水文学原理-第4章 河流与流域
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河流知识点总结
河流知识点总结一、河流的定义和形成河流是指由地表径流、地下径流和地下水汇集而成的一定水文流域内连续自然地面水系。
河流是地球上水文循环系统的重要组成部分，是地表水资源的重要组成部分。
河流形成的主要条件包括：雨量丰富，水文循环活跃；地形地势适宜，形成坡度，促使水流向下运动；岩石不易透水，促成水流汇集和集聚。
二、河流的特点1. 河流的水量巨大河流由来自雨水、冰川融水和地下水的组成，所以河流的水量很大。
2. 河流的流域范围广泛河流的流域范围广泛，通常超出河流水面一定的范围。
流域内的地形地貌、气候特点、植被等都会影响流域内河流的形成和发展。
3. 河流的输沙量和运沙能力强河流是自由流的运动形式，长程流送的过程中其携带的大量固体颗粒会造成水床的剥蚀和淤积，形成河床和峡谷。
4. 河流的水质一般来说，河流的水质会受到流域内的人类活动、工业排放、农业排放以及气候等因素的影响而发生变化。
河流水质的好坏影响着流域内的生态环境，因此对于水质的保护很重要。
三、河流的分类根据河流的性质、地理位置、水量和河床形成方式等，河流可以分为多种类型。
1. 按照地理位置按照地理位置的不同，河流可以分为内陆河流和外流河流。
内流河流是指河流的水源和入海口不在同一个海洋，例如中国的黄河。
外流河流是指河流的水源和入海口在同一个海洋，例如长江河流。
2. 按照水流的源头根据河流水流的源头，河流可以分为雪融河流、冰川河流、积雪河流、季节性河流等不同类型。
3. 按照水量根据水量的大小，河流可以分为大河、中小河。
4. 按照河床形成方式从河流的河床形成方式上，河流可以分为冲积河、冰碛河和冲砾河等。
四、河流的作用与价值河流在地理上有很多重要的作用和价值，主要包括：1. 农业灌溉河流的水源是农业灌溉的重要来源，可以提高土壤的湿度和养分，促进作物生长。
2. 生态环境河流是重要的生态系统，许多动植物依赖于河流的水源生存繁衍，并为人类提供重要的生态服务。
3. 交通运输古代的人类曾依赖河流做为交通运输通道，现代也有很多城市依然是沿着河流建立，因为河流是便于交通运输的。
工程水文学_第四章
经河网汇流形成流域出口的径流过程的计算称之为 汇流计算。
第四章 流域产汇流计算
二. 流域产汇流计算基本流程和思路 产流与汇流之间的联系可简明地表示成图4.1所示的流程图。
图4.1
基本思路:先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后， 用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由实际 暴雨预报洪水。
降降雨雨PP((tt)) 蒸蒸发发EE((tt))
产流计算
数量上相等
净雨R(t)
汇流计算
流域出口断面 径流过程Q(t)
第四章 流域产汇流计算
一. 流域产汇流计算基本内容 由流域降雨推求流域出口的河川径流，大体上分为
两个步骤： ①产流计算：降雨扣除截留、填洼、下渗、蒸发等损
失之后，转化为净雨的计算称为产流计算。 ②汇流计算：净雨沿着坡度汇入地面和地下河网，并
第一节 降雨径流要素的分析计算
2、降雨深—面积关系
降雨深—面积关系曲线，是反映同一场降雨过程中，降 雨深与面积之间对应关系的曲线，一般规律是面积越大， 降雨深越小。
3、降雨深与面积和历时关系曲线
一般规律是：面积一定时，历时 越长平均雨深越大；历时一定时，则 面积越大，平均雨深越小。
面积
雨深—面积—历时示意图
包气带含水量达到田间持水量时的蓄水容量称该包气带 的最大蓄水容量，记为W'm,包气带含水量达到田间持水 量时,习惯上称为“蓄满”。当包气带未蓄满时，下渗水 量将滞留在土壤中；当蓄满后，再渗入的水量在重力作用 下产生壤中流RG1和浅层地下径流RG2。
综上所述，在包气带的调节、分配作用下，降雨有两种 产流方式：包气带未蓄满产流方式和包气带蓄满产流方式， 包气带未蓄满产流方式称为超渗产流方式。
第四章 流域产汇流计算
二. 流域产汇流计算基本流程和思路 产流与汇流之间的联系可简明地表示成图4.1所示的流程图。
图4.1
基本思路:先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后， 用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由实际 暴雨预报洪水。
降降雨雨PP((tt)) 蒸蒸发发EE((tt))
产流计算
数量上相等
净雨R(t)
汇流计算
流域出口断面 径流过程Q(t)
第四章 流域产汇流计算
一. 流域产汇流计算基本内容 由流域降雨推求流域出口的河川径流，大体上分为
两个步骤： ①产流计算：降雨扣除截留、填洼、下渗、蒸发等损
失之后，转化为净雨的计算称为产流计算。 ②汇流计算：净雨沿着坡度汇入地面和地下河网，并
第一节 降雨径流要素的分析计算
2、降雨深—面积关系
降雨深—面积关系曲线，是反映同一场降雨过程中，降 雨深与面积之间对应关系的曲线，一般规律是面积越大， 降雨深越小。
3、降雨深与面积和历时关系曲线
一般规律是：面积一定时，历时 越长平均雨深越大；历时一定时，则 面积越大，平均雨深越小。
面积
雨深—面积—历时示意图
包气带含水量达到田间持水量时的蓄水容量称该包气带 的最大蓄水容量，记为W'm,包气带含水量达到田间持水 量时,习惯上称为“蓄满”。当包气带未蓄满时，下渗水 量将滞留在土壤中；当蓄满后，再渗入的水量在重力作用 下产生壤中流RG1和浅层地下径流RG2。
综上所述，在包气带的调节、分配作用下，降雨有两种 产流方式：包气带未蓄满产流方式和包气带蓄满产流方式， 包气带未蓄满产流方式称为超渗产流方式。
工程水文学课后复习思考题参考答案
工程水文学课后复习思考题及答案第一章绪论1、什么是水资源？怎样理解水资源并非是取之不尽，用之不竭的？水资源是指地球上可供人类利用的淡水。
与煤、石油等矿产资源不同，水资源的数量具有可更新补充的特点，但随着城市和农业的发展，人口和用水量的急剧增长，人类对水资源需求量日益增长，而可利用的水资源是有限的，可更新补充的水资源并非取之不尽、用之不竭的，必须十分重视，珍惜利用。
2、中国的水资源有哪些特点？中国的水资源总量不算少，但人均水量低；地区上分布极不均匀；与耕地、人口分布不相匹配；年内、年际变化大。
3、实施水资源可持续利用发展战略有何意义？在水资源开发利用中，应当使预期得到的社会效益和环境效益，亦即正面效益与因开发利用所导致的不利于环境的副作用，亦即负面效益相平衡，并力求前者稍大于后者以利人类社会的不断完善和进步。
4、水资源与水文学有何关系？水文学是研究地球水圈的存在与运动的科学。
主要研究地球上水的形成、循环、时空分布、化学和物理性质以及水与环境的相互关系，为人类防治水旱灾害、合理开发利用和保护水资源、不断改善人类生存和发展的环境条件提供科学依据。
