05 水环境--湖泊解析

The pattern of bank erosion that leads to the formation of oxbow lakes.
An oxbow lake formed when a bend in a river was cut off from the main channel.
断裂faulting，沉陷downfaulted trough 地 堑 graben (e.g. Lake Baikal 最深的湖 (1620 m).
火山湖Volcanic lakes
火山口湖Caldera lakes (volcanic craters) e.g.长白山天池 熔岩堰塞湖Coulee lakes （e.g. 镜泊湖).
的比值
E U / 2 A
因水流、波浪等的冲击，外来有机和无机物的沉 积等，弯曲的湖岸逐渐变直，E逐渐变小 火山口湖 E≈1
4.1.2 湖泊生境类型（分区/成带）
湖泊可以分成三种生境类型： • 沿岸带Littoral zone 湖泊周围的浅水部分，光可 以到达底部，有各类水生植物生长--submerged, floating, and emergent vegetative • 湖沼带Limnetic zone 沿岸带外开阔地带，向下延 伸至补偿深度 (pelagic zone)。生活有浮游生物 plankton和自泳生物nekton • 深底带Profundal zone 湖沼带 limnetic zone之下 的区域 • 水底带Benthic zone 水底沉积物，埋栖有各种动 物和微生物
湖泊中溶氧、营养盐和温度的典型垂直梯度
湖水运动
对流 湖流 波浪 对流turnover：由温度引起的密度差，导致 上下层水的对流，有外力作用—风
– 春季循环Spring turnover – 夏季分层Summer stratification – 秋季循环Fall turnover – 冬季逆分层Inverse stratification in winter
温带地区湖泊中温跃层、水深与温度/溶解氧的关系
湖泊的垂直温度曲线，示正分层和湖泊的三个部分
Lake Structure
分层的生态学影响
湖泊中分层现象导致了溶解气体、营养 盐，以及生物的分层 初级生产水层受限制——仅在湖上层进 行 寒冷的深水层可能缺氧deoxygenated， 对好氧生物可能是致命的
冰川湖Glacier lakes
• 冰斗湖 Cirque lakes：冰舌融化和冻结
交替刮蚀山谷而成 (cirques )
• 壶穴Kettle or pit lakes (Potholes ）
冰川退缩后冰团融化留下的凹洼
• 冰碛堵蓄湖Moraine lakes冰碛堵蓄山
谷
冰川活动造成的湖泊. (a) 冰舌前缘形成的冰碛堵蓄湖. (b) 土壤中冰团缓慢融化形成凹洼积水形成壶穴Kettle lakes
河川湖 Fluvial lakes
龙潭Plunge-pool 洪泛湖Levee lakes 牛轭湖Oxbow lakes
风成湖Lakes of aeolian origin(游移湖) 干旱地带，风吹走上层沙土形成 dune
lakes
岸线湖Coastal lakes (lagoon 泻湖 ) 生物成湖Biogenic lakes生物活动形成 e.g. 水獭、珊瑚、某些植物特别是人 (pond, reservoir)
4. 水环境的主要类型及其特征
• 静水水体Standing (lentic) waters
Lakes and ponds 无明显的单向水流
• 流水水体flowing (lotic) waters
Rivers and streams 有明显的单向水流
4.1.1 湖泊的成因
湖泊：地面上积水的凹洼 构造湖Tectonic lakes 因大的地壳运动造成
4.1.3 湖水分层Stratification和循环Turnover
湖水热分层Thermal stratification 湖上层Epilimnion 温暖、富含氧气的上 层水体，通常是季节性的 变温层Metalimnion湖上层和湖下层的 过度带Transition zone ，温度显著下降 (温跃层thermocline) 湖下层Hypolimnion 温跃层下寒冷、缺 氧的水层
湖泊的形态
面积、水深、岸线等；湖盆 大小：里海371 000km2最大
苏比略湖82 000 km2最大的淡水湖 小至即使几十平方米
深度：贝加尔湖1620m 海拔：青藏高原上，3000~5000m a.s.l；
艾丁湖(吐鲁番盆ຫໍສະໝຸດ Baidu)－154m， 死海－392m
湖泊测量的主要指标
面积：A 最大长度L；最大宽度b、平均宽度baver.=A/L、
体积V：可利用等深线求出 V=1/2·h·∑An
h为等深线高差，An为各等深线时的面积
深度：最大深度Zm、平均深度Zp=A/V 相对深度最大深度与同面积圆之直径的比，%
Zr 100 Zm / 2 A / 50Zm / A
大多数湖泊Zr<2%，面积小而深的湖泊如火山口湖Zr >4%
岸线发育系数E： 岸线长度U与等面积圆之周长 2 A / 2 A
溶盆湖Solution lakes
喀斯特湖Karst lakes 石灰岩地区 盐喀斯特湖Salt Karst lakes 管系湖Piping lake (False Karst lake)
溶盆湖的形成
(a) 可溶性岩层上，岩石 的溶蚀形成溶洞，随 溶洞增大，洞顶张力 作用最终使洞穴塌陷， 凹洼蓄水形成湖泊。 在美国 Florida的石灰 岩地区，这种湖泊非 常普遍。 (b) Florida中部，地下溶 洞的突然塌陷吞噬了 这栋房屋。这种溶洞 在地下已经形成了很 多年，洞顶的塌陷可 能就发生在几分钟内。
湖盆
分3个区域：
沿岸带(受波浪和水流作用区域) 亚沿岸带 深水带
浅水湖可能没有深水带，则可分为
沿岸带、亚沿岸带、敞水带
Lake zonation
littoral 自湖岸边向中心到达水草生长之外缘 profundal 为光线无法穿透的深水层 profundal之上是开阔的limnetic zone