河流径流概论
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第7章-径流
二、径流形成过程
由降雨到水流汇集到流域出口断面的整个物 理过程，称为径流形成过程。 径流形成过程是一个非常复杂的过程，为了 便于分析，可以概括为产流过程和汇流过程。 降雨过程→扣除损失→净雨过程→流域 汇流→流量过程
（一）产流过程
净雨：降雨扣除损失后的雨量。净雨和其所形成 的径流数量上相等。 降雨扣除损失形成净雨的过程称为产流过程，净 雨量也称为产流量。 浅层地下净雨 净雨按产流场所划分为 深层地下净雨 （1 ）地面净雨（2 ）表层净雨（3 ）地下净雨 实用中由于划分困难，常将表层流净雨归入地面 净雨中。 流域产流过程又称为流域蓄渗过程
3.6∑ Qt F
在退水规律比较一致的流域， 可在CD段上找与A点流量相等 的 C′
SAEF = SC′D′D
四、水源的划分
因为直接径流和地下径流有不同的汇流特性，所 以求得次径流量之后，还需划分直接径流和地下 径流。
方法：斜线分割法 起涨点A到直接径流终 止点B连一直线。直线 AB以上为直接径流。以 下和基流以上部分为地 下径流。
5 、径流系数:某一时段的径流 深与相应时段内流域平均降雨 深度之比值。
α = R/P
某水文站。流域面积 多年平均降雨量 多年平均流量
F = 54500 km ,
2 3
P = 1650 mm , Q = 1680 m / s ,
求 W ， R ， M ， α。
（1） W = Q T = 1680 * 365 * 24 * 3600 = 530 亿 m 3 W 530 * 10 (2) R = = = 972 mm 3 3 10 F 10 * 54500 10 3 Q 1000 * 1680 (3) M = = = 30 . 8 L / skm F 54500 R 972 (4) α = = = 0 . 59 P 1650
水文学原理(第七章 径流).
解：计算围湖造田后流域多年平均蒸发量：
E ' F陆' E 陆 F水' E 水
F
F
1500 400 200 700 200 1100
1500
1500
753.3mm
计算围湖造田后多年平均径流深：
R' P E' 1300.0 753.3 546.7mm
计算围湖造田后流域多年平均流量：
（二）汇流过程
净雨沿坡面从地面和地下汇入河网， 然后再沿河网汇集到流域出口断面，这一 完成过程称为流域汇流过程，（坡地汇流 和河网汇流）；
坡地汇流过程就是净雨汇入河网的过程，分为三 部分： 1.坡面漫流：
超渗雨水在坡面上以片流或时分时合的细沟 流运动的现象称为坡面漫流。降水经坡面漫流注 入河道，形成地表径流；
Q' R'F T
546.7 1500 10002 26.0m3 / s 1000 365 86400
2 河网汇流过程
各种径流成分经坡地汇流注入河网，在 河网内沿河槽作纵向流动和汇集的过程称为 河网汇流。（支流－干流、上游－下游、最 后流出流域出口断面的过程）。
涨水阶段： 河槽水量增加、水位升高，河槽出口断
面流量小于汇流流量。洪水形成过程。 退水阶段：
随着降雨和坡面漫流量的减少直至完全 停止，河槽水量减小，水位下降。
Q
—计算时段平均流量，（m3/s）
3.径流深：将径流量平铺在整个流域面积 上所得的水层深度，记为： R，单位：mm；
R W QT 1000F 1000F
4 径流模数：流域出口断面流量与流域面积之 比称为径流模数，单位：L/(s.km2)
M 1000Q F
5 径流系数:某一时段的径流深 R 与相应时段
径流概念与计算
河网汇流过程：各种径流成分经过坡地汇流注入 河网后，沿河网向下游干流出口断面汇集 的过程。
河网汇流过程：河网调蓄作用
三、径流度量方法
• 流量Q：单位时间内通过河流某一断面的水量。
单位m3/s
Q=A×V 式中：A为过水断面面积（m2）；
V为过水断面的平均流速（m/s）。 • 径流量W：一定时期内通过河流某一横断面的
谢才公式：v = CR ½ J 1/2 曼宁公式：v = 1/n R 2/3 J 1/2
水流流态的判别－－雷诺数（Reynolds）
Re = V×R/ 式中： v为流速，R为水力半径，
为运动粘滞系数。
对于明渠流而言，当Re<=500时为层流， 大于500时为紊流。
坡地汇流过程：壤中流和地下径流：它们属于多 孔介质中的水体流动，服从Darcy定律。
第6节 河川径流
一、基本概念
河系：河流水系的简称，它由干流和大大小小的支
流交汇而成。
河网密度：流域内河流的总长度与流域面积的
比值。单位：km/km2。
流域形状系数：
Rf
A L2
式中：A为流域面积（km2）；L为自流域出口至 最长河流的河源附近分水线按直线量取的流域 长度（km）。
•径流：由流域上降水所形成的、沿着流域地面和 地下向河川、湖泊、水库、洼地流动的水流。 •径流形成过程：从降水到达地面至水流从流域出 口断面流出的物理过程。
值。单位：m3/（s.km2）。
• 径流模数M
M＝Q/A
• 径流系数：某一时期内的径流深与相应的流域 平均降雨深的比值。取值范围为0～1。
三、影响径流的因素
1 气候因素 降水、蒸发、气温、风、湿度等。
2 流域下垫面因素 地理位置：如纬度、距海远近等。 地貌特征：山地、丘陵、盆地、平原等。
河网汇流过程：河网调蓄作用
三、径流度量方法
• 流量Q：单位时间内通过河流某一断面的水量。
单位m3/s
Q=A×V 式中：A为过水断面面积（m2）；
V为过水断面的平均流速（m/s）。 • 径流量W：一定时期内通过河流某一横断面的
谢才公式：v = CR ½ J 1/2 曼宁公式：v = 1/n R 2/3 J 1/2
水流流态的判别－－雷诺数（Reynolds）
Re = V×R/ 式中： v为流速，R为水力半径，
为运动粘滞系数。
对于明渠流而言，当Re<=500时为层流， 大于500时为紊流。
坡地汇流过程：壤中流和地下径流：它们属于多 孔介质中的水体流动，服从Darcy定律。
第6节 河川径流
一、基本概念
河系：河流水系的简称，它由干流和大大小小的支
流交汇而成。
河网密度：流域内河流的总长度与流域面积的
