1、 Fundamentals of Hydrogeolo 水文地质学基础 学时：40 学分：2水文地质学基础 绪绪 论论第一章第一章 地球上的水及其循环地球上的水及其循环第二章第二章 岩石中的空隙与水分岩石中的空隙与水分第三章第三章 地下水赋存地下水赋存第四章第四章 地下水运动的基本规律地下水运动的基本规律第五章第五章 毛细现象和包气带水的运动毛细现象和包气带水的运动第六章第六章 地下水的化学成分及其形成作用地下水的化学成分及其形成作用第七章第七章 地下水的补给与排泄地下水的补给与排泄第八章第八章 地下水系统地下水系统第九章第九章 地下水的动态与均衡地下水的动态与均衡第十第十 十二章十二章 孔隙
2、水孔隙水,裂隙水裂隙水,岩溶水岩溶水第十三章第十三章 地下水资源地下水资源第十四章第十四章 地下水与环境地下水与环境第十五章第十五章 水文地质学研究方法水文地质学研究方法绪言Introduction 0.1 课程的目的与内容 0.2 地球上的水与水资源 0.3 地下水的功能（作用）0.4 地下水与水文地质学 0.5 水文地质学的发展与趋势 掌握水文地质学的基本概念和原理，并用于分析水文地质现象：系统地获得地下水形成、埋藏、交替循环等方面理论知识；系统地获得地下水形成、埋藏、交替循环等方面理论知识；掌握水文地质学的基本概念、基本原理和基本知识；掌握水文地质学的基本概念、基本原理和基本知识；培养综
3、合分析各种水文地质问题和解决实际问题的基本能力培养综合分析各种水文地质问题和解决实际问题的基本能力。拓宽水文地质学知识，重点了解与地下水有关的水文过程和地下水环境；懂得地下水运动的基本运动规律和基本水化学特征，为后续课程奠定基础。课程的目的课程的主要内容教学：教学：通过课堂教学与室内实验，主要传授水文循环及其影通过课堂教学与室内实验，主要传授水文循环及其影响因素，地下水及其功能，岩石的空隙类型及其中的响因素，地下水及其功能，岩石的空隙类型及其中的地下水类型，地下水运动的基本规律地下水类型，地下水运动的基本规律-达西定律和包达西定律和包气带地下水运动的规律，地下水形成的化学作用及水气带地下水运动
4、的规律，地下水形成的化学作用及水化学分析表示方法，地下水的补给与排泄，地下水系化学分析表示方法，地下水的补给与排泄，地下水系统，地下水动态与均衡，孔隙水、裂隙水和岩溶水的统，地下水动态与均衡，孔隙水、裂隙水和岩溶水的基本特征，地下水资源，地下水与环境，水文地质学基本特征，地下水资源，地下水与环境，水文地质学研究方法。研究方法。实验实验：给水度与持水度试验、达西试验、毛细上升高度试验给水度与持水度试验、达西试验、毛细上升高度试验课程成绩课程成绩总成绩：总成绩：包括平时成绩和期末考试成绩；包括平时成绩和期末考试成绩；平时成绩：平时成绩：占总成绩占总成绩的的2030%，由出勤率、，由出勤率、实验成绩
5、组成；实验成绩组成；期末考试成绩：期末考试成绩：占总成绩的占总成绩的7080%。地球上的水与水资源水水 地球表层的水地球表层的水 (Water)(Water)是由地球内部逸出的，经过是由地球内部逸出的，经过3535亿亿年的积聚和演变，逐渐形成今天的水圈（年的积聚和演变，逐渐形成今天的水圈（HydrosphereHydrosphere）。）。水是无色透明的液体，是地球上生命的源泉和生命赖以生水是无色透明的液体，是地球上生命的源泉和生命赖以生存和发展的必需物质。存和发展的必需物质。地球上现有地球上现有13.8613.8610108 8kmkm3 3的水，以液态、固态和气态分布的水，以液态、固态和气
6、态分布于地面、地下和大气中，形成地表水于地面、地下和大气中，形成地表水(surface water)(surface water)、地下、地下水水(Groundwater)(Groundwater)和大气水和大气水(atmospheric water)(atmospheric water)，其中淡水，其中淡水(fresh water)(fresh water)仅占仅占2.53%2.53%。地球上的水与水资源 水水（据：中国大百科全书）（据：中国大百科全书）平均展开，达到平均展开，达到2700m2700m厚厚 海水占海水占 97.21297.212 冰川占冰川占 2.152.15 地下水占地下水