5、水文分析计算在水利工程建设和管理中的作用是什么？规划设计阶段水文学计算的主要任务是确定工程规模；施工阶段要修建一些临时性建筑，也需要进行水文计算；运用管理阶段，需知道未来一定时期的来水情况，据此编制水量调度方案。
6、水文分析计算经常采用哪些研究方法？根据是什么？成因分析法、数理统计法、地理综合法。
第二章水循环与径流形成1、何谓自然界的水循环？产生水循环的原因是什么？水圈中各种水体通过蒸发、水汽输送、凝结、降水、下渗、地面和地下径流的往复循环过程成为水循环，海陆间的水循环成为大循环，局部的水循环成为小循环。
产生水循环的内因是水在通常环境下气、液、固易于转化；外因是太阳辐射和重力作用。
2、何谓水量平衡原理？水量平衡方程中经常考虑的因素有哪些？根据物质不灭定律可知，在水循环过程中，对于任一区域，在任一时段内，进入的水量与输出的水量之差额必等于其蓄水量的变量，这就是水量平衡原理。
水文学基本知识
（3）流域平均宽度B（km） 流域面积 与流域长度的比值
B ＝ F / L
（4）流域形状系数 流域长度的比值 流域平均宽度与
f ＝ B / L
＝ F / L
2
（5）河网密度
单位面积河流总长度。
表示一个地区河网的疏密程度。
河网
lii源自F2.1河流与流域
二、流域基本特征
3. 流域自然地理特征
承雨器
虹吸管
浮子
时钟
记录纸
储水瓶 自记笔 容器
雨量器 虹吸式自记雨量计
翻斗式雨量计
翻斗每承接0.1mm雨水向记录器输送一个脉冲 信号。较为适用作遥测雨量计。
称重式式雨量计
虹吸式雨量计
雷达探测
气象雷达利用云、雨、雪等对无线电 波的反射来发现目标。根据雷达探测到 的降水回波位臵、移动方向、移动速度 和变化趋势等资料，可预报探测范围内 的降水量、降水强度及起迄时刻。
r2r1fep包气带通气层潜水vr3潜水层浅层地下水层降水蒸发下渗植物截留与洼蓄地表径流壤中径流河流不透水层不透水层深层地下水不透水层径流形成过程流域产流r4深层地下水层压力水层进入河网的水流从上游向下游从支流向干流汇集最后全部先后流经流域出口断面这个汇流过程称为河网汇流
第二章
水文学基本知识
2.1 河流与流域 2.2 降水与下渗 2.3 河川径流 2.4 水文测验与信息采集
式中:
fi
fi
—两条相邻等雨量线间的面积；Pi —
上的平均雨深。
优点：精度高 缺点：工作量大，应用受限 适用条件：流域雨量站足够多
（3）泰森多边形法（加权平均法）
当流域内雨量站分布不均匀时，假定流域
各处的降水量由距离最近的雨量站代表。流
工程水文学_第四章
面积
雨深—面积—历时示意图
二、径流量计算
地表径流 壤中流
本次洪水形成
一次洪水流量过程
地下径流
前期洪水未退完的部分水量 非本次降雨补给的深层地下径流
割除
Q(m3/s)
前期 洪水 未退 完的 部分
A E
G
B
本次降雨形成径流（基流）
t(h)
第一节 降雨径流要素的分析计算
（一）次洪水过程分割 次洪水过程分割的目的是把几次暴雨所形成的， 混在一起的径流过程线独立分割出来。 此类分割常用退水曲线进行。
②降雨量累积曲线
该曲线上任意一点的坡度即 是该时刻的瞬间雨强，而某一时 段的平均坡度就是该时段内的平 均雨强。
③ 降水强度~历时曲线： (Rainfall intensity-duration curve)
降雨强度过程线
时间（h）
说明： 根据一 场降雨过程的记 录统计其不同历 时内最大平均降 雨强度，以其为 纵坐标，以历时 为横坐标，由大 至小绘成的变化 曲线。它的变化 规律是雨强与历 时长短成反比。
第四章 流域产汇流计算
二. 流域产汇流计算基本流程和思路 产流与汇流之间的联系可简明地表示成图4.1所示的流程图。
图4.1
基本思路:先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后， 用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由实 际暴雨预报洪水。
第一节 降雨径流要素的分析计算
K：土壤含水量的 日消退系数
Pa,t:t日开始时刻 的土壤含水量
Pa,t1 K (Pa,,tt Pt )
如果第t日内有降雨Pt并产生径流Rt，则
Pa,t1 K (Pa,t Pt Rt )
注意：Pa≤Im，若计算出Pa>Im，则取Pa=Im。
雨深—面积—历时示意图
二、径流量计算
地表径流 壤中流
本次洪水形成
一次洪水流量过程
地下径流
前期洪水未退完的部分水量 非本次降雨补给的深层地下径流
割除
Q(m3/s)
前期 洪水 未退 完的 部分
A E
G
B
本次降雨形成径流（基流）
t(h)
第一节 降雨径流要素的分析计算
（一）次洪水过程分割 次洪水过程分割的目的是把几次暴雨所形成的， 混在一起的径流过程线独立分割出来。 此类分割常用退水曲线进行。
②降雨量累积曲线
该曲线上任意一点的坡度即 是该时刻的瞬间雨强，而某一时 段的平均坡度就是该时段内的平 均雨强。
③ 降水强度~历时曲线： (Rainfall intensity-duration curve)
降雨强度过程线
时间（h）
说明： 根据一 场降雨过程的记 录统计其不同历 时内最大平均降 雨强度，以其为 纵坐标，以历时 为横坐标，由大 至小绘成的变化 曲线。它的变化 规律是雨强与历 时长短成反比。
第四章 流域产汇流计算
二. 流域产汇流计算基本流程和思路 产流与汇流之间的联系可简明地表示成图4.1所示的流程图。
图4.1
基本思路:先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后， 用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由实 际暴雨预报洪水。
第一节 降雨径流要素的分析计算
K：土壤含水量的 日消退系数
Pa,t:t日开始时刻 的土壤含水量
Pa,t1 K (Pa,,tt Pt )
如果第t日内有降雨Pt并产生径流Rt，则
Pa,t1 K (Pa,t Pt Rt )
注意：Pa≤Im，若计算出Pa>Im，则取Pa=Im。
水文学原理 第4章
208.2 mm
时间 (hr)
降水特性综合曲线
1. 雨强－历时曲线 2. 降水平均深度—面积—历时关系曲线
3. 降雨强度—历时—频率曲线 IDF 等雨量线（也可表述降水的时空分布特性）
雨强－历时曲线
对同一场暴雨，选定不同的历时， 分别统计各选定历时内的最大平均雨强， 然后以雨强位纵坐标，历时位横坐标， 点汇得到不同历时的雨强分布曲线。 得到：同一场降雨，雨强随历时的增加而减小。 不同场 的降雨 ，雨强—历时曲线不同。
若时段长取得比较小
成为光滑曲线 瞬时降水强度过程线 （教材中图4.3 左图）
降水累积曲线
以时间为横轴、
以降水开始至各个时刻的累积降水量为纵轴、
绘制而成的圆滑曲线。
200
160
累计降水 (mm)
