3.6湖水的运动与调蓄(3)

　　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，故泥沙入库后呈带状均匀淤积。

　　二、湖泊、水库水的运动

　　湖泊虽属流动缓慢的滞流水体，但是，在风力、水力坡度力和密度梯度力及气压突变等的作用下，湖泊中的水总是处在不断地运动的状态中。湖水运动具有周期性升降波动和非周期性的水平流动两种形式。前者如波浪、波漾运动，后者如湖流、混合、增减水等。通常波动与流动往往是相互影响、相互结合同时发生的。湖水运动是湖泊最重要的水文现象之一，它影响着湖盆形态的演变、湖水的物理性质、化学成分和水生生物的分布与变化，因此，研究湖水的运动是有重大意义的。

　　（一）湖水的混合

　　湖水的混合是湖中的水团或水分子在水层之间相互交换的现象。湖水混合过程中，湖水的热量、动量、质量及溶解质等，从平均值较大的水域向较小的水域转移，使湖水表层吸收的辐射能及其它理化特性传到深处，并使湖底的营养盐类传到表层。

　　湖水混合的结果，使湖水的理化性状在垂直及水平方向上均趋于均匀，从而有利于水生生物的生长。湖水的混合方式有紊动混合和对流混合，前者也称紊动扩散，是由风力和水力坡度力作用产生的，后者也称对流扩散，主要是湖水密度差引起的。关于紊动扩散和对流扩散的机制及方程，可参见本书第二章第三节。

　　湖水混合的速度会受到各水层阻力的影响，各水层密度差异越大，阻力就越大，这种阻力称为湖水的稳定度。当湖水密度随深度增大而增大时，就比较稳定，反之就不稳定。湖水稳定度一般可用垂直密度梯度来表示，即：

　　式中，E为湖水垂直稳定度的密度梯度，以克/厘米2计；ρ为湖水密度；h为水深。

　　另一种表示湖水稳定度的方法是以要改变水团稳定度所需作的功来表示。在一个湖泊内，层间密度不同的湖水处于稳定的平衡状态时，水团的重心位置必低于湖水处于均匀状态时的水团重心位置，因此，所需作的功为：

　　S　y=Mσ （3-58）

　　式中，Sy为湖水稳定度； M为整个湖水的质量；σ为层间密度不同的湖水与均匀状态的湖水两者重心间的距离。

　　（二）湖泊波漾

　　湖泊整体或局部水域，由于风力、气压突变、地震等影响，发生周期性的摆动称波漾，也称驻波、定振波。波漾摆动的轴心称波节，波节处无水面升降运动，影响波漾波腹大小、周期长短的主要因素是湖盆形态、面积和湖水深度等。面积小、深度大的湖泊，通常波漾摆动快、周期短、水位变幅也大；反之则周期长、变幅小。例如，日内瓦湖湖长72公里，平均水深173米，其波漾平均周期为73分钟，最大波腹可达2米；而匈牙利的巴拉顿湖长76公里，平均水深仅3米，其波漾平均周期长达10—12小时。同一湖泊也可有不同变幅和不同周期的波漾，例如，洱海，长41.4公里，平均宽6.3公里，平均水深10.5米，测得波漾有两种周期，一为167.5分钟，另一为19.5分钟，而振幅相应为70毫米与16毫米。分析表明，波漾周期和振幅的突变，与气压、降水和风场分布的突变有关。

　　波漾可视为两个方向相反，波长、周期相同的波浪叠加的结果。如果行进波遇到陡岸发生反射，在全反射的情况下，反射波与入射波的振幅、波长基本相同，两者相互叠加成波漾，叠加后其结果是波腹处的振幅为入射波的2倍，而波长不变。

　　波漾水质点的运动是开敞的，不是沿着圆周运动，而是沿着抛物线运动。

　　单节波漾的周期按下式计算：

　　

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