自然地理学第四章海洋和陆地水(下)

按照水系流向的相互关系可分为：向心水系 和辐散水系。
水系
干流和它的各级支流共 同组成水系。大大小小 的支流与其干流的组合 形式称水系形式。
A.树枝状水系 B.格状水系 C.平行状水系 D.放射状水系 E.环状水系 F.向心水系 G.网状水系 H.钩状水系
（四 ）流域
流域：每一条河流和每一个水系都从一定的 陆地面积上获得补给，这部分陆地面积就是河 流和水系的流域，也就是河流和水系在地面的 集水区。
下集水区的总称。
（二）河流
河流概指陆地表面依赖重力顺槽形凹地向低处流的线性 水流。
1 河流的纵横断面
年轻河流的纵断面多呈上落型或折线型；老年河流则多 呈平滑下凹曲线型，又被称为均衡剖面。 河源与河口的高度差，就是河流的总落差。 某一河段两端的高度差，则是这一河段的落差。 单位河长的落差，叫做河流的比降。 河流纵断面能够很好地反映河流比降的变化。 如下图，河流的纵断面：
美国密苏里河（上）与中国永定河三家店站（下）的年流量过程线
（四）水温与冰情
水温即水体的温度，它是水体内部分子热运动的平均功 能指标。水温的长期观测，同水位一样，可以得出水温 的日、月、年变化曲线，以及最高水温、最低水温与日、 月、年平均水温等。水体温度的最高值低于相邻地面、 最低值则高于相邻地面，水体温度最高值与最低值出现 的时间则晚于相邻地面最高温与最低温出现的时间。因 此，水体或水域对局部气候环境起着显著的调节与稳定 作用。水温异常则往往造成灾难。
Drainage basin
流域之间均有分水岭—水分脊—分水线相隔。 以分水线为界测算流域面积。
塔里木河流域
流域的面积和形状对河流水量变化有明显的 影响。
流域中干支流总长度和流域面积之比， 称为河网密度，即：
D=ΣL/F D的单位为km/km2。
流域的长度指河口到河源的直线距离，或者是以河口为中心画同心圆，各同心圆被流域 切割圆弧中点的连线。 流域面积除以流域长度即为流域宽度。 干流两岸流域面积之差除以两岸流域面积之和(即流域面积)称流域的不对称系数；
节河流
一、河流、水系、流域
(一）概念辨析
河流（River）：降水或由地下引出的地表水，汇
集在地面低洼处，在重力作用下，经常地或周期性 地沿着流水本身造成的洼地流动，称为河流。
水系（ Water System）：流域内大大小小的水体，
构成脉络相通的系统，称之水系。
流域（Drainage Area）:水体的地面集水区和地
尼 罗 河 三 角 洲
（三）水系及水系形式
水系：河流沿途接纳众多支流，并形成复杂的 干支流网络系统，就是水系。
按照一定的岩层构造、沉积物性质和新构造应 力场的反映，水系形式通常分为：树枝状、 格状和长方形三类。
按照干支流相互配置的关系或它们构成的几 何形态划分可分为：扇状水系、羽状水系、 梳状水系和平行水系四类
河流纵断面
河流纵剖面——均衡剖面
2 河流的分段
一条河流常常可以根据其地理-地质特征分为 河源、上游、中 游、下游和河口五段。 河源 河流最初具有地表水流形态的地方； 上游 紧接河源的河谷窄、比降和流速大，水量小、侵蚀 强烈、纵断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 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.流量和水位之间的内在联系： V=C(RI)1/2, A=f2(H),那么， Q=f1(H)•f2(H)=F(H)
这个公式所表示的就是水位流量关系曲线， 如下图：
水位流量关系曲线
在实际工作中，常常还需绘制另一种曲线 －流量过程线。如下图所示：
流量过程线
一条河流某过水断面(站)水流量随时间的变化曲线称流量过程线。 密苏里河某站流量从280m3/s―2800m3/s不等，夏季的基本径流 (570m3/s)比冬季高2-3倍,4-6月的高流量与流域的冰雪融化有关。
Niagara瀑布
水位过程线：用纵坐标表示不同时间的水位高度， 横坐标表示时间，即可绘出水位过程线。
相应水位线：用纵轴表示上游站水位，横轴表示下 游站水位，即可绘出两个测站的相应水位曲线。
相应水位：河流各站的水位过程线上，上下游站在 同一次涨落水期间位相相同的水位，叫相应水位。
平均水位：单位时间内水位的平均值。 中水位：一年中观测水位值的中值。 平均高水位和平均低水位：各年最高水 位与最低水位各自的平均值。 如下图，相应水位曲线：
相 应 水 位 曲 线
（二）流速
流速指水质点在单位时间内移动的距离。可用 等流 速公式（薛齐公式） 计算某一时段的平均流速： V=C(RI)1/2
建立等流速公式的基本出发点是：只有动力与摩擦 力相等时，水流才沿河槽作等速运动。
（三）流量
1.定义：单位时间内通过某过水断面的水 量，叫做流量。
计算式为：Q=Av；A为断面积，v为平均 流速。
冰情 当气温降到0 oC以下，水温降到0 oC时， 河中开始出现冰晶，岸边形成岸冰。
冰晶扩大，浮在水面形成冰块。随着冰块增多 和体积增大，河流狭窄处和浅水处首先发生阻 塞，最后使整个河面封冻。
（五）水体的颜色
水体的颜色决定于水体对太阳 光线的吸收和反射状况。太阳光 中的红光、橙光和紫光进入水体 后，在水深20m以内被吸收，绿 色、黄光与蓝光透到更深一些， 极少量蓝光能透到100-1000m以 下。水体的透明度以直径30cm 的白圆盘投入水中的可见深度来 表示。
黄河上中下游的划分
河段 上游中游 下游分段范围利用和环境问题
源头——河口
多峡谷、河道窄，利 于建发电站；进行灌 溉，宁夏平原
河口——孟津
流经黄土高原，植被破 坏严重，泥沙含量大
孟津——出海口 泥沙沉积，形成地上河
河流的分段
高原上的黄河
河流的分段
黄河宁夏段
河流的分段
黄河壶口瀑布
黄河河口
河流的分段
二、河流水文
河流水文即河流 水的物质、能量、 静态、动态及其功 能特征的描述，主 要是水位、水头、 水温、水深、水体 颜色、流速、流量、 含沙量、输沙量等 物理水文信息和许 多水化学信息。
流水的功能，颗粒大小与起动流速的关系
（据M.Bradshaw et al，1993）
（一）水位
水位是指某地点 某种水体(江河、 湖、海、水库、地 下水等)于某时刻 的自由水面，它相 对于特定基准面的 高程。