比值。单位：km/km2。
流域形状系数：
Rf
A L2
式中：A为流域面积（km2）；L为自流域出口至 最长河流的河源附近分水线按直线量取的流域 长度（km）。
•径流：由流域上降水所形成的、沿着流域地面和 地下向河川、湖泊、水库、洼地流动的水流。 •径流形成过程：从降水到达地面至水流从流域出 口断面流出的物理过程。
值。单位：m3/（s.km2）。
• 径流模数M
M＝Q/A
• 径流系数：某一时期内的径流深与相应的流域 平均降雨深的比值。取值范围为0～1。
三、影响径流的因素
1 气候因素 降水、蒸发、气温、风、湿度等。
2 流域下垫面因素 地理位置：如纬度、距海远近等。 地貌特征：山地、丘陵、盆地、平原等。
第四章河川径流PPT课件
河网密度表示一个地区河网的疏密程度。 它是流域中径流发展的标志之一。河网密 度越大，流域被洪水切割程度越大，径流 汇集较快；河网密度小，径流汇集慢，流 域排水不良。
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高甲荣 河川径流（水文与水资
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源学）
15
河流的弯曲系数
某河流的实际长度与河流直线长度之比称河流 的弯曲系数。
上游：河谷狭、比降陡、流量小、流速大、冲刷占优势、 河槽多为基岩或砾石、多急滩、瀑布。黄河—内蒙托克托 县河口镇，长江—湖北宜昌
中游：中游比降与流速减小、流量加大、冲刷淤积都不严 重、河槽多为粗沙。长江—江西的湖口，黄河—河南孟津
下游：比降与流速更小、流量更大、淤积占优势、多浅滩 沙洲、河槽多细沙或淤泥
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12
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13
河长
在河槽中各断面的最低点的联线称为溪线，或中 泓线。
从河口到河源，沿河道溪线量得的距离为河长， 单位为km。
一般小比例尺的地形图不易找出河源，可将干流 最上游的看得清的溪线，沿垂直于等高线的方向 延长至分水线即河长的终点。
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6
水系横贯自然景观，如同身体中的血管
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7
水系的命名
外流河—流入海洋的河流，如长江、黄河
内流河—凡流入内陆湖泊或消失于沙漠中的河流， 如新疆的塔里木河，青海的布喀河
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河流的弯曲系数
某河流的实际长度与河流直线长度之比称河流 的弯曲系数。
上游：河谷狭、比降陡、流量小、流速大、冲刷占优势、 河槽多为基岩或砾石、多急滩、瀑布。黄河—内蒙托克托 县河口镇，长江—湖北宜昌
中游：中游比降与流速减小、流量加大、冲刷淤积都不严 重、河槽多为粗沙。长江—江西的湖口，黄河—河南孟津
下游：比降与流速更小、流量更大、淤积占优势、多浅滩 沙洲、河槽多细沙或淤泥
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河长
在河槽中各断面的最低点的联线称为溪线，或中 泓线。
从河口到河源，沿河道溪线量得的距离为河长， 单位为km。
一般小比例尺的地形图不易找出河源，可将干流 最上游的看得清的溪线，沿垂直于等高线的方向 延长至分水线即河长的终点。
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水系横贯自然景观，如同身体中的血管
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水系的命名
外流河—流入海洋的河流，如长江、黄河
内流河—凡流入内陆湖泊或消失于沙漠中的河流， 如新疆的塔里木河，青海的布喀河
河川径流的基础知识
跃的因子，它是一种水文要素，也是一种气象要
素。
• 成因: 自海洋、河湖、水库、潮湿土壤及植物叶面等蒸发出来的水
汽进入大气后，由于分子本身的扩散和气流的传输作用分散于大气中。 空气中的水汽含量有一定的限度，在一定温度下空气中最大的水汽含 量称为饱和湿度。如果空气中的水汽量达到了饱和或过饱和。多余的 水汽就要发生凝结。如果地面有团湿热未饱和空气，在某种外力作用 下上升、上升高度越高、气压越低。因此，在上升过程中，这团空气 的体积就要膨胀．在与外界没有发生热量交换、即绝热条件下，体积 膨胀的结果必然导致气团温度下降。这种现象称为动力冷却。当气团 上升到一定高度，温度降到其露点温度时，这团空气就达到了饱和状 态，再上升就会过饱和而发生凝结形成云滴。云滴在上升过程中不断 凝聚，相互碰撞，合并增大。—旦云滴不能被上升气流所顶托时，在 重力作用下降落到地面成为降水。
由于存在水循环，水才能周而复始的被重新利用，成 为可再生资源。水又是造成洪、涝、旱等自然灾害的 主要原因。
二、水量平衡
• 1、定义：某一地区在某一时段内，其收入水 量和支出水量的差额，等于该地区的蓄水变量。
• 2、水量平衡方程： 通用水量平衡方程:
I-Q=ΔS
全球水量平衡方程：
P全球=E全球
说明全球多年平均降水量等于全球多年平均蒸发量， 在水循环过程中，全球水量基本不变。
虚拟河底
式中h0 ,…, hn——自下游到上游沿程各点河底高程、 l1 ,…, ln——相邻两点间的距离。m； L ——河段的全长．m。 如果纵剖面呈曲线形，则用折线逼近。
4、河网密度： 流域内河流干支流总长度与流域面积的比值称 为河网密度，以km／km2计。即流域平均单位面积 上的河流长度。表示流域内河网疏密程度，反映 流域汇流能力。密，汇流强；疏，弱。 5、流域面积： 流域分水线包围区域的平面投影面积，称为流 域面积，记为F，以km2计。可在适当比例尺的地 形图上勾绘出流域分水线．量出其流域面积。反 映流域大小，是流域的主要几何特征。
2流域讲义径流形成过程
