第二章 河川径流形成的基本知识.
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第二章 河川径流形成的基本知识
式中，J ~ 河段的比降；
h1 h0 h J L L tgα
△h 0
h1
h0 L 0
h1, h0 ~ 河段二端河底高程；
L ~ 河段的长度
b. 当河段纵断面河底呈折线或曲线时，平均纵比降计算 式：
(h0 h1 )l 1 (h1 h2 )l 2 (hi hi 1 )l i (hn1 hn )l n 2h0 L J L2 li ln l1 l2 (h0 h1 ) (h1 h2 ) (hi hi 1 ) (hn1 hn ) 2h0 L L L 式中： L ~L 河段的长度； 河底线 相等 L h0, h1, … hn ~ 从下游到上 h hx n hi 游各转折点河底高程； h0 hl 0 ll l1, l2, … ln ~ 相邻各点间的 li ln L 距离。
闭合流域与非闭合流域 地面分水线和地下分水线相重合的流域为闭合流域；
地面与地下分水线不重合的流域为非闭合流域。 一般大中河流多按闭合流域考虑。
P19
地面分水线 地下分水线
地下分水线 地面分水线
闭合流域
非闭合流域
闭合流域与非闭合流域示意图
3) 闭合流域水量平衡方程
闭合流域：地表分水线和地下分水线重合，无水分从 地表和地下流入。 则 RsI = RgI= 0； 令流出水量 R = Rso + Rgo，再假设区域用水量小到可 以忽略，即 q = 0，则闭合流域水量平衡方程为： P - ( E + R )＝±∆V 即 P = E + R ± ∆V
输入与输出的水量之差，必等于其蓄水量的变化量。
水量平衡原理（物理学中的质量平衡原理）是水文学中最重要 的原理之一，水量平衡法是分析研究水文现象、建立水文要素 之间定性或定量关系、了解其时空分布变化规律等的主要方法 之一。
河川径流的基础知识
水循环过程图
3、水循环类型
根据其路径和规模分为：
大循环（又称外循环、海陆间循环）
小循环（又称内部循环，包括海洋小循环和陆地小循环）。
水汽输送
蒸 发
径流输送
大陆
海洋
海陆间循环：是指海洋水与陆地水之间通过
一系列过程所进行的相互转换运动。这种循环 又称为大循环。
意义：使得陆地上的水不断得到补充，水资源
第2章 河川径流形成的 基本知识
2.1
水循环及水量平衡
一、水循环
自然界中的水从形态上（固、液、 汽）、位臵上（地面、地下、空中）不 断地、周而复始地变化过程构成了水循 环。（图示）
1、概念
地球上各种形态的水，在太阳辐射、重力等作用下，通 过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断
地发生相态转换和周而复始运动的过程，称为水循环。地球
式中，∑L ~ 流域内干支流的总长 度(km) ；A ~ 流域面积(km2)
6、流域的长度和平均宽度
流域长度就是流域轴长。以流域出口为中心向河源方向 作一组不同半径的同心圆，在每个圆与流域分水线相交处 作割线，各割线中点的连线的长度即为流域的长度，以km 计。流域面积与流域长度之比称为流域平均宽度，以km计。
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。
第二章 水循环与河川径流的形成 工程水文学
2.下垫面因素
下垫面因素：流域的地形、土壤、地质、植被、 湖泊等自然地理因素，称为下垫面因素。 流域的地理位置决定降雨量的多少，地形对降雨 、蒸发、蓄渗及汇流都有影响；土壤和地质因素 决定入渗和地下径流的状况；植被可以改造土壤 和气候；湖泊也有贮存水量、调节径流的作用。 3、人类活动对径流的影响 人类改造自然的活动对径流的影响可从三方面体 现出来：农林牧措施、水土保持措施以及水利化 措施。 另一方面，人类的活动又极大地影响到水质的变 化，致使水体污染加剧。
