湖流
湖流
湖流是湖水沿一定方向的運動。引起湖流的力有重力、梯度力、風力和派生的地轉偏向力等。水力梯度主要由於進出湖泊的水流使湖面傾斜而產生;密度梯度由於湖水溫度、含沙量和含鹽量等在湖內分佈的差異而產生。
目錄
風把動量傳給湖水,引起湖水運動。湖水一旦運動便受到地轉偏向力和摩擦力的作用,在北半球,地轉偏向力使水流偏向前進方向的右方。摩擦力使湖水運動受到阻滯。湖流與海流相同之處在於都有梯度流和漂流,不同之處在於湖流受進出徑流的影響顯著,而海流則受地轉偏向力影響較大。
根據成因,湖流分為梯度流和漂流。按流動的路線分為:平面環流,即在平面上形成循環系統;垂直環流,即水流在斷面上形成循環系統;朗繆爾環流,即在表層形成的螺旋流。
梯度流 分為吞吐流和密度流兩類。湖水在壓力梯度力作用下流動,稱為吞吐流,亦稱重力流。徑流進入湖水成層的湖泊,因密度差異產生不同的分層流。當河水密度小於上層湖水密度時,形成在湖水表層流動的表面流;當河水密度大於下層湖水密度時,形成潛流;當河水密度介於上層與下層湖水之間時,形成中層流。吞吐流流速一般不超過 20~30厘米/秒。由於湖水密度分佈不均,湖水在密度梯度力作用下產生的流動稱為密度流。由於上下層湖水密度差引起的垂直環流稱為密度環流。在大湖泊中,由於地轉偏向力的作用,密度環流可能形成平面環流。
漂流 因盛行風對湖面的持續作用而產生的切應力引起的湖水運動。漂流時在地轉偏向力作用下,表層湖水偏離風向45°,在北半球偏向右,在南半球偏向左。這種偏向隨深度遞增,流速則隨深度遞減。在較大的湖泊中,由於地轉偏向力的作用,形成平面環流。在較小的淺水湖泊中,地轉偏向力的作用可以忽略。漂流在湖岸附近引起湖水的體積運輸,在北半球順風方向右岸,湖水堆聚,左岸湖水分散,湖面發生傾斜,引起上升流和下沉流。漂流在密度相同的湖泊中常形成一個垂直環流。在密度分層的湖泊中環流向下時,在分界面受到下層密度較大的湖水的阻隔,形成上下兩層垂直環流。環流對於湖水的物理化學性質的均化和水生生物的養殖有重要意義。
朗繆爾環流 上層湖水在風力作用下形成的一系列彼此平行、長軸方向與風向一致的螺旋狀流動。旋轉方向有順時針,也有逆時針。在相鄰的螺旋流之間的水面上,往往聚積許多樹葉、油膜、微粒等物質,形成許多平行的條紋。這一現象於1938年由I.朗繆爾首先發現,故得名(見圖)。在較大的湖泊中,當風速大於 2~3米/秒時往往出現朗繆爾環流。這種環流對於湖面藻類和浮遊動物的水平分佈有顯著影響。參考書目
施成熙、梁瑞駒主編:《陸地水文學原理》,中國工業出版社,北京,1964。
R. G. Wetzel, Limnology,W. B. Saunders Co.,z Philadelphia,1975.