上游 是指紧接河源的河谷窄、比降和流速大，水量小、 侵蚀强烈、纵横面呈阶梯状并多急滩和瀑布的河段。
中游 水量逐渐增加，比降已较和缓；
下游 河谷宽广,河道弯曲，河水流速小而流量大，淤积 作用显著，到处可见浅滩和沙洲。
河口 是河流入海、入湖或汇入更高级河流处，经常有 泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、入湖处形成三 角洲。
2.河网密度：流域中干支流总长度和流域面积之比
3.流域的长度与平均宽度
以流域出口为圆心，向河源做一组不同半径的圆弧， 在每条弧与流域分水线相交的两点做弦线，各条 弦线中点的连线的长度。
流域平均宽度：流域面积与流域长度的比值。
4.流域形状系数：平均宽度与长度的比值。
5.流域的平均高度和平均坡度
将流域的地形图划分为100个以上的正方格， 依次定出每个方格交叉点上的高程以及与 等高线正交方向的坡度，取其平均值。
河流分段
●河流横断面：垂直于水流方向的断面。
冲积层
平原河流 — 复式横断面
山区河流
山区河流——单式横断面
河流纵断面
流域：汇集地下水和地表水的区域（分为闭合流域 和不闭合流域），他是相应于某一出口断面的。
流域的基本特征
1.流域面积：流域分水线包围区域的平面投影面积越大。
河 流 的 纵 断 面
河流纵剖面
iH2 H110%0 L
● 河流纵剖面：沿河流中泓线的断面。
● 河流比降：单位长度河段的落差。
某河段比降：
2）
I
H2
H1
10% 0
（2-
L
式中： I — 河底或水面比降。
H2、H1 — 河段上游端和下游端水面或河底的高程。
L — 河段长度。
整条河比降
中游 水量逐渐增加，比降已较和缓；
下游 河谷宽广,河道弯曲，河水流速小而流量大，淤积 作用显著，到处可见浅滩和沙洲。
河口 是河流入海、入湖或汇入更高级河流处，经常有 泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、入湖处形成三 角洲。
2.河网密度：流域中干支流总长度和流域面积之比
3.流域的长度与平均宽度
以流域出口为圆心，向河源做一组不同半径的圆弧， 在每条弧与流域分水线相交的两点做弦线，各条 弦线中点的连线的长度。
流域平均宽度：流域面积与流域长度的比值。
4.流域形状系数：平均宽度与长度的比值。
5.流域的平均高度和平均坡度
将流域的地形图划分为100个以上的正方格， 依次定出每个方格交叉点上的高程以及与 等高线正交方向的坡度，取其平均值。
河流分段
●河流横断面：垂直于水流方向的断面。
冲积层
平原河流 — 复式横断面
山区河流
山区河流——单式横断面
河流纵断面
流域：汇集地下水和地表水的区域（分为闭合流域 和不闭合流域），他是相应于某一出口断面的。
流域的基本特征
1.流域面积：流域分水线包围区域的平面投影面积越大。
河 流 的 纵 断 面
河流纵剖面
iH2 H110%0 L
● 河流纵剖面：沿河流中泓线的断面。
● 河流比降：单位长度河段的落差。
某河段比降：
2）
I
H2
H1
10% 0
（2-
L
式中： I — 河底或水面比降。
H2、H1 — 河段上游端和下游端水面或河底的高程。
L — 河段长度。
整条河比降
自然地理复习之河川径流
•（5）径流系数α。径流系数是指任一时段内 的径流深度（或径流总量）与该时段的降水量 （或降水总量）之比值。为无量纲，一般用小 数或百分率表示。其计算式为： •
Rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P
式中：R为径流深度（mm）；P为降水量（mm）。
•（6）模比系数K
• 模比系数又称径流变率，是指某一时段 径流值（mi，Q或Ri等），与同时段的多年 平均径流值（mi，Q或Ri等）之比。其计算 式为
一 径流的形成过程
指从降水开始到水量流出河流出口断面为止 的整个物理过程，称为径流形成过程。
因降水形式不同，径流形成过程不一样。我 国河流以降雨径流为主。
为便于说明，常将降雨径流形成过程概化为 四个阶段：流域降雨阶段、流域蓄渗阶段、 流域产流和坡地汇流阶段、河网汇流阶段。
1、流域降雨阶段
降雨过程为降雨径流的形成提供了必要 的物质基础，降雨引起径流。因此，降 雨过程是降雨径流形成过程的首要环节。
2）坡地漫流
超渗雨水或超蓄雨水在重力作用下沿着坡面流 动的细小水流，叫做坡地漫流或坡面漫流。
当蓄渗得到满足以后，开始产生大量的地面径 流，进入漫流阶段。在漫流过程中，坡面水流 一方面继续接受雨水的补给，分别注入不同的 河槽；另一方面又继续消耗于下渗和蒸发。其 中下渗的水，一部分在一定条件下形成壤中流； 另一部分补给地下水，以地下径流形式流入河 槽。
（1）概念 指坡面流水或超渗雨在流域内大小坑洼停蓄起来的现
象。洼地蓄水的来源有两个： 其一 直接降落在洼地上的超渗雨 超渗雨：指降雨强度大于下渗强度的降雨。当降雨强
度大于下渗强度时，雨水除满足植物截留、下渗和蒸 发外，有一部分将蓄积在地面洼地中，或由于重力作 用沿坡面流动形成坡面水流。 其二 附近坡面流入的水量 只有当洼地蓄满以后，才会外流。
第二章河流概论
平原河流 流经地势平坦的平原地区。 河谷多为发育完全的河漫滩形态。
平原河流的横断面形状根据所在位置的不同 有抛物线、不对称三角形和W形等数种。
二.流域
1.流域分水线与流域面积
• 降水落到地面形成的径流，被高地、山岭分隔 而汇集到不同的河流中，汇集水流的同一区域 为某河流的流域。概括说就是河流的集水区域。 • 分隔水流的高地、山岭的山脊线，就是相邻流 域的分界线，称分水线（或分水岭） • 流域的分水线和出口断面所包围的面积，称为 流域面积，或称为集水面积（km2）
自然地理特征
主要是流域的地理位置和地形
（1）地理位置：处的经纬度 （2）气候：温度、湿度、降水、蒸发 （3）地形 （4）土壤、地质 （5）植被 （6）湖泊、沼泽 （7）人类活动措施
第二节河川径流形成 1. 径流形成过程和集流过程
产流过程 降水过程 流域蓄渗过程
汇流过程 坡面漫流过程 河网汇流过程
第二章 河流概论
第一节、河流和流域 第二节、河流径形成 第三节、河川的泥沙运动及河床演变 第四节、河川水文资料的收集和整理