7、占 0.6150.615 其余占其余占 0.0230.023地球上的水与水资源：量的概念 地球上的水及所占比例地球上的水及所占比例 淡水占全球水量的淡水占全球水量的2.527%根据某网站的介绍根据某网站的介绍 Comparison of the amount of fresh water in storage.陆地上的淡水储量分配状况示意图地球上的水与水资源：可再生资源 利用自然资源有两种方式：不可再生资源：如果某种资源的存量大到足以保证上百年的需要，而且在资源耗竭以后，可以开发替代资源 矿产资源是典型的不可再生资源 可再生资源：如果某种资源的再生速率高于人们的消费速率，就可以保证永续利用。可
8、再生资源是永远不会耗竭的 淡水资源的主体是可再生的地球上的水与水资源：重要性 水自然界存在，具有自然属性自然属性 不断循环运动 良好的溶剂，重要载体 水具有能量 水人类生存、社会经济发展不可或缺，具有社会属性社会属性 生命之源，是地球系统的“血液”旱灾、水灾、水污染，对人类发展不协调 水资源可再生，但，水资源有价值（价规律）水资源管理不当，成为社会不稳定因素之一我国水资源概况我国是世界上最缺水的13个国家之一人均水资源占有量仅为世界平均值的人均水资源占有量仅为世界平均值的1/4大气降水与水资源分带我国各省人均淡水资源水文地质学与地下水供水水源 优点：分布广，动态变小，洁净，不易污染据报道：陆地
9、一半为干旱、半干旱地区1/3耕地，2/3牧区水源不足城市供水不足，近来更有增加趋势世界上，阿拉伯国家-进口雨水，中东的长期摩擦一是石油，二是水80年代以来，我国城市缺水总体也愈来愈严重，很显然：水资源的欠缺严重制约着国民经济的可持续发展地下水是一种宝贵的资源 我国西北缺水剪影我国耕地与农村用水液体矿产（liquid mining）地下水高含盐类或稀有元素，开发提炼具有工业开采价值：如四川自贡，三叠纪岩层中的卤水，每升达300g之多；山东省潍北平原，地下卤水是宝贵的盐业资源医疗或健身功能的矿泉水（Natural mineral water）疗养院，天然矿泉水厂，啤酒厂等寻找特殊功能的水资源开发提
10、取一定的能量（热能，冷能）地下水地下水的露头泉井，往往具有冬暖夏凉的特点，地球浅层是常温带保温作用，起到“冬灌夏用，夏灌冬用”地球是个天然热库可以供热，供取暖等用处地下水是一种宝贵的资源地下水是极其重要的生态与环境因子因而也是一种灾害因子 生态与环境因子生态与环境因子 地下水是生态与环境系统中一个敏感的子系统，地下水是生态与环境系统中一个敏感的子系统，是极其重要的生态与环境因子，地下水的变化往是极其重要的生态与环境因子，地下水的变化往往会影响生态与环境系统的天然平衡状态。往会影响生态与环境系统的天然平衡状态。灾害因子灾害因子 土壤盐渍化、沼泽化、土地沙化、海土壤盐渍化、沼泽化、土地沙化、海/咸
11、水入侵、咸水入侵、地面沉降、水质恶化、水质污染、地方病、矿坑地面沉降、水质恶化、水质污染、地方病、矿坑突水、滑坡、岩溶塌陷、渗透变形均与地下水有突水、滑坡、岩溶塌陷、渗透变形均与地下水有关。关。地下水的开发利用既可以有益，也可以有害有害的例子：有害的例子：农业用水不当的次生盐渍化、不统一开采，河西走廓的农业用水不当的次生盐渍化、不统一开采，河西走廓的民勤县，绿州变沙漠民勤县，绿州变沙漠 过量开采地下水过量开采地下水地面沉降（上海、天津）、海水入侵，地面沉降（上海、天津）、海水入侵，地面塌陷，地下水污染等地面塌陷，地下水污染等地下水与其周围的环境，人、水、热、动是个相互依存的有着内在联系的生物生
12、存链，打破一个环节就会引起或正或负的反馈（报复）地下水的变化往往会打破原有的生态平衡，使环境发生变化地下水利用产生的环境问题：沙化荒漠化加重地下水利用产生的环境问题：上海地面沉降地下水利用产生的环境问题：地下水污染地下水是一种很活跃的地质营力 地下水为良好溶剂地下水为良好溶剂 参与岩浆、变质、矿床、岩溶、成壤、风参与岩浆、变质、矿床、岩溶、成壤、风化、油气迁移，在地球演变中起重要作用。化、油气迁移，在地球演变中起重要作用。矿床：油气、金属（金铁）、非金属（铝土矿）矿床：油气、金属（金铁）、非金属（铝土矿）岩溶：水的积极参与（水岩相互作用）岩溶：水的积极参与（水岩相互作用）成壤：生命需要水成壤：
13、生命需要水地下水可以充当 应力传递者应力传递者 水库导致地下水位抬升从而诱发地震；地下水可促生滑坡；排除地下水可造成地面沉降等；地下水是 地壳内能量、热量的传输者地壳内能量、热量的传输者地球是个天然热库在地质循环和水文循环中，地下水是地壳内部的能（热）量的传输者地下水是一种很活跃的地质营力地下水是（地球内部地质演变的）信息载体地下水水位，水量，水温，水化学等的变化或异常可以提供埋藏在地下的许多信息；地下水是强的溶剂：在地质循环和水文循环中化学组分溶解，传输到适宜的部位沉淀（沉积）成矿利用地下水可以找矿、找油、地震预报、地质演变研究利用地下水可以找矿、找油、地震预报、地质演变研究人工预报地震观测
