沼泽水文学
编辑基本信息
研究沼泽中水的相态、动态、水分运动与构成沼泽的生物体和无机物之间的关系,以及沼泽与其周围环境之间的水分交换等的学科,是水文学的一个分支。沼泽水文学与沼泽学、自然地理学、地貌学、地质学、生物学、生态学、环境学、物理学、化学、水力学、气候学、气象学、土壤学等有密切关系。
由于地表长期或季节性薄层积水,土壤过湿,形成遍生喜湿植物的沼泽地。沼泽中的水主要包括蓄存于沼泽地表的积水,沼泽草根层、泥炭层孔隙中的水和植物体内及其残体内的水分。沼泽的产流、汇流、蒸发、散发、结冻、融冻、温度变化、水位及水质等水文现象,受沼泽发育状况即植物群落的构成、有机体累积过程(厚度和结构的变化),以及由此而引起的微地貌形态变化的制约。沼泽发育程度和规模,决定了沼泽对周围环境的水量平衡、水文循环、辐射平衡、热量平衡以及水热组合条件的影响程度。
学科内容
沼泽水文学的研究内容可归纳为:①沼泽形成的水分条件,沼泽发育及沼泽类型与水分条件的关系;②沼泽的各种水分常数,包括沼泽不同层次各种水分的含量、持水能力、渗透系数、势能梯度、出水系数等;③沼泽的热力学性质,包括结冻、融冻、温度变化、热容量和导热率等;④沼泽的水质特点,包括各种离子含量、矿化度、总硬度、总碱度、pH值、水化学类型、水质评价和沼泽水化学特性与影响因素之间的关系;⑤沼泽水平衡,降水、蓄水、蒸发、散发、汇流、产流的形式、特点和变化情况;⑥沼泽排水的类型、物理过程、特点,以及疏干开发后的生态效应、水情变化和小气候变化;⑦沼泽系统的稳定性,人类活动(疏干或受到污染)对沼泽系统的影响及其反馈能力与自调功能;⑧沼泽在自然环境中的作用,如沼泽的净化功能、小气候效应,对河川径流的影响以及在保持生态平衡中的作用等。
大型水库、闸坝等水利工程的建设往往带来沼泽化的问题,沼泽水文学的研究为水利事业及其环境效应的评价、预测提供科学依据。沼泽是宝贵的自然资源。它蕴藏着丰富的纤维、蜜源和药用植物以及用途广泛的泥炭等资源,还具有净化空气和污水、蓄水调洪、调节气候的功能。一些珍禽异兽在沼泽地繁衍栖息对生态平衡起着良好的作用。沼泽的开发利用应根据具体条件,或排水疏干,或滞水利用,将其改造成为旱田、水田、苇塘、鱼塘、人工林和泥炭矿等,以获得较好的经济效益和生态效益。
发展史
中国古书中就有关于沼泽性状的描述。明代《徐霞客游记》有“芜草青青,下乃草土浮结”,“行者以足撼之,数丈内俱动”,“中央久驻,辄陷不能起”。清代《史方舆纪要》中有“深不可行舟,浅不可以徒涉,且有劲兵不能渡”等记载。1873年,俄国M.M.日里斯基考察伯列谢沼泽后,认为沼泽疏干有使河流水情恶化的后果。此后沼泽水文问题便引起广泛注意。1953年苏联K.H.伊万诺夫著《沼泽水文学》一书,系统阐述了沼泽的形成、发育、水文物理性质、沼泽水径流、蒸发、水量平衡的特点和计算方法。芬兰、英国等国的学者也对沼泽水文问题进行了研究,1895年N.S.硕勒发表了《大西洋沿岸的海滨潮汐沼泽》,阐述了海滨沼泽的特点。1983年,美国学者H.A.P.因格莱姆在《世界生态系统》的《沼泽》卷中,全面综述了沼泽水文学的研究现状、方法、进展情况和存在问题,提出沼泽中的有机物特别是沼泽植物对沼泽水文特性的作用。
中国对沼泽水文学的系统研究从20世纪60年代开始,结合中国特点,把海滨沼泽、内陆盐沼与泥炭沼泽列为研究对象。1962年中国成立了专门的沼泽研究机构,1965年起先后出版了《若尔盖高原沼泽》、《三江平原沼泽》和《我国的沼泽》等专著,1979年开展了海滨沼泽的研究,1986年中国科学院在黑龙江省
研究方法与展望
沼泽水文学的研究方法是野外调查、实验研究和归纳分析相结合。通过野外调查和半定位观测,了解沼泽化流域中沼泽的分布、类型、自然条件及一般水文现象。采集样品进行室内分析,利用观测资料进行统计计算,经归纳分析,为沼泽疏干排水、水资源开发和水利工程设计提供依据。实验研究是在特定地段设置观测实验站,对不同类型沼泽进行开发前后的对比观测,累积比较长期的资料,利用相关法、类比法进行归纳分析,找出沼泽水文现象的变化规律及其相互关系,为沼泽开发利用和预测水情变化提供科学依据。现代科学技术的发展为进一步研究沼泽水文学开辟了广阔的前景。