桥涵水文课件2河川径流
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桥涵水文课件2河川径流共97页PPT
16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。 17、童孺纵行歌，斑白欢游诣。 18、福不虚至，祸不易来。 19、久在樊笼里，复得返自然。 20、羁鸟恋旧林，池鱼思故渊。来自桥涵水文课件2河川径流
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
桥涵水文课件2河川径流
金沙江虎跳峡，平水期
虎跳石，平水期
金沙江虎跳峡，汛期
虎跳石被淹没，汛期
§1-3 水文测验
第三节 水文测验
• • • • • • • 1、水位观测 2、流速测验 3、断面的测量 4、流量计算 5、相应水位的计算 6、绘制水位流量关系曲线（补充） 7、水位—流量关系曲线的应用（补充）
§1-3 水文测验
河段分类
河段分类：
按地区划分
山区河段 平原河段 峡谷性河段 稳定性河段 次稳定性河段 变迁性河段 游荡性河段 宽浅性河段
按河床演变划分
冲击漫流性河段
第二节 径流形成
• 一、径流形成过程 • 二、影响径流的主要因素 • 三、我国河流的水量补给
§1-2 径流形成
一、径流形成过程
1、降雨过程 2、流域蓄渗过程 3、坡面漫流过程 4、河槽集流过程
1、雨源类 2、雨雪源类 3、冰雪源类
1、雨源类
秦岭、淮河以南到台湾、海南岛、云南广大地区 特点：一年内径流量的变化与降水变化完全一致
2、雨雪源类
华北、东北、西北地区的河流，每年有两次汛期， 年流量过程线成双峰形。
黄河解冻（凌汛）
3、冰雪源类
西北地区新疆、青海等地的河流，年流量过程线成 单峰形。
其他看法
• 交通局认为是过度采砂。 • 河道管理部门认为河流缺乏疏浚。 • 民间认为：任何桥梁设计均可能存在问题。
案例二 ：辽宁浑河上游苏子河段东南杂木大桥 发生坍塌 （一）
东南杂木大桥发生坍塌 （二）
初步分析
• 中间有一处桥墩被大水冲毁，随之有两跨 上部结构掉入水中。 • 水的流速大，造成桥梁下部基础被冲毁， 是冲刷深度大于基础（扩大基础）的埋深 所致，纠其原因应该是桥梁设计时未考虑 这么大的水，桥跨布置过小，河床段面压 缩过大所致。
水力学与桥涵水文总复习PPT课件
水静力学
第一节静水压强及其特性
掌握静水压强的概念、特
第二节重力作用下水静力学基本 征及分布规律；掌握水
方程 第三节静水压强的测量
第四节静水压强分布图
静力学基本方程。 掌握平面静水压强的绘制
方法；掌握矩形受压面
第五节作用于平面上的静水总压 力
静水总压力的计算方法。
第六节作用于曲面上的静水总压 力
了解曲面静水总压力计 算的特点。
Q
1
12
Ai 2 R 3
n
A h0 b
代入得 h=2.34m
R h0 b b 2h0
hK1
3
Q 2
gb2
=0.5m＜h=2.34m，故为缓流。
第27页/共28页
（求Fr小于1亦可）
感谢观看！
第28页/共28页
第七节浮力、浮体及浮体的稳定
第1页/共28页
第三章水动力学基本定律
第一节描述液体运动的两种方 掌握流线、迹线，元流、
法；第二节基本概念
总流，流量，断面平均
第三节液体运动的分类
流速等基本概念；了解
第四节连续性方程
液体运动的分类。
第五节理想液体的运动微分方 掌握恒定总流的连续性方
程
程；掌握实际液体恒定
• 掌握桥孔长度和桥面高程的概念及确定方法
• 1.什么是桥孔长度？目前有哪几种计算方法？2.如 何确定通航河段的桥位标高？
第13页/共28页
第七章桥梁墩台的冲刷
• 第一节河流泥沙运动； • 第二节河床演变； • 第三节一般冲刷 • 第四节局部冲刷
• 掌握有关河床冲刷及演变的基本概念； • 掌握一般冲刷计算公式建立的原理及计算方法 • 局部冲刷形成机理和冲刷深度的计算方法； • 如何确定桥下最低冲刷线的标高？
第一节静水压强及其特性
掌握静水压强的概念、特
第二节重力作用下水静力学基本 征及分布规律；掌握水
方程 第三节静水压强的测量
第四节静水压强分布图
静力学基本方程。 掌握平面静水压强的绘制
方法；掌握矩形受压面
第五节作用于平面上的静水总压 力
静水总压力的计算方法。
第六节作用于曲面上的静水总压 力
了解曲面静水总压力计 算的特点。
Q
1
12
Ai 2 R 3
n
A h0 b
代入得 h=2.34m
R h0 b b 2h0
hK1
3
Q 2
gb2
=0.5m＜h=2.34m，故为缓流。
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（求Fr小于1亦可）
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第七节浮力、浮体及浮体的稳定
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第三章水动力学基本定律
第一节描述液体运动的两种方 掌握流线、迹线，元流、
法；第二节基本概念
总流，流量，断面平均
第三节液体运动的分类
流速等基本概念；了解
第四节连续性方程
液体运动的分类。
第五节理想液体的运动微分方 掌握恒定总流的连续性方
程
程；掌握实际液体恒定
• 掌握桥孔长度和桥面高程的概念及确定方法
• 1.什么是桥孔长度？目前有哪几种计算方法？2.如 何确定通航河段的桥位标高？
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第七章桥梁墩台的冲刷
• 第一节河流泥沙运动； • 第二节河床演变； • 第三节一般冲刷 • 第四节局部冲刷
• 掌握有关河床冲刷及演变的基本概念； • 掌握一般冲刷计算公式建立的原理及计算方法 • 局部冲刷形成机理和冲刷深度的计算方法； • 如何确定桥下最低冲刷线的标高？
桥涵水文 第二章 河川径流PPT课件
2020/11/12
长安大学
8
2.2.1 流域
流域：降落到地面上的水，被高地、山岭分隔而汇集到不同 的河流中，这些汇集水流的区域称为某条河流的流域。