120 78.0 mm 80 30 分钟 141.2 mm 40 1 小时 0 0 30 60 90 2 hr 120 150
5. 降水数据完整性及代表性，降水数据是否经得起检验，
水循环过程
P = R + ET + ST 蒸散发 蒸发 蒸散发 R = 径流(地表径流.地下径流、融雪径流等)
ET = 蒸散发（降水截留蒸发、土壤、蒸腾等） 截留 ST = 储存（土内储存，下渗等）
洼蓄 降水
壤中流 R 输入 P、输出
水文模型
下渗 地表径流
降水概念1
降水量：在一定时段内，从大气降落到地面的降水在地平 面上所积聚的水层厚度。 一般是指某一时段（小时或日）内的总降水量。 每天定时观测，单位mm。 日降水量以8时为日分界，每日8时至次日8时降水量总和
降水历时 降水过程中某两个时刻间，降雨持续的时间
次降水历时：从降水开始到降水结束，经历的时段。 降水强度 单位时间内的降水量，一般用mm/h 表示
第四章 水文统计基本原理与方法 工程水文学
lim W(A) P(A)
n
五、概率的加法定理与乘法定理
1、概率的加法定理
互不相容（互斥）：P(A1+A2+…An)= P(A1)+P(A2)+……P(Ai)
非互斥事件 ： P(A1+A2)= P(A1)+P(A2)- P(A1A2)
式中：P(A1+A2+……An)为它们中任一个出现的概率
目估外延。 2、理论累积频率曲线
四．理论累积频率曲线
1.频率密度
正态分布：
1 ( x x )2 f ( x) exp 2 2 2
P
x
x
1 ( x x )2 exp dx 0.683 2 2 2
1 ( x x )2 P exp dx 0.997 2 x 3 2 2 1 ( x x )2 P exp dx 1 2 2 2
若求百年一遇的洪水
,m=1 ，得,n=99年。即
是说，在推求百年一遇的洪水时，至少需要99年的实测资料。
2.经验累积频率曲线绘制步骤
1)将实测水文特征值如水位、流量或降雨量不论年序，按大小 排序，对于洪水资或大于某特征值 x≥xi，的
例4-1：江河中出现的最高水位或最大流量，每年的实测值 各不相同，为互斥事件。某水文站观测到一河段50年的洪 水水位资料如下表4-2，求小于258m水位出现的频率。
水位高程Hi(m) 出现的频数 fi(年) 频率w(Hi)%
250 3 6
255 7 14
258 9 18
265 16 32
268 15 30
均系数表。后经雷布京等人的修正，成为专用水文计算表。
1961年中国科学院水文研究所又对此离均系数ФP计算表进行 修正扩展，加密点据，将ФP值补充到Cs=6.4。 x K p 1 pCv；xP KP x 理论累计频率曲线的坐标值：令 K
西建水文学课件04径流及洪、枯径流
2) 以n年实测年径流系列求得样本分布Fn(x)，以推求总体分布F(x)，并用 它来预估未来l年的年径流系列Fl(x)，必然存在一定的抽样误差 ；
3) 代表性：现有n年实测资料组成的特定样本系列和总体接近。样本的代 表性取决于抽样误差的大小；
4) 由于水文系列的总体不可能取得，若仅有n个样本系列，无法检验其代 表性，通常只能通过与临近相似流域交长期系列作比较来间接衡量： 参证站长系列比短系列的代表性好，可用长系列为基础来检验短系 列的代表性； 气候相同的区域内，参证站与设计站年径流的时序变化具有同步性 （同枯或同丰）。可把参证站的代表期直接移用于设计站。
➢ 难 点： ✓ 设计洪峰流量计算； ✓ 特大洪水处理； ✓ 不连续系列统计参数确定
4.1 概述 河川径流在时间上的变化有一个以年为循环的特征； 一年内通过某一断面的水量，称为该断面流域以上的年径流量，也可以用
年平均流量Q表示，也可以用年径流深度Y、年径流模数M或年径流总量W 表示； 年径流量的多年平均值叫做多年平均径流量，它表明河流在天然的情况下， 蕴藏的水资源的数量，是开发河流水力资源的重要依据； 闭合流域内多年平均径流量的大小完全取决于降水和蒸发两大气候因素； 年径流量由洪水期和枯水期组成，这种季节的径流量的交替变化称为年内 变化或者年内分配； 年内径流变化往往对工农业的用水需求很不一致，从而影响取水工程。分 析年内径流变化，特别是洪、枯径流变化对于解决取水需求之间的矛盾至 关重要。
➢ 利用径流资料展延系列
✓ 利用年径流量之间的关系 直接找出设计站与参证站相同年份流量之间的关系（多用年径 流模数M或年径流深度R进行相关分析）； 进行图解分析，点绘相关图，目估定出平均关系图； 求出设计站径流展延后的N年展延系列，在进行频率分析。
3) 代表性：现有n年实测资料组成的特定样本系列和总体接近。样本的代 表性取决于抽样误差的大小；
4) 由于水文系列的总体不可能取得，若仅有n个样本系列，无法检验其代 表性，通常只能通过与临近相似流域交长期系列作比较来间接衡量： 参证站长系列比短系列的代表性好，可用长系列为基础来检验短系 列的代表性； 气候相同的区域内，参证站与设计站年径流的时序变化具有同步性 （同枯或同丰）。可把参证站的代表期直接移用于设计站。
➢ 难 点： ✓ 设计洪峰流量计算； ✓ 特大洪水处理； ✓ 不连续系列统计参数确定
4.1 概述 河川径流在时间上的变化有一个以年为循环的特征； 一年内通过某一断面的水量，称为该断面流域以上的年径流量，也可以用
年平均流量Q表示，也可以用年径流深度Y、年径流模数M或年径流总量W 表示； 年径流量的多年平均值叫做多年平均径流量，它表明河流在天然的情况下， 蕴藏的水资源的数量，是开发河流水力资源的重要依据； 闭合流域内多年平均径流量的大小完全取决于降水和蒸发两大气候因素； 年径流量由洪水期和枯水期组成，这种季节的径流量的交替变化称为年内 变化或者年内分配； 年内径流变化往往对工农业的用水需求很不一致，从而影响取水工程。分 析年内径流变化，特别是洪、枯径流变化对于解决取水需求之间的矛盾至 关重要。
➢ 利用径流资料展延系列
✓ 利用年径流量之间的关系 直接找出设计站与参证站相同年份流量之间的关系（多用年径 流模数M或年径流深度R进行相关分析）； 进行图解分析，点绘相关图，目估定出平均关系图； 求出设计站径流展延后的N年展延系列，在进行频率分析。
第四章 水文统计基本原理与方法 工程水文学
求的安全率称设计频率标准。
§4-2经验累积频率曲线与理论累积 频率曲线
§4-2经验累积频率曲线与理论累积频率曲线
一、频率密度曲线与频率分布曲线
1.频率密度函数与分布函数
水文现象中的变量为连续型随机变量，其累积频率P(x≥xi)、
P(x≤xi)可以用一连续函数F(x)来表示，即P(x≥xi)=F(x)， F(x) 称该随机变量的分布函数。
例 4-2 ：某城市在不同河流上建有独立运行的两水泵站。 A 泵 站受到洪水淹没破坏的概率为 2%，B泵站破坏的概率为 5%，求 洪水期它们同时遭到破坏的概率有多大？
1 P( AB ) P( A) P( B ) 2% 5% 10000
六、累积频率与重现期
