小学一年级二年级科学课外阅读材料

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人工湖泊
──水库
水库是由人工改造或修建水工建筑物而形成的、具有一定容积和用途的水量交换缓慢的水体，又称人工湖泊。

水库一般由四部分组成：拦河坝、输水洞、溢洪道和电站。拦河坝起拦蓄水量抬高水位的作用；输水洞可以引水灌溉，有时用来兼泄部分洪水；溢洪道起宣泄洪水的作用；水电站是利用水能资源的设施。

水库的根本作用是把多水期的部分径流存蓄起来，在少水期再放出去，从而对径流起调节作用。水库通过这一过程达到防洪、灌溉、发电等功能，此外，还可以用于发展航运、旅游。因此，水库具有重要的社会、经济和生态意义。

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大气降水





　　从云中降落到地面上的液态水或固态水，统称为大气降水，包括雨、雪、霰、冰雹等。

　　1．降水的形成。降水的形成过程是云中的小水滴增大成为雨滴、雪花及其他降水物的过程。大气降水时必有云，但有云未必有大气降水。组成云体的云滴、冰晶等体积很小（仅相当于雨滴的百万分之一），随着气流的运动会不断冲撞合并增大，当云滴体积增长到足够大，以致气流不能支持时才能形成水滴下降，在下降的过程中不被蒸发才会形成降水。一般，在高空形成的大冰晶在较暖气层中溶化后，和大水滴一起以雨的形式降落。如果气温低于0℃，来不及溶化，就以雪、霰或冰雹等固态水降落。

　　2．降水类型。大气降水可分为地形雨、对流雨、锋面雨三种基本类型。
　　
　　地形雨  地形雨是暖湿气流在运行中，遇山地阻挡被迫抬升达到凝结高度时，水汽凝结形成的降水。地形雨多集中在山地迎风坡（雨坡）。世界上年降水多的地方基本上都和地形雨有关。如位于喜玛拉雅山南坡的印度的乞拉齐朋是世界上降水量最多的地方。

　　对流雨  对流雨是近地面气层强烈受热，气团强烈上升、冷却、迅速达到水汽饱和时形成的。对流雨强度大、时间短、范围小，并常伴有雷电甚至冰雹，又称热雷雨。赤道带全年都以对流雨为主，我国夏季的午后也常会出现。

　　锋面雨  锋面雨是冷暖两气团相遇时产生的降水。多形成于温带，是中高纬度地带最重要的降水类型。

　　3．降水的衡量指标。大气降水通常用降水量、降水时间、降水强度以及降水量季节变化和降水变率等指标来表示。
　　
　　降水量即从云中降到地面的液态水和固态水，未经渗透、蒸发和流失而在水平面上积聚的水层深度（或厚度），以毫米（mm）为单位。常见的表示方法有日、月、年降水量，月、年平均降水量及多年（日、月）平均降水量等。

　　降水时间是指一次降水过程从开始到结束持续的时间，用日、时、分表示。

　　降水强度即单位时间内的降水量。通常取10分钟、1小时或24小时时间内的降水量作为划定指标，也可依部门需要而定。中央气象台将降水强度划分为7个等级，见下表。此外，大暴雨的日降水量达100mm—200mm，特大暴雨的日降水量达200mm以上。一般气旋（台风）24小时降水总量多在300mm以上。降水强度是水利、交通和建筑工程等设计的依据之一。

表：降水强度等级

等级   24小时强度等级（mm）	等级   24小时强度等级（mm）	等级   24小时强度等级（mm）
小雨         10 中雨       10~24.9 大雨       25~49.9	暴雨        ＞50 小雪        ≤2.5 中雪       2.5~5.0	大雪       ＞5.0

降水量的季节变化与纬度、大气环流、地形等因素有关。一般而言，赤道带降水春分、秋分相对较多；亚热带大陆西岸冬季多雨，大陆东岸夏季多雨；北半球温带大陆西岸降水量季节变化不明显，而大陆东岸降水集中在夏季。
　　
　　降水变率说明某一地区降水的稳定性与可靠性。一般沿海多雨区降水变率小；内陆少雨区降水变率大，稳定性差，可靠性小。在我国，降水变率基本上是南方小于北方，沿海小于内陆，西南季风区小于东亚季风区。

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大气中的水汽来源
围绕地球的大气层，其主要成分是氮、氢、氧和二氧化碳，另外还有少量的氩、氨、氙、氪、氖、臭氧等气体。除此以外，大气中还含有一些水汽和固体、液体的微粒杂质。

大气里中水汽并不多，最多时也只占大气的百分之四。我们在日常生活中经常会觉得空气有时比较潮湿，有时却很干燥，就是因为空气中的水汽有时多、有时少的缘故。我们用空气湿度的大小来表示大气中所含水汽多少，该物理量可以通过仪器测量出来。