分隔水流的高地、山岭的山脊线，就是相邻流域的分界线， 称为分水岭。如秦岭是黄河和长江的分水线，而黄河和淮河 的分水线则是黄河南岸大堤。
流域分水线所包围的平面面积，称为流域面积。其大小应该
测速垂线数目，根据河宽、水深来确定。测速垂线上的测点数，根据垂 线的水深，流速仪的悬吊方式和测量精度的要求来确定。
2020/11/12
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2.3.3 流量计算
2020/11/12
长安大学
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2.3.3 流量计算
V (m/s)
一点法 Vm V0.6
0.0
0.2
二点法
Vm 12(V0.2 V0.8)
2020/11/12
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2.3.2 流速测验
流速观测 天然河流过水断面上的流速分布 流速观测的常用方法：流速仪和浮标法
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2.3.3 流量计算
断面流量
流速仪只能测得某点的流速，为了求得断面平均流速，首先在断面上布 设一些测速垂线，在每一条测速垂线上布设一定数目的测速点进行测速， 最后根据测点流速的平均值求得测线平均流速，再由测线平均流速求得 部分面积平均流速，进而推得断面流量。
19
2.2.4 河川径流的形成
暴雨：50~100 1) 暴雨( >50mm/24h) 大暴雨：100~200 I
特大暴雨：>200
2) 大雨 ：25~50 mm/24h
3) 中雨 ：10~25 mm/24h
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似性； 水文现象在时间变化和空间分布上存在着尺度性。
2、桥涵水文的研究方法
水文信息、数学方法与水文物理相结合的方法 桥涵水文的研究基础是基于对所研究问题的认识程度
和对与之关联的水文信息资料的掌握程度，选择适当的数 学方法以定量解决所研究的桥涵水文问题。
从系统观点看，桥涵水文研究可视为一种系统，系统 输入就是对水文问题的认识和有关的水文信息的掌握，系 统转换就是合适的数学方法，系统输出就是桥涵水文研究 的结果和结论。
不利。K=1，河道顺直。
1.1 河流
1.1.3 河流特征
（3）河流的横断面：
即过水断面，指垂直于主 流方向，横切河道，河底线与 水面线所包围的平面。
输水能力 减速分布
比降 流量
流量和泥沙的计算
1.1 河流
1.1.3 河流特征
（4）河流的横比降：
河流沿横断面方向的水面坡 度，称为横比降。
A 弯曲河段中的
表示方法的相互转化：
R W Q•t M •t 1000A 1000A 106
2.4 我国河流流量的补给
河流根据补给水量的来源可以分为多种类型的河流。
雨源类河流
01
雪源类河流
02
雨雪源类河流
03
湖泊与沼泽水补给
类河流
05
地下水补给类河流
04
人工补给类河流
06
第三节、 河川的泥沙运动
3.1 河川泥沙及其特性
4 峡谷河段，河床狭窄，河岸陡峭、中、枯水河槽无明显区别。
1.1 河流
1.1.4 河流的平面形态特征
1 中泓线与河道中线一般不重合；
平 原
2
河谷开阔，有时河槽高出地面，靠两侧堤防束水；
区 河
2、桥涵水文的研究方法
水文信息、数学方法与水文物理相结合的方法 桥涵水文的研究基础是基于对所研究问题的认识程度
和对与之关联的水文信息资料的掌握程度，选择适当的数 学方法以定量解决所研究的桥涵水文问题。
从系统观点看，桥涵水文研究可视为一种系统，系统 输入就是对水文问题的认识和有关的水文信息的掌握，系 统转换就是合适的数学方法，系统输出就是桥涵水文研究 的结果和结论。
不利。K=1，河道顺直。
1.1 河流
1.1.3 河流特征
（3）河流的横断面：
即过水断面，指垂直于主 流方向，横切河道，河底线与 水面线所包围的平面。
输水能力 减速分布
比降 流量
流量和泥沙的计算
1.1 河流
1.1.3 河流特征
（4）河流的横比降：
河流沿横断面方向的水面坡 度，称为横比降。
A 弯曲河段中的
表示方法的相互转化：
R W Q•t M •t 1000A 1000A 106
2.4 我国河流流量的补给
河流根据补给水量的来源可以分为多种类型的河流。
雨源类河流
01
雪源类河流
02
雨雪源类河流
03
湖泊与沼泽水补给
类河流
05
地下水补给类河流
04
人工补给类河流
06
第三节、 河川的泥沙运动
3.1 河川泥沙及其特性
4 峡谷河段，河床狭窄，河岸陡峭、中、枯水河槽无明显区别。
1.1 河流
1.1.4 河流的平面形态特征
1 中泓线与河道中线一般不重合；
平 原
2
河谷开阔，有时河槽高出地面，靠两侧堤防束水；
区 河
水文学课件：第二章 河 流(River)
面积（km2） 250
N（天）
2
1250 5000 12500 25000
3
4
5
6
（二）流量过程线的分割
1、地下径流的分割(在一次洪水过程线上的分割 )
（3）退水曲线法 设想：地下水在整个河流涨落过程中也有一个涨落过程，
起涨点是C点，D点是退水过程线的拐点。DB是标准退水 曲线，从D点反向延长至D点。ACDB线就是地下水的涨 落过程线。
下渗的总量：
t
W (t) 0 f (t)dt
超渗产流的条件：
i＞f
2、蓄满(饱和)产流：
在湿润地区，包气带很薄，地下水位较高，降雨 的下渗很快就会使包气带达到饱和，于是产流。
对全场降雨而言，降
雨的损失量为：WmW0 (包气带最大蓄水量与 降水前期土壤含水量 之差 )
产流量：
R X (Wm W0)
（3）其流量变化比雨水补给的河流更稳定。
4、湖泊与沼泽水的补给及特点
4、湖泊与沼泽水的补给及特点
湖泊和沼泽地对河川径流有一定的调节作用， 水量变化比较均匀，流量过程线比较平缓， 变幅小。
5、地下水补给及特点
5、地下水补给及特点