14、地下水地下水是地球内部地质演变的信息载体水文学水文学 水文学水文学是关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动是关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律，以及运用这些规律为人类服务的知识体系。等变化规律，以及运用这些规律为人类服务的知识体系。据据水文基本术语和符号标准水文基本术语和符号标准（GB/T50095-98GB/T50095-98），），水文学水文学是研究存在于地球上的大气中和地球表面以及地壳内的各种现是研究存在于地球上的大气中和地球表面以及地壳内的各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学科，包括水体的形成、象的发生和发展规律及其内在联系的学科，包括水体的形成、循环和分布，
15、水体的化学成分、生物、物理性质以及它们对环循环和分布，水体的化学成分、生物、物理性质以及它们对环境的效应等。境的效应等。Hydrology is the science of waters of the earth,their occurrence,distribution,and circulation;their physical and chemical properties;and their reaction with the environment,including living beings.概念水文学的历程水文学的历程（发展阶段）（发展阶段）（1 1）萌芽时期（）萌芽时期（远
16、古远古1400年）年）:原始的水文观测。原始的水文观测。（水位观测、流量和泥沙测量、雨量观测），水文经验的积累，水文地理学的早期发展，水文循环概念的萌发（2）奠基时期（约）奠基时期（约14001900年年）：水文仪器的发明使水文观）：水文仪器的发明使水文观测进入了科学的定量观测阶段。测进入了科学的定量观测阶段。水文科学体系的形成（3）应用水文学兴起时期（）应用水文学兴起时期（19001950年年）：在观测方法，理）：在观测方法，理论体系和研究领域等方面继续取得新成就，论体系和研究领域等方面继续取得新成就，水文要素的深入研究，水文计算和水文预报方法的改进（4）现代水文学时期（）现代水文学时期（1
17、950现在）现在）新技术的运用（水文数学模型的发展、水文预报、历史洪水调查与水文计算、河流泥沙计算、地下水模型、水面蒸发模型和水质模型），水文实验和研究的发展，水资源和人类活动的水文效应研究的兴起与发展水文学的分支水文学的分支河流水文学河流水文学 (river hydrology,potamology)(river hydrology,potamology)湖泊水文学湖泊水文学 (lake hydrology,limnology)(lake hydrology,limnology)沼泽水文学沼泽水文学 (swamp hydrology)(swamp hydrology)冰川水文学冰川水文学 (
18、glacial hydrology)(glacial hydrology)雪水文学雪水文学 (snow hydrology,cryology)(snow hydrology,cryology)水文气象学水文气象学 (hydrometeorology)(hydrometeorology)地下水水文学地下水水文学 (groundwater hydrology)(groundwater hydrology)区域水文学区域水文学 (regional hydrology)(regional hydrology)海洋水文学海洋水文学 (oceanology)(oceanology)，地下水地下水指赋存于地
19、面以下岩石空隙中的水指赋存于地面以下岩石空隙中的水（非饱和带水、饱和带水）。狭义上指狭义上指赋存于地下水面以下饱和含水层中的水赋存于地下水面以下饱和含水层中的水。Groundwater is the water contained in interconnected pores located below the water table in an unconfined aquifer or located in a confined aquifer.概念概念水文地质学 水文地质学是研究地下水的科学。研究地下水水量和水质时空演化规律，地下水的合理开发利用等。水文地质学是研究地下水的形成和分布、
