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地球上水的物理性质(4)

时间:2015-10-10 21:21 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  我国河流水温的年变幅一般都较大,这也是我国气候大陆性较强,各地气温年变幅一般很大的反映。在不封冻地区,水温年变幅与气温年变幅的变化趋势相同,即随着高度的增大,变幅减小;随着纬度的增高,以及大陆度的增强,变幅增大。在封冻区,除了高度增大,变幅减小外,由于水温下限是固定的,随着纬度的增高,夏季气温较低,水温年变幅反而减小。

  河流中的水流是紊流,一般情况下水温比较均匀,但特别大而平静的河流,河水很难彻底混合,垂线上水温的分布具有成层特性。一般在清晨,表面水温低,愈向河底水温愈高,成逆温现象。在14时左右,表面水温高,愈向河底水温愈低,成正温现象,河水温度的日变幅较小。

  (三)湖泊、水库水温

  1.水温的分布导致湖水温度分布差异的原因,一是水气界面上增温与冷却作用,一是湖泊、水库水内部紊动、对流的混合作用。

  当湖水温度随水深的增加而降低时,即水温梯度成负值时,将出现上层水温高,下层水温低,但不低于4℃,这种水温的垂直分布,称为正温层;当湖温随水深的增加而升高时,即水温垂直梯度成正值时,将出现上层水温低,下层水温高,但不高于4℃。这种水温的垂直分布,称为逆温层。当湖温上下层一致,即水温垂直梯度等于零时,将出现上下层水温完全相同,这种水温的垂直分布,成同温状态。当湖泊出现正温层时,在湖面以下一定深度常常形成温跃层,即上下层水温有急剧变化的一段。出现温跃层的深度各湖不一,它决定于表层增温程度、风力大小、湖盆形态等。

  2.湖水温度的变化湖水温度具有日变和年变的特点。水温的日变以表层最明显,随温度的增加日变幅逐渐减小,最高水温一般出现在每天的14—18时,最低水温出现在5—8时,水温日变幅在阴天和晴天之间的差别也较大。

  湖面水温的年变,除结冰期外,水温变化与当地气温年变相似,但最高、最低水温出现的时间要迟半个月到一个月左右。水温月平均最高值多出现在7、8月,月平均最低值多出现在1、2月。湖温年较差比气温年较差小,大湖较小湖小。我国湖面水温年变幅最大是太湖,最大值可达38℃。高山、高原区湖泊水温年变幅最小。

  (四)地下水的水温

  地下水的埋藏深度不同,温度变化规律也不同。近地表的地下水的水温受气温的影响,具有周期性变化:一般在日常温层以上,水温有明显的昼夜变化;在年常温层以上,水温具有季节性变化。在年常温层中,地下水温度变化很少,一般不超过0.1℃。而在年常温层以下,地下水温则随深度的增加而逐渐升高,其变化规律决定于一个地区的地热增温级。地热增温级是指在常温层以下,温度每升高1℃所需增加的深度,单位为m/℃。各处地热增温级不同,一般为33m/℃。

  在不同地区,地下水温度差异很大。如在新火山地区,地下水温可达100℃以上;而在寒带、极地及高山、高原地区,地下水的温度很低,有的可低至-5℃。

地下水在一定地质条件下,因受地球内部热能的影响而形成地下热水。它通过一定的通道,例如,沿断裂破碎带、钻孔等上涌,致使地热增温级大大提高,这种地区叫地热异常区。具有良好的地质构造及水文地质条件的地热异常区,有可能形成大量地下热水或天然蒸汽的地热田。

四、水的密度

  (一)纯水的密度

  纯水的介电常数很大、缔合力很强。在正常液态情况下,水分子排列成“最紧密的球形堆积”形式,也可以104°31′—109°28′的原子键角排列成其它形式。水分子有三种结构形式:①四面体结构;②类石英晶体结构;③最紧密的堆积结构。分子数相同时,第一种结构体积最大,第三种结构体积最小。温度一旦增减,三种形式分布就要发生变化。温度变化直接影响水的密度变化,见表1-6,0℃的冰密度为0.9167g/cm
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