地下水补给量稳定而连续，流量过程线较平缓， 是枯季河流的主要水源。
三、河流的分类
2、我国河流综合分为三类：
（1）雨水补给的河流
指秦岭—淮河以南，青藏高原以东，大约以1000mm等雨量线为界，
主要河流有长江和珠江水系。图
（2）雨水—融水补给河流
指秦岭—淮河以北的大部分地区，包括东北、华北地区和青藏高原
的东部，主要是我国的半干旱地区，大约以400mm等雨量线为界，
主要河流有黑龙江、松花江、黄河、海河、辽河等水系。图
水文学第二章第七节径流
松花江S=55.72万km2，据松花江河口控制站1956～1979 年资料推算，松花江多年平均W为734.7亿m3， R=131.6mm;Q=2329.7m3/s;M=4.18
精选课件
14
三、径流的形成过程
1.流域蓄渗过程 2.坡地汇流过程 3.河网汇流过程
精选课件
15
流域的蓄渗过程
降雨初期，只有少量(5%)雨水落入河槽，绝大部分落在流域 表面上，并不立即产生径流，而是消耗于植物截留(In)、 下渗(f)、填洼(D)和蒸散发(E)。
壤中流
地表径流
地下径流
沟流
片流
地表径流
坡地汇流
河网汇流
小河流
大河流
大海
精选课件
20
产流与汇流
❖ 在径流形成中通常将流域蓄渗过程，到形成地面汇流及早期 的表层流过程，称为产流过程，
❖ 坡地汇流与河网汇流合称为流域汇流过程或汇流过程。
流域蓄渗过程 地面汇流
流域产流过程
径流形 成过程
坡地汇流过程 壤中汇流 地下水汇流
29
精选课件
30
精选课件
31
[思考题] ❖ 1.对于闭合流域来说，为什么径流系数必然小于1? ❖ 2.径流的度量方法有：( )
A 流量 B 径流量 C 径流深 D 径流系数 ❖ 3.径流形成过程中包括那些子过程，各有何特点？ ❖ 4.河川径流是由流域降雨形成的，为什么久晴不雨河水
仍然川流不息？
1.某闭合流域面积为21901km2，多年平均降水量为476.1mm，多 年平均径流深66.1mm。试求多年平均年蒸发总量，并计算其多 年平均径流系数和蒸发系数。
2.某水文站有40年观测资料，多年平均流量为Q0＝830m3/s。 其控制流域面积为F＝120000km2，多年平均流域降雨量P0＝ 770mm。试计算该水文站控制流域的多年平均径流总量、多年 平均径流深、多年平均径流模数和多年平均径流系数。
精选课件
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三、径流的形成过程
1.流域蓄渗过程 2.坡地汇流过程 3.河网汇流过程
精选课件
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流域的蓄渗过程
降雨初期，只有少量(5%)雨水落入河槽，绝大部分落在流域 表面上，并不立即产生径流，而是消耗于植物截留(In)、 下渗(f)、填洼(D)和蒸散发(E)。
壤中流
地表径流
地下径流
沟流
片流
地表径流
坡地汇流
河网汇流
小河流
大河流
大海
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产流与汇流
❖ 在径流形成中通常将流域蓄渗过程，到形成地面汇流及早期 的表层流过程，称为产流过程，
❖ 坡地汇流与河网汇流合称为流域汇流过程或汇流过程。
流域蓄渗过程 地面汇流
流域产流过程
径流形 成过程
坡地汇流过程 壤中汇流 地下水汇流
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[思考题] ❖ 1.对于闭合流域来说，为什么径流系数必然小于1? ❖ 2.径流的度量方法有：( )
A 流量 B 径流量 C 径流深 D 径流系数 ❖ 3.径流形成过程中包括那些子过程，各有何特点？ ❖ 4.河川径流是由流域降雨形成的，为什么久晴不雨河水
仍然川流不息？
1.某闭合流域面积为21901km2，多年平均降水量为476.1mm，多 年平均径流深66.1mm。试求多年平均年蒸发总量，并计算其多 年平均径流系数和蒸发系数。
2.某水文站有40年观测资料，多年平均流量为Q0＝830m3/s。 其控制流域面积为F＝120000km2，多年平均流域降雨量P0＝ 770mm。试计算该水文站控制流域的多年平均径流总量、多年 平均径流深、多年平均径流模数和多年平均径流系数。
水文学课件：第二章 河流(River)
南极洲 1398
欧洲
1050
澳大利亚 761.5
大洋洲 （各岛）
133.5
全球内陆 14902.5
年降水 mm 103km3 741 32.2 740 22.3 756 18.3 1596 28.4 165 2.31 790 8.29 456 3.47
2704 3.61
798 118.88
年径流
mm 103km3
流域出口断面流量Q与流域面积F的比值，指单位时间 (S)，单位面积(Km2)上的产流量。
M Q / F Q 1000 F
一、径流特征值
4、径流深度（Y）： (mm)
将径流总量(W）平分在流域面积(F）上，
所得的水深为径流深度 。
W的单位是立方米(m3) F的单位是平方千米(Km2)
Y W W 100010001000 W F F 1000100010001000 F 1000
332 14.41
151
4.57
339
8.20
661 11.76
165
2.31
306
3.21
39
0.30
径流 系数
0.45 0.20 0.45 0.41 1.00 0.39 0.09
1566 2.09 0.58
314 46.85 0.39
一、径流特征值
6、模比系数（ K ）：
某年的流量与多年平均流量的比值。
第二章 河 流（River）
第一节 水系和流域 第二节 河流的水情要素 第三节 河流的补给 第四节 河川径流的形成过程 第五节 河川径流的变化 第六节 河水的运动
第五节 河川径流的变化
径流特征值 河川径流的年际变化 河川径流的年内变化 洪水和枯水
桥涵水文 河川水文基础知识PPT课件
a. 横断面：垂直于水流方向的断面
图3-2 河床横断面图
第4页/共39页
b. 纵断面：沿河流中泓线切出来的断面 ➢ 中泓线？ ➢ 深泓线?