1. 累积频率 1）定义：一定范围内，水文特征值出现的总可能性即累积频率。 （累积频率可以预测多个水文特征值未来发生的概率。）
2、安全率：建筑物保持正常运转的可能性大小（即概率）称
为安全率，其值为1-P。
3、保证率：建筑物在n年内保持安全运转的可能性大小称之为 保证率，由概率的乘法定理，保证率为(1-P)n。 4、风险率：n年内安全运转遭到破坏的可能性的大小则称之为 风险率，为1-(1-P)n。 5、设计频率标准：国家根据工程的重要性和建筑物等级制定 的建筑物允许破坏率或要求的安全率。这一允许的破坏率或要
均系数表。后经雷布京等人的修正，成为专用水文计算表。
1961年中国科学院水文研究所又对此离均系数ФP计算表进行 修正扩展，加密点据，将ФP值补充到Cs=6.4。 x K p 1 pCv；xP KP x 理论累计频率曲线的坐标值：令 K
xP x(1 P Cv )
P与 xP一一对应。以x为纵坐标，P为横坐标，可绘出一条P~
工程水文学总复习
工程水文学总复习
《工程水文学》总复习
第一章 绪论 第二章 水文循环与河川径流的形成 第三章 水文测验及水文资料的收集与处理 第四章 流域产流、汇流分析与计算 第五章 水文预报 第六章 水文模型简介 第七章 水文统计 第八章 设计年径流及年输沙量的分析与计算 第九章 由流量资料推求设计洪水 第十章 由暴雨资料推求设计洪水
水文调查包括洪、枯水及暴雨调查。
根据洪水痕迹高程确定洪峰流量的常用方法有：水位流量关系法、
比降法（曼宁公式）和水面曲线法。
14
6、水文资料处理
（1）水位流量关系的确定
稳定的水位流量关系曲线： 同一张图上绘制 Z～A、Z～V和Z～Q 关系曲线。
不稳定的水位流量关系曲线：临时曲线法和连时序法。
不同影响因素下水位流量关系：受洪水涨落影响、受河槽冲淤影响、 受变动回水影响及受综合因素影响。
22
3、产流面积的变化
蓄满产流情况：用流域蓄水容量面积分配曲线来表示。随着降雨量 的增加产流面积也增加；产流面积与降雨强度无关。
超渗产流情况：用流域下渗容量面积分布曲线来表示，该曲线与初 始流域蓄水容量有关。随着降雨历时的增长，产流面积时大时小；产流 面积与时段流域蓄水容量和降雨强度有关。
f F
A
大循环与小循环：海陆间的水分交换过程称为大循环；局部地区的 水文循环称为小循环。小循环又分为海洋小循环和内陆小循环。当内陆 距海洋很远时（如我国的西北地区） ，内陆小循环成了内陆地区的主要 水汽来源。
水文循环的作用：联系大气圈、岩石圈和生物圈，塑造地貌形态， 影响气候变迁，决定水资源分布和生物种群的分布，促进全球能量再分 配，侵蚀和搬运泥沙等。
2
第一章 绪论
1、水文学、水资源、应用水文学和工程水文学及它们之间的关系
《工程水文学》总复习
第一章 绪论 第二章 水文循环与河川径流的形成 第三章 水文测验及水文资料的收集与处理 第四章 流域产流、汇流分析与计算 第五章 水文预报 第六章 水文模型简介 第七章 水文统计 第八章 设计年径流及年输沙量的分析与计算 第九章 由流量资料推求设计洪水 第十章 由暴雨资料推求设计洪水
水文调查包括洪、枯水及暴雨调查。
根据洪水痕迹高程确定洪峰流量的常用方法有：水位流量关系法、
比降法（曼宁公式）和水面曲线法。
14
6、水文资料处理
（1）水位流量关系的确定
稳定的水位流量关系曲线： 同一张图上绘制 Z～A、Z～V和Z～Q 关系曲线。
不稳定的水位流量关系曲线：临时曲线法和连时序法。
不同影响因素下水位流量关系：受洪水涨落影响、受河槽冲淤影响、 受变动回水影响及受综合因素影响。
22
3、产流面积的变化
蓄满产流情况：用流域蓄水容量面积分配曲线来表示。随着降雨量 的增加产流面积也增加；产流面积与降雨强度无关。
超渗产流情况：用流域下渗容量面积分布曲线来表示，该曲线与初 始流域蓄水容量有关。随着降雨历时的增长，产流面积时大时小；产流 面积与时段流域蓄水容量和降雨强度有关。
f F
A
大循环与小循环：海陆间的水分交换过程称为大循环；局部地区的 水文循环称为小循环。小循环又分为海洋小循环和内陆小循环。当内陆 距海洋很远时（如我国的西北地区） ，内陆小循环成了内陆地区的主要 水汽来源。
水文循环的作用：联系大气圈、岩石圈和生物圈，塑造地貌形态， 影响气候变迁，决定水资源分布和生物种群的分布，促进全球能量再分 配，侵蚀和搬运泥沙等。
2
第一章 绪论
1、水文学、水资源、应用水文学和工程水文学及它们之间的关系
水文学原理--第4章PPT课件
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时间 (小时)
时段降水量 (每5小时
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 14定时长的时段，例如10min、0.5h 、1h、 3h 将时段内降水量除以时段长，得到时段内平均降水强度， 然后，以时间为横轴，以时段平均降水强度为纵轴， 绘制而成的柱状直方图。 表示降雨强度与相应时间之间的关系。
降水问题
1. 驱动水文模型运行，区域水资源状况、评价的基础 2. 降水形态 ？ 3. 研究区降水特征 、降水的时空分布 ? 4. 观测的降水数据是否有误差 ? 5. 降水数据完整性及代表性，降水数据是否经得起检验，
是否可用? 6. 降水数据序列长短？ 7. 水文模型中如何处理降水截留？
水循环过程
初期降雨 洼地全部填满之前的降雨量
降水的表示方法
➢ 怎么表示降水的时间与空间分布？
1. 降水过程线、降水强度过程线、瞬时雨强过程线 2. 降水累计曲线 3. 降水特性综合曲线 4. 等雨量线是一种特殊的降水特性综合曲线
降水过程线
表示降水量随时间变化过程。 以一定时段为计算单位，以时间为横坐标， 以时段内的降水量为纵坐标，绘制成的柱状直方图。
1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0 1950
1955
成都年降水量 重庆年降水量
1960 1965 1970
1975
1980
1985
1990
1995
年 2000
降水概念1
降水量：在一定时段内，从大气降落到地面的降水在地平 面上所积聚的水层厚度。 一般是指某一时段（小时或日）内的总降水量。 每天定时观测，单位mm。
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时间 (小时)
时段降水量 (每5小时
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降水问题
1. 驱动水文模型运行，区域水资源状况、评价的基础 2. 降水形态 ？ 3. 研究区降水特征 、降水的时空分布 ? 4. 观测的降水数据是否有误差 ? 5. 降水数据完整性及代表性，降水数据是否经得起检验，
是否可用? 6. 降水数据序列长短？ 7. 水文模型中如何处理降水截留？
水循环过程
初期降雨 洼地全部填满之前的降雨量
降水的表示方法