20、物理及化学性质、水文地质学是研究地下水的形成和分布、物理及化学性质、运动规律、开发利用和保护的科学。运动规律、开发利用和保护的科学。水文地质学是研究地质物质及地质过程与水的相互关系的科水文地质学是研究地质物质及地质过程与水的相互关系的科学，是研究地下水的科学。学，是研究地下水的科学。Hydrog e o l o g y i s t h e s t u d y o f t h e interrelationships of geologic materials and processes with water,especially ground water.概念概念 水文地质学是地质学的一个分支
21、（why?）水文地质学也称为地下水水文学，是水文学的一个分支（why?）水文地质学是地质学与水文学所形成的交叉学科，而由于两者不同，形成相对独立的一门学科体系。地质学水文学基础学科水文地质学基础学科水文地质学基础地下水动力学水文地球化学应用学科供水水文地质学矿床水文地质学农田供水水文地质学油田水文地质学工程水文地质学地热地质学生态环境水文地质学土壤改良水文地质学环境地质学灾害地质学技术学科计算水文地质同位素水文地质RS、GIS萌芽时期（1800年以前）浙江余姚：河姆渡井，距今5700多年 亚美尼亚：坎儿井，公元前7世纪，我国新疆至今用坎儿井 四川自贡：坚硬岩石中开凿深井，开采卤水奠基时期（18
22、00-1945）：1856年：Darcy定律，随之-Dupuit公式（1863）等稳定流地下水流公式 1935年：Theis公式，开创了地下水非稳定流计算发展阶段（1945-1970）：二次大战后经济的发展，对地下水资源的开发利用大大增多，随之产生一系列地下水环境问题，促使水文地质学发展：越流理论、地下水流系统、电网络、地下水数值模型、地下水管理等。现代化阶段（1970-现在）主要特点：新理论、新技术和新方法用于于水文地质学领域，计算机技术、环境同位素技术、系统理论和方法、数学等学科的发展、转变时期：核心内容的转变，可持续发展观的提出；核心内容的转变，可持续发展观的提出；Henry Darcy
23、(1803-1858)Charles Vernon Theis(1900-1987)Charles Edward Jacob(1914-1970)著名水文地质科学家著名水文地质科学家核心课题转移：找水水文地质学资源生态环境视野扩展：含水层地下水系统水文-生态环境技术-社会系统。目标改变：由当前的问题转向长期的可持续发展内容扩展：从地下水的水量为主，转向水量与水质的研究并重；从狭义地下水，扩大到广义地下水,乃至地下水圈思路的改变：从求从成生角度，加强过程与机理研究多学科交叉渗透成为主流：地下水科学与其它自然科学以及社会科学交叉渗透，以多学科方式研究与处理问题服务方式转变：方式发生了很大改变，如何
24、使水文地质工作成果转化为生产力，成为一个急需解决的重大课题水文地质学的发展趋势水文学（水文地质学）水资源的核心课程 广义地说：研究地球与水的科学 具体：研究地球上各种水体的形成、循环和分 布，探讨水体的化学和物理性质以及它们 对环境的反应，与生物的关系广义水文学分支基础理论、应用 基础理论水文学原理 研究对象河流、湖泊、河口海岸、冰川，地 下水文学等 应用工程水文学，农业、森林、城市、环境 水文学等注释1：关于水文学与水文地质学1、为什么说“水资源”是可再生的资源？2、为什么说“水资源”既有自然属性，又有社会属性。思考题水过度开发的主要环境问题 河流断流并导致污染加剧 地下水位持续下降或地下水
25、枯竭 地面沉降 海水咸水入侵 土壤盐渍化 水土流失 地面塌陷 地面裂缝湖水喷发VS深海有无动物？高宗军2011-04-22湖水热动态thermal regime of lake water 湖泊热量平衡和湖水温度的变化。湖水吸收净辐射热量，同时通过水面蒸发、湖水紊动和对流等，在湖水内部、湖水与大气、湖水与湖盆间进行热量交换。在交换中，湖水储热量增加，湖水增温；反之，则降温。一年内由于太阳辐射强度的变化，引起水温季节的变化。同时由于水的物理特性和湖盆形态等影响，水温呈有规律的空间分布。1779年H.B.de索絮尔测量瑞士湖泊水温，开始了湖水温度的科学调查。1819年H.T.德拉比切提出湖水温度分
26、层概念。湖水热量平衡湖水热量平衡指一定时段内湖泊或其部分水域的热量收支状况。一定时段内热量收入与支出之差等于该湖泊或其部分水域蓄热量的变量。收入项主要有：湖水吸收太阳净辐射、大气长波辐射、湖面降水带来的热量、由于湖面凝结放出的潜热量、大气通过对流传给湖水的热量、湖水自湖盆吸收的热量和入湖径流带来的热量。支出项主要有：湖水长波辐射、湖水蒸发损失的热量、湖水传给大气和湖盆的热量、湖冰消融消耗的热量和出湖径流带走的热量等。湖中生物作用和化学反应的热量，风浪和湖流消耗的热量，湖岸辐射等热量甚微，一般略而不计。上述收入项与各支出项之差，即为湖泊蓄热量的变化。水温的时间变化水温的时间变化湖水的温度有日变化