两脚规法）
河流比降：单位长度河段的落差，分水面比降
和河底比降
H 2 , H1
H
（1）河流——山区与平原河流的一般特性
山区河流
流经地势高峻、地形复杂的山区。
受水流不断的纵向切割和横向拓宽，河谷断面形 成发育不完全的“V”字和“U”字形。大多为岩
石河床，复杂、无规律
洪水汇流快，暴涨暴 落，水位变副大，丰
三、地下径流与固体径流 1、地下径流 地下径流与地面径流相比，水量较小，水位变幅不大，在数
量和时间上相对稳定。同时，矿物质含量高、地下径流污染
较轻、水质条件较好 2、固体径流 1）悬移质泥沙：颗粒较小，重量较轻，悬浮于水中，随水流 运动的泥沙 2）推移质泥沙 ：颗粒较大，重量较重，沉于河底，当水流速 度较大，沿河床滚动、跳动的泥沙
坡面漫流过程
汇流
是净雨经坡面、地下水库、 河槽调蓄，在时程上再分配 的过程
河槽集流过程
1/2
二、河川径流的影响因素
1、气象条件 气温、湿度、风等通过降水、蒸发对径流产生作 用，流域内的蒸发、降水直接决定了河川径流量的大 小。 流域地理位置在地球上的经度、纬度以及与海洋、 山脉的远近直接决定流域内的气象条件。
第二章 径流形成过程
S1, S2：Δt时段初、末水体蓄水量 I ：Δt时段平均入流量 O ：Δt时段平均出流量 P：Δt时段内降雨量 E： Δt时段内蒸发量
2.2.3 流域蒸散发量计算
三、水面蒸发量估计
(三)空气动力学法
E0=f(ud)*(e0-ed) e0 ：相应于近水面空气温度的饱和水汽压，英寸； ed ：水面以上一定高度的水汽压，英寸； ud ：水面以上一定高度的风速，英里/天。
2.1 径流形成过程描述
径流形成过程是一个复杂连续的物理过程.它始于降 雨过程，终于流域出口流量过程。径流形成过程可以划 分为五个：
（1）无雨期。降水前的干旱期。流域上无径流产生， 河槽处于低水期，主要靠地下水补给。
（2）初雨期。其特征是除槽面降水产生微量径流外， 流域中的降水，主要耗于植物截留、下渗、填洼和蒸散 发等。
2.3 土壤水分运动
水力传导度与土壤含水量的经验关系式：
K a m1
经验公式：
K K sWsm2
式中 Ws为饱和度（土壤中含水的体积与孔隙体积之比）
K K0 exp( zi / Szm )
式中 zi 为饱和地下水面深度，Szm 非饱和区最大蓄水深度
2.3 土壤水分运动
非饱和土壤水流运动的基本微分方程：
三层蒸发模式的具体计算
1)当WU+P>=EP, EU=Ep, EL=0, ED=0;
2)当WU+P<EP, WL>=C.WLM, EU=WU+P, EL=(EP-EU)*WL/WLM, ED=0;
3)当WU+P<EP, C.(EP-EU)<=WL<C.WLM, EU=WU+P, EL=C*(EP-EU), ED=0;
2.2.3 流域蒸散发量计算
三、水面蒸发量估计
(三)空气动力学法
E0=f(ud)*(e0-ed) e0 ：相应于近水面空气温度的饱和水汽压，英寸； ed ：水面以上一定高度的水汽压，英寸； ud ：水面以上一定高度的风速，英里/天。
2.1 径流形成过程描述
径流形成过程是一个复杂连续的物理过程.它始于降 雨过程，终于流域出口流量过程。径流形成过程可以划 分为五个：
（1）无雨期。降水前的干旱期。流域上无径流产生， 河槽处于低水期，主要靠地下水补给。
（2）初雨期。其特征是除槽面降水产生微量径流外， 流域中的降水，主要耗于植物截留、下渗、填洼和蒸散 发等。
