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单词 沼泽水文
释义

【沼泽水文】
 

拼译:swamp hydrology
 

是陆地水文学中一个研究领域。通过沼泽水文的研究,对沼泽的形成、演变趋势和开发利用,查明区域水文特征以及沼泽对河川迳流、湖泊的影响等方面都具有重要的意义。

目前国内外对沼泽的概念尚未统一,各国根据本国的自然地理条件,对沼泽的认识各有不同。美国威廉斯(Williams)从土壤角度出发,认为完全由有机质、即泥炭所组成的土壤就是沼泽。1934年前苏联召开的沼泽会议,决定符合以下条件方称为沼泽:地表长期过于潮湿,上覆有不小于30cm厚的泥炭,其上还有60cm厚以苔藓为主的植被层,如果没有30cm厚的泥炭,只称为沼泽化地带。中国科学院长春地理研究所长期致力于中国沼泽的研究工作,并于1983年出版专著《三江平原沼泽》,他们从中国形成沼泽的自然地理条件出发,认为沼泽应具有以下相互联系、相互制约的3个条件:地表多年积水,土壤处于过湿或饱和状态;其上生长有沼生植物、湿生植物;有泥炭的形成或积累,或者土壤具有明显的潜育层。他们提出水是沼泽形成的主导因素,也是沼泽中最活跃的组成部分,沼泽实际上是在多水条件下,各种因素相互作用的结果而形成的自然综合体,这一崭新观点,把中国沼泽的研究提高到一个新的高度。

湖泊、河流演变的过程中,在岸坡平缓的部位,湖水运动减弱,河水流速小,水生植物呈带状依次向湖心、河心推进,死亡残体在缺氧环境中形成泥炭。有些深水湖泊,陡岸附近因风浪影响小,湖水停滞,湖面的浮水植物根茎交织在一起形成浮毯,并逐年加厚沉入湖底,当堆积厚度达到与浮毯相接时,湖泊灭亡形成沼泽。在海滨潮间带,潮水作用把潮滩泥沙由低滩运至高滩,同时入海河水所带来泥沙亦不断沉积,使滩面逐渐淤高,一些耐盐的喜水植物侵入,死亡后的残体经久累积成泥炭,促使海滨沼泽形成。在坡降较小,区域范围较大草甸的洼地中,地面以下有稳定的淤泥层分布,造成地表水下渗受阻,通气条件恶化,喜湿植物侵入,形成很厚的草根层,土壤长期为水所浸渍,出现潜育层,在当地水热条件下,如果植物残体分解速度大于或等于泥炭累积速度,则形成无泥炭沼泽;如果分解小于累积速度,则形成泥炭沼泽。在寒冷地区的针叶林和阔叶林混交林地带,因淀积层和永冻层阻碍地表水入渗而使地表过湿,喜水植物侵入,有利发育成沼泽。人为活动引起的沼泽,多为雍水建筑物使地下水位升高而使地表过湿;或耕地过量灌溉,排水不畅而使地下水位升高;或草甸过度放牧,破坏草场,蒸发量减少,表层土壤结实,渗透能力降低而造成长期过湿,这些因素都极有利于沼泽形成。沼泽水是地表水和地下水的过渡类型,具有一系列特殊的水文过程,其特征主要取决于沼泽的发育阶段、所含泥炭的物理性质和厚度等。

沼泽的补给源,一般包括地表水、地下水和降水混合补给。但在不同地区,这种补给有主次之分。如果在湿润地区,沼泽形成之初,混合补给可能性较大,泥炭积累很快,中部隆起,地表水和地下水难以到达,只接受大气降水补给,沼泽发育就进入高位沼泽;如果在干旱地区,地下水是沼泽的主要补给源,由于蒸发强烈,沼泽的发育受到限制,很少有泥炭的形成和累积、很难发育成高位沼泽,一般以低位沼泽为主。无论哪种沼泽,水都含在植物根层或泥炭中,一般为70%~90%,随泥炭分解度的升高而减少,当沼泽表层过于饱和就会出现水面积水,有时形成固定水体。

