水加热前后温度和体积的变化(水的导温特性与水温变化规律)

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水温在池塘养殖中是个重要环境因子。掌握其变化规律,并采取相应的控制办法、对于发展池塘养鱼技术有着重要作用。

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一、水温变化的独特性

池塘水温是随气温的变化而变化,但由于水本身的热学特性,使池塘水温的变化有其独特性,主要表现在:

①池塘水温变化幅度要比气温小得多。

②一昼夜平均温度,水温要高于气温,白天平均水温一般低于平均气温,而晚上则高于气温。

③水温最高时间是14-15时,比高气温时间晚1-2时 , 清晨水温最低

④ 白天水表层温度一般高于水下层温度,两者之差可达2-3℃或更高,晚上则相反,形成水的热成层

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二、鱼的体温与水温

鱼类是变温动物,其体温随水温变化而变化,一般比其所在水温高1-2℃。鱼不能像人类那样通过新陈代谢活动来保持自身温度的恒定,而只能与水温保持相对的稳定(鱼的最佳生理代谢温度是15-25℃)。低于4℃或高于35℃时,鱼儿就会产生生理不适,甚至停止进食或者死亡。所以,水温决定着鱼儿的生死存亡。但鱼儿能自主的主动寻找适合它生理活动的水温区域,因此,适度的水深有宜于鱼类生存和生长。

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三、水温与水的导温特性

自然水体的温度主要来自太阳的照射地壳温度的散发,太阳的照射有四季变化与昼夜变化、受水体流动的影响,而地壳散热是恒定的。

水在4℃时密度最大,高于或低于4℃时密度依次变小、质量变轻。

在阳光照射下:

浅水增热快,水温比较高,密度变小,质量变轻,体积增大。

深水增热慢,密度较大,质量较重,体积缩小。

这时会形成两个相反方向运动的对流,这就是水的导热特性。由于水的这一特性,便使不同温度的水层、水域产生了垂直对流或环流运动

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四、水温与季节的变化规律

总的来说,水温与季节的变化规律是:水温滞后于气温变化,气温先于水温变化。

上半年由冷到热的时节变换(由冬到春),气温由低升高,因此,一般情况下水温略低于气温。

下半年由热到冷的时节变换(由秋到冬),气温由高到低,因此,一般情况下水温略高于气温。

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五、水体的正常分层

表面水层:水与空气接触那一层,深度占到整个水深的四分之一。

中间水层:位于表层水和底层水之间,也占到整个水深的四分之一。

底层水层:位于最底层,占到整个水深深度的一半以下。

水体正常的三个分层,每层都有各自的特点,表面水层一般都是变温比较快,但是由于与空气有接触面,所以表层都富含氧气中间水层居于与上层和底层之间,受上、下层水层水质的影响很大,水域的水质整体好,中层水的水质就好。底层水层受底质和水质的影响最大,也是整个水域无论鱼体还是垃圾的承受区域,就整个水体来说,底层的水质是最差的,底层的溶氧也是最差的

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六、水域水温的分类

根据自然水温的来源以及水的导热特性,我们将自然水域分为:同温水域、正分层水域、逆分层水域。

同温水域

同温水域是指在此水域的24小时中,水体的上下层温度都是相等的。也就是不分表层、中层、底层。也就是说,这种同温水域只有四季变化与昼夜变化,没有分层变化。

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水能形成24小时上下同温,原因是由水的导温特性形成的,阐述如下:

白天在阳光照射下,浅水增热快,深水增热慢,使浅水区与深水区有了较大的温差,便形成了两个方向相反的环流

到了夜间,水面失去了阳光照射,水温也会随之下降,浅水处与岸边此时降温快,而深水处却降温慢,水中又形成了两个相反方向的环流运动,使整个水域水温达到了同温。

鱼在水温的这种环流运动中,不是静止的而是随环流而移动,游向适合自己生存水温的地方,即适鱼水温大约为15-30℃的水域。

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同温层水体存在于流动或季节性静止的水域:江河小溪等流动的水域和北方春秋两季的静止水域、南方秋季的静止水域、以及长江中下游地区的春秋与冬季的静止水域。

