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水文学原理:湖泊形态特征分析

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:湖盆的成因不同其形态也不同。湖泊在发展过程中不断改变着自己的形态,当发展到一定阶段时,湖岸形态基本具有共性。图13.1为一般湖岸形态。沿岸地带又称湖滨。湖泊的形态特征主要包括湖泊的形状、长度、宽度、深度、面积、容积等。以定量的方法表示湖泊几何形态的指标叫湖泊形态度量参数,或简称湖泊形态参数。湖泊处于最高水位时的水面面积为其最大面积。图13.3湖泊深度与面积、容积关系图式中:l0为湖岸线的长度;l1、l2、…

水文学原理:湖泊形态特征分析

湖盆的成因不同其形态也不同。如坝造湖的形态似溪谷,湖岸为不规则的弯曲线,湖底向坝体处倾斜,水深向坝体处渐增。风蚀湖底较平坦,深度较浅。冰川湖的形状较为复杂,呈三角形,岸坡较陡,深度较大。构造湖中的断层大多是狭长形,湖岸几乎呈直立状。湖泊在发展过程中不断改变着自己的形态,当发展到一定阶段时,湖岸形态基本具有共性。图13.1为一般湖岸形态。湖岸形态可以由以下几部分组成:

(1)湖岸。湖岸是湖泊边坡上的水上部分,通常坡度陡直,受近岸的浪击作用而形成。

图13.1 湖岸形态

(2)沿岸地带。沿岸地带包括水上部分和水淹部分。水上部分只在高水位时才受浪击的作用,水淹部分受湖水位涨落的影响而被湖水淹没。沿岸地带又称湖滨。

(3)岸边浅滩。岸边浅滩可分为两部分,靠近湖滨部分因受湖水冲刷而形成的侵蚀浅滩,其底部大多是岩石或坚硬土壤。在侵蚀浅滩以外则是因沉积作用而形成的沉积浅滩,大多是由粗粒泥沙淤积而成。整个岸边浅滩的表面都为沙砾石覆盖。

(4)水下斜坡。水下斜坡是湖底和岸边浅滩之间的过渡地带,其倾斜角可达20°~30°,坡脚为淤泥覆盖,其他部位为砂砾覆盖。

(5)湖盆底。湖盆底指水下斜坡的坡脚至湖泊中央部分,因泥沙和生物的沉积而较平坦。

湖泊形态对湖水理化性质、湖水运动、湖泊演变、水生生物的分布规律等都有较大影响,因而对湖泊形态的研究,可以推断湖泊的成因、湖泊的大小、湖泊的水文情势、湖泊的水产、湖泊的发展趋势等,以便合理地开发利用湖泊水利资源。

湖泊的形态特征主要包括湖泊的形状、长度、宽度、深度、面积、容积等。以定量的方法表示湖泊几何形态的指标叫湖泊形态度量参数,或简称湖泊形态参数。一般采用具有等深线或等高线的湖泊地形图来确定。

(1)湖泊长度L。L是指连接湖面外边界两个相距最远点之间的最短距离,依照湖泊形状不同,可能是直线,也可能是折线,如图13.2所示。

(2)湖泊宽度B。B分为湖泊的最大宽度和平均宽度。湖泊最大宽度是指垂直于湖泊长度线方向的两岸间的最大距离;平均宽度是湖水面积FL除以湖泊长度L,即

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图13.2 湖泊长度示意图

(3)湖泊深度H。H可分为湖泊最大深度和平均深度。湖泊最大深度是指湖泊的最高水位减去湖底最深点的高程;湖泊平均深度是湖泊的容积V除以湖水面积FL,即

(4)湖泊水面积Aw。湖泊的水面面积随水位(或水深)变化。湖泊处于最高水位时的水面面积为其最大面积。不同水位时的水面面积可由地形图量出。

(5)容积V。湖泊的容积也随水位变动,可采用下式计算:

式中:h为地形图上等高线的高差,m;F1、F2、…、Fn为各等高线所包围的面积,底部等高线所包围的面积Fn常作为零,m2;n为等高线数目。

为了研究湖泊的水文特征,常绘制出水位Z-容积V曲线和水位Z-水面面积F曲线,如图13.3所示。它是水利计算、水文预报必备的基本资料。

式中:l1、l2分别为两等高线的长度;h为两等高线间的高差;f为两等高线间包围的面积。

图13.3 湖泊深度与面积、容积关系图

式中:l0为湖岸线的长度;l1、l2、…、ln为各等高线长度;n为等高线的数目;h为等高线间的高程差,式中为常数;FL为湖水面积。

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