27、和年变化。日变化。表层湖水最低温度一般出现在58时，最高水温出现在1418时。表层水温的日变化幅度较大，且因季节和地区不同而异。中、下层湖水因水的热导率小，日变幅随深度逐渐减小。中、下层湖水变化比上层湖水的温度变化滞后。表面水温日变幅约为湖面气温日变幅的2070。年变化。温带双循环湖一年内的水温变化可分为四个阶段：春季增温期，自热量平衡收入项大于支出项时开始。在开敞的湖泊，水温由一年中最低点开始稳步上升，在封冻的湖泊，则自水面冰雪消融完后，水温即逐步上升；夏季增温期，水温持续上升，最高水温出现在7月或8月，与气温极值比较，滞后半个月至1个月；秋季冷却期，自湖水收入的热量小于支出的热量开始，水温
28、逐渐下降；冬季冷却期，水温持续下降，在结冰的湖泊，直至零度，水面结冰。在不结冰的湖泊，1、2月份出现最低温度。湖泊水温年变化比气温年变化幅度小。水温的空间分布水温的空间分布 湖泊水温的垂向和横向分布均有变化。变化的原因，一是水气交界面上的增温与降温;另一是湖泊内部热量的再分配。一般，湖水在温度接近4C时密度最大，当密度随深度增加时，湖水稳定；密度随深度减小时，产生对流混合，发生上下循环，或称翻转。如融冰之后，湖水增温，表面水的密度增加，水团下沉，湖水上下循环。当湖面增温至 4C以上，上下循环终止。秋冬时期，湖水冷却，也发生类似过程，当湖面冷却至4C以下时，这一过程即告停止。水温的垂向分布。温带
29、双循环湖有下列情况：夏季，表层水温较高，底层较低，但不低于 4C，称为正温成层；秋季，表面冷却引起湖水循环，湖水上下层温差与密度差逐渐减小，当上层水温接近 4C时，形成同温现象；冬季，当温度降至4C以下，表层水温较低，底层较高，但不高于4C，称为逆温成层；春季，湖泊解冻以后，湖面开始增温，引起湖水循环，当上层水温接近4C，再度形成上下同温现象。在浅水湖泊，一日之内可出现两次同温现象。温带中等深度湖泊或深水湖泊，夏秋季节，水温分层明显，根据水温垂向分布特征，可分为三层：表层，增温易，由于风力引起混合，水温分布较匀，其厚度约 420米，决定于增温程度、风力大小等因素；中层，也称温跃层或温斜层，其特
30、征为温度变化急剧，在炎热的夏季，上下温差甚至可大于20C；底层是较冷的一层，水温分布又趋于均匀，60米以上深水湖，底层水温约在 510C左右。浅水湖泊在晴朗无风的炎夏，可能产生短暂温跃层。水温的横向分布在不同湖泊并不相同，造成差异的原因有：水深，由于水的热容量大，春季增温时，岸滨带水温高于深水区水温；秋季冷却时，出现岸滨带水温低于深水区的相反现象。风，风力可促使湖水混合，调匀水温，对于面积大，岸线平直的湖泊，尤为显著。但风引起的湖泊增减水把较暖的表层湖水驱向迎风岸，较冷的低层湖水补偿背风岸，形成两岸水温差。水质，咸水湖水温平面分布差异一般比淡水湖大。水源，冰川源湖泊的河口处水温较低于湖中及下游
31、处的水温。人类活动，在冷却水排放口附近的水温高于湖泊其他部分的水温。湖水喷发的条件 常年气温恒定常年气温恒定（或变化很小）（或变化很小）湖水上下之间没湖水上下之间没有循环有循环 下部有含碳气体下部有含碳气体的蓄积作用的蓄积作用 瞬间的扰动作用瞬间的扰动作用二氧化碳洗井学科：钻探工程 词目：二氧化碳洗井 英文：carbon-dioxide well flushing 释文：水文钻探及供水钻井中增加出水量的一种洗井方法。二氧化碳在高压下呈液态,灌装于高压钢瓶内。数十个液化二氧化碳钢瓶、每个钢瓶出口装减压阀联集到总管汇上，打开各阀门,液态二氧化碳在瓶内压力的作用下灌注入钻杆内,从井内钻杆出口处,迅速
32、气化并膨胀。压力能的聚集,当压力超过井内水柱压力,随之突然喷发,将井内的水柱以气水两相混流喷出井口,产生气举作用。由于快速的气举喷流,和负压造成的压力激动作用,使含水层被堵塞的通道疏通。待液态二氧化碳全部灌入井内,连续地喷发十数分钟后,井内的沉淀物、堵塞物、过滤管上的结垢,都能被冲开带走,含水层通道畅通,水被诱导连续流出,出水量会大大增加。二氧化碳洗井之前,对地层预先进行一下酸处理,将更有效地增加出水量。海洋生态&氧及其来源海冰及其物理性质海冰及其物理性质 海洋中各种形式的冰称为海冰。海冰和冰山是高纬海区特有的海洋水文现象。海冰可以是由海水冻结而成，也可以是滑入海中的大陆冰川、河流淡水冰。世界