2.3 土壤水分运动
水力传导度与土壤含水量的经验关系式：
K a m1
经验公式：
K K sWsm2
式中 Ws为饱和度（土壤中含水的体积与孔隙体积之比）
K K0 exp( zi / Szm )
式中 zi 为饱和地下水面深度，Szm 非饱和区最大蓄水深度
2.3 土壤水分运动
非饱和土壤水流运动的基本微分方程：
三层蒸发模式的具体计算
1)当WU+P>=EP, EU=Ep, EL=0, ED=0;
2)当WU+P<EP, WL>=C.WLM, EU=WU+P, EL=(EP-EU)*WL/WLM, ED=0;
3)当WU+P<EP, C.(EP-EU)<=WL<C.WLM, EU=WU+P, EL=C*(EP-EU), ED=0;
第2章 河川径流
桥涵水文
第二章 河川径流
• 三、我国河流的水量补给
1、雨源类 秦岭、淮河以南直到台湾、海南岛、云南等 广大地区的河流，都属于雨源类。
长江汉口水文 站1954年和 1955年流量过 程线
汛期长 水量大
桥涵水文
第二章 河川径流
分水岭
桥涵水文
第二章 河川径流
分水岭
桥涵水文
第二章 河川径流
• 2、雨雪源类 华北、东北地区的河流，每年有两次汛期：34月间由于融雪形成春汛；入夏后降雨增多，6~9 月间形成夏汛或秋汛。
桥涵水文
第二章 河川径流
（2）河流长度：一般天然河流，从河源到河 口的距离。
• 测量方法：用曲线计、两脚规或其它方法，从地图上得到。 • 缺点：一般比实际距离要小，需要进行修正。
桥涵水文
第二章 河川径流
• （3）河流比降：任意河段两端（水面或河底）的高程差
与其河段长度之比称为比降，有水面比降和河底比降。以百 分数或小数表示。
水文资料的来源: 1、水文站观测资料 3、文献考证资料
2、洪水调查资料
桥涵水文
第二章 河川径流
• 一、水文站观测资料
一般搜集历年最大洪峰流量（同一洪水成因）及其相应 的洪峰水位、洪水比降、粗糙系数、流速、河段变化等 。 水文站观测资料由于天然或人为原因，会存在一些误差， 因此在使用时需要复核。 1、洪水水位资料的复核 2、洪峰流量资料的复核
特点：流域面积大，比降 小；汇流时间长、涨落平 缓、水位流量变幅小、河 床稳定性差、地势平坦易 冲淤。
桥涵水文
第二章 河川径流
• 平原河流按平面形态及演变过程可分为四种类型 的河段： • ①顺直微弯型（边滩平移型）河段：
第二章河川径流形成的基本知识
第二章河川径流形成的基本知识2.1水文循环及水量平衡一、水文循环1水文循环（水循环）:存在于地球上各种水体中的水,在太阳辐射与地心引力的作用下,因蒸发成为水汽,经输送、上升、冷却、凝结，并在适当条件下，降落到地面，再经过入渗和径流等方式进行不断交替转移的现象。
2水文循环的要素：蒸发（E）、降水（P）、下渗量（I）、径流（R）3水文循环的分类：大循环---海洋与陆地之间的水分交换；小循环---海洋与大气之间、陆地与大气之间的水分交换。
4水文循环的内外因：外因---太阳辐射、地心引力；内因---水的气、液、固三态在一定条件下彼此之间的转化。
5中国水分循环的途径我国位于欧亚大陆东部，太平洋西岸，处于西伯利亚干冷气团和太平洋暖湿气团的交绥带。
——太平洋是水汽的主要来源，由东南季风和热带风暴降大量水汽输向内陆形成降水，雨量自东南沿海向西北内陆递减，而相应的大多数河流则自西向东注入太平洋，如长江、黄河、珠江等；——其次是印度洋，水汽随西南季风进入我国西南、中南、华北以至河套地区，成为夏秋季降水的主要源泉之一，径流的一部分自西南一些河流注入印度洋，如雅鲁藏布江、怒江等；另一部分分流入太平洋；——北冰洋水汽借强盛的北风经西伯利亚和内蒙古进入我国西北地区，但水汽含量少，引起的降雨并不多，且大部分回归太平洋；——鄂霍茨克海和日本海的水汽随东北季风进入我国，对东北地区春夏季降水起着相当大的作用，径流注入太平洋；——大西洋的少量水汽随盛行的西风环流东移，也能参加我国内陆腹地的水分循环。