由于地心引力的作用，地面附近空气比较稠密，越往高处，空气越稀薄。大部分空气聚集在从地面往上大约十公里的这层大气里，而大气中的水汽则几乎全部聚集在这一层次里。雨、露、霜、雪是由大气中的水汽形成的，所以它们主要产生于大气层的下部。



水循环的过程

大气中的水汽主要来自地球表面。江河湖海中的水，潮湿的土壤，动、植物中的水分，时刻被蒸发到空气中。寒冷地区的冰雪，也在缓慢地升华。这些水汽进入大气后，成云致雨，或凝聚为霜露，然后又返回地面，渗入土壤或流入江河湖海。以后又再蒸发(升华)，再凝结(凝华)下降。因此，在自然界里，水分周而复始地循环着，并在循环运动中不断改变着自身的状态。液态的水，可以凝固为固态的冰，也可以蒸发为气态的水汽；气态的水汽可以凝结为液态的云、雾、雨、露，也可以凝华为固态的冰晶、雪、霜；而固态的冰、雪、雹、霜可以融化为液态的水，也可以升华为气态的水汽因而雨、露、霜、雪就是这种水分循环过程中的产物。

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沼泽发育过程

沼泽发育过程主要有两种途径，即水体沼泽化和陆地沼泽化。

（1）水体沼泽化过程。主要在湖泊中进行，流速缓慢或停滞的小河也可能沼泽化。湖泊经过长期的泥沙淤积、化学沉积和生物沉积，湖水变浅，在光照、温度等条件适宜的情况下，开始生长喜水植物和漂浮植物。由于死亡植物不断堆积湖底，在缺氧条件下，分解很慢，植物残体逐年累积而形成泥炭。随着泥炭的增厚，湖水进一步变浅，湖面缩小，最后泥炭堆满湖盆，水面消失，整个湖泊水草丛生，演化为沼泽。湖泊变成沼泽是自然演替的必然结果，它标志着湖泊的消亡。但是，由于湖盆特征不同和区域地理的差异，湖泊沼泽化过程也不完全一样。

①缓岸湖泊沼泽化。沼泽化是从边缘开始的。首先在岸边浅水带生长挺水植物，因水深不同，挺水植物群落呈同心圆状有规律的分布，向湖心逐渐生长沉水植物。注入湖泊的水流所携带的泥沙淤积和死亡植物残体的堆积，使浅水带逐渐向湖心推移，沼泽植物也向湖心蔓延，最后整个湖泊长满了沼泽植物。例如中国小兴凯湖就是很好的例子，目前正处于沼泽化阶段（图1）。

②陡崖湖泊沼泽化。沼泽化是从水面植物繁殖过程开始的。在背风侧的湖面生长着长根漂浮植物，它们根茎交织，常与湖岸连在一起，形成较厚的漂浮植物毡，俗称漂筏。随着植物不断繁殖、生长，浮毡逐渐扩大，厚度增加，浮毡下部的植物残体，在重力作用下脱落湖底，年积月累，使湖底变高。浮毡布满水面，但与湖底之间尚存在水层，随着时间推移，湖底泥炭堆积愈来愈厚，直至水层消失，两者相接，湖泊最后演化为沼泽。漂浮植物毡布满湖面需经历长期的演化过程。初期由于风浪作用，往往使浮毡碎裂，小块漂筏像绿色小舟，随风漂游散布在湖中；沼泽化后期，各漂浮植物毡逐渐扩大，彼此结合，布满整个湖面，但在个别接触处还有局部明水，称为湖窗。此外，因漂浮植物种属不同，以及受其他因素影响而造成生长状况的差异，使浮毡厚薄不均，薄层地段人畜行走其上，有沉陷危险，在东北地区把这种现象叫做“大酱缸”。当年中国红军长征走过的“草地”，有些沼泽就是“人陷不见头，马陷不见颈”的漂筏沼泽。

陡岸湖泊沼泽化在中国东北和西南地区，以及西北内陆地区的一些湖泊都可看到。此外，人工湖泊──水库，也可以沼泽化，在岸边形成漂筏层。

上面所举的都是湖泊正在沼泽化的例子。由昔日的湖泊演变为沼泽的可通过地貌形态特征的观察以及植物孢子花粉和残体的分析鉴定证明。

③河流沼泽化。在流速缓慢或水流停滞的小河或河流的个别河段，在岸边甚至到河心，常见到水草丛生的沼泽化现象，其发育过程大部分与陡岸湖泊沼泽化相似。如三江平原的一些河流，由于地势低平，坡降很小，流速缓慢，河道弯曲，水草丛生，具有沼泽性河流的特点。沼泽化河流的泥炭层一般较薄，有的地段没有泥炭堆积，这是因为死亡植物未完全分解的残体在缓慢流动的河水中被冲走的缘故。