深泓线：河道中各横断面水 流最大流速点的连线。
中泓线(溪线)：河 道中各横断面最大 水深点的连线。
第5页/共39页
(2)河流长度 ( River Length ) 1)定义 ：河流源头至河口 或 测站断面沿河槽中泓线或轴线 量取的距离L。
1)河床的横向变形 指河湾发展，河槽拓宽、塌岸、分汊、改道、裁弯等河床 平面形状的变化。 2)河床的纵向变形 第26页/共39页 指沿水流方向河床高程的变化，亦即河床纵断面的变化。 河床纵向变形主要表现为河床冲淤不平衡所引起的高程变化， 其原因是河流纵向输沙不平衡。
河床演变基本特征 (3)影响河床演变的主要因素
1) 流量大小及变化 2) 河段来沙量及来沙组成 3) 河段比降 4) 河床地质情况 5) 河床形态 6) 人类生产活动
第27页/共39页
不同类型河段的河床演变一般规律 (1)山区河段
1)山区河流的洪峰特征： a)洪峰暴涨暴落； b)流量和水位变化幅度很大； c)中水历时短暂
2)山区河流的纵横断面特征： a)横断面：多呈v字形或U字形 b)纵断面：河底比降较大，变化急剧，存在一系列折点，
1.峡谷河段
➢ 山区河流
2.开阔河段
流域
(1) 分水岭、分水线和流域
1)分水岭：划分相邻水系的山岭或河高地。
2)分水线：分水岭最高点的连线（山脊线）。
3)流域：一个水系的集水区域。
(2) 流域的几何特征
1)流域面积：是流域的主要几何特征。通常先在适当比
例尺的地形图上定出流域分水线，然后量出它所包围的面积。
图3-2 河床横断面图
第4页/共39页
b. 纵断面：沿河流中泓线切出来的断面 ➢ 中泓线？ ➢ 深泓线?
深泓线：河道中各横断面水 流最大流速点的连线。
中泓线(溪线)：河 道中各横断面最大 水深点的连线。
第5页/共39页
(2)河流长度 ( River Length ) 1)定义 ：河流源头至河口 或 测站断面沿河槽中泓线或轴线 量取的距离L。
1)河床的横向变形 指河湾发展，河槽拓宽、塌岸、分汊、改道、裁弯等河床 平面形状的变化。 2)河床的纵向变形 第26页/共39页 指沿水流方向河床高程的变化，亦即河床纵断面的变化。 河床纵向变形主要表现为河床冲淤不平衡所引起的高程变化， 其原因是河流纵向输沙不平衡。
河床演变基本特征 (3)影响河床演变的主要因素
1) 流量大小及变化 2) 河段来沙量及来沙组成 3) 河段比降 4) 河床地质情况 5) 河床形态 6) 人类生产活动
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不同类型河段的河床演变一般规律 (1)山区河段
1)山区河流的洪峰特征： a)洪峰暴涨暴落； b)流量和水位变化幅度很大； c)中水历时短暂
2)山区河流的纵横断面特征： a)横断面：多呈v字形或U字形 b)纵断面：河底比降较大，变化急剧，存在一系列折点，
1.峡谷河段
➢ 山区河流
2.开阔河段
流域
(1) 分水岭、分水线和流域
1)分水岭：划分相邻水系的山岭或河高地。
2)分水线：分水岭最高点的连线（山脊线）。
3)流域：一个水系的集水区域。
(2) 流域的几何特征
1)流域面积：是流域的主要几何特征。通常先在适当比
例尺的地形图上定出流域分水线，然后量出它所包围的面积。
水文学 第05章 径流精品PPT课件
第一节 径流的形成过程
• 一、流域蓄渗阶段 • 二、坡地产流和汇流阶段 • 三、河槽集流阶段
一、流域蓄渗阶段
一、流域蓄渗阶段
• 当雨水降落到地面上时，除一小部分（一般不 超过5%）降落于河槽水面上的降水直接形成径 流外，大部分降雨并不立即产生径流，而是消 耗于植物截留、下渗、填洼与蒸发。在一次降 雨过程中，流域上各处的蓄渗量及蓄渗过程的 发展是不均匀的。因此，地面径流产生的时间 和地方并不一致，有前有后，先满足蓄渗的地 方先产流。
• 通常壤中流汇流速度比地面径流慢， 但比地下径流快得多。
• 壤中流在总径流中的比例与流域土壤和地质 条件有关。
• 当表层土层薄而透水性好，下伏有相对不透 水层时，可能产生大量的壤中流。
• 在这种情况下，虽然其流速比地面径流缓慢， 如遇中强度暴雨时，壤中流的数量可以增加 很多，而成为河流流量的主要组成部分。
对于山区流域来说，一次暴雨洪水过 程中，填洼量所占比重不大，在10毫 米左右，它最终将耗于蒸发及入渗， 因此，在实际计算中往往被忽略。但 在平原或坡度平缓的地面，由于地面 洼坑较多，填洼量较大，可高达100毫 米，流域填洼过程在径流形成过程中 的作用十分显著。它不仅影响到坡面 漫流过程，同时也影响到径流总量， 因此，不容忽视。
• 降雨停止后，坡地汇流仍将持续一定 时间。
补充：流量过程线
• 由一次降雨所形成的典型流量过程线包括涨水段、 峰段和退水段。
• 从开始起涨到第一个拐点称涨水段，代表流域滞蓄 水量的增长所产生的流量的增长。
• 峰段包括从涨水段上的拐点到退水段上的拐点间的 部分。峰段最高点为最大流量，代表流域一次降水 的最大汇流量。
• 上述河岸调节及河槽的调节现象， 统称为河网调蓄作用。
第二章__河川径流
流域面积A越小，Q越小，但洪水涨落较为急剧。流域形
状影响径流汇集时间的长短和径流形成过程。若流域形 状狭长为羽毛形，则出口断面流量就小，径流过程的变
化较小而历时较长。相反，流域形状为扇形，则出口断
面流量大，径流过程的历时较短。
2.流域的自然地理特征
主要是流域的地理位置和地形
流域的地理位置一般以流域中心和流域边界的经纬度来表
顺直微弯型河段
弯曲型河段（长江下荆江蜿蜒型河段）
分叉型河段（长江南京附近八卦洲）