6水体更替周期：水体通过水循环得到更新，其更新时间称为“更新周期”。
计算公式为：t r= S/Q。
（式中，t r为更新所需时间；S为水体的储量；Q为流量）二、水量平衡1水量平衡：在任一区域给定时段内，输入水量与输出水量之差等于该区域内的蓄水量变化2水量平衡方程——I –O = △S式中，I——给定时段内的输入水量；OO——给定时段内的输出水量；△S——给定时段内的蓄水量变化，可正可负。
第二章径流形成
，形成20mm净雨深，求在流域出口断面所形成的流量Q，径流总量W以 及流域的径流深R、径流模数M和径流系数α 。
二、某闭合流域的面积为1000km2，多年平均年降水量为1050mm，
出口断面多年平均流量为12.5m3/s（一年以365日计），试求： 1、该流域出口断面的多年平均径流总量； 2、该流域的多年平均蒸发量； 3、该流域的多年平均径流系数。
解： 1、求该流域出口断面的多年平均径流总量W W=QT=(12.5 m3/s)×(365×24×3600s)=3.942×108 m3 2、求该流域的多年平均蒸发量E 多年平均径流深R=W/F=3.942×108 m3/（1000×106m2） =0.3942m=394.2mm 多年平均蒸发量E=多年平均降雨量P-多年平均径流深R =1050-394.2=655.8mm 3、该流域的多年平均径流系数α α =R/P=394.2/1050=0.375
降水形成的水流，从它产生 的地点向流域出口断面的汇集过 程，称为流域汇流。汇流可分为 坡地汇流及河网汇流两个阶段。
产流过程 降水过程 流域蓄渗过程
汇流过程 坡地汇流 过程 河网汇流 过程
径流的影响因素
气候因素 降雨 蒸发 流域地形 流域的大小和形状 径流的 影响因素 地理因素 河道特性 土壤、岩石和地质构造 植被 湖泊和沼泽
降雨-径流过程(Rainfall-runoff process)
填洼 (Depression detention/ storage, ponding)： 降雨被流域 上池塘、小沟等闭合 洼地 拦蓄的现象。
产流过程
降雨
地面径流
壤中流 下渗 地下水位
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
浅层地下径流
不透水层
第二章 径流及径流形成过程
2、径流总量——W 指一段时间内通过流域出口断面的总水量，单位为m3、万 m3 、亿m3 。
t2 计算公式为： W t Q( t )dt 1 Q
Q ( t 2 t 1 ) QT
Q
——时段T内的平均流量
W
t1
T
t2
t
日径流总量、月径流总量、年径流总量通过上式都可以获 得。
3、径流深——R 把径流总量W平铺在流域面积F上所得到的水深，称为径流 深，单位mm。 R=W/(1000F)
1、概念
在流域中，从降水到达地面至水流汇集于流域出口断面的 物理过程。 用简图可以表示如下。
P
Q
t
t
径流形成分两个阶段：产流阶段和汇流阶段。如下图所示。
P 产流 t 降雨过程 净雨过程 t R 汇流 t 流域出口断面流量过程 Q
图中，R=P-P损。 P损 包括植物截留、填洼、 下渗、蒸发等损失水 量。 即：径流量（净雨 量）＝降雨量－损 失量
地下净雨→地下径流
总径流过程
3、
汇流阶段