第一节 河流与流域
一.河流
1、河流的形成和分段 河流——汇集地面径流和地下径流的水道 河水流经的谷地称为河谷。 河谷底部有水流的部分为河床。 脉络相通的大小河流所构成的系统为水系 （或河系）。
0.14
17.6
s 10 H d 0.605 10 6 0.72 d
悬移质运动 水流挟沙率：一定水流条件下，河床处于不 冲不於平衡状态时，单位体积水流挟带悬 移质泥沙的数量。
二、河床演变
1. 基本原理：输沙不平衡，淤积、冲刷。
由输沙不平衡所产生的河床变形是朝着使变形 停止的方向发展的。河流的自动调整作用。 河床纵向变形、河床横向变形 影响河床演变的主要因素： 进口条件：来水、来沙 出口条件：出口处的侵蚀基点条件 河床周界条件：河谷比降、宽度、河床河岸组成 及抗冲性。
第二章5径流详解
2、河网汇流过程 各种径流成分经坡地汇流进入河网，在河网中从上游 到下游，支流到干流汇集到流域出口断面的过程。
坡地水流进入河网后，使河槽水量增加，水位升高 ——涨水段。
随着降雨和坡地漫流量的逐渐减少直至完全停止。河 槽水量减少，水位降低——退水段。
一次降雨过程，经植物截留、下渗、填洼、蒸发等 损失，进入河网的水量小于降雨量。经坡地和河网汇流， 出口断面的径流过程远比降雨过程变化缓慢，历时长， 时间滞后。
设q 0
则闭合流域水量平衡方程为
P E R S 2 S1 S 多年平均情况
P E R
式中
P 1 n P, E 1 n E, R 1 n R
n1
n1
n1
对于一个闭合流域来说，降落在流域内的降水完全 消耗在径流和蒸发两方面。
R E 1 PP
径流量占降水量的成数 R
P
，叫做径流系数α。
蒸发量占降水量的成数 E ，叫做蒸发系数β。
P
（2）填洼
V
d
（3）雨期蒸发 E
（4）初渗
F
O
净雨按产流场所划分为
地面净雨
R S
表层流净雨 R
RI
地下净雨 g
浅层地下净雨 深层地下净雨
实用中由于划分困难，常将表层流净雨归入地面净雨 中，流域产流过程又称为流域蓄渗过程。
（二）汇流过程
净雨沿坡地从地面和地下汇入河网（坡地汇流）， 然后再沿河网汇集到流域出口断面的过程——汇流过程。
地面径流入流量
Rs
、地下径流入流量
I
Rg
I
流出的水量有：
蒸发量 E2 、地面径流流出量 Rs2
地下径流流出量 Rg2 、时段引用用水 量q。
坡地水流进入河网后，使河槽水量增加，水位升高 ——涨水段。
随着降雨和坡地漫流量的逐渐减少直至完全停止。河 槽水量减少，水位降低——退水段。
一次降雨过程，经植物截留、下渗、填洼、蒸发等 损失，进入河网的水量小于降雨量。经坡地和河网汇流， 出口断面的径流过程远比降雨过程变化缓慢，历时长， 时间滞后。
设q 0
则闭合流域水量平衡方程为
P E R S 2 S1 S 多年平均情况
P E R
式中
P 1 n P, E 1 n E, R 1 n R
n1
n1
n1
对于一个闭合流域来说，降落在流域内的降水完全 消耗在径流和蒸发两方面。
R E 1 PP
径流量占降水量的成数 R
P
，叫做径流系数α。
蒸发量占降水量的成数 E ，叫做蒸发系数β。
P
（2）填洼
V
d
（3）雨期蒸发 E
（4）初渗
F
O
净雨按产流场所划分为
地面净雨
R S
表层流净雨 R
RI
地下净雨 g
浅层地下净雨 深层地下净雨
实用中由于划分困难，常将表层流净雨归入地面净雨 中，流域产流过程又称为流域蓄渗过程。
（二）汇流过程
净雨沿坡地从地面和地下汇入河网（坡地汇流）， 然后再沿河网汇集到流域出口断面的过程——汇流过程。
地面径流入流量
Rs
、地下径流入流量
I
Rg
I
流出的水量有：
蒸发量 E2 、地面径流流出量 Rs2
地下径流流出量 Rg2 、时段引用用水 量q。
自然地理学河川径流
m Q 1000 F
Q 流量（m3／s） ；F 流域 面积（ km2）；1000为单位
换算系数 1 m3 ＝1000 dm3
◆指某一时段径流值（mi，Qi，Ri 等），与同 期的多年平均径流值（m0，Q0，R0等）之比。
K mi Qi Ri i m0 Q0 R0
m 径流模数；Q 流量； R 径流深度。
◆是指年内没有洪水时期的径流。枯水 径流发生在以地下水补给为主的时期， 这个时期称为枯水期。
◆在我国，南方河流的枯水期是冬季， 而北方河流则为冬季＋春末夏初 。
◆枯水影响航行、发电、农业灌溉、工 业和城市供水。
6、径流系数（ а ）
◆指某一时段的径流深度（或径流总量）与该
时段的降水量（或降水总量）之比。
R 为径流深度（ mm ）；
а ＝ R／P
P 为降水量（ mm ）。
1、流域蓄渗阶段（产流） ◆指在降水开始之后，地表径流产生之前的 降水损失过程。有蓄满产流和超渗产流两种。 ▲植物截留：降水被植物茎叶拦截的现象； ▲下渗：水分渗入土壤和地下的运动过程； ▲填洼：水在地面凹洼处停蓄的过程。 2、坡地漫流阶段（汇流） ◆指降水产流后，水在重力作用下沿着坡地 流动的过程，又称坡地汇流。 ◆三种主要形式：片流、沟流、壤中流。以 沟流为主。流域上的净雨量有 85 — 95 ％ 是通过坡地漫入河槽，形成特大的径 流，达到威胁沿岸地区安全的程度。洪水又称 为 “ 汛 ” 。洪水溢出河槽而造成洪灾。洪涝 灾 害是全世界排位第一的自然灾害类型。 ◆洪水三要素 洪峰流量 Qm ，洪水总量 W 和洪水过程线。 ◆洪水波 指在天然河道中，洪水的流量和水位随时间而 成波状起伏的变化。当洪水波由上游向下游传 播时，波长不断加大，波高不断减少，这个过 程称为洪水波的展开。
径流概念与计算
LAI为叶面积指数。 为叶面积指数。
× CINT = SMAX×[1-e-(1-p)×PCUM/SMAX] ×
式中： 为累积截留量（ 式中：CINT为累积截留量（mm）； 为累积截留量 ）； PCUM为累积降雨量（mm）； 为累积降雨量（ ）； 为累积降雨量 p为系数（1-0.046*LAI）。 为系数（ 为系数 ）。
1/2
水流流态的判别－－雷诺数（Reynolds） 水流流态的判别－－雷诺数（Reynolds） －－雷诺数
Re = V×R/υ 式中： 为流速， 为水力半径， 式中： v为流速，R为水力半径， υ 为运动粘滞系数。 为运动粘滞系数。