33、大洋约有34的面积被海冰覆盖，是海洋水文学的重要研究内容之一。这里讨论的主要是海水冻结冰。从海水最大密度温度与冰点温度随盐度变化图（图5-5）中可以看出，海水最大密度温度随盐度的增大而降低的速率比其冰点随盐度增大而降低的速率快。即当盐度低于24.695时，海水结冰情况与淡水相同；当盐度高于24.695时(海水盐度通常如此)，海水冰点高于最大密度温度，海水结冰情况就与淡水不同。当海面降至冰点，因为源于海水增密的对流混合作用，海水不能结冰。只有当对流混合层的温度同时到达冰点时，海水才会开始结冰。海水的结冰，主要是纯水的冻结，会将盐分大部排出冰外而增大了冰下海水的盐度，既加强了冰下海水的对流又降低了
34、其冰点，所以使冰下海水继续冻结的速度大大减缓。按结冰过程的发展阶段可将海冰分为初生冰（最初形成的针状或薄片状的细小冰晶）、尼罗冰（初生冰继续增长，冻结成厚度10cm左右有弹性的薄冰层）、饼状冰（圆形冰盘状的海冰）、初期冰（由尼罗冰或冰饼形成的较厚的冰层）、一年冰（由初期冰发展而成的厚冰，厚度为30cm至3m，时间不超过一个冬季）和老年冰（至少经过一个夏季而未融化的冰）。按海冰的运动状态可将海冰分为固定冰和流冰两类。固定冰是与海岸、岛屿或海底冻结在一起的冰。当潮位变化时，能随之发生升降运动。流(浮)冰是自由浮在海面上，能随风、流漂移的冰。(不包括由大陆冰川或冰架断裂后滑人海洋中的冰)。海水溶解氧
35、海水溶解氧:溶解在海水中的氧是海洋生命活动不可缺少的物质，其含量在海洋中的分布，既受化学过程和生物过程影响，还受物理过程的影响。其来源主要是大气和植物的光合作用。大气中的游离氧能够溶入海水，海水中的溶解氧能够逸人大气，在海气界面上的这种交换，通常处于平衡状态。因此，海水中氧的消耗，可以从大气得到补充。浮游植物在有光的环境里，通过光合作用，吸收二氧化碳和海水营养盐，而制造有机体和释放氧；在无光环境里，通过呼吸作用使一些有机体被氧化，消耗氧而释放二氧化碳。由于氧在海水中的溶解度随温度的升高而降低，随海水盐度的增加而减少，在浮游生物生长繁殖的海域，表层海水的溶解氧含量既有昼夜变化，也有季节变化，加上
36、海流等因素的影响，因此溶解氧在海洋中的分布是不均匀的。按照溶解氧垂直分布的特征，常把海洋分成3层(图5-6)：表层风浪的搅拌作用和垂直对流作用使氧含量出现极大值。中层在表层之下，由于下沉的生物残骸和有机体在分解过程中消耗了氧，使氧含量急剧降低而出现氧含量的极小值深度。深层在氧含量极小值水层之下，氧含量随深度而增加。海水中的溶解氧不仅为海洋生物提供了生存环境，而且使海水处于氧化环境；缺氧的海水中属于还原环境。这些严重影响海水中的一切物理化学及生物作用过程。海洋中的氧海流分类海流分类海流按其水温低于或高于所流经的海域的水温，可分为寒流和暖流两种，前者来自水温低处，后者来自水温高处。表层海流的水平流
37、速从几厘米/秒到300厘米/秒，深处的水平流速则在10厘米/秒以下。铅直流速很小，从几厘米/天到几十厘米/时。海流以流去的方向作为流向，恰和风向的定义相反。海流按其成因大致可分为以下几类：漂流漂流由风的拖曳效应形成的海流。地转流地转流在忽略湍流摩擦力作用的海洋中，海水水平压强梯度力和水平地转偏向力平衡时的稳定海流。潮流潮流海洋潮汐在涨落的同时，还有周期性的水平流动，这种水平流动称为潮流。补偿流补偿流由另一海域的海水流来补充海水流失而形成的海流。有水平补偿流和铅直补偿流 河川泄流河川泄流由于河川径流的入海，在河口附近的海区所引起的海水流动称为河川泄流。裂流裂流海浪由外海向海岸传播至波浪破碎带破碎
38、时产生的由岸向深水方向的海流。顺岸流顺岸流海浪由外海向海岸传播至破碎带破碎后产生的一支平行于海岸运动的海流。深海鱼 深海鱼（deep-sea fish），分属十多个科，特征是口大、眼大，身体某一或某几部分有发光器。见于大洋深处的硬骨鱼纲(Osteichthyes)鱼类，通常在6002,700公尺(2,0009,000尺)以下。发光器既用于诱捕猎物，也用于引诱配偶。深海鱼分类 分属十多个科，特征是口大、眼大，身体某一或某几部分有发光器。发光器既用于诱捕猎物，也用于引诱配偶。深海鱼在进化过程中为适应压力极大，极寒冷和黑暗的生存环境而形成了这些特殊习性。深海鱼的栖息地是世界上最特殊的。由于深海中的竞