净雨通过坡地、河网汇集到流域出口断面的过程，可细分 为坡地汇流和河网汇流。 a.坡地汇流 坡面漫流，流程历时较短，大雨时是构成河流流量的主 要来源； 表层流径流，由土壤孔隙流入河网，流程历时较坡面漫 流长，对历时较长的暴雨，也是构成河流流量的主要来源。 坡地地下汇流，地下水补给河流，构成河流的基流。
作
业
1 某水文站多年平均流量Q0=830m3/s。其 控制的流域面积F=120000km2，多年平均流 域面雨量P0=770mm。试求该水文站控制流 域的年平均径流总量、多年平均径流深、 多年平均流量模数和多年平均径流系数。 一场降雨的净雨和径流在数量上相等，但 有何区别？
工程水文学 第二章 河川水文基础知识
Qm Q1 W t1 T t2 t(s) Q(m3/s) Q(t)
指定时段内的平均流量，如日平均流量、 指定时段内的平均流量，如日平均流量、月平 W 均流量、年平均流量、多年平均流量等。 均流量、年平均流量、多年平均流量等。Q = T
(2) 径流量 W
指一定的时段内T(=t2 - t1)通过的某一河流断面 指一定的时段内 通过的某一河流断面 的总水量， 单位 单位： 的总水量，(单位：m3)
河流按不同的级别划分为： 干流： 干流：
河系中取长度最大或水量最多的河流为干流。 河系中取长度最大或水量最多的河流为干流。
支流 :
汇入干流的河流均称为一级支流， 汇入干流的河流均称为一级支流，而汇入一级 支流的河流则称为二级支流，以此类推。 支流的河流则称为二级支流，以此类推。 依据水流的流动方向从上至下分为五段： 依据水流的流动方向从上至下分为五段： 河源 上游 中游 下游 河口
流域渗蓄及汇流过程示意图
蒸发E 蒸发 植物截流I 植物截流 s 降雨P 降雨 S 填洼量V 填洼量 d 土壤蓄水 坡面漫流R 坡面漫流 s 壤中流R 壤中流 in
(2) 汇流过程：
坡地汇流： 坡地汇流：
坡面汇流 壤中流 地下径流
河网汇流： 河网汇流：
小沟 小溪 小河 大 河
流域 出流
坡地汇流：指水流沿坡面和地下向河网的流 坡地汇流：
b. 地下径流 Rg包括: 包括:
当下渗水流到达地下水面后， 当下渗水流到达地下水面后，则形成地下 径流它包括： 径流它包括：
· 浅层地下径流 Rgs
指潜水面以下和第一个不透水层以上的含 水层中的水流，亦称作无压地下水。 水层中的水流，亦称作无压地下水。
· 深层地下径流 Rgd
指第一不透水层以下的深含水层中的水流， 指第一不透水层以下的深含水层中的水流， 亦称作有压地下水或承压水。 亦称作有压地下水或承压水。 以上统称为地下径流，其特点是： 以上统称为地下径流，其特点是： 流量稳定； 流量稳定； 地下水运动缓慢， 地下水运动缓慢，补给河流滞后于地表 径流，故往往成为河流枯水期的重要来源。 径流，故往往成为河流枯水期的重要来源。
指定时段内的平均流量，如日平均流量、 指定时段内的平均流量，如日平均流量、月平 W 均流量、年平均流量、多年平均流量等。 均流量、年平均流量、多年平均流量等。Q = T
(2) 径流量 W
指一定的时段内T(=t2 - t1)通过的某一河流断面 指一定的时段内 通过的某一河流断面 的总水量， 单位 单位： 的总水量，(单位：m3)
河流按不同的级别划分为： 干流： 干流：
河系中取长度最大或水量最多的河流为干流。 河系中取长度最大或水量最多的河流为干流。
支流 :
汇入干流的河流均称为一级支流， 汇入干流的河流均称为一级支流，而汇入一级 支流的河流则称为二级支流，以此类推。 支流的河流则称为二级支流，以此类推。 依据水流的流动方向从上至下分为五段： 依据水流的流动方向从上至下分为五段： 河源 上游 中游 下游 河口
流域渗蓄及汇流过程示意图
蒸发E 蒸发 植物截流I 植物截流 s 降雨P 降雨 S 填洼量V 填洼量 d 土壤蓄水 坡面漫流R 坡面漫流 s 壤中流R 壤中流 in