➢ 怎么表示降水的时间与空间分布？
1. 降水过程线、降水强度过程线、瞬时雨强过程线 2. 降水累计曲线 3. 降水特性综合曲线 4. 等雨量线是一种特殊的降水特性综合曲线
降水过程线
表示降水量随时间变化过程。 以一定时段为计算单位，以时间为横坐标， 以时段内的降水量为纵坐标，绘制成的柱状直方图。
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成都年降水量 重庆年降水量
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年 2000
降水概念1
降水量：在一定时段内，从大气降落到地面的降水在地平 面上所积聚的水层厚度。 一般是指某一时段（小时或日）内的总降水量。 每天定时观测，单位mm。
水文学原理(第一章)
水文学原理
主讲： 主讲：胡彩虹
每个人都有两样公平的东西：思想和时间。 每个人都有两样公平的东西：思想和时间。 只有你自己才能决定自己的未来和前途， 只有你自己才能决定自己的未来和前途，面对 每一节课、每一天， 每一节课、每一天，你都在作出对自己未来的 抉择。 抉择。 你怎样运用自己的两小时呢？ 你怎样运用自己的两小时呢？ 你怎样运用课后的每一小时呢？ 你怎样运用课后的每一小时呢？
水通过降水、径流、 水通过降水、径流、蒸发等水文 现象在大气圈、岩石圈、 现象在大气圈、岩石圈、水圈和 生物圈所构成的地球系统中周而 复始地运动， 复始地运动，维持了地球上多种 多样的生命形态。 多样的生命形态。
水多水少
水是载体和溶剂
水污染
水在流动中具有能量
1.1.2 水文学（Hydrology) 水文学（
本学期的教学内容
第一章~第七章 水文循环基本概念、过程及其 基本原理。 第八章~第十章 流域产汇流计算原理 第八章 第十章 第十一章~第十三章 河流泥沙，湖泊、沼泽与 冰床水文，湖泊、水库及河口水文
目前水文学研究的重点内容
1、气候变化对水文时空分布的影响。 气候变化对水文时空分布的影响。 2、水文时间序列演变机理及影响因子。 水文时间序列演变机理及影响因子。 3、产汇流理论和分布式水文模型。 产汇流理论和分布式水文模型。 4、水文尺度及水文相似问题 5、数字水文学。 数字水文学。 6、同位素水文学 7、生态水文学。 生态水文学。 8、人类活动与水文学的关系。 人类活动与水文学的关系。
水文学——研究各种水体的存在、运动、循环和 研究各种水体的存在、运动、 水文学 研究各种水体的存在 分布，水体的物理化学性质， 分布，水体的物理化学性质，以及水体与环境的 相互作用和影响， 相互作用和影响，包括与生物特别是人类的相互 作用和影响。 作用和影响。 水文学原理——阐明各种水文现象、水文过程形 阐明各种水文现象、 水文学原理 阐明各种水文现象 成的原因和机理。 成的原因和机理。 水文学既具有理论科学的特征，也具有学科性质。 水文学既具有理论科学的特征，也具有学科性质。
主讲： 主讲：胡彩虹
每个人都有两样公平的东西：思想和时间。 每个人都有两样公平的东西：思想和时间。 只有你自己才能决定自己的未来和前途， 只有你自己才能决定自己的未来和前途，面对 每一节课、每一天， 每一节课、每一天，你都在作出对自己未来的 抉择。 抉择。 你怎样运用自己的两小时呢？ 你怎样运用自己的两小时呢？ 你怎样运用课后的每一小时呢？ 你怎样运用课后的每一小时呢？
水通过降水、径流、 水通过降水、径流、蒸发等水文 现象在大气圈、岩石圈、 现象在大气圈、岩石圈、水圈和 生物圈所构成的地球系统中周而 复始地运动， 复始地运动，维持了地球上多种 多样的生命形态。 多样的生命形态。
水多水少
水是载体和溶剂
水污染
水在流动中具有能量
1.1.2 水文学（Hydrology) 水文学（
本学期的教学内容
第一章~第七章 水文循环基本概念、过程及其 基本原理。 第八章~第十章 流域产汇流计算原理 第八章 第十章 第十一章~第十三章 河流泥沙，湖泊、沼泽与 冰床水文，湖泊、水库及河口水文
目前水文学研究的重点内容
1、气候变化对水文时空分布的影响。 气候变化对水文时空分布的影响。 2、水文时间序列演变机理及影响因子。 水文时间序列演变机理及影响因子。 3、产汇流理论和分布式水文模型。 产汇流理论和分布式水文模型。 4、水文尺度及水文相似问题 5、数字水文学。 数字水文学。 6、同位素水文学 7、生态水文学。 生态水文学。 8、人类活动与水文学的关系。 人类活动与水文学的关系。
水文学——研究各种水体的存在、运动、循环和 研究各种水体的存在、运动、 水文学 研究各种水体的存在 分布，水体的物理化学性质， 分布，水体的物理化学性质，以及水体与环境的 相互作用和影响， 相互作用和影响，包括与生物特别是人类的相互 作用和影响。 作用和影响。 水文学原理——阐明各种水文现象、水文过程形 阐明各种水文现象、 水文学原理 阐明各种水文现象 成的原因和机理。 成的原因和机理。 水文学既具有理论科学的特征，也具有学科性质。 水文学既具有理论科学的特征，也具有学科性质。
水文学
一、流域产流理论产流过程是指流域中各种径流成分的生成过程，也是流域下垫面对降雨的再分配过程。
产流实质上是流域降水后，水在具有不同的阻水、吸水、持水和输水特性的下垫面土层中垂向运行时，“供水与下渗”一组矛盾相互作用的产物。
有供水而无下渗，例如，雨水降在全不透水的岩石面上，并不构成矛盾，没有产流问题，只有汇流。
有供水有下渗，则不仅存在产流问题，同时也存在不同成分的径流生成问题和不同量的时间分配问题。
供水与下渗的矛盾贯穿于整个产流过程中，它不仅时间上自始至终，而且在空间上贯穿于整个包气带和整个流域。
（一）产流机制水在沿土层的垂向运行中，供水与下渗矛盾在一定介质条件下的发展机理和过程，称为产流机制。
不同的供水条件和不同的介质条件，径流的形成过程与机理各异，因而就出现不同的产流机制，呈现不同的径流特征。
1.超渗地面径流的产流机制是指供水与下渗矛盾发生在包气带上界面（地面）的产流机制。
地面径流的形成过程是在降雨、植物截留、填洼、雨期蒸发及下渗等几个过程组合下的发展过程。
它们都是在相应的作用力下垂向运行的过程。
应当指出：同一种土壤情况下，土壤干燥时，下渗能力强，产生超渗降雨所需的降雨强度也大。
土壤湿润时，下渗能力小，产生径流所要求的降雨强度也小。
在同一降雨强度下，由于先后土壤含水量的变化，地面径流的产流率是不同的，在同一下渗能力下，尽管降水量相同，如果雨强不同，所产生的径流量也是不同的。
综上所述，超渗地面径流产生的前提条件是：产流界面是地面（包气带的上界面）；必要条件是要有供水源（降水）；充分条件是降雨强度要大于下渗能力。
三者都具备才能产生超渗地面径流。
2.壤中径流的产流机制壤中径流发生于非均质或层次性土壤中的透水层与相对不透水层界面上，它可以发生在饱和水流情况下，也可以发生在非饱和水流情况下，一般前者是主要的，是形成洪水径流的主要部分。