39、争不如岸边或浅海中那么激烈，使许多原始类群得以存活至今。最重要的深海鱼类群有深海垂钓鱼、蝰鱼及毛口鱼。深海垂钓鱼属角鮟鱇亚目(Ceratioidei)，它们诱捕猎物的方法是摇动脊鳍的鳍棘作为诱饵；蝰鱼属蝰鱼科(Chauliodontidae)，有许多夹状牙，是可畏的掠食性鱼；毛口鱼属钻光鱼科(Gonostomatidae)，是世界上数量最多的鱼类。线鳗科线鳗科 科 名：Nemichthyidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：中层及深海底栖 特 征：吻部极端延长，成熟雄鱼下颚较上颚短且无法闭合。眼大体长具胸鳍，背鳍、臀鳍及尾鳍相连在一起。Labrichthys与Avocettin
40、a此两属的脊椎骨数在170-220间；而Nemichthys此属脊椎骨数超过750节 其 他：全世界共有3属9种，而台湾地区目前共发现1属1种。俗称线鳗是因体长如鳗一般细长，却又比鳗的体型细，如线般细细长长故而称之 鼬鳚科鼬鳚科 科 名：Ophidiidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：中层及深海底栖 特 征：背鳍较臀鳍长或与臀鳍等长，肛门及臀鳍位于胸鳍末端下方。具鳞，许多种类鳃盖上有棘。最大的种类Lamprogrammus shcherbachevi(希氏软鼬鳚)可以长至2m 其 他：全世界共有47属218种，而台湾地区目前共发现5属7种。此科的分布极广，可由100m至200
41、0m海底皆发现其踪迹，在深海的种类甚至眼睛退化至全无或只剩皮瓣痕迹，外型变化众多但皆为底栖性鱼类，属于广布性的一科 燧鲷科燧鲷科 科 名：Trachichthyidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：深海底栖 特 征：具眶蝶骨，腹鳍 1硬棘,软条 6-7；背鳍硬棘3-8，软条10-19；臀鳍硬棘 2-3，软条8-12。腹部鳞具鳞脊。种间的鳞差异颇大，部分种类具有发光器，最大可长至55cm 其 他：全世界共有8属44种，而台湾地区目前共发现3属3种。此科的鱼分布深度由100m-1500m。在某些地区(如澳洲)此科的其中一种具有相当的鱼类资源，为重要的渔获对象，一次捕获量甚至达到数百
42、公吨，但在台湾地区目前仅捕获到体型较小的种类，对于其鱼类资源仍有待开发 合鳃鳗科合鳃鳗科 科 名：Synaphobranchidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：中层及深海底栖 特 征：鳃孔位在身体下方介于胸鳍之前，少数几种胸鳍退化。脊椎骨数110-205 其 他：全世界共有9属30种，而台湾地区目前共发现4属8种。合鳃鳗顾名思义鳍两边的鳃孔虽然是分开，但鳃外部的皮瓣相连接，像两个鳃合在一起而称之 新灯笼鱼科新灯笼鱼科 科 名：Neoscopelidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：深海底栖 特 征：体侧扁，上颚骨细长且由三块软骨组合而成，不具眼下骨。臀鳍起点远
43、离背鳍。部分种类具有发光器。大多为圆鳞而Solivomer此属为栉鳞，而Scopelengys 此属不具鳔，其他皆有鳔。脊椎骨数29-35节最大可至30cm。其 他：全世界共有3属6种，而台湾地区目前共发现1属3种。此科的鱼与灯笼鱼科的鱼极为相似，两者大多都具有发光器，而此科的鱼较大且体色偏红，可与灯笼鱼科作一区别。灯笼鱼科灯笼鱼科 科 名：Myctophidae 地理分布：全世界 深度分布：中层及深海底栖 特 征：脂鳍是由一盘状软骨支撑，具眼下骨。臀鳍起点在背鳍下方或略后。头部及身体具有整排或几组的发光器，仅一种不具。多数为圆鳞而其中四种为栉鳞，皆具鳔，脊椎骨数28-45。其 他：全世界共有
44、31属225种，而台湾地区目前共发现5属17种。此科鱼种类颇多，但体型偏小约为5cm左右，为海洋中其他肉食性鱼类重要的捕食对象。已有许多研究证实其具有每日垂直迁移的情形，迁移距离甚至超过数百公尺，丰度分布日间最多在300至1200 m间；而夜晚最多在10至100 m。黑头鱼科黑头鱼科科 名：Alepocephalidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：深海底栖 特 征：齿小而鳃耙多且长。鳃盖骨鳍条数5-13.许多种生活在超过1000m的水层。其 他：全世界共有17属95种，而台湾地区目前共发现2属3种。此科的特征在于头部与身体的颜色不同，较为常见的种类即是头部呈现黑色俗称油鱼的黑