游荡型河段（黄河花园口）
顺直微弯型 分汊型 散乱型
弯曲型
第二节 河川径流的形成
降落在流域表面的雨水，除去损耗外，剩余的部分
从地面和地下汇入河槽中而形成河川径流。其中来自地
面的部分称为地面径流，来自地下的部分称为地下径流
（2）蒸发
流域内的蒸发是指水面蒸发、陆面蒸发、植
物散发等各种蒸发的总和。
在一次降雨过程中，蒸发对径流影响不大，但对降雨 前的流域蓄渗影响却很大；如蒸发强度大，则雨前土壤的 含水率就小，降雨的入渗损失量就增大，而径流量就减小 。因此，蒸发也是影响径流变化的重要因素。
2.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，相对于气候因素而言，称为下垫面因素。
（3）降水强度（mm/min或mm/h）：单位时间内的降水量
降水的变化过程直接决定径流过程的趋势，降水过 程是径流形成过程的重要环节。
2.流域蓄渗过程
降水开始时并不能立即形成径流。雨水被流域内的树木、杂 草以及农作物等的茎叶截留一部分，不能落到地面，称为植物截 留；落到地面上的雨水，部分渗入土壤，称为入渗；单位时间内 的入渗量（mm）称为入渗强度（mm/min或mm/h）。降雨开始时入 渗较快，随着降雨量的不断增加，土壤中水分逐渐趋于饱和，入 渗强度减缓，达到一个稳定值，称为稳定入渗；还有一部分雨水 被蓄留在坡面的坑洼里，称为填洼。
第二章__河川径流
流量计算
五点法 V V V V m m m
1 10 1 3 1 2
(V
1 Vi (Vm1 Vm2 ) 2
0.0
3V
0.2
3V ) 0.8
0.6
2V
0.8
V 1.0
三点法 二点法 一点法 或
(V (V
0.2 0.2
V V
0.6
V
Q
i 1
v i Ai
海河
海河洪水来自夏季暴雨，可分南系洪水 和北系洪水，南系洪水主要来源于太行 山区，北系洪水主要来源于燕山山区。 海河洪水发生时间主要集中在7月下旬至 8月上旬，洪水季节最为集中。大部分河 道中游段短，洪水源短流急，洪量集 中。洪水洪峰流量量级和洪水年际变化 大是本流域洪水的最大特点。
辽河、松花江
珠江
珠江流域的洪水主要由暴雨形成，4～7月份为前 汛期，主要由大气环流热带季风影响的结果；8～ 9月份为后汛期，主要由热带风暴和台风形成。洪 水峰高量大，历时长。一般来说，各大支流洪水 出现的时间自东向西逐步推进，但西江与北江洪 水遭遇的情形较多，且两江洪水量级越大，其遭 遇的机会越多，从而形成珠江三角洲特大洪水。 另外，热带风暴和台风导致的风暴潮对沿海地区 威胁很大。淮河 Nhomakorabea
淮河流域洪水发生时间主要集中在6～8月。 从梅雨期开始，大范围连续多次暴雨可形成历时达2个月 以上的流域型洪水；而由台风或涡切变天气系统暴雨则往 往形成的局地性洪水，且洪峰流量很大。 淮河水系为非对称的羽状河流，来自淮南山区的暴雨洪水 源短流急，暴涨暴落，而来自北部平原支流的洪水在比降 平缓的中游河段相继汇入。 13~19世纪黄河夺淮期间，大量泥沙淤积在淮河下游，使 淮河丧失了自己的入海通道，在淮河平原洼地上蓄积成洪 泽、高邮等湖泊后，被迫向南汇入了长江。而在干流中游 入洪泽湖的河段甚至形成了倒比降，使得中游洪水消退缓 慢，汛期长时间处于高水行洪状态，不得不沿河设置大量 行洪区与蓄洪区以分滞大量的洪水。
河川径流PPT课件
1、洪水水位资料的复核 2、洪峰流量资料的复核
糙率又称粗糙系数，是表征河渠底部和岸壁影 响水流阻力的综合因素的系数，反映水流所受河 床阻力的大小，直接影响流速和流量。
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桥涵水文
第二章 河川径流
• 二、洪水调查资料
（1）目的：洪水调查主要是在桥位上下游调查历史上各次 较大洪水的水位，确定洪水比降，推算洪水流量；并调查 桥位附近河道的冲淤变形及河床演变，作为确定历史洪水 计算断面和桥梁墩台冲刷深度的依据。
②加权平均法
n
Bivmi H i
H
i 1 n
Bivmi
i 1
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桥涵水文
第二章 河川径流
§2.4 水文资料的搜集和整理
定义： 从实地调查、观测及计算研究所得与水文有关的各项资料。
例如降水量、蒸发量、水位、流量、含沙量等，以及从这些资 料求得在一定时期内的最大值、最小值、平均值、总量、过程 线和等值线等。
水文资料的来源: 1、水文站观测资料 3、文献ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ证资料
2、洪水调查资料
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桥涵水文
• 一、水文站观测资料
第二章 河川径流
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。
一、水位观测
• 1、水位：某一时刻水文站测流断面的水面高程。 • 2、水位换算关系：黄海平均海平面进行换算；水尺读数+水
尺零点高程。 • 3、观测手段 • ①水尺（直立式水尺、倾斜式水尺、矮桩式水尺） • ②自记水位计（能够自动记录水位变化过程）
桥涵水文第一、二章
由支流到干流，最后到达流域出口断面。 这个阶段称为河槽集流
径流形成过程
就其水体的运动性质来看，可分为产流过程和汇流过程；
就其发生的区域来看，则可分为流域面上进行的过程和河 槽内进行的过程
地面径 流形成 过程
注意