（2）陆地沼泽化过程。如果说水体沼泽化对生态环境的变化是由湿趋干的过程，那么陆地沼泽化恰恰相反，是在不断增强湿地生态环境。陆地沼泽化过程主要有两种：

①草甸沼泽化。由于大气降水或河流泛滥，地面季节性积水或土壤季节性过湿，发育了草甸植物群落。在地表水和地下水作用下，土壤孔隙长期被水填充，通气状况恶化，造成嫌气环境，并引起土层严重潜育化，死亡的植物残体在嫌气条件下，分解非常缓慢，使地表形成的草根盘结层加厚。草根层具有很强的蓄水能力，进一步加强了地表湿润程度，致使大量的喜湿植物侵入。随着沼泽化过程不断发展，土壤营养元素不断累积在未分解的植物残体中，使土壤灰分元素渐趋贫乏，要求营养成分不太高的沼生植物逐渐取代了湿草甸植物，最后演变成沼泽。如三江平原沼泽区，大部分沼泽是由草甸演替而来。总之，草甸沼泽化过程是草甸过度湿润，导致土壤严重潜育化形成的嫌气环境，以及植物残体强烈的蓄水能力共同作用的结果。

②森林沼泽化。在中国高寒山区森林带，特别是寒温带、温带的针叶林和针阔叶混交林带，常有面积不等的沼泽分布其间，有的镶嵌在林海中间，有的分布在林下，严重影响树木生长和更新。在一般情况下，森林是不易发育沼泽的，只在森林采伐迹地或火烧迹地才能看到沼泽化现象。因为树木消失后失去了巨大的吸水能力，破坏了土层的水分平衡，使土层过湿或地表积水，导致迹地沼泽化。在季节冻土时间长并有永冻层分布的山地，水分下渗困难，地表过湿，也容易引起林地沼泽化。林下沼泽或林间空地的沼泽不断向四周扩展，恶化了树木的生长环境，造成树木大量死亡而形成“站杆”，或因限制了树木的正常发育，出现树木枯梢、生长缓慢，变成矮小的“小老树”。这种现象，在大、小兴安岭和长白山都可以看到。

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地球上的水循环
地球上的水，在太阳辐射的作用下，不断地从水面、陆面和植物表面蒸发和蒸腾，化为水汽升到高空，然后被气流带到其他地区，在适当的条件下凝结，又以降水的形式降落到地表，在重力作用下形成地表和地下径流。水的这种不断蒸发（蒸腾）、输送、凝结、降落的周而复始的循环过程，叫做水循环。

地球上的水循环根据其强度、规模和路径，存在着大循环和小循环之分。大循环又称全球性水循环，是指海洋水和陆地水之间通过一系列过程所进行的相互转换运动。从海洋上蒸发的水汽，被气流带到陆地上空，在适当的条件下凝结，形成降水，降落地表。降落地表的水，一部分被蒸发进入大气，一部分被植物截流，大部分沿地表流动，形成地表径流，有的渗入地下，形成地下径流，两种径流最终注入海洋。这种循环是水循环中最重要的一种。陆地上的水就是靠这种循环运动不断得到补充和更新。

小循环又分两种：一是海洋小循环（即海上内循环），即从海洋表面蒸发的水汽，在海洋上空成云致雨（雪），然后再降落到海洋表面上的循环过程。这种循环虽然只在海洋领域内进行，但从参与水循环的量来说却是主要部分；二是陆地水循环（即陆上内循环），即从陆地表面蒸发的水汽或从海洋输送向内陆的少量水汽，在内陆上空成云致雨（雪），然后再降落到大陆表面上，在陆地内消耗，不返回海洋。这种循环大多发生在大陆腹地的内陆区域。

水循环是自然界物质运动和能量转化的重要方式之一，把大气圈、水圈、岩石圈、生物圈相互联系起来，对自然界具有重要意义：（1）促进自然界物质的运动。（2）促进自然界能量的交换。水循环的过程也是水在固态、液态、气态之间的转变过程。水的三态变化要吸收和放出热量，而降水、下渗和径流则会涉及热能、机械能以及动能和势能之间的转化 。（3）维持地球上水的动态平衡，使自然界的水不断得到更新。

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地球上的水体分布

地球上的水分布很广泛。它以固态、液态和气态的形式分布于海洋、陆地以及大气之中，形成各种水体，共同组成水圈。其中，海洋是水圈的主体，面积约3.61×108km2，覆盖了地球表面约71%的面积。地球上96.53%的水存在于海洋中。陆地水包括地表水（如河流水、湖泊水、沼泽水等）和地下水。生物水和大气水在地球上含量很少，但却是水圈中较为活跃的因子。我们往往把海洋、河流、湖泊、冰川、地下800米深度以上和大气层7千米以内的水作为水环境的主体。