在同温水体中,鱼儿可以不调节体温就可以全水域全立体方位觅食。但是,确定两个相反方向的环流在什么位置?也可以说确实是个难题,不过,有一点是肯定的,水温的下降与上升处是调温区,也就是凉水与热水的交汇处,只要理解了这一点,确定两个相反方向的环流的位置就迎刃而解了。

正分层水域

在盛夏时节,太阳直射水表面时间长,表面水升温便特别快,密度也就小,重量轻,只有浮在上层,很难下沉。相反,底层水因水的隔离,升温就很慢,水温低,密度大,而质量也重,它只好留在水底。

这种上热下凉的水域,就是正分层水域。这种水域上面的水密度小、质量轻;下面的水密度大,质量重,上、下层水无法自由流动、混合,于是就形成了“跃温层”。

跃温层的特点:水的深度增加不多,温度下降却很快,温度梯度比较大。但是,当有大风时,因为风卷起水浪,分层不变温的水也会因水的大幅波动而混合,但是混合的深度也不一,取决于风力的大小和上下水的温差,温差太大的也难以流动混合

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关于正分层水域,有人曾做过试验测量:

正分层水域的上层与下层水的水温相差较大,当表层水温达到22℃时,水面以下5米的水温为21℃,下到10米水温为18℃,下到15米深处时,水温便为9℃,下到20米时水温便成了5℃,下到20米以后就为4℃了。

这个水的深度与水温测量,对于我们养鱼者来说很有启发作用,因为大多数鱼的觅食水温为15-30℃之间,20-28℃为最合适。从科学测出的水温看,池塘水的深度亦不能深过10米,3至5米为最好,但这是考虑纯水温而言的,并没有涉及溶解氧的问题。但也与我们现在提倡养鱼的水深在2-3米最为适宜也相符合,之所以要浅于5米,是把水的深度与水的溶解氧这一重要因素考虑进来了的,水过深,阳光穿透度达不到,也影响光合作用造氧这一原理,因此,人工池塘过深并无益处且增加修造成本。

夏天,北方的水温成为正分层,也就是表热底凉。冬季,南方静止水域的水温,因为气候暖和,有时有如北方的夏季,它的水温处在正分层状态,上热下凉,上轻下重

逆分层水域

所谓逆分层水域,是与正分层水域相对而言的。正分层是上热下凉,就是说,在湖泊、水库的水域在阳光的照射下,表面浅水温度高,水深处难得日照,所以温度低,是夏日的气温所形成。

但是到了冬季,北方的天气变寒,下层的水温散出慢,表层的气温散发快,所以便形成了与夏日相反的水层温度,同样因为水的密度不同,形成不了大的环流运动,保持了上凉下温的水温层,这就叫逆分层水域。

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有人做过试验,逆分层水域的水温温差没有正分层那么悬殊:

冰面为0℃,下降5米水温上升为2℃,下降到10米水温为3℃,10米以下到15米水温为4℃,再往下水温不会上升,一直保持4℃。有人对冰厚20厘米,水深1米的水体加以测量,冰下表层的水为0℃,底层水温为6℃。

冬季,北方的静止水域为逆分层水体,深水底层较温和,鲫鱼、鲤鱼仍能觅食。

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七、掌握水温变化规律进行水产养殖

1.同温水体:水温不分层温,深浅都处于同等温度,鱼的体温与水温相同,此时鱼最为活跃,进食也快,是养鱼的最理想状态。如果借助风浪或机械搅水(如增氧机),就能达到水体水温无差别状态,当然,流水养鱼本身就是同温水体。

2.养鱼水塘因为水面小,水温升降快。水库河流因为面大水深,水温升降慢,但浅水又比深水升降快,这些因素都要融入到水产养殖过程中予以取舍。

3.深水水域:可以投放亚冷水性鱼类,比如鲟鱼类,但浅水水域就不宜投放这些冷水性鱼类。

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4.形成温跃层的水体:在鱼病防治施药前,尽量想方设法打破温跃层使其水的密度相一致,以使药液均匀散于水中,达到最佳防控效果,采取的措施可以提前开启增氧机搅混水体。

5.要根据气象、水温、季节、水的深浅等因素来灵活管理,包括养殖品种的投放和配搭、饵料投喂的多少以及鱼病防治等等方面,掌握水温与季节的变化规律最有益于水产养殖的掌控。

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