径流形成的四个过程，由于流域内降雨量和损失强 度不同，因此在时间上并无截然的分界，而是交替 进行
U字谷
V字谷
河流与河段分类
2 平原河流
平原河流流经地势平坦的平原地区，河流形成过程主要表现为泥 沙的堆积作用，形成厚达数十米至数百米的的冲击层。
平原河流的河谷多为发育完全的形态。其特点是具有宽阔的河滩 ，洪水时河滩被淹没，中水或枯水时则露出水面以上。
平原河流的河槽土质松软，往往一侧被流水冲刷侵蚀，另一侧淤 积成边滩。河槽中，由于水流与河床的相互作用，常形成一系列 的泥沙冲积体。 平原河流的流域面积一般比较大，汇流时间长，河床开阔，调蓄 作用大。 平原河流按平面形状及演变过程，分为顺直微弯型、弯曲型、分 汊型、散乱型四种类型河段。
桥 涵
水
文
主讲人：王艳霞
第一章 绪论
1 3
水文学与桥涵水文 桥涵水文研究内容 本课程内容 课程要求
2
3
4
1.1 水文学与桥涵水文学
水文学是研究地球上水的存在、循环、分布和它在地 面、地下运动规律的科学。
水文学
水文气象学
地表水文学
水文地质学
水文测验学
水文地理学
工程水文学
普通水文学
工程水文学是一门阐述和运用水 文规律、开发和发挥工程效益、 为国民经济建设服务的学科。 桥涵水文学是工程水文学的分支 则，是服务于桥涵工程的规划、 设计、施工、养护，主要叙述水 循环从降水到径流这一过程中， 关于地面径流 (特别是河流中的 洪峰流量)的形成、观测和以设计 洪峰流量为主的分析计算等内容。
径流形成过程
就其水体的运动性质来看，可分为产流过程和汇流过程；
就其发生的区域来看，则可分为流域面上进行的过程和河 槽内进行的过程
地面径 流形成 过程
注意
径流形成的四个过程，由于流域内降雨量和损失强 度不同，因此在时间上并无截然的分界，而是交替 进行
U字谷
V字谷
河流与河段分类
2 平原河流
平原河流流经地势平坦的平原地区，河流形成过程主要表现为泥 沙的堆积作用，形成厚达数十米至数百米的的冲击层。
平原河流的河谷多为发育完全的形态。其特点是具有宽阔的河滩 ，洪水时河滩被淹没，中水或枯水时则露出水面以上。
平原河流的河槽土质松软，往往一侧被流水冲刷侵蚀，另一侧淤 积成边滩。河槽中，由于水流与河床的相互作用，常形成一系列 的泥沙冲积体。 平原河流的流域面积一般比较大，汇流时间长，河床开阔，调蓄 作用大。 平原河流按平面形状及演变过程，分为顺直微弯型、弯曲型、分 汊型、散乱型四种类型河段。
桥 涵
水
文
主讲人：王艳霞
第一章 绪论
1 3
水文学与桥涵水文 桥涵水文研究内容 本课程内容 课程要求
2
3
4
1.1 水文学与桥涵水文学
水文学是研究地球上水的存在、循环、分布和它在地 面、地下运动规律的科学。
水文学
水文气象学
地表水文学
水文地质学
水文测验学
水文地理学
工程水文学
普通水文学
工程水文学是一门阐述和运用水 文规律、开发和发挥工程效益、 为国民经济建设服务的学科。 桥涵水文学是工程水文学的分支 则，是服务于桥涵工程的规划、 设计、施工、养护，主要叙述水 循环从降水到径流这一过程中， 关于地面径流 (特别是河流中的 洪峰流量)的形成、观测和以设计 洪峰流量为主的分析计算等内容。
桥涵水文
河川径流：受重力作用沿河床流动的水流。
地面径流：降落到地面上的水，除掉损失一部分外，在重力作用下沿着一定的方向和路径流动的这种水流。
河流的基本特征：（1）河流断面。
（2）河流长度。
（3）河流比降。
流域的特征:(1)几何特征。
（2）自然地理特征。
山区河流的特点是：流域内坡面陡峻，岩石裸露，汇流时间短，而且降雨强度大，以致洪水暴涨暴落，水位和流量的变幅极大，往往一昼夜之间水位上涨10米之多，但洪水持续时间不长。
平原河流形成过程主要表现为水流的堆积作用，形成深层的冲积层，可深达数十米至数百米。
其特点是具有广阔的河滩，洪水时河滩被淹没，中、枯水时则露在水面以上。
平原河流按平面形态及演变过程可分为4种类型:（1）顺直微外形。
（2）弯曲型河段。
（3）分叉型河段。
（4）散落型河段。
径流形成过程：降雨过程，流域蓄渗过程，坡面漫流过程，河槽集流过程。
影响径流的主要因素：气候因素，下垫面因素。
人类活动因素。
水量补给的来源：雨源，雨雪源，冰雪源。
水尺有3种：直立式，倾斜式，矮桩式。
流速仪一般分为旋杯式和旋浆式。
流速仪测流时流量的计算步骤：（1）以测速垂线将断面划分成若干部分。
（2）根据各测速点的实测流速，计算各测速的垂线平均流速。
（3）计算各个部分面积的断流平均流速。
（4）计算各个部分的面积流量。
（5）计算全断面的流量。
水文资料的3大来源：水文站观测资料，洪水调查资料，文献考证资料。
水文现象的特征:周期性，地区性，不重复性。
水文现象的研究方法：成因分析法，地区归纳法，数理统计法。
水文统计法：利用流量、降雨量、潮水位、波浪高度等实测水文资料作为随机变量，通过统计分析，推求水文现象的客观规律性。
累积频率：水文统计中，等于和大于某一流量值出现的次数与总次数的比值。
经验频率曲线的绘制步骤：（1）收集水文组成水文随机变量的系列。
（2）按照从大到小的顺序排列变量序列。
（3）按照维泊尔公式列表计算各变量的累积频率。
（4）以变量为纵坐标，频率为横坐标，在坐标纸上绘制经验频率点。
桥涵水文
环境：一个组织在其间运作的周围事物（包括空气，水，土地，自然资源，植物，动物和人类等）以及它们之间的相互作用。
可持续发展：既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。