假定在稳定的供水情况下，下垫面为两种不同质地的土壤所构成，上层为粗质地土壤，下层为相对较细的土壤层，则上层容重小于下层，而上层的毛管传导度、饱和传导度及下渗率均大于下层。
工程水文学第四章产流及汇流计算
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时段雨量直方图与累积雨量过程线
4.2.2 径流量
Q (m3/s)
W
t (h)
Q (m3/s)
Qi
n Qi Qi 1 3.6 t 3.6 Qi t 2 i 0 i 1 R F F n
Ｑ － 流量(m3／s)
Qi+1
Ｒ － 径流深(mm)
Δ t－ 计算时段(h)
F － 流域面积(km2)
△t
Q1
径流深计算
Qn t (h)
地面径流退水较快，而地下径流退水历时
流域蓄水容量曲线：纵坐标是全流域各点的W’m从小
到大排列的比重α。
4.3.2 蓄满产流 在湿润地区，由于雨量充沛，地下水位较高，包 气带通常不到几米，其下部经常保持在田间持水量， 上部则因蒸发而缺水。汛期包气带上部缺水极易为一 次降雨所蓄满。如果每次大雨后，流域平均蓄水量都 能达Wm，则产流量可由降雨量P减去降雨开始时的土 壤缺水量(Pa)求得。即雨量补足包气带缺水量后，全 部形成径流，这种产流方式叫做蓄满产流，并可以概 括成一个简单的数学模型： R = P – (Wm – W0)
6 6 6 6 6 7 7 7 26 27 28 29 30 1 2 3 20.2 21.9 6.8 78.8 14.7 0.944 0.944 0.944 0.944 0.944 0.932 0.932 0.932
Pa(m m)
某流域属湿润地区， wm=100mm，Em在5月份均值 5.6mm/d,6月份为6.8mm/d。推 求逐日Pa值。
水文学原理第四章习题
一、名词解释1.降水2.降水过程线3.降水累积曲线4.流域面积5.流域长度二、填空题1.描述降水时程变化特征的基本要素是指_____、 ______和 ______。
2.描述降水空间变化特征的基本要素是指_____和 ______。
3.按暖湿空气抬升而形成动力冷却的原因,降雨可分为______、 ______、______和 ______。
4.冷气团向暖气团方向移动并占据原属暖气团的地区,这种情况形成降雨的峰称为_______。
5.暖气团向冷气团方向移动并占据原属冷气团的地区,这种情况形成降雨的峰称为_______ 。
6.影响我国暴雨的主要天气系统有______、 ______、 ______和 ______等。
7.我国年降雨量年际变化很大。
年降水量越少的地方,相对于多年平均情况来说，其年降水量的年际变化___________。
8.计算流域平均雨深的方法通常有_______________、________________、 _________________。
9.降水量累积曲线上每个时段的平均坡度是_____________，某点的切线坡度则为_________________。
10.按照年降水量可以将我国大致划分为_____、 ______、 ______、 ______和 ______五个不同类型的地带。
11.描述降水的最常用的三个要素是___________、___________和____________。
12.降雨笼罩范围的水平投影面积称为____________。
13.从降雨开始至某时刻的降雨量与该时刻时间之间的关系称为________________。
14.降雨强度与相应时间之间的关系称为________________。
15.将区域面积除以区域内雨量站数目得每个雨量站平均代表的面积，称其为______。
16.将每个雨量站观测所得的同一时段的时段降雨量或一次降雨的降雨量点绘在各自的测站位置上，然后按降雨量相同的原则连成光滑线，该连接线称为_________。
水文学第四章(2010)
资料的代表性分析 资料的代表性分析 代表性 资料的代表性: 资料的代表性: 是指样本的统计特性能否很好地
反映总体的统计特性。 反映总体的统计特性。 样本与总体的离差越小，代表性越好； 样本与总体的离差越小，代表性越好； 样本与总体的离差越大，代表性越差。 样本与总体的离差越大，代表性越差。
A站：设计站，资料系列30年 30年 设计站，资料系列30 B站：参证站，资料系列50年 50年 参证站，资料系列50 分布参数： 分布参数： A 站： R B 站： R
资料一致性的分析 资料一致性的分析 一致性
水文系列资料的成因前后应一致。 水文系列资料的成因前后应一致。当 水文系列资料的成因前后不一致时， 水文系列资料的成因前后不一致时，应 该还原修正到天然状态的水平。 该还原修正到天然状态的水平。
ห้องสมุดไป่ตู้
W天然 = W实测 +W还原
根据水量平衡原理，采用各种方法还原。 根据水量平衡原理，采用各种方法还原。 （1）分时段还原； ）分时段还原； （2）总量还原； ）总量还原； （3）过程还原。 ）过程还原。
4.设计洪水的计算方法 4.设计洪水的计算方法
设计洪水的内容： 设计洪水的内容： 设计洪水包括 包括： 设计洪水包括： 一定频率的设计洪峰流量 率的设计洪峰流量； 1 一定频率的设计洪峰流量； 不同时段的设计洪水总量； 不同时段的设计洪水总量； 设计洪水过程线。 设计洪水过程线。 设计洪水的计算方法 ： (1)由流量资料推求设计洪水 ； 由流量资料推求设计洪水 (2)由暴雨资料推求设计洪水 (2)由暴雨资料推求设计洪水 ； (3)由经验公式推求设计洪水 (3)由经验公式推求设计洪水 ； (4)由水文气象资料推求设计洪水 (4)由水文气象资料推求设计洪水 。
工程水文学 4、产流及汇流计算
Q
R
t
图4－5 退水曲线 图4－6 次洪水过程线划分
t
实测流量过程示意图（曲线下方数字为洪号）
流域退水曲线用数学公式表示如下：
Q (t ) Q (0)e t / Kg Q (t t ) Q (0)e ( t t ) / Kg Q (t )e t / Kg t Kg InQ(t ) InQ(t t )
P1 P2 ... Pn 1 n P Pi n n i 1
式中：P — 流域平均降水量，mm; P1……Pn — 各雨量站同时期内的降水量，mm; n — 测站数。
泰森多边形法： 当流域内雨量站分布不太均匀时， 假定流域各处的降水量由距离最近的雨量站代表。设P1 ，P2，……，Pn为各站雨量，f1, f2,……, fn为各站所 在的部分面积，F为流域面积，则流域平均降水量P可由 下式计算：
n P f P f ... P f fi 1 1 2 2 n n P Pi F F i 1
式中fi / F表示第i雨量站所代表面积占整个流域面 积的份额，通常称为权重。求得的流域平均雨深又称为 加权平均雨深。
某一流域
n个雨量站 P1, P 2, … P
n
要求划分各雨量站权重面积
（4-6）
（4-7）
式中：Kg为地下退水参数，可根据式（4-7）用退水曲线来 计算。