45、头鱼。红口仿鲸科红口仿鲸科科 名：Rondeletiidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：深海底栖 特 征：头部箱型，皮肤表面光滑。侧线是由14-26组垂直的感觉孔组合而成。尾部软骨3块，脊椎骨数 24-27。其 他：全世界共有1属2种，而台湾地区目前共发现1属1种。此科不具鳞片，侧线感觉孔呈现纵向排列为其特征。稚鳕科稚鳕科科 名：Moridae 地理分布：全世界 深度分布：底栖 特 征：背鳍一或二少数为三，臀鳍一或二。下颚须有或无，若具齿齿细微。鳔与耳石相连以收集声音。其 他：全世界共有18属87种，而台湾地区目前共发现3属5种。此科为底栖性鱼类，分布由浅海至2500m皆有分
46、布。此科的鱼腹面常具有发光器，而呈现黑色。银眼鲷科 深海鱼 科 名：Diretmidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：深海底栖 特 征：无侧线，背鳍及臀鳍不具棘。背鳍软条24，臀鳍19-22软条。腹部具鳞脊。脊椎骨数20-32，最长可达37cm。其 他：全世界共有3属4种，而台湾地区目前共发现2属2种。宽咽鱼科宽咽鱼科科 名：Eurypharyngidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：深海底栖 特 征：鳃孔小，与吻端距离长于与肛门的距离。鳃条骨数5，内脏游离骨数6。口非常大，齿小，胸鳍亦不明显。其 他：全世界共有1属1种，而台湾地区目前共发现1属1种。背部具有发
47、光器，无垂直迁移的现象。海蜥鱼科海蜥鱼科科 名：Halosauridae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：深海底栖 特 征：前上颔骨及颔骨具齿，背鳍在肛门前，且具9-13软条无硬棘。凹陷状的侧线延伸整个身体，而鳞片较大的侧线孔在身体两侧，约为30个侧线鳞数。其 他：全世界共有3属15种，而台湾地区目前共发现1属1种。炉眼鱼科炉眼鱼科科 名：Ipnopidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：深海底栖 特 征：眼小或退化成盘状。无幽门垂，背鳍软条8-16，臀鳍软条7-19，胸鳍软条9-24。鳃条骨数8-17，脊椎骨数44-80，Bathypterois此属中18种具有延长
48、之胸鳍、腹鳍与尾鳍。其 他：全世界共有6属29种，而台湾地区目前共发现1属2种。此科的鱼属于底栖性鱼类，会利用延长的腹鳍及尾鳍站立在海底，而呈现三角形，故另有俗名称之为三角鱼。孔头鱼科孔头鱼科科 名：Melamphaidae 地理分布：除地中海及北极海外其他海洋 深度分布：深海底栖 特 征：背鳍具有1-3个小棘，胸鳍1硬棘，6-8软条。尾鳍前端具 3-4 棘.具圆鳞，鳞大但易脱落。无侧线或只有1-2个侧线孔，脊椎骨数24-31。其 他：全世界共有18属87种，而台湾地区目前共发现1属1种。眼部具有眶蝶骨背棘鱼科背棘鱼科科 名：Notacanthidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分
49、布：深海底栖 特 征：侧线隆起在两侧，鳞小，每列至少50个以上。一些种类的腹鳍具有3个似硬棘的鳍条。以底栖性动物为食(如多毛类及腔肠动物)，亦以浮游性甲壳类为食。雌性的数量大过于雄性数量，较大的狭首形幼鱼可能归属于此科。其 他：全世界共有3属10种，而台湾地区目前共发现1属1种。仿鲸科仿鲸科科 名：Cetomimidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：深海底栖 特 征：表皮不具鳞，眼小或退化成痕迹。鳃耙3或4，无发光器，仅在肛门周围，背鳍及臀鳍底部具凹陷的组织。脊椎骨数38-59。生时体表颜色褐色或橘红色。其 他：全世界共有9属20种，而台湾地区目前共发现1属1种。囊头鲉亚科囊头
50、鲉亚科科 名：Setarchidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：深海底栖 特 征：鲉科的鱼背鳍具硬棘11-13，有些具有毒性，而此亚科的特征在于侧线是连续的凹槽，体披圆鳞，下眼眶脊不明显。其 他：全世界共有3属5种，而台湾地区目前共发现2属2种。此科的鱼属于鲉科下的亚科，而浅海的鲉科及俗称的石狗公或石头鱼，其肉质鲜美是高经济价值的鱼类，但深海的鲉科卖相及肉质皆不佳，故无经济价值。鲆科鲆科科 名：Bothidae 地理分布：大西洋、印度洋及太平洋 深度分布：底栖性 特 征：大多种类两只眼睛在左侧身体。鳍不具硬棘，背鳍起点在眼上方或前方。背鳍和臀鳍接不与尾鳍相连接，肛门在盲侧。卵