(2) 汇流过程：
坡地汇流： 坡地汇流：
坡面汇流 壤中流 地下径流
河网汇流： 河网汇流：
小沟 小溪 小河 大 河
流域 出流
坡地汇流：指水流沿坡面和地下向河网的流 坡地汇流：
b. 地下径流 Rg包括: 包括:
当下渗水流到达地下水面后， 当下渗水流到达地下水面后，则形成地下 径流它包括： 径流它包括：
· 浅层地下径流 Rgs
指潜水面以下和第一个不透水层以上的含 水层中的水流，亦称作无压地下水。 水层中的水流，亦称作无压地下水。
· 深层地下径流 Rgd
指第一不透水层以下的深含水层中的水流， 指第一不透水层以下的深含水层中的水流， 亦称作有压地下水或承压水。 亦称作有压地下水或承压水。 以上统称为地下径流，其特点是： 以上统称为地下径流，其特点是： 流量稳定； 流量稳定； 地下水运动缓慢， 地下水运动缓慢，补给河流滞后于地表 径流，故往往成为河流枯水期的重要来源。 径流，故往往成为河流枯水期的重要来源。
2第二章 河川水文基础知识
流域有水量交换。
地面分水线和地下分水线示意图
3、流域的自然地理特征 • 流域的地理位置：一般以流域所处的经纬度来表示 • 流域的气候特征：包括降水、蒸发、湿度、气温、气压、 风等要素 • 流域的下垫面条件：流域的地形、地质构造、土壤和岩石 性质、植被、湖泊、沼泽情况等
第二节 径流形成过程及其主要影响因素
地 下 面
水
入渗
面
水
不
透
水
层
4） 河槽集流过程 坡面漫流的雨水汇入河槽后，顺着河道由小沟到支 流，由支流到干流，最后达到流域出口断面，这个过程 称为河槽集流。
分水岭
出口断面
图 7-10
产流过程
流域出口
河网汇流
坡面汇流
流域汇流过程
二、影响径流的主要因素 • 1）气象气候因素
一、径流形成过程
•地面水流和地下水流汇集到河网并沿河槽流出
流域的出口断面称为河川径流。
•由降水开始到水流流经流域出口断面的全部物
理过程，称为径流形成过程。可将其概化为四个
阶段：降水过程、流域蓄渗过程、坡面漫流过程
和河槽集流过程。降水和流域蓄渗过程统称产流
过程；坡面漫流和河槽集流过程统称汇流过程。
降雨过程→ 扣除损失→ 净雨过程→流域汇流→流量过程 ⑴产流过程：降雨扣除损失后形成净雨。 ⑵汇流过程：净雨沿坡面和地下汇入河网，经河道汇集形成流 域出口断面的流量过程。
M
Q F
10
3
a
y x
例：已知某流域F=100km2，多年平均年降水量 =1200mm，多年平均年径流深＝600mm。 试求：多年平均流量、多年平均年蒸发量、多 年平均年径流系数、多年平均年径流模数M。
Q
地面分水线和地下分水线示意图
3、流域的自然地理特征 • 流域的地理位置：一般以流域所处的经纬度来表示 • 流域的气候特征：包括降水、蒸发、湿度、气温、气压、 风等要素 • 流域的下垫面条件：流域的地形、地质构造、土壤和岩石 性质、植被、湖泊、沼泽情况等
第二节 径流形成过程及其主要影响因素
地 下 面
水
入渗
面
水
不
透
水
层
4） 河槽集流过程 坡面漫流的雨水汇入河槽后，顺着河道由小沟到支 流，由支流到干流，最后达到流域出口断面，这个过程 称为河槽集流。
分水岭
出口断面
图 7-10
产流过程
流域出口
河网汇流
坡面汇流
流域汇流过程
二、影响径流的主要因素 • 1）气象气候因素
一、径流形成过程
•地面水流和地下水流汇集到河网并沿河槽流出
流域的出口断面称为河川径流。
•由降水开始到水流流经流域出口断面的全部物
理过程，称为径流形成过程。可将其概化为四个
阶段：降水过程、流域蓄渗过程、坡面漫流过程
和河槽集流过程。降水和流域蓄渗过程统称产流