水分循环：川流不息的大小河流把地面上的水注入海洋，海洋和地面上的水在太阳辐射的作用下，蒸发变成水汽进入大气，水汽在上升和随气流运动中遇冷凝结，并以降水（雨雪霜露等）形式降落到海洋或地面上，地面上的水又通过河流汇入海洋，如此周而复始，形成自然界的水分循环。
河川径流：受重力作用沿河床流动的水流河流的基本特征一般用河流断面，河流长度及河流比降来表示深泓线：河流中沿水流方向各横断面最大水深点的连线河流分为山区河流和平原河流平原河流按平面形态及演变过程分为：顺直微弯型（边滩平移型）河段，弯曲型（蜿蜒型）河段，分汊型（交替消长型）河段，散乱型(游荡型)河段径流形成过程：降雨过程，流域蓄渗过程，坡面漫流过程，河槽集流过程，它们在时间上并无截然的分界，而是同时交错进行的。
由于洪水坡的影响，在河流的同一断面上，同一次洪峰对的最高水位往往稍迟于最大流量，二者并非同时出现。
影响径流的只要因素：1气候因素（降雨，蒸发）2下垫面因素3人类活动因素水量补给的来源基本可分为雨源，雨雪源，冰雪源。
水文资料的来源有：水文站观测资料，洪水调查资料和文献考证资料水文现象的特性：周期性，地区性，不重复性（偶然性）频率为2%的流量重现期50年均值是系列中随机变量的算术平均数中值是系列中的随机变量为等权时，按大小递减次序排列，位置居于正中间的那个变量众值是系列中出现次数最多的那个变量均方差σ的量纲与变量xi 相同。
σ值较小时，表示系列的离均差较小，说明变量间的变化幅度较小，分布比较集中，即系列的离散程度较小。
σ值较大时，表示系列的离均差较大，说明变量间的变化幅度较大，分布比较分散，即系列的离散程度较大。
同时，均方差σ还可以说明均值对系列的代表性，σ值越小，均值的代表性越强。
相关主题
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平原区汇水面积勾绘法
• 平原区地形图上等高 线稀疏，分水界线不 易划分，因此，通常 可根据村庄地势高于 周围田地的特点，勾 绘出汇水区。
流域面积的计算方法
1、方格法：
所定方格越小，计算越准确，用 于各种不同几何图形的面积量算， 而且能保持一定的精度。
桥与水
• 1 墩台埋置深度－泥沙冲刷 • 2 桥孔长度－泄洪（设计流量） • 3 桥面标高－设计水位 其它：桥面排水
涵洞水毁塌方
课程的特点
• 《桥涵水文》属于工程河川水文学范畴并 独具专业性应用特点。 • 主要依靠数理统计分析方法，分析实地调 查勘测的河川水文资料，预示桥涵水文工 程可能遭遇的未来水文趋势、为桥涵设计 提供必不可少的设计数据。
其他看法
• 交通局认为是过度采砂。 • 河道管理部门认为河流缺乏疏浚。 • 民间认为：任何桥梁设计均可能存在问题。
案例二 ：辽宁浑河上游苏子河段东南杂木大桥 发生坍塌 （一）
东南杂木大桥发生坍塌 （二）
初步分析
• 中间有一处桥墩被大水冲毁，随之有两跨 上部结构掉入水中。 • 水的流速大，造成桥梁下部基础被冲毁， 是冲刷深度大于基础（扩大基础）的埋深 所致，纠其原因应该是桥梁设计时未考虑 这么大的水，桥跨布置过小，河床段面压 缩过大所致。
金沙江虎跳峡，平水期
虎跳石，平水期
金沙江虎跳峡，汛期
虎跳石被淹没，汛期
§1-3 水文测验
第三节 水文测验
• • • • • • • 1、水位观测 2、流速测验 3、断面的测量 4、流量计算 5、相应水位的计算 6、绘制水位流量关系曲线（补充） 7、水位—流量关系曲线的应用（补充）
§1-3 水文测验
§1-4 水文资料的搜集和整理
第四节 水文资料的搜集和整理
水文资料的来源： 1）水文站观测资料 2）洪水调查资料 3）文献考证资料
收集水文资料的要求
• 一致性 即应收集同类型、同条件下的资料。 • 代表性 即能反映设计水文情势的特性。 • 可靠性 即资料数据应可靠。 • 独立性 水文统计分析中把水文现象看成随机事件。彼此有 关联的资料不能收入同一系列。
黄河中游
特点：河道坡度变缓，流速减小，流量加 大，冲淤不严重，河床比较稳定，但侧蚀 力量增强，河糟逐渐拓宽和曲折，两岸出 现滩地。
特点：河道坡度更缓，流速
黄河下游
更小，流量更大，淤积作用显 著，多浅滩或沙洲，河曲发育。
河流的基本特征——横断面
河流的横比降
• 横比降——河流沿横断面方向的水面坡度 • 产生的原因： 1、弯曲河段中的惯性离心力作用 2、地球自转偏向力的影响 3、流速分布不均匀的影响
流域的几何特征
——流域的形状
主要影响径流汇集的时间长短及形成过程。 (a)出口断面流量小，径流过程的变化小，历时较长 (b)出口断面流量大，径流过程的变化大，历时较短
刚 果 河
流域形状呈圆形，洪 水集中且洪峰流量大
流域的自然地理特征
• 地理位置
用流域图形形心所在的经纬度表示。
• 地形条件
除用地形图描述外，还可用流域的平均高 程和平均坡度表示。
1、水位观测
（1）水尺
直立水尺
水位 = 水尺零点高程 + 水尺读数
优点：构造简单、经济、使用方便 缺点：观测条件差，工作 量大，数据测 量与相关曲线由人工完成。
斜坡式
§1-3 水文测验
1、水位观测
（2）自记水位计 能自动记录水位的连续变化过程，画在记录 纸上，或直接输进计算机内贮存或计算。
§1-3 水文测验
课程的主要内容
• • • • • 跨河构筑物过河点的选择与确定 设计流量的确定 跨河构筑物孔径的确定 跨河构筑物基础埋深 河道中调制构筑物的设计
课 后自 学 第一章 桥梁与环境
第二章 河川径流
• • • • 第一节 河流和流域 第二节 河川径流的形成 第三节 水文测验 第四节 水文资料的搜集和助理
急滩
平原区河流的平面形态特征