地表径流和地下径流汇流特性不同， 一般还要用斜线分割法分割开地面径流和 地下径流。 斜线分割法：从起涨点Ａ到地面径流 终止点Ｂ绘制直线AB ，AB线以上为地面 径流，以下为地下径流。
N = 0.84F 0.2
N 起涨点 地表径流
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
水文学原理
的物理机制与相互联系，以及时空分布规律。
第二节 水文学的发展
从研究内容、分析手段、科学范畴等方面的变化，国内的水文 学家将水文学的发展分为三个阶段： 水资源水文学。 地理水文学、工程水文学、
地理水文学阶段：大致在18世纪之前，其刚从地理学中派生
出来，属于自然科学的范畴，是水文学开始形成的阶段，在这一阶 段中，通过宏观分析和以水量平衡为目的水文实验，对全球和区域 水文分区等。
水体——自然界中水的存在形式.（如海洋、河流、湖泊、
沼泽、冰川、地下水及大汽水）
水体
大气
地下 山河
自然界 中的水
海洋 湖泊
冰川
沼泽
第一节 水文学的内容和任务
自然界中水的存在形式是多种多样的，所以根据研究水体的不 同可将水文学作如下的分类： 河川水文学 水文学按水 体不同分类 海洋水文学 水文气象学 湖泊水文学 地表水文学 陆地水文学 土壤水文学 河口水文学 地下水文学 冰川水文学
主要内容
第一章
第三章 第五章 第七章 第九章
绪论
降水 蒸发与散发 流域产流 流域汇流
第二章
第四章 第六章 第八章
河流与流域
土壤水与下渗 径流 河道水流
第一章 绪论
第一章
绪论
“水文”是“水文学”的简称，指自然界水的时空分布、 变化规律的一门边缘学科。“文”作自然界的现象讲，如 “天文”。
主要研究各种水的发生、现象、运动、变化，循环和分
水文学原理
水文学 Hydrology
水文学是水利水电工程专业，水文与水资源工程专业、土
பைடு நூலகம்
木工程专业、给水排水工程专业、道路与桥梁工程专业的必修
专业课。 专业课上所用到的许多原理和方法都是建立在这门课基础 之上的。内容相当多，主要有水文循环、水量平衡的基本概念； 降水、蒸发、下渗、土壤水、径流（河川径流：河流流域特征 及河流水情）；流域的产、汇流理论。
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2020年2月1日
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沿水流方向河流可分为：河 源、上游、中游、下游和河口 河源：河流的发源地，可以 是冰川、泉水、沼泽、湖泊等 上游：深山峡谷，落差大， 水流急，急滩瀑布 中游：两岸有滩地，河床较 稳定 下游：平原，河槽宽，比降 小，水流缓，浅滩河湾 河口：河流的终点，河口三 角洲
2020年2月1日
2020年2月1日
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河口
③流域平均宽度
流域平均宽度（B）——流域面积与流域长度的比值
B F L
若两个流域面积相等，L越大，则B越小，水的流程也越长，这 样的流域，洪峰流量较小。 反之，L小，B就大，这样的流域，洪水威胁就大。
2020年2月1日
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④流域形状 流域形状系数——流域平均宽度与流域长度的比值。
2020年2月1日
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（3）流域的自然地理特征主要包括： 地理位置 气候特征 下垫面条件
2020年2月1日
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流域地理位置：一般用流域中心或其边界的经纬度表示，如黄河 流域位于北纬32～42和东经96～11 9。还需要说明流域距离海洋 的远近以及与其他流域和周围较大山脉的相对位置，影响水汽的输 送条件，直接导致降雨量的大小和时空分布的不同。 流域气候条件：包括降水、蒸发、气温、湿度、气压、风速等。 降水量的大小及分布，直接影响河流年径流的多少；蒸发量则对年、 月径流有重大影响。气温、湿度、风速、气压等主要通过影响降水 和蒸发，从而间接影响流域径流。 流域下垫面条件：下垫面是相对于大气层而言的地球表面，流域 的下垫面条件指流域的地形地貌、地质构造、土壤和岩石性质、植 被、湖泊、沼泽、河网等情况。
6
第二松花江与嫩江汇合流向东 北，经哈尔滨、佳木斯、同江等 市县，于同江县东北约7km处由 右岸注入黑龙江。 根据松花江干流的地形及河道 特性，可分为上、中、下三段， 即由三岔河至哈尔滨市为上段， 上段全长240km，区间集水面 积3万km2，河道流经松嫩平原 的草原、湿地。哈尔滨市至佳木 斯市是松花江干流中段，穿行于 断崖、低丘和草地之间。由佳木 斯至同江是松花江干流下段。
2020年2月1日
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扇状水系
2020年2月1日
羽毛状水系
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树枝状结构
2020年2月1日 网状结构
12
混合状水系
2020年2月1日
13
三、分水线
当地形向两侧倾斜，使雨水分别汇入两条不同的河流中去，这一地形的 脊线起着分水的作用。分割相邻两个流域的高地称为分水岭，分水岭上最 高点的连线称为分水线，有对称与不对称(两坡岩性不同或两侧流域的侵 蚀基准面不同造成)两类。
线处处与等高线相垂直，且经
过一系列的山头和鞍部，可以
在地形图上直接确定。
2020年2月1日
23
dc b
n gma
透明方格法通常是在透明纸上绘出边长为1mm的小方格，每个 方格的面积为1平方毫米，而所代表的实际面积则由地形图的比例 尺决定。
量测图上面积时，将透明方格纸固定在图纸上，先数出完整小方 格数n1，再数出图形边缘不完整的小方格数n2。然后，按下式计 算整个图形面积：
干（支）流：汇集的水流注入海洋或内陆湖泊的河流。汇入另 一条河流为支流。 支流可分为多级，直接汇入干流的河流为一级支流；直接汇入 一级支流的河流为二级支流，其余的可以此类推.还有其他分级 方法。
2020年2月1日
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4
河网是由各级河流组成的网络。按斯特拉勒(Strahler)河流的级一般定 义为：从河源出发的河流称为一级河流，两条Ω级河流汇合成的河流称 为Ω+1级河流(Ω±1，2，...)；两条不同级河流汇合成的河流的级是两 条河流中较高的级。
2020年2月1日
19
第二节 流域与水系特征
1、 流域特征
流域特征主要: 流域的形状特征 流域的地形特征 流域的自然地理特征
