问题

海水里面的盐分为什么没有随着河流渗透到内陆?

回答
这个问题很有意思,也触及到了地球上一个重要的自然现象——淡水资源的分布。海水之所以没有随着河流渗透到内陆,主要有以下几个原因,我们可以一项一项来分析:

1. 压力的作用:水往低处流,也往低压处去

这是最直观的一个原因。河流是流动的,它的方向是由高往低处,最终汇入大海。在河流的上游,海拔更高,水体拥有更大的势能。当河流流经陆地时,它是在一个高于海平面的环境中运动。

海洋,也就是海水的所在地,相对陆地来说,它的水位是最低的,同时海水具有巨大的体积,构成了地球上主要的储水库。河流的流动,本质上是水体在重力和压差作用下,从高处向低处、从高压区向低压区进行的运动。如果海水要“渗透”到内陆,就意味着它要克服河流的流向,逆流而上,这在自然条件下是不可能发生的。

2. 淡水与海水的密度差异

海水之所以是咸的,是因为其中溶解了大量的盐分。这些盐分增加了海水的密度。而我们通常意义上的河流,里面的水是淡水,盐分含量极低,密度自然比海水小。

想象一下,如果一个地方同时存在淡水和海水,并且两者能够接触,密度小的淡水会浮在密度大的海水上面。河流里的淡水,就是“浮”在陆地上的,它流淌到哪里,哪里就是陆地的一部分。而海水,则是在海洋这个“盆地”里,它的边界是陆地的海岸线。

即使在海岸线附近,河流入海口处,也存在着淡水与海水的交界面。在这里,淡水会因为密度小而试图向上层漂浮,海水则会因为密度大而试图向下沉。但河流本身的强大流动性会占据主导,将淡水推向海洋,而海水则停留在海床底部。

3. 地质构造和水文循环的限制

地球的地理构造决定了河流的走向。河流的源头往往在高山或高原地区,经过漫长的侵蚀和下切作用,在重力作用下不断向前推进,最终汇入更低洼的海洋。河流的河道是经过长期塑造形成的,它沿着地表的最低点流动。

海水渗透到内陆,意味着它要通过地下的裂缝、孔隙或者土壤层向上“爬升”,并且要克服重力作用,深入陆地。虽然在某些特殊的地质环境下,地下水可能会有一定的流动性,甚至在某些海岸地带,地下水会与海水发生混合(例如咸水入侵),但这种“渗透”并非像河流那样大规模、长距离地将海水带入内陆。

而且,我们所说的河流,主要是指地表水。地表水受到水文循环的驱动,由降雨、融雪等形成,循环往复。如果海水真的渗透到内陆,那意味着它要参与到这个循环中来,但这几乎是不可能的,因为盐分会影响水的蒸发和凝结过程,使得渗透进来的水无法像淡水那样形成有效的降雨并成为河流的补给。

4. 陆地上的淡水储备和补充机制

陆地上的淡水资源,主要来源于降水(雨、雪)以及山地融雪、地下水补给等。这些淡水资源在地球的水循环中扮演着重要的角色。

即使在沿海地区,降落的雨水也是淡水。这些淡水通过地表径流汇集形成溪流,再汇集成河流,最终流向大海。这个过程是淡水资源的天然补充和流失。如果海水渗透到内陆,意味着这个天然的淡水补充机制会被破坏,陆地将难以维持现有的淡水生态系统。

举个例子来理解:

想象你有一个装着清水的碗(代表河流),和另一个装着盐水的盆(代表海洋)。如果这个碗的底部有一个开口对着盆的边缘,水会自然地从碗里流向盆里,而不是盆里的盐水涌进碗里。即使碗里的水流得很慢,但只要它有向外的趋势,盐水就不会主动进入。

海水之所以留在海洋,河流之所以流向海洋,是地球自然规律在起作用。重力让水往低处流,密度差异让淡水“压”住海水,而地质构造和水文循环则为淡水提供了固定的流向和补充途径。

总而言之,海水没有随着河流渗透到内陆,是地球物理、地质和水文过程共同作用的结果,是一种自然而然的平衡状态。

网友意见

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谢邀!

题主的问题非常好,这是问题涉及到目前需要研究解决的科学问题,并且具有一定的应用价值。下面我尽量用比较容易理解的方式来回答该问题。

一般来说河口地区分为三个部分:海洋(Ocean或Sea),河口湾(河口,Estuary),河流(River)。其中如果以盐度(Salinity)来区分是:海水(Salt),冲淡水(咸水,盐水,Brackish),淡水(Fresh)。

河口湾盐度混合状态分为三种:a)高度分层型,b)部分混合类型,c)充分混合型,分别对应下图a) b) c)。这三种类型主要是由于山潮比(即径流/潮汐的比值)不同导致的,当径流相对于潮汐比较强,河口地区表现的特征是高度分层的,即a);当径流相对于潮汐比较弱,河口地区表现的特征是充分混合的,即c)。

在枯季,如降雨较少、蒸发较大的时节,上游来水量较少,往往就会发生咸潮上溯(盐水入侵),影响居民的生活用水、工业用水等。根据《生活饮用水源水质标准》(CJ3020-93),氯化物含量应小于250mg/L,如果超过这个值就不能满足供水的水质标准。也就是说,题主提问的情况是有发生的,在我国以珠江口,长江口地区比较典型。而这个现象的原因是否是题主提问的“渗透”呢?我们再来进一步分析一下。

首先考证一下什么叫做渗透,渗透一般是化学术语,是水分子经半透膜扩散的现象,它由高水分子区域(即低浓度溶液)渗入低水分子区域(即高浓度溶液),直到半透膜两边水分子达到动态平衡。半透膜如植物细胞的原生质膜、液泡膜等。显然,在河口湾地区海水和淡水之间其实是不存在这个化学意义上的半透膜的,也不能称之为渗透。那是什么原因导致了咸潮上溯(盐水入侵)呢?

从能量角度看,在河口湾地区最重要的两个影响盐度混合过程的能量来源分别是:1由于海水和淡水密度(盐度)差异引起的势能差;2海洋潮汐的动能和势能。这两种能量导致混合的机制也有多种。因为世界上的河口形态各不相同,同一河口不同季节流量的变化,潮汐的周期性变化,气象等要素以及人类活动的影响等等,导致了各个河口湾地区盐度的混合和分层特性也不一样,影响盐度混合作用机理也不尽相同。如何减少咸潮上溯(盐水入侵)引发的灾害也是一个值得持续研究的问题。

关于海洋潮汐的相关内容可以看我的另一个回答,这里就不详细介绍了。

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