对于明渠流而言，当Re<=500时为层流， 对于明渠流而言， Re<=500时为层流， 时为层流 大于500时为紊流。 500时为紊流 大于500时为紊流。
2 某流域内有 个雨量站，流域附近有 个雨量站， 某流域内有1个雨量站 流域附近有3个雨量站 个雨量站， 个雨量站， 各站次降雨量及面积权重如下表。 各站次降雨量及面积权重如下表。试用算术平均和 泰森多边形计算流域平均雨量。 泰森多边形计算流域平均雨量。
雨量站
A
B
C
D
雨量（ 雨量（mm） 10.2 20.8 30.4 40.6 ） 面积权重 0.28 0.19 0.39 0.14
第6节 河川径流 节
一、基本概念 河系：河流水系的简称， 河系 河流水系的简称，它由干流和大大小小的支
流交汇而成。 流交汇而成。
河网密度： 河网密度：流域内河流的总长度与流域面积的 比值。单位： 比值。单位：km/km2。 流域形状系数： 流域形状系数： A Rf = 2 L
式中： 为流域面积（ ）；L 式中：A为流域面积（km2）；L为自流域出口至 最长河流的河源附近分水线按直线量取的流域 长度（km）。 长度（km）。
第二章河流概论
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雨源类河流
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季节性河流
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雨雪源类河流
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2.3 河川的泥沙运动
2.3.1 河川泥沙及其特性
河川泥沙：组成河床和随水流运动的泥、土、砂、石等固体颗粒。对于河 流的水情及河流的变迁有重大影响。给防洪、航运、灌溉等提出课题。
(1)河流泥沙的来源 从流域地表充蚀而来。 侵蚀模数：每平方公里流域地面上，每年侵蚀下来并汇入
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(2)平原河段
1)顺直微弯型河道： a) 浅滩和深槽交替发生冲淤，不但浅滩多，而且浅滩、
深槽和水流线位置很不稳定，河床附近时而为深槽，时而为 浅滩，水深变化大。
b)边滩和深槽同步顺流下移。 c)河床周期性展宽和缩窄。
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2)游荡型（宽浅型）河道： a)多年平均情况下，河床不断淤积抬高，形成“地上
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(3) 河网 ( Hydrographic Net )
由河流的干流和各级支流，流域内湖泊、沼泽或
地下暗河构成脉络相通的一个系统，称为河网，也
叫河系或水系。
2.1.2河流的分段 （1）河源：河流的发源地。为泉水、溪涧、冰川、或
沼泽。 （2）上游：紧接着河源，峡谷地形。落差大，坡陡流
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2.3.2 泥沙的运动形式 (1)推移质运动 (2)悬移质运动
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2.3.2 泥沙的运动形式 (1)推移质运动
1)泥沙的起动、扬动和止动 a)起动流速:当接近河底的水流流速增加到一定数值时，
第2章 河川径流
内 容： 2.1 河流和流域 2.2 河川径流形式 2.3 水文测验 2.4 水文资料的收集和整理
河流生态径流理论及计算方法研究PPT课件
第11页/共47页
3.2 生态径流的分类 河流的天然径流过程是在一定的范围内随机变化，以狭义的生态径流过程的定义为
基础，根据河流天然径流的变化特征及其生态系统响应的特点，可分为最小生态径流、 最大生态径流、适宜生态径流等。
最小生态径流：是满足河流生态系统稳定和健康条件所允许的最小的流量过程。而 此过程所拥有的水量，可认为是河流的最小生态需水量。
第13页/共47页
最大生态径流:河流满足河流生态系统稳定和健康条件所允许的最大流量过程。在 小概率洪水条件下，河流流量超过此过程时，发生破坏性极大的洪水灾害，河流生态系 统的空间结构会发生重大变化。同样会导致某些物种消失造成不可恢复的生态灾害，
第14页/共47页
适宜生态径流：对于生态系统的稳定及保持物种多样性最为适合的径流过程。 最小生态径流过程和最大生态径流过程对于生态系统来说是不利的水文条件。而对于 河流生态系统和具体的物种和种群结构来说，对河流的水文过程的变化有不同的响应，而 保持河流生态系统健康和生物物种种群结构稳定的径流过程是适宜的生态径流过程。因河 流水文过程是随机变化的，适宜生态径流应具有明显的统计特征，并具有一个合适的变化 范围。
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⑴ 河流的水文情势和水文要素的变化特征在 不同时间和空间尺度上决定了生物生命史过程中所 需要的空间、物质、能量条件，影响了物种的分布、 丰度以及水生动植物群落的组成和多样性。水位和 流量过程的变化使生物物质和非生物物质的输送特 征发生不断的变化，不断的改变河道、岔道、支流 和三角洲、浅滩、激流、深潭和净水区域等多元化 生态环境的水流条件和物质条件，河流生物种群已 经适应了这种复杂多变的生境格局，生物多样性和 生物量的变化与河流的水文特征和水文情势直接相 关。
37有利程度103月生态用水量全年径流量49月生态用水量全年径流量最大最佳范围极好很好良好一般或较差差或最小极差200601004030201010010200601006050403010010河流生态用水等有关环境资源的河流流量状况标准3822栖息地保持类型标准设定法栖息地保持类型标准设定法ar2crossar2cross法法r2crossr2cross法以曼宁方程为基础该种方法的法以曼宁方程为基础该种方法的河流流量推荐值是基于这样的假设即浅滩是最临河流流量推荐值是基于这样的假设即浅滩是最临界的河流栖息地类型而保护了浅滩栖息地也基本界的河流栖息地类型而保护了浅滩栖息地也基本保护了其它的水生栖息地