• 河床横断面多呈宽浅矩形，通常滩槽分明，河弯 处呈斜角形，凹岸侧窄深，凸岸侧为宽而高的边 滩，过渡段有浅滩、沙洲； • 中泓线与河道中线一般不重合； • 河谷开阔，有时河槽高出地面，靠两侧堤防束水 • 冲积层厚，枯水期河槽中露出泥沙堆积体； • 由于河流多河弯，浅滩连续分布，因此，河床纵 断面亦深浅相间。
垂线上的水 垂线上的施 深h（m） 测的点数 各测点的位置 （从水面算起的深度） 水面、0.2h、0.6h、0.8h、h-⊿ 0.2h,0.6h,0.8h 0.2h, 0.8h 0.6h
＞10
3~10 1.5~3 ＜1.5
5
3 2 1
注：△为流速仪净空，视工作方法、铅锤及河底电接触器的 尺寸而定。
平均流速计算公式
河段分类
河段分类：
按地区划分
山区河段 平原河段 峡谷性河段 稳定性河段 次稳定性河段 变迁性河段 游荡性河段 宽浅性河段
按河床演变划分
冲击漫流性河段
第二节 径流形成
• 一、径流形成过程 • 二、影响径流的主要因素 • 三、我国河流的水量补给
§1-2 径流形成
一、径流形成过程
1、降雨过程 2、流域蓄渗过程 3、坡面漫流过程 4、河槽集流过程
专家勘测结论
• 排除了桥梁质量问题引发塌陷的可能。 • 该桥一共有15个桥孔，只有5个桥孔排水，加之金 马河连续洪水，在洪水集中连续冲刷下，两个承重 桥墩的基础被淘蚀，加之重力作用，所以出现了塌 陷。 • 因为新桥桥墩处于上游，桥墩基础先于旧桥受到洪 水冲刷，淘蚀严重，因而首先出现塌陷。而旧桥处 于下游，洪水到达时力量已减缓，因而受到淘蚀的 情况不严重，所以在新桥出现险情后数小时才垮塌。
5、相应水位的计算
1）算术平均值 由水位变化而引起的过水断面面积的变化，不超 过5%~10%（平均水深大于1m时）或10%~20% （平均水深小于1m时），可取测流开始和终止时 的算术平均值。 2）加权平均值
（1-3-7）
§1-3 水文测验
6、绘制水位流量关系曲线
• 水位为纵坐标，流量为横坐标 • 为相互校核，可将Q=f(H), A=f1(H), Q=f2(H),三条曲 线绘制在同一坐标纸上。同一水位时，图中流量 应等于过水面积与流速的乘积。
§1-1 河流与流域
三、山区河流和平原河流
山区河流
平原河流
山区河流的平面形态特征
• 平面上多急弯，宽窄相间，河床稳固； • 纵断面多呈凸形，必降陡缓相间； • 开阔河段，河面较宽，有边滩，有时也有不大的 河漫滩和明显阶地，有的地方也会出现河心滩和 沙洲，必降较缓，河床泥砂较细； • 峡谷河段，河床狭窄，河岸陡峭，中、枯水位河 槽无明显区别。
桥位河段特征直接影响着跨河构筑物的 布设与设计 跨河构筑物的建设反过来引起河段特征 的变化
研究意义
1、在桥涵规划设计阶段 根据使用年限内河流可能发生的流量、水位和流速进 行分析和计算，从而确定工程的位置、规模和基本尺寸， 为整个工程的技术设计当好先行。 2、在桥涵施工阶段 保障施工的安全性与经济性，估算施工期设计洪水。 3、在桥涵运营阶段 根据实际的河流水情编制相应的日常管理计划和制度， 复核和修建规划设计阶段的水文分析结果，确定是否需要 对工程进行相应的维修与改造，河床是否需要整治等。
Q
洪水三要素： 历时、峰值（流量、水位）、径流量
Qm
W
基
流
t
洪 水 过 程 线
时距 最大雨量
降雨与洪水
洪峰流量
洪水总量
基本径流
时间（小时）
§1-2 径流形成
二、影响径流的主要因素
1、气候因素 降雨 蒸发 2、下垫面因素 自然地理因素—地形、土壤、地质、植被、湖泊 人类活动
§1-2 径流形成
三、我国河流的水量补给
流域的几何特征
•
•
——流域面积
定义：流域地面积水区的水平投影面积。 常用F表示。 流域的大小，直接影响汇集的水量多少和 径流的形成。
流域面积大，水量 大，洪水历时长。
亚马孙流域
山区汇水面积勾绘法
• 在地形图上寻找河流周 边的分水脊线，并将其 连接起来，直至将桥位 点的上游河流（含全部 支流）全部包括在内， 其闭合圈的范围就是所 调查桥位的汇水区。
一、河流
• 河川径流：受重力作用沿河床流动的水流
一、河流
分段
河谷 形态 V 宽U 河床 物质
比降／ 流速
侵蚀 ／堆 积 下切 侧蚀
流量
水位 变化 大 中
上游 中游
基岩砾石 大／大 中粗砂 中／中
小 中
下游
宽浅U 细砂淤泥 小／小
堆积
大
小
黄河上游
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 槽以冲刷下切占优势。
河弯断面水流示意图 a）平面图 b）横断面图
河流的基本特征——纵断面
• 深泓线：河流中沿水流方向各横断面最大 水深点的连线。 • 河流纵断面：沿深泓线的断面。
纵向比
• 河流比降：任意河段两端（水面或河底）的高差 称为落差，深泓线上单位长度内的平均落差称为 比降。 • 某一河段的比降 （1-1-1）
Q AV
流 速 仪 测 流
4、流量计算
流速仪测流时，计算步骤： 1）以测速垂线将测流断面划分为若干部分，计算各 部分的过水面积。 2）计算各测速垂线的垂线平均流速。 3）计算各个部分断面面积的断面平均流速。
岸边或死水边的平均流速 4）计算各个部分面积的流量。 5）计算全断面的流量。
§1-3 水文测验
水位与流量、过水面 积和流速关系曲线
§1-3 水文测验
7、水位—流量关系曲线的应用
（1）查找水位或流量 对于一个特定的河流横断面，可利用水位流量关 系曲线推求某一水位相应的流量或某一流量相 应的水位。 （2）推求流量过程线 流量测算工作量很 大，欲得流量过程线则更 为困难。但实测水位过程 线却十分简单。