过程；坡面漫流和河槽集流过程统称汇流过程。
降雨过程→ 扣除损失→ 净雨过程→流域汇流→流量过程 ⑴产流过程：降雨扣除损失后形成净雨。 ⑵汇流过程：净雨沿坡面和地下汇入河网，经河道汇集形成流 域出口断面的流量过程。
M
Q F
10
3
a
y x
例：已知某流域F=100km2，多年平均年降水量 =1200mm，多年平均年径流深＝600mm。 试求：多年平均流量、多年平均年蒸发量、多 年平均年径流系数、多年平均年径流模数M。
Q
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中游
下游 河口
海洋
上游：直接连着河源 河口：河流的终点
河源
上游断面
洪水位
上游特点：河道坡度大，水流急，流量小，水情变化大，河谷 窄，多急滩瀑布，河槽多为基岩或砾石，冲刷下切占优势
中游断面
洪水位
中游特点：河道坡度变缓，流速减小，流量增大，河道冲淤都不 严重，河床比较稳定，下切力减弱，但侧蚀力量增强，河槽逐 渐拓宽和曲折，两岸出现滩地
Pc R Ec
Po R Eo
则全球多年平均水量平衡方程为：
P c P o Ec Eo
全球多年平均降水量与多年平均蒸发量相等，
即P14 ：
PE
§2.2 河流和流域 一 河流
降水除去下渗、蒸发等 损失后，在重力作用下
沿一定方向和路径流动，
称为地面径流。地面径
流长期侵蚀地面，冲成
沟壑，形成溪流，最后 汇集成河流
海洋
1、相关概念
直接发源于河源的小河流为一
级河流；
两条同级别的河流汇合而成的
河流比原来高一级；
两条不同级别的河流汇合而成
的河流的级别为两条河流中
较高者；依此类推
干流指水系中最高级别的河流
流入一较大河流的河流称为支流 一级支流指注入干流的支流；二级支流指注入一级支 流的支流；依此类推 由河流的干流和各级支流、流域内湖泊、沼泽或地下 暗河构成的脉络相通的系统称为河系或水系 河流流经的谷地称为河谷，包括河槽、滩地和坡地； 河谷中水流经过的部分称为河槽 注入海洋的河流称为外流河，补给外流河的流域范围 称为外流流域 流入内陆湖泊或消失与沙漠的河流称为内流河，补给 内流河的流域范围称为内流流域
全球水文循环系统
大气圈
陆地
海洋
是空间尺度最大的水文循 环，也是最完整的水文循 环,是水文学研究的核心
流域或区域水文循环
降水
截留、填洼、 下渗
地表径流
蒸散 发
土壤系统 壤中流 河川径流
含水层系统
地下径流
是流域水文学 或径流形成学 研究的核心
水—土—植物系统
降水 截留、蒸散发
植被 下渗 土壤 下渗 地表径流
多年平均情况下，∆S→0
则多年平均水量平衡方程为： P - ( E + R )＝0
4) 全球水量平衡方程 大陆的水量平衡方程： 海洋的水量平衡方程：
Pc R Ec Sc
C指大陆
Po R Eo So
O指海洋
多年平均情况下：∆S→0
大陆多年平均水量平 衡方程为：
海洋的多年平均水量平 衡方程为：
空分布变化规律等的主要方法之一
2、水量平衡方程
1) 基本形式
据定义，对任意区域，在任一时段内，有
I – O =△S
式中 I 、 O 分别为给定时段内输入、输出该区域的总
水量；
△S为时段内区域蓄水量的变化量，可正可负
2) 通用方程
对于任一区域，I 和 O 可细化为： I = P + RsI + RgI ； O = E + RsO + RgO + q 则有： ( P + RsI + RgI ) - ( E + RsO + RgO + q )＝∆S 其中P 为时段内降水量；E 为时段内蒸发量； q 为时段内用水量； RsI 和 RgI 分别为时段内从地表和地下流入的水量； RsO 和 RgO 分别为时段内从地表和地下流出的水量
蒸发
…….