地球上的总水量达1 385 984.61万亿立方米，占地球质量的万分之二。其中，绝大部分为咸水，淡水只占全球总水量的2.53%。淡水中68.7%为冰川及永久雪盖，30.1%为地下水，前者地处僻远，难以利用，后者需凿井提取，才能利用。余下的1.2%才为可以利用的江河、湖、土壤和大气圈中的水。地球上各种水体的估计储量见表9-1。

表：地球上各种水体的储量

序号	类别	水储量（万亿立方米）	占总储量的百分比%	占淡水储量的百分比%
1	海洋水	1 338 000	96.5
2	地下水	23 400	1.7
	其中地下咸水	12 870	0.94
	地下淡水	10 530	0.76	30.1
3	土壤水	16.5	0.001	0.05
4	冰川与永久雪盖	24 064.1	1.74	68.7
5	永冻土底冰	300	0.022	0.86
6	湖泊水	176.4	0.013
	其中湖泊咸水	85.4	0.006
	湖泊淡水	91	0.007	0.26
7	沼泽水	11.47	0.0008	0.08
8	河网水	2.12	0.0002	0.006
9	生物水	1.12	0.0001	0.003
10	大气水	12.9	0.001	0.04
	总计	1 385 984.61	100
	其中淡水	35 029.21	2.53	100

资料来源：据联合国会议有关文件，1977

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河流
地表水在重力作用下，经常性地（或间歇性地）沿着陆地表面上的线形洼地流动，形成河流。河流在我国有江、河、川、溪、涧等不同称呼。

（1）水系。水系是在一定集水区内，大大小小河流构成的脉络相连的水道系统。比较大的河流一般取长度最长或水量最大的作为干流，流入干流的河流叫做支流。河流一般都有河源和河口。河源是河流的发源地，是河流的起点，一般指最初具有地表水流形态的地方。河源以上可能是冰川、湖泊、沼泽或泉眼。河口是河流流入海、河、湖的地方，是河流的终端。其中，流入海洋的称为外流河，如世界著名的亚马孙河、尼罗河、长江、密西西比河等；注入内陆湖泊或沼泽，或因渗漏、蒸发而消失于荒漠中的称为内陆河，如我国新疆的塔里木河。在河口处经常有泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、湖处形成三角洲。

河源到河口两端的高度差叫落差，单位河长内的落差叫比降。大的河流还可以分为上、中、下游三段。一般而言，上游河床窄，比降大，流速大，流量小，冲刷占优势，河槽多为基岩或砾石；中游河床比降渐缓，流速减小，流量加大，冲刷淤积都不严重，河槽多为粗沙；下游河床平坦，河道宽广，比降小，流速小而流量大，淤积占优势，多浅滩或沙洲，河床多细沙和淤泥。

水系特征包括河流长度、河网密度和河流的弯曲系数等。河流长度（河长）是指河源到河口的轴线长度。河网密度是指单位流域面积内河流总长度。它表示一个地区河网的疏密程度，能综合反映一个地区的自然地理条件。河流的弯曲系数是某河段的实际长度与该河段直线长度的比值。河段越弯曲，弯曲系数越大，越不利于航运和排洪。

（2）流域。流域是地面和地下水汇入河流并补给河流的区域，也可以说是地表水的集水面积。两个流域之间的界线称为分水线或分水岭。流域的特征主要包括流域面积、流域形状、流域的不对称系数、流域长度和平均宽度、平均高度和平均坡度等。它们对河流的水情要素有着直接的影响。

（3）水情要素。水情要素是用以表达水流情势变化的主要尺度。主要包括水位、流速、流量、泥沙、水化学、水温和冰情等。水位是指河流中某一基准面上的水面高程。流速是指河流中水质点在单位面积内移动的距离，单位为m/s。流量指单位时间内流经某一过水断面的水量，单位为m3/s。水温指河水的温度，太阳辐射和河水的补给特征是影响水温的主要因素。含沙量指单位体积河水中所含泥沙的质量，单位是kg/m3。水化学是指河水的化学组成、性质及其在时空上的变化，以及它们同环境之间的相互关系。河水是一种成分极其复杂的溶液，其溶质成分和含量与流经地区的土壤、岩石和植被等因素有关。生产实践中，无论是生活用水、农业用水还是工业用水都要考虑水的化学成分。随着现代工农业生产的发展，河流水化学发生了很大变化，河水污染越来越严重。水化学的组成也成为研究河流污染程度的重要指标。

（4）河流补给。河水的来源叫做河流的补给。根据河流补给形式的不同，一般可分为雨水补给、融水补给、湖泊和沼泽补给以及地下水补给等类型。