3.2 生态径流的分类 河流的天然径流过程是在一定的范围内随机变化，以狭义的生态径流过程的定义为
基础，根据河流天然径流的变化特征及其生态系统响应的特点，可分为最小生态径流、 最大生态径流、适宜生态径流等。
最小生态径流：是满足河流生态系统稳定和健康条件所允许的最小的流量过程。而 此过程所拥有的水量，可认为是河流的最小生态需水量。
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最大生态径流:河流满足河流生态系统稳定和健康条件所允许的最大流量过程。在 小概率洪水条件下，河流流量超过此过程时，发生破坏性极大的洪水灾害，河流生态系 统的空间结构会发生重大变化。同样会导致某些物种消失造成不可恢复的生态灾害，
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适宜生态径流：对于生态系统的稳定及保持物种多样性最为适合的径流过程。 最小生态径流过程和最大生态径流过程对于生态系统来说是不利的水文条件。而对于 河流生态系统和具体的物种和种群结构来说，对河流的水文过程的变化有不同的响应，而 保持河流生态系统健康和生物物种种群结构稳定的径流过程是适宜的生态径流过程。因河 流水文过程是随机变化的，适宜生态径流应具有明显的统计特征，并具有一个合适的变化 范围。
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⑴ 河流的水文情势和水文要素的变化特征在 不同时间和空间尺度上决定了生物生命史过程中所 需要的空间、物质、能量条件，影响了物种的分布、 丰度以及水生动植物群落的组成和多样性。水位和 流量过程的变化使生物物质和非生物物质的输送特 征发生不断的变化，不断的改变河道、岔道、支流 和三角洲、浅滩、激流、深潭和净水区域等多元化 生态环境的水流条件和物质条件，河流生物种群已 经适应了这种复杂多变的生境格局，生物多样性和 生物量的变化与河流的水文特征和水文情势直接相 关。
37有利程度103月生态用水量全年径流量49月生态用水量全年径流量最大最佳范围极好很好良好一般或较差差或最小极差200601004030201010010200601006050403010010河流生态用水等有关环境资源的河流流量状况标准3822栖息地保持类型标准设定法栖息地保持类型标准设定法ar2crossar2cross法法r2crossr2cross法以曼宁方程为基础该种方法的法以曼宁方程为基础该种方法的河流流量推荐值是基于这样的假设即浅滩是最临河流流量推荐值是基于这样的假设即浅滩是最临界的河流栖息地类型而保护了浅滩栖息地也基本界的河流栖息地类型而保护了浅滩栖息地也基本保护了其它的水生栖息地
水文学5第五章 径流
超渗产流 在降雨过程中当降雨强度小于土壤的入渗 强度（能力）时，所有到达地表的雨水全 部渗入土壤之中，但是下渗强度的空间变 化很大，有些地方下渗能力强，有些地方 下渗能力弱，在有些地方当降雨强度大于 当降雨强度大于 土壤的入渗强度时多余的雨水便在地表形 成地表径流（超渗雨）， ），这种产流方式称 成地表径流（超渗雨），这种产流方式称 为超渗产流。超渗雨开始蓄积形成地面积 为超渗产流 水。
• 满足填洼后的降水开始产生大量的地面径流， 满足填洼后的降水开始产生大量的地面径流， 它沿坡面流动进入正式的漫流阶段。 它沿坡面流动进入正式的漫流阶段。
• 在漫流过程中，坡面水流一方面继续接 在漫流过程中， 受降雨的直接补给而增加地面径流， 增加地面径流 受降雨的直接补给而增加地面径流， • 另一方面又在运行中不断地消耗于下渗 和蒸发，使地面径流减少 减少。 和蒸发，使地面径流减少。 • 地面径流的产流过程与坡面汇流过程是 地面径流的产流过程与坡面汇流过程是 产流过程与坡面汇流 相互交织在一起的， 相互交织在一起的，前者是后者发生的 必要条件，后者是前者的继续和发展。 必要条件，后者是前者的继续和发展。
• 蓄满产流 • 如果降雨强度小于下渗强度，下渗过程 持续进行，当土壤中所有孔隙都被雨水 当土壤中所有孔隙都被雨水 充满后，多余的水分在地表形成径流， 充满后，多余的水分在地表形成径流， 这种产流方式称为蓄满产流。 这种产流方式称为蓄满产流。
• 壤中流 • 降雨过程中渗入土壤的水分不断增加， 当某一界面以上的土壤达到饱和时， 当某一界面以上的土壤达到饱和时，在 该界面上就会有水分沿土层界面侧向流 形成壤中流。 动，形成壤中流。
第五章
径流
• 径流是水循环的基本环节，又是水量平衡 径流是水循环的基本环节， 的基本要素， 的基本要素，它是自然地理环境中最活跃 的因素。从狭义的水资源角度来说， 的因素。从狭义的水资源角度来说，在当 前的技术经济条件下， 前的技术经济条件下，径流则是可资长期 开发利用的水资源。河川径流的运动变化， 开发利用的水资源。河川径流的运动变化， 又直接影响着防洪、灌溉、 又直接影响着防洪、灌溉、航运和发电等 工程设施。 工程设施。因而径流是人们最关心的水文 现象。 现象。
水文学原理(第七章 径流)
2
求 年 均 面 发 。 多 平 水 蒸 量
解：（1）计算多年平均年径流深： ：（1 计算多年平均年径流深：
W R= 1000F Q T = 1000F 15×365×86400 = = 473mm 1000×1000
（2）计算流域多年平均径流深： 计算流域多年平均径流深：
E = P−R =1400 − 473 = 927mm
F F 1500 − 400 + ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ00 200 = ×700 + ×1100 1500 1500 = 753.3mm E =
'
F
' 陆
E陆 +
F
' 水
E水
计算围湖造田后多年平均径流深： 计算围湖造田后多年平均径流深：
R = P − E =1300.0 − 753.3 = 546.7mm
