湖泊水物理性質(zhì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)的開展

鐘紫

【摘 要】湖泊水物理性質(zhì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)是了解湖泊水物理性質(zhì)的一種重要方法，也是一項(xiàng)研究區(qū)域自然地理環(huán)境的綜合性強(qiáng)的實(shí)習(xí)項(xiàng)目。本文闡述了湖泊水物理性質(zhì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)開展意義，分析了湖泊水水深、水溫、透明度、水色的物理性質(zhì)測(cè)定的方法，提出了湖泊水物理性質(zhì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】水文；湖泊；測(cè)定

水文學(xué)課程是研究地球上水的性質(zhì)、分布、循環(huán)、運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律及其與地理環(huán)境、人類社會(huì)之間相互關(guān)系的科學(xué)[1]，是高師地理專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是中學(xué)地理教育教學(xué)的重要組成部分。研究水文要素的性質(zhì)、形成機(jī)制和發(fā)展規(guī)律，通常是通過水文測(cè)驗(yàn)來揭示的。水文測(cè)驗(yàn)是水文理論研究、地理環(huán)境研究和水文工作的基礎(chǔ)。水文測(cè)驗(yàn)是水文理論研究、地理環(huán)境研究和水文工作的基礎(chǔ)。湖泊水物理性質(zhì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)是了解湖泊水物理性質(zhì)的一種重要方法，也是一項(xiàng)研究區(qū)域自然地理環(huán)境的綜合性強(qiáng)的實(shí)習(xí)項(xiàng)目，因此很多高校在水文學(xué)的教學(xué)中都會(huì)開展湖泊水物理性質(zhì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)。筆者根據(jù)高校水文實(shí)驗(yàn)開展的情況，談?wù)労此锢硇再|(zhì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)開展意義、內(nèi)容、方法和注意事項(xiàng)。

1.實(shí)驗(yàn)的目的及意義

湖泊是一種最常見的水體，是地球上陸地水的組成部分，具有調(diào)節(jié)河川徑流和區(qū)域氣候的作用，是人類生活和生產(chǎn)的重要水源。了解湖泊水體的水文現(xiàn)象及其運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律，對(duì)完整地認(rèn)識(shí)某一自然地理環(huán)境有著重要作用。

學(xué)生進(jìn)行湖泊水文物理特性觀測(cè)，掌握湖泊水物理性質(zhì)測(cè)定方法，了解湖泊水有關(guān)物理性質(zhì)的分布變化規(guī)律，增強(qiáng)水文測(cè)驗(yàn)的基本技能，培養(yǎng)野外觀察，動(dòng)手和分析等地理野外工作技能，理論聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)一步鞏固和加深水文理論知識(shí)。此外學(xué)生通過對(duì)水庫(kù)歷年水文資料的調(diào)查，收集、整理成精確的、具有代表性的基本水文資料分析，可以加強(qiáng)對(duì)區(qū)域水文的特征分析，探索水文和地理環(huán)境的變化規(guī)律，拓展地理思維，提升專業(yè)技能。

2.實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容和方法

作為高師地理專業(yè)學(xué)生的教學(xué)實(shí)習(xí)，湖泊水物理性質(zhì)測(cè)定主要包括水深、水溫、透明度、水色的物理性質(zhì)測(cè)定。

2.1水深測(cè)量

湖泊水深的測(cè)量是分析該湖泊水物理性質(zhì)變化規(guī)律的必要前提。湖泊的水深是指測(cè)定水面至湖底的鉛直距離，深測(cè)量主要為確定測(cè)站深度。水深測(cè)量測(cè)點(diǎn)的選取與布設(shè)一般由研究任務(wù)來決定，測(cè)定密度需根據(jù)規(guī)范而定。小型湖泊一般用測(cè)深桿、測(cè)深錘來測(cè)深；大型湖泊則用回聲測(cè)深儀測(cè)水深。

2.2水溫的測(cè)定

湖水熱量來源主要是太陽輻射能，而熱量的消耗主要是蒸發(fā)。由于水的熱容量大，導(dǎo)熱率小，故在動(dòng)力混合較弱和水深較大的情況下，上下層水溫就有較大的差別[2]。測(cè)定不同深度的水溫，以了解湖水溫度的垂直分布情況。通過水溫計(jì)測(cè)定水溫，觀測(cè)時(shí)選擇好觀測(cè)點(diǎn)，如湖中心和湖邊緣各取2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。選好觀測(cè)點(diǎn)后，測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)水面以下每隔10m水深的水溫。水溫測(cè)定時(shí)，水溫計(jì)需在待測(cè)水深的位置停留5分鐘以上。

