的热，增温时则将从空气中吸收大量的热。海洋借助自己与大气的物质和能量交换过程间接影响气候和受气候影响的各种自然现象。三、海洋环境保护第六节河流一、河流、水系和流域（一）河流、水系和流域的概念降水或由地下涌出地表的水，汇集在地面低洼处，在重力作用下经常地或周期地沿流水本身造成的洼地流动，这就是河流。河流沿途接纳很多支流，并形成复杂的干支流网络系统，这就是水系。每一条河流和每一个水系都从一定的陆地面积上获得补给，这部分陆地面积便是河流和水系的流域。在分析水文地理特征或进行水文计算时，多用地面集水区代表河流的流域。由两个相邻集水区之间的最高点连接成的不规则曲线，即为两条河流或两个水系的分水线。对于任何河流或水系来说，分水线之内的范围，就是它的流域。（二）水系形式水系形式是一定的岩层构造、沉积物性质和新构造应力场的反映。水系形式通常分为树枝状、格状和长方形三类。按干支流相互配置的关系或它们构成的几何形态分为：扇状水系、羽状水系、梳状水系、平行水系。根据水系流向的相互关系划分水系类型，如向心水系、辐散状水系等。（三）河流的纵横断面河源与河口的高度差，称河流的总落差；而某一河段两端的高度差，则是这一河段的落差；单位河长的落差，叫做河流的比降，通常以小数或千分数表示。河流纵断面能够很好地反映河流比降的变化。（四）河流的分段一条河流常常可以根据其地理-地质特征分为河源、上游、中游、下游和河口五段。实（五）流域特征对河流的影响流域气候、植被、地貌特征、岩石和土壤的渗透性和抗蚀能力，是河网密度大小的决定性因素。二、水情要素河流是通过它的流水活动影响和改变地理环境的。为了认识河流的特征及其地理意义，必须首先了解有关河流水情的一些基本概念。（一）水位河流中某一标准基面或测站基面上的水面高度，叫做水位。。（二）流速流速指水质点在单位时间内移动的距离。它决定于纵比降方向上水体重力的分力与河岸和河底对水流的摩擦力之比。（三）流量在单位时间内通过某过水断面的水量，叫做流量，单位是m3/s。（四）河水温度与冰情河流的补给特征是影响河水温度状况的主要因素。河水温度也随时间而变化。三、河川径流（一）径流的形成和集流过程径流的形成是一个连续的过程，但是可以划分为几个不同的特征阶段。1.停蓄阶段2.漫流阶段3.河槽集流阶段。（二）径流计量单位在研究某时段内河流水量变化和比较各河流的径流量