沼泽的持水能力很高、其大小取决于沼泽体的组成,泥炭的分解度和灰分含量,一般为300%~1000%(重量)。低炭分、弱分解的藓类泥炭具有很高的持水能力,它能保持大于本身绝对干重15~20倍的水量。沼泽水在个别时段可能会出现表面外流,大都是孔隙介质中侧向渗透的表层流,呈层流状况,;从表层以下,泥炭逐渐密实,孔隙小,透水性能就要减弱,称为沼泽惰性层。

沼泽的水量平衡以蒸发量大、径流量小为特点,在多年的变化中,前者变化小,后者变化大。沼泽土的毛细管可以把大量水分输送到地面蒸发,沼生湿生植物的蒸腾作用亦十分强烈,泥炭本身热容量小,导势性能差,表层热辐射所产生的热量不易向下层传导而使沼泽表层温度升高,有利于蒸发。所以高位沼泽的蒸发量与所在地区陆地正常蒸发量大体相当,而潜育沼泽和低位沼泽的蒸发量要大于所在地区陆地的蒸发量。

沼泽土的热容量比一般土层低,其表层温度容易增高或降低,加之沼泽土的导热性能差,因此表层在白天所取得的热量很难向下传导到深层,这就使得沼泽地区的冻结或解冻要比一般土层迟缓。如中国北方盛夏的7月,沼泽表层温度达20℃,而在50~60cm深处仍有冻结存在。

沼泽水的运动非常迟缓,水交替不迅速,使沼泽水富含有机质和悬浮物,生物化学作用强烈,水体浑浊,黄褐色,鱼腥味,硬度低,H+浓度为3.162×10-4~3.162×10-8mol/L,腐植酸的含量从每升几毫克至百毫克变化。

沼泽对河川径流的影响尚无定论,但沼泽中经常可储存大量的水分,类似一个无形的蓄水库。当降水或地表水补给沼泽时,水分首先由草根层和泥炭层所吸收,一直达到饱和,沼泽的表面才有水从中流出,形成地表径流。因此沼泽中这种积水状况,对河川径流的影响,一方面可使产流减少,减少一次降水对河川径流的补给量,使其汇流历时延长;另一方面可削减河流的洪峰流量,甚至可以使当年的降水不从沼泽中流出,通过蒸腾作用耗于大气中。

沼泽一般都占据着低平丰水的地段,在自然状态下,它们不仅不能耕种,反而影响农、牧业的发展,在山区还要严重影响林木的更新,甚至成为交通的障碍。但沼泽并不是无用之地,合理开发和改造之后,可以变成良田、牧场和宜林地,因此世界各国对它的考察和开发都十分重视,在沼泽的形成、类型、分布规律和工农业上开发利用等方面,做了大量工作。目前研究热点包括:(1)沼泽荒地的合理开发与利用提出改造沼泽地为耕地、牧场、林地是开发利用沼泽的基本方向,但必须注意解决好以下3个方面的问题,一是确定排水定额;根据沼泽土的水分和通气状况,对不同地区、不同沼泽类型及泥炭层的厚度以及作物发育时期,采用正确的排水定额;二是提高灌水温度,改善沼泽土的热力状况,保证作物生长;三是采取混土压沙,大垅熟化泥炭等农业技术措施改善沼泽土的理化状况和养分不均衡的现象,以防止作物贪青不结实,确保高产稳产。(2)沼泽资源的综合利用 沼泽中生长的芦苇和蕴藏的泥炭都是宝贵的自然资源。泥炭不仅是很有潜在肥力的土地资源,而且也是制作土壤改良剂、作物激素,尤其是有机无机复合肥料的最有效、最经济的原料;泥炭及其化工产品在保护人类健康、消除环境污染方面具有特殊的功效;泥炭也是解决目前能源危机不可缺少的燃料资源。因此更进一步深入对泥炭综合利用的研究是今后的发展趋势,也是国际合作的重要主题。

【参考文献】:

1 中国科学院中国自然地理编委会.中国自然地理(地表水).北京:科学出版社,1981.89~216

2 中国科学院长春地理所.三江平原沼泽.北京:科学出版社,1983.97~234

3 邓授林,等.普通水文学.北京:高等教育出版社,1988.148~152

4 Цвaнов К Е.Тцбpосолця БоëоM,Тugpоuemeозgam,Денuнтpag.1990,123~146

(安徽师范大学周世术副教授撰;孙毓飞审)

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