2020年2月1日
20
（1）流域的形状特征主要: 流域面积 流域长度 流域平均宽度 流域形状系数
2020年2月1日
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①流域面积
因地下分水线不易确定，通常所指的流域为地面分水线包围 的区域。地面分水线所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地面分水线后，量出 流域面积。勾绘地面分水线时一定要保证其与每条等高线在相 交处垂直。因流域形状大多不规则，勾绘出分水线后，采用方 格法或求积仪法，定出流域的面积。 河流的流域面积可以计算到河流的任一河段，如水文站控制 断面、水库坝址断面或任一支流的汇合口处。如不特别说明， 流域面积是指河口断面以上地面分水线包围的面积。
2020年2月1日
33
2、 水系 河流长度与河网密度
河流长度指从河口到河源区河流最初具有地表水流形态的地点的 河道水面中心线的距离，简称河长。一般可由一定比例尺的地形图 上量得。
2020年2月1日
34
河网密度指流域内河流总长度与流域面积的比值。即：
KD L F
河网密度↗，流域切割程度↗，径流汇集速度↗；反之， 河网密度↘，流域排水不畅，径流汇集速度↘。
K
B L
F L2
K值越小，流域越狭长，径流变化越平缓； K值越大，流域近于扇形，易形成洪水。
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（2）流域的地形特征主要体现在： 流域平均高程 流域平均坡度 面积高程曲线
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流域平均高程指流域地面分水线内地表的平均高程。直接影响流 域的气温和降水。
闭合流域
注意：流域是相对于某一出口断面的。 当不指明断面时，即指对河口断面以上 区域。
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非闭合流域
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五、坡地
流域中水系以外的陆域部分称为坡地。 坡地的几何形状：倾斜面、收敛曲面、发散曲面
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六、流域基本单元
一个流域按流域内的自然分水线划分成若干不嵌套的子流域， 再划分成更小的不嵌套的子流域……最后划分成不可在划分 的部分就是流域基本单元，它是组成流域的最小单位。 基本形状：书型、扇形、倒扇形、马蹄形
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第三节 河流的纵横断面
1、河流的横断面
垂直于流向方向的断面称为横断面，简称断面。 枯水期水流流经部分称为基本河床；洪水期被水被水淹没称为洪 水河床 断面内有水流流经的部分称为过水断面。
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（1）横断面类型 按水力特性河流横断面可分为：单式断面，复式断面
两等高线间的平均坡度Ji为
式中，l1l2l3为各等高线的长度
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面积高程曲线 某些水文要素，如降水、蒸发等，与高程之间具有一定的 关系，为研究高程对水文特征值的影响，就需要了解流域面 积随高程的分布变化情况。 具体作法是量算出相邻两条等高线之间的面积，统计出大 于等于某一高程的面积与流域面积之比，然后以高程为纵坐 标，面积比为横坐标绘出光滑曲线，如图3—5所示。
Hale Waihona Puke 山脊线山谷线倾斜变换点
方向变换点
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四、流域
流域是汇集地面水和地下水的区域，也即是分水线
包围的集水区。有地面集水区和地下集水区两类。平时所指 的流域一般指地面集水区。 （大中型流域、小流域或者 石灰岩地区）
地面分水线与地下分水线重合的流域 称为闭合流域；完全闭合流域是不存在 的 地面分水线与地下分水线不重合的流 域称为非闭合流域。
◎宜昌
◎ 湖口
上海◎
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河流
外流河：最终汇入海洋的河流。如长江、黄河等。
内流河：汇入内陆湖泊或消失于沙漠的河流。如青海的 格尔木河、新疆的塔里木河等。
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二、水系（河系） 流域中干流及其全部支流交汇形成的树枝状或网状结构称为 水系、河系或河网.
树状结构：自然形成的水系多为树状结构； 羽毛状：多为狭长型流域 平行状：多为扇形流域 混合状：介于上述二者之间 网状结构：人工开挖形成的平原水系可为网状结构。
分别为河段上下游 河槽（或水面）上
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伊勒呼里山
三岔河◎
◎
哈尔滨
同江 佳木斯
◎
白头山天池
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长江源于唐古拉山脉，在唐古拉山脉主峰各拉丹冬西南侧。 从江源到入海口，可分为三大段：湖北宜昌以上为长江上游；宜昌至江西湖口 为长江中游；从湖口至入海口（崇明岛）为下游。
格拉丹东雪山
河源
上游 分段 中 游
下游
河口
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山峰：地形等高线中的极大值 山脊：山峰的下坡方向 鞍部：相邻山峰之间的区域 河流水源包括地下水和地表水，分水线也有地面分水线和地下分水线。 垂直方向上不重合。 地表分水线：将地面河流分开流向相邻两条河流 地下分水线：将含水层中的地下水流分开流向相邻两条河流
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山顶点
鞍部点
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通常是在地形图上确定汇水面积。
汇水面积是由山脊线所构成的
区域。如图，某公路经过山谷
地区，欲在m处建造涵洞，cn
和em为山谷线，注入该山谷的
e
雨水是由山脊线（即分水线）a、
b、c、d、e、f、g及公路所围
成的区域。
f
区域汇水面积可通过面积量测
方法得出。
根据等高线的特性可知，山脊
流域平均坡度：对地表径流的产生、集流、下渗、土壤水、地下 水、土壤流失、河流的含沙量等均有很大影响。可用下式计算：