' '
计算围湖造田后流域多年平均流量： 计算围湖造田后流域多年平均流量：
3.地下径流（基流）： 地下径流（基流） 降水下渗到达地下水面后， 降水下渗到达地下水面后 ， 再注入 河网，这部分水量称为基流。 河网 ，这部分水量称为基流。 地下水流 动慢，可长期补给河流 ， 无降水时河网 动慢 ，可长期补给河流， 得到的补给绝大部分来自基流。 得到的补给绝大部分来自基流。
2 河网汇流过程 各种径流成分经坡地汇流注入河网， 各种径流成分经坡地汇流注入河网，在 河网内沿河槽作纵向流动和汇集的过程称为 河网汇流。（支流－干流、上游－下游、最 河网汇流。 支流－干流、上游－下游、 后流出流域出口断面的过程） 后流出流域出口断面的过程）。
二
径流的形成过程
流域内， 流域内，自降雨开始到水流汇集到流域 出口断面的整个物理过程，包括： 出口断面的整个物理过程，包括：产流过程 和汇流过程； 和汇流过程；
求 年 均 面 发 。 多 平 水 蒸 量
解：（1）计算多年平均年径流深： ：（1 计算多年平均年径流深：
W R= 1000F Q T = 1000F 15×365×86400 = = 473mm 1000×1000
（2）计算流域多年平均径流深： 计算流域多年平均径流深：
E = P−R =1400 − 473 = 927mm
F F 1500 − 400 + ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ00 200 = ×700 + ×1100 1500 1500 = 753.3mm E =
'
F
' 陆
E陆 +
F
' 水
E水
计算围湖造田后多年平均径流深： 计算围湖造田后多年平均径流深：
R = P − E =1300.0 − 753.3 = 546.7mm
' '
计算围湖造田后流域多年平均流量： 计算围湖造田后流域多年平均流量：
3.地下径流（基流）： 地下径流（基流） 降水下渗到达地下水面后， 降水下渗到达地下水面后 ， 再注入 河网，这部分水量称为基流。 河网 ，这部分水量称为基流。 地下水流 动慢，可长期补给河流 ， 无降水时河网 动慢 ，可长期补给河流， 得到的补给绝大部分来自基流。 得到的补给绝大部分来自基流。
2 河网汇流过程 各种径流成分经坡地汇流注入河网， 各种径流成分经坡地汇流注入河网，在 河网内沿河槽作纵向流动和汇集的过程称为 河网汇流。（支流－干流、上游－下游、最 河网汇流。 支流－干流、上游－下游、 后流出流域出口断面的过程） 后流出流域出口断面的过程）。
二
径流的形成过程
流域内， 流域内，自降雨开始到水流汇集到流域 出口断面的整个物理过程，包括： 出口断面的整个物理过程，包括：产流过程 和汇流过程； 和汇流过程；
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水资源分区的基本方法
1. I级区保持大江大河的整体性。采用中国水资源 评价分区的I级区，即将全国划分10个区。 2.二级区以保持河系的完整性为原则，并参照了中 国水资源利用分区的II级适当调整，共划分为80 个。
水资源分区的基本方法
3.三级区在征求各流域机构、各省（自治区、 直辖市）和专家意见的基础上，共划分为 214个。 4. 计算分区单元的确定，可在三级区的基 础上以行政区划（省、自治区、直辖市或 地级市）来划分。 5. 流域与各省、市也可根据当地的特点和工 作需要细化到四级区或五级区。
4．地下水的分类
~1地下水的形成环含水层自外界获得水量的过程称为补给。
大气降水、地表水的渗入、大气中和土壤中水汽的凝结、人工补 给。 含水层失去水量的过程称为排泄：泉、河流、蒸发、人工 排泄等。 地下水在岩石空隙中的流动过程称为径流。
地下水径流的方向、速度、类型、径流量主要受到含水层的空隙 性、地下水的埋藏条件、补给量、地形、地下水的化学成分与人 为因素的影响。
流域上的降水，除去损失以后，经由地面 和地下途径汇入河网，形成流域出口断面的水 流，称为河流径流，简称径流。 地表径流和
地下径流。水流中夹带的泥沙则称为固体径流。
表示径流的特征值主要有；流量 Q 、 径流总量 W 、径流模数 M 、径流深度 Rt 、 径流系数α。
2径流
流量Qt为单位时间内通过河流某一断面的水量， 单位以m3／s表示
三、水资源分区
北方六区 南方四区
长江流域 : : 黄河流域 : : 淮河流域 : : 海河流域 : : 松辽流 域 : : 珠江流域 : : 太湖流域
全国水资源分区
全国水资源一级区按流域水系划分为10个： （1） 松花江区 包括松花江流域以及黑龙江、乌苏里江、图门江、绥芬 河等国际河流中国境内部分； （2） 辽河区 包括辽河流域、东北沿黄渤海诸河以及鸭 绿江中国境内部分； （3）海河区 包括海河流域、滦河流域及冀东沿海； （4）黄河区 （5）淮河区 包括淮河流域及山东半岛沿海诸河；
单位为m3 径流深Rt是设想将径流总量平铺在整个流域面积所得的 水深，单位为mm
径流总量Wt指在一定的时段内通过河流过水断面的总水量，
径流模数M为单位流域面积上产生的流量，单位为m3／(s· km2)
径流系数α为某时段内的径流深度与同一时段内降 水量之比，以小数或百分比计
3蒸 发
蒸发主要包括水面蒸发和陆面蒸发 水面蒸发受气温、湿度、日照、辐射、风速等影响。因此
2．地下水运动的基本规律
地下水运动的基本规律又称渗透的基本 定律，在水力学中已有论述，这里只引 用定律的基本内容。 (1)线性渗透定律 线性渗透定律反映了地下水层流运动 时的基本规律，是法国水力学家达西建 立的，称为达西定律，即：
层流适用条件
2．地下水运动的基本规律
(2)非线性渗透定律
当地下水在岩 石的大孔隙、大裂隙、大溶洞中及取水构筑物 附近流动时，不仅雷诺数大于10，而且常常呈 紊流状态。紊流运动的规律是水流的渗透速度 与水力坡度的平方根成正比，这称为哲才公式，
物，还是坚硬的基岩，都存在数量及大小不等、形状各异的空隙。 空隙的多少、大小、形状、连通情况与分布规律，对地下水的分 布与运动具有重要影响。按空隙特性可将其分为：松散岩石中的 孔隙、坚硬岩石中的裂隙和可溶岩中的溶隙三大类，(孔隙度、 裂隙度和溶隙度)。