空间尺度最小，不仅是流域水文学的重要基础，而且是生态 水文学的重要课题之一
三 水量平衡
1、概念：在水文循环过程中，任意区域、任一时段内
输入与输出的水量之差，必等于其蓄水量的变化量 水量平衡原理（物理学中的质量平衡原理）是水文 学中最重要的原理之一，水量平衡法是分析研究水文
现象、建立水文要素之间定性或定量关系、了解其时
第二章
河川径流形成的基本知识
内 容： 2.1 水文循环与水量平衡 2.2 河流和流域 2.3 降水 2.4 蒸发 2.5 下渗 2.6 径流及其形成过程
重 点： 水量平衡； 河流与流域基本特征； 河川径流及其表示方法 河川径流的形成过程 难 点： 径流的形成
§2.1 水文循环与水量平衡 一 水文循环
2、河流的分段
河流通常分为河源、上游、 河源 中游、下游、河口五段 上游 河源：河流的发源地。正源 确定“唯远唯丰”
河源可以是溪涧、泉水、冰川、沼 泽或湖泊。如黄河发源于青海省巴 彦喀拉山北麓的卡日曲(地下水出露 的泉眼)；长江发源于青海省格拉丹 东雪山的现代冰川；松花江发源于 长白山的天池
河源
水文循环：水在太阳辐射与地心引力的作用下，以
蒸发、降水、下渗和径流方式进行的往复循环的运动
过程
水文循环是地球上最重要、最活跃的物质循环之一
水文循环分为大循环、小循环（内陆小循环和海洋 小循环）
水汽输送 水文循环：地球上的水在太阳辐射作用下，不断从水面、陆面 云 和植物表面蒸发，化为水汽上升到高空，然后被气流带到其 云 他地区，在适当的条件下凝结，又以降水的形式降落到地面。 到达地面的水，一部分渗入地下成为地下水、一部分形成地 蒸发 降水 蒸发 蒸发 面径流流入江河归入海洋，还有一部分又重新回到空气中。 降水 降水 植物蒸腾 其中，渗入到地面的水，一部分被蒸发、一部分最终也流入 海洋 小循环
湖
下渗 地下径流
地表径流
小循环
海洋
降雨、下渗、径流、蒸发是水文循环的四个重要环
Байду номын сангаас
节。水文循环的强度、规律和路径因下垫面的不同
而不同
形成水文循环的内因是水的三态（固、液、气）在 常温下可以相互转化，外因是太阳辐射和地心引力 水文循环的存在是水资源和水能资源可再生的根
本原因
二 水文循环的尺度
水文循环具有全球水文循环、流域或区域水文循 环和水—土壤—植物系统水文循环三种不同尺度
闭合流域与非闭合流域 地面分水线和地下分水线相重合的流域为闭合流域；
地面与地下分水线不重合的流域为非闭合流域 一般大中河流多按闭合流域考虑
P19
地面分水线 地下分水线
地下分水线 地面分水线
闭合流域
非闭合流域
闭合流域与非闭合流域示意图
3) 闭合流域水量平衡方程
闭合流域：地表分水线和地下分水线重合，无水分从 地表和地下流入 则 RsI = RgI = 0； 令出流水量 R = RsO + Rg，再假设区域用水量小到 可以忽略，即 q = 0，则闭合流域水量平衡方程为： P - ( E + R )＝∆S