2.3透明度的測(cè)定

湖水的透明度是指湖水的能見度，也就是湖水的清澈程度。因此，湖水透明度的測(cè)定，就是測(cè)定湖水的透光能力。用透明度盤來進(jìn)行透明度測(cè)定，測(cè)定時(shí)選擇在船甲板的避光處，將直徑30cm的白色圓盤（透明度盤）垂直放入水中，當(dāng)隱約可見白色圓盤時(shí)，從水面到白色圓盤的水深，便是透明度值。重復(fù)測(cè)2至3次，取其平均值，便為湖泊該處的透明度。測(cè)定透明度時(shí)，需注意檢查透明度板是否清潔；懸掛透明度板繩索是否牢固，尺度標(biāo)記是否準(zhǔn)確。

2.4水色的測(cè)定

純水是無色的。自然界水體的水色是由水體的光學(xué)性質(zhì)以及水中懸浮物質(zhì)、浮游生物的顏色決定的，是水對(duì)光線選擇吸收和散射作用的結(jié)果。湖泊的水色是指自湖面及湖水中發(fā)出與湖面外的光的顏色，湖泊水色根據(jù)水色計(jì)目估確定。水色計(jì)是由21支無色玻璃管內(nèi)分別密封21種不同色級(jí)構(gòu)成的，顏色由深藍(lán)到黃綠直到褐色，并以號(hào)碼1～21代表水色。由于水色的決定因素與透明度相同，故其測(cè)定可在透明度測(cè)定后緊接著用水色進(jìn)行比色測(cè)定。將透明度板提到透明度一半的水層里，用水色計(jì)對(duì)比透明度板上所呈現(xiàn)的湖水顏色，找出水色計(jì)上最近似的色級(jí)號(hào)碼，即為所觀測(cè)的湖水水色。

3.實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)

3.1加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)安全教育

安全教育是實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開展的保障。湖泊水物理性質(zhì)測(cè)定主要在野外進(jìn)行，學(xué)生要爬山涉水、實(shí)驗(yàn)的開展存在安全隱患。如野外考察毒植物、動(dòng)物的生物危害；突發(fā)滑坡、崩塌、地震、雷電自然災(zāi)害；機(jī)械儀器設(shè)備不當(dāng)使用的人身傷害；學(xué)生下水、乘船事故、貴重財(cái)務(wù)遺失、實(shí)驗(yàn)儀器損壞、登山失足等問題，都將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不能正常進(jìn)行，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)?！鞍踩谝?，以生為本”，因此在實(shí)驗(yàn)開展前要做好學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全教育工作，強(qiáng)化學(xué)生安全意識(shí)。

3.2做好實(shí)驗(yàn)示范和指導(dǎo)

首先實(shí)驗(yàn)教師要向?qū)W生講解清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器性能以及實(shí)驗(yàn)儀器的規(guī)范操作步驟、正確觀察、記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法等。其次實(shí)驗(yàn)教師需先演示實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作有感性知識(shí)，從而更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀測(cè)從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果，獲得正確的觀測(cè)數(shù)據(jù)。再次，由于學(xué)生實(shí)驗(yàn)是由學(xué)生自行進(jìn)行的，而不同學(xué)生的知識(shí)水平與能力層次也各有不同，實(shí)驗(yàn)教師還應(yīng)在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行巡視指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題并進(jìn)行糾正和個(gè)別指導(dǎo)。最后在實(shí)驗(yàn)過程中如出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀器故障，教師應(yīng)盡快排除故障，以保障實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。

3.3指導(dǎo)學(xué)生分析觀測(cè)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)束后，指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使學(xué)生正確分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如結(jié)合湖泊水物理性質(zhì)測(cè)定的各項(xiàng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制湖水溫度垂直分布曲線圖，并分析其規(guī)律和原因；分析透明度與水色的關(guān)系；分析在一天中的不同時(shí)間進(jìn)行水溫觀測(cè)的不同數(shù)據(jù)，作出表層和不同深度水溫在一天中的變化曲線或者折現(xiàn)，并與收集到的當(dāng)?shù)貧鉁刈兓瘮?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)規(guī)律，查找原因，進(jìn)行討論；思考水深和水溫的觀測(cè)的季節(jié)變化規(guī)律。通過這些實(shí)驗(yàn)分析，及時(shí)把學(xué)生的思維從實(shí)驗(yàn)操作中引導(dǎo)到實(shí)驗(yàn)總結(jié)中來，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的現(xiàn)象，進(jìn)行歸納處理，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論；根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作和已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，推理演繹、獲取規(guī)律性知識(shí)拓展學(xué)生地理思維。

【參考文獻(xiàn)】

[1]黃錫荃，李惠明，金伯欣編.水文學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1985，6：1.

[2]肖玲主編.地理學(xué)實(shí)踐教程[M].北京：科學(xué)出版社，2009，8：105.