岩石空隙中的水的 主要形式为结合水(吸着水、薄膜水)、重力水、毛细水、固态水 和气态水。岩石空隙中的水构成自然界地下水资源的主体。
含水层是指能够透过并给出相当 数量水的岩层，隔水层是指不具透水和给水能力的岩层。含水层 与隔水层是地下水形成和储存的重要和基本条件。二者的划分是 相对的 .只有当岩层具有地下水自由出入的空间，有适当的地质 构造和充足的补给来源的才能构成含水层
2．岩石中水的存在形式
3．含水层与隔水层
~1地下水的形成
地下水通过其补给、径流、排泄过 程参与自然界的水循环 1. 地下水的形成
1．岩石的空隙性 2．岩石中水的存在形式 3．含水层与隔水层 4．地下水的分类 5．地下水循环
2. 地下水运动的特点及其基本规律
1．地下水运动特征 2．地下水运动的基本规 律
~1地下水的形成
1．岩石的空隙性组成地壳的岩石，无论是松散的沉积
(2)地下水补给
给河道的水量约占年径流总量的 25％～30％。河道下切深度、 岩性特征、植被
平均年径流量约50km。约占全国年径流量的1.9％，水量有限。
(3)冰川、融雪水补给此种补给类型在全国所占比重不大，
2径流
2．径流的时空分布 (1)径流的区域分布
受年降水量时空分布 的影响，以及地形及地质条件的综合影响，年径流量 的区域分布既有地域性的变化，又有局部的变化。
介于层流和紊流之间，则称为混合流运动，可用斯姆莱
表示式为 ： 公式表示：
作业
名词解释：径流，流量，径流总量，径 流深，径流模数，径流系数，含水层， 隔水层，上层滞水，潜水，承压水，频 率，重现期 如何确定某设计频率下的年径流量。
水资源评价
水资源评价包括水资源数量评价、水资 源质量评价和水资源利用评价及综合评 价。 地表水与地下水统一评价、水量水质并 重、水资源可持续利用与社会经济发展 和生态环境保护相协调的原则
3．3.1水资源的分区
一、水资源分区原则
1．区域地理环境条件的相似性与差异性 2．流域完整性 水资源分区尽可能保持流域 的完整性。 3．考虑行政与经济区划界线 水资源分区除 了考虑自然因素外，还必须考虑各部门对水资 源综合开发利用与水资源保护的要求。 4．与其他区划尽可能协调
二、水资源分区方法
« È ¹ ú Ë ® × Ê Ô ´ · Ö Ç ø Ç é ¿ ö ± í ±Â à ë Ï ¼ º Æ A000000 B000000 C000000 D000000 E000000 F000000 G000000 H000000 J000000 K000000 » ¼ Ò ¶ ø Ç Ã û ³ Æ 10 É » Ë ¨½ Ç ø É º Á Ó Ç ø º º £ Ó Æ º » Ó ´ º » Ó ¤½ ³ « Ä ¶ Ï Ö î é ½ Ö Ç ø ø Ç ø Ç ø Ç º Ó Ç ø ø Ç þ ¶ ¶ ¼ Ç ø 80 8 6 4 8 5 12 7 10 6 14 ý ¶ È ¼ Ç ø 214 18 12 15 29 15 45 11 22 14 33 Æ Ë ¼ ã æ à » ý (Í ò km2) 953.31 92.49 31.38 31.82 79.21 33.17 180 24.06 57.78 84.69 338.71
用年径流量的变差系数Cv值来表示。年径流量的多年变化主要取 决于年降水量的多年变化，还受到径流补给类型及流域内的地貌、 地质和植被等条件的综合影响。相比较而言，降水补给的河流Cv 值大于冰川、融雪和降水混合补给的河流Cv值，而后者的Cv值又 大于地下水补给的河流Cv值。连续丰枯的情况更值得注意。因此 在分析径流量多年变化时，除了变差系数的大小和区域分布外， 也应对系列的代表性、丰枯周期进行必要的探讨，这对水资源的 合理利用及连续枯水时的对策研究具有重要意义。
÷Ä Î Ï Ö î º Ó Ç ø ÷±Ö Î î Ó º Ç ø
3．3.2地表水资源量评价的内容
1．单站径流资料统计分析； 2．主要河流年径流量计算； 3．分区地表水资源量计算； 4．地表水资源时空分布特征分析； 5．地表水资源可利用量估算; 6 ．人类活动对河流径流的影响分析。
全国水资源分区
（6）西北诸河区 括塔里木河等西北内陆河以及 额尔齐斯河、伊犁河等国际河流中国境内部分。 （7）东南诸河区 （8） 珠江区 包括珠江流域、华南沿海诸河、海南 岛及南海各岛诸河； （ 9 ）西南诸河区 包括红河．澜沧江、努江、伊洛 瓦底江、雅鲁藏布江等国际河流中国境内部分以及藏 南、藏西诸河； （10）长江区 含太湖流域
地下径流量常用地下径流率 M 来表示， 其意义为1km2含水层面积上的地下水流 量 (m3 ／ (s· km2)) ，也称为地下径流模 17 数。
~2地下水运动的特点及其基本规律
1．地下水运动特征 (1)迟缓的流速 常用每天米来表示其流速。自然界一般 地下水在孔隙或裂隙中的流速是每日几米，甚至小于1m， 地下水在曲折的通道中缓慢地流动过程称为渗流，而进行 渗流的水称渗透水流。渗透水流通过的含水层横断面称为 过水断面。 (2)层流和紊流 由于地下水是在曲折的通道中缓慢渗 流，故地下水流大多数都呈雷诺数很小的层流运动，当地 下水流通过漂石、卵石的特大孔隙或岩石的裂隙及可溶岩 的大溶洞时，取水构筑物附近由于过水断面减小使地下水 流动速度增加很大，常常成为紊流区。 (3)非稳定、缓变流运动 地下水在自然界的绝大多数 情况下呈运动要素(流速、流量、水位)随时间改变的非稳 定流运动。但当地下水的运动要素在某一时间段内变化不 大，或地下水的补给、排泄条件随时间变化不大时，人们 常常把地下水的运动要素变化不大的这一时段中地下水的 流动近似地作为稳定流。
2径
流
1．河流径流的补给 2．径流的时空分布 3．河流径流的表示方法
2径流
1．河流径流的补给 (1)雨水补给 我国绝大部分河流补给都以雨水补给为主。
此类河流受降水年际和年内分配的影响明显。
地下水对河川径流的补给是又一种补给类型。 从水源上分析，地下水同样来自大气降水补给，但与降水对河川补给的 最大差异在于地下水补给是经过地下水的调节作用后再对河川径流的补 给，这样就使河川径流的水情和季节分配发生了重要变化。地下水补