水体热分层

水体出现热分层现象时，水中的水化成分也发生垂直分层现象，水体扭转时，水中的水化成分也在垂直分布上趋于统一。

因为水的温度和大气的温度有差异，水的密度比空气大，所以水的传热散热都比大气慢，加之水有上、中、下三个层次，这三个水层的温度也有差异，水越深，差异越大。据科技工作者测量，当水的上层温度为21.2℃时，1米深的水温为18.3℃，2米深的水温为17℃。在冬季，水的表层温度为4.3℃时，水深1米的温度为4.5℃，水深2米的温度为4.9℃。

水上热下凉的状况，学术界称为水的“正分层”。冬天，深水区温度较高，而水的上层由于受冷空气的影响，水温相对较低；这种水层为“逆分层”。造成水温度分层的原因是水的温度高，水的密度就小，水的温度低相对密度就大，水的密度大就相对较重。再就是水的导热性差。如某个时段的气温是20℃时，附近的水温往往滞后2小时才会达到20℃，气温下降时道理也一样，水温在2小时后才会降到与气温近似的温度。2100433B

1、盐度对冰点和最大密度时的温度的影响：

（1）在3.98℃时，纯水的密度最大，为1；

（2）当盐度<24.7‰时，密度最大时的温度都在冰点之上（即从表面开始结冰，这对越冬有利）。

（3）当盐度>24.7‰时，密度最大时的温度都在冰点之下，对越冬不利。

（4）最大密度时的温度随盐度的增加急剧下降，而冰点则缓慢下降，两线交于 盐度24.7‰，温度是-1.332℃(盐度24.7‰的水，最大密度时的温度=结冰点=-1.332℃)。

2、水体热分层

（1） 由0℃及其以下向4℃升温，这时水的密度增加，由于热的传递，表层水较重，开始下沉，下层水轻，上浮，表层水和底层水发生垂直扭转的现象，直到整个水体都达到4℃为止，这个时期称全同温扭转期。

（2）水由4℃继续升温，表层水密度下降，底层水相对较重，不发生扭转。由于热传导，在表层和底层之间常产生一个跃温层，其特点是：温度的梯度很大，这时水呈停滞状态，这种状态成为正分层，一般出现在春夏季节。

当气候变化（大风、雨、气压低）时，也可以发生扭转现象，使底层的缺氧水及其有毒物质（H2S、氨气）带到表层，造成表层水缺氧，产生泛塘现象。

（3）高温向4℃降温时，表层水密度增加，开始下沉，与次表层水扭转混合，最后与底层水扭转混合，出现全同温扭转（夏秋季节），也可以造成泛塘。

（4）从4℃继续降温，表层水密度下降，停在表层，比下层水水温低，这种状态称为逆分层。

释文：水体热污染是指受人工排放热量进入水体所导致的水体升温。大量热能排入水体，使水中溶解氧减少，并促使水生植物繁殖，鱼类的生存条件变坏。热污染主要来源于发电厂和其他工业的冷却水。如发电厂燃料中只有三分之一热能转化为电能，其余三分之二则流失于大气或冷却水中。水温高还会使氰化物、重金属离子等污染物的毒性增强。

解析分层亦称解析谱系。按照量词复杂性对解析关系所作的递归论分层。与算术分层类似，任何解析关系可以用算术关系加上有穷个交替出现的二阶函数量词ᗄ′与∃′表示，依照量词个数，可以将该解析关系纳入具体的解析分层Σ¹_n或π¹_n中。形式地，具体的解析分层Σ¹_n，π¹_n，Δ¹_n可递归定义如下：

1.Σ¹₀=π¹₀={R：R为算术关系}。

2.Σ¹_{n 1}={(∃′f)R(f，f₁，f₂，…，f_k，x₁，x₂，…，x_m)：R∈π¹_n}.

3.π¹_{n 1}={(ᗄ′f)R(f，f₁，f₂，…，f_k，x₁，x₂，…，x_m)：R∈Σ¹_n}。

4.Δ¹_n=Σ¹_n∩π¹_n.

Σ¹_n，π¹_n与Δ¹_n中的关系分别称为Σ¹_n关系、π¹_n关系与Δ¹_n关系，此外，Δ¹_w定义为：∪{Σ¹_n∪π¹_n：n∈ω}，即所有解析关系的集合。此外，对n≥1，Σ¹_n关系可表示成下形范式：

(∃′f₁)(ᗄ′f₂)…(Q_nf_n)(Qx)

R(f₁，…，f_n，f_{n 1}，…，f_{n p}，x，x₁，…，x_q)，

其中若n为偶数，Q¹_n为ᗄ′，Q⁰为∃⁰；若n为奇数，Q¹_n为∃′，Q⁰为ᗄ⁰；而R为递归关系。π¹_n关系也可表示成以ᗄ′开头的类似表达式.解析分层还具有如下封闭性：

1.Σ¹_n，π¹_n，Δ¹_n对合取、析取运算与一阶量词封闭。

2.Δ¹_n对否定运算封闭。

3.R∈Σ¹_n，当且仅当ᒣR∈π¹_n；

R∈π¹_n，当且仅当ᒣR∈Σ¹_n。

4.对n≥1，Σ¹_n对二阶量词∃′封闭，π_n对二阶量词ᗄ′封闭。

关于解析分层的其他性质，参见“解析枚举定理”。此外，与算术分层不同，Δ¹₁≠Σ¹₀=π¹₀=Δ¹₀，Δ¹₁的关系称为超算术关系。

根据水温结构，水库可分为分层型和混合型两类水库。在夏季，分层型水库的水温可分为，库面温水层(温变层)，水库大多数增暖和冷却都在温水层进行；温水层以下是温度变化较迅速的斜温层(温跃层)；斜温层以下是热量难以交换的冷水层(滞温层)。库面温水层和库下冷水层的温度差可超过15℃ ～ 20℃ 。夏季水温分层后，形成稳定的斜温层。水温在水平方向上保持不变，仅垂直方向变化。而且由于水温引起的垂直方向的密度梯度，上下很难产生渗混，往往形成入流和出流的水平层流。而在秋季以后，表层水温度降低，密度增加，库面水下沉，产生对流现象，进入对流期。这样入流和出流的流动，再加上上库来水的均匀渗混，使库水温达到了均匀分布。冬季则可能形成表面冰盖，而冰盖下面是4℃的水，形成冬季逆温分层。春季来临，湖泊上层热量的输入大于支出，使表面温度升高，接近4℃时，会发生上下水层之间的水量交换，如遇有强风，则全深度的水达到均匀的密度分布，水库水温达到了均匀的分布。随着夏季的来临，水库表面温度升高，由于外力影响，热量向较深层传递在表面形成暖而轻的水层，冷而重的水分布在库底。如果混合不能充分补偿这种温度和密度的垂直分布，则形成夏季水库水温分层结构。这种分层型水库多在规模较大，并且水流较慢的大型水库出现。混合型水库，一般在库内水流湍急，交换迅速的中、小型水库出现。一年四季，这类水库的水温垂向分布大致相同 。