水文学复习资料

1、陆地表面水的组成：详见P89的表3-1.
2、河流分段：可分为上、中、下游三段。

其水文特点是：
上游：比降大，多瀑布急滩，流速大，流量小，冲刷占优势，河槽多为基岩或砾石。

中游：比降与流速减小，流量加大，冲刷、淤积都不严重，河槽多为粗砂。

下游：比降与流速更小，流量更大，淤积占优势，多浅滩或沙洲，河槽多细沙或淤泥。

3、水系：在一定集水区内，大大小小的河流构成脉络相通的系统。

4、水系特征——1）河流长度（河长）：河源到河口的轴线长度。

2）河网密度：单位流域面积内的河流总长度。

D=∑L/F
D——河网密度（千米/平方千米），
∑L——流域内各级河道总长度（千米），
F——流域面积（平方千米）。

3）河流的弯曲系数：某河段的实际长度与该河段直线长度之比。

K=L/l
K——河流弯曲系数；
L——河段实际长度（千米）;
l——河段的直线长度（千米）。

K值越大，河段越弯曲。

K值大，对航运及排洪不利。

一般平原区河流的弯曲系数比山区的大，下游的比上游大。

5、水系类型：1）扇状水系：干支流呈扇状分布，即来自不同方向的各支流较集中地汇入干流，流域呈
扇形或圆形。

（海河上游的潮白河、永定河、大清河、子牙河、漳河等五大
支流均于天津汇入海河）
2）羽状水系：支流从左右两岸相间汇入干流，呈羽毛状。

如滦河水系。

3）树枝状水系：干支流的分布呈树枝状。

大多数河流属此类型。

如珠江干流西江，沿
途接纳柳江、郁江、桂江等，即为一树枝状水系。

4）平行水系：几条支流平行排列，至下游或河口附近才汇合。

如淮河左岸的洪河、颖河、
西淝河、涡河、浍河、沱河等。

• 5）格状水系：干支流分布呈格子状，即支流多呈90°角汇入干流。

如闽江水系。

这是由于河流沿着互相垂直的两组构造线发育而成
6）辐合、辐散状水系：从四周向中间辐合的水系，称辐合状水系，发育于盆地地区。

从中间向四周辐散的水系，称辐散状水系，发育于穹隆构造地区。

6、流域：是指一条河流（或水系）的集水区域。

分水线包围的区域称为一条河流（或水系）的流域。

一条河流只能属于一个流域。

7、分水岭：划分相邻水系（或河流）的山岭或河间高地。

8、分水线或分水界：分水岭最高点的连线。

降落在分水线两侧的雨水，各自汇入不同的水系（或河流）。

分水线可分为地表分水线和地下分水线，二者往往不完全重合，甚至差别很大。

9、流域的几何特征：1）流域面积：流域面积是流域的重要特征。

它不仅决定河流的水量，也直接影响径流的形成过程。

流域面积以平方千米（km2）计。

●流域面积小的河流，如遇强度大的暴雨，往往笼罩全流域，易
造成异常猛烈的洪水；
●流域面积大的河流，整个流域被暴雨笼罩的机会较少，暴雨往
往只发生在流域的部分地区，洪水威胁就不很显著。

●大流域，河床切割较深，在枯水季节，仍有地下水补给，而且
流域内降水机会较多，因而能维持一定水量；
小流域，河床切割较浅，地下水补给少，枯水流量小，甚至干
涸断流。

2）流域的长度（L）：L为流域的轴长。

以河口为中心作同心圆，在同心圆与流域
分水线相交处绘出许多割线，各割线中点的连线为L。

单位：km
平均宽度（B）：B是指流域面积与流域长度的比值
B = F / L
两个流域面积相等，L越大，则B越小，水的流程也越长，流域的洪峰流量较小。

反之，L小，B就大，这样的流域，洪水威胁就大。

3）流域的形状系数（完整系数）：流域的平均宽度与流域长度之比。

KB = B / L = F/ L2
KB值越小，流域越狭长，径流变化越平缓；
KB值近于1时，流域近于扇形，易形成洪水。

10、比降：河段的落差与该河段长度之比。

I = （H上－H下）/ L =△ H / L
I——小数、%、‰、‰o；
H上、H下——河段上、下游两点的高程（m）；
L——河段长度（m）；
△ H——落差（m）。

落差：是指河段两端水面（或河底）的高程差。

11、产流过程：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。

12、产流机制：水在沿土层的垂向运动中，供水与下渗矛盾在一定介质条件下的发展机理和过程。

13、流域产流的机制：①超渗地面径流的产流机制：供水与下渗矛盾发生在包气带的上界面的产流机制。

②壤中径流的产流机制：发生于非物质或层次性土壤中的透水层与相对不透水层界
面上。

③地下径流的产流机制：包气带较薄，地下水位较高时的地下水产流机制。

④饱和地面径流的产流机制：在表层土壤具有较强透水性情况下的地面产流机制。

14、流域汇流分析：（一）流域汇流过程与汇流时间：流域上各处产生的各种成分的径流，经坡地到溪沟、
河系，直到流域出口的过程，即为流域汇流过程。

最大汇流时间、流域滞时、流域平均汇流时间：
（1）最大流域汇流时间：指流域中路径最长的水质点流到出口断面的时间，近似计算：
（2）流域滞时：流域出口断面洪水过程线的形心出现的时间与净雨过程的形心出现时
（近似计算）间的间隔，即滞后的时间。

k = v1（Q）- v1
（I）
（二）流域汇流系统分析
系统的输入：净雨过程
系统的输出：出口断面洪水过程
系统的作用：流域调蓄作用
15、水位：指水体的自由高出某一基面以上的高程。

16、水位历时曲线：历时是指一年中等于或大于某一水位出现的次数之和。

水位历时曲线即以水位为纵坐
标，以历时为横坐标，有高水位至低水位依次计算各线水位的累计次数，绘成的曲线称水位历时曲线。

17、水位过程线：水位随时间变化的曲线。

18、流速：V = L / t （m/s）河流中水质点在单位时间内移动的距离。

（L为距离，t为时间）
19、垂线流速的分布：流速沿深度的分布称为垂线流速分布。

最大流速多不出现在水面，而是分布在水面
以下0.1～0.3水深处。

接近河底处流速近于零，向上增加，开始增加很快，到达一定高度，垂
线流速分布较均匀，在水面以下0.1～0.3水深处，达最大值，再向上，流速又减小。

（重点）
20、过水面积：某一研究时刻的河底线与水面线所包围的面积。

21、湿周：过水断面的河底曲线。

P（m）
22、平均深度： hcp = F / B （m）
23、水面宽度：B（m）；水位越高，B越大。

24、年径流量：一个年度内通过某断面的水量，称为该断面以上流域的年径流量。

25、多年平均径流量：天然河流的水量常在变化，各年的径流量也有大有小，实测各年径流量的平均值
称为多年平均径流量。

正常年径流量：如果统计的实测资料年数增加到无限大时，多年平均流量将趋于一个稳定的数值，此称为正常年径流量。

（稳定的，但不是不变的）
正常年径流量的计算：1.资料充分时正常年径流量的推求：
（实测资料系列要求超过30年，其中包含特大丰水年、特小枯水年及相对应的丰水
年组和枯水年组）
用算术平均法计算多年平均径流量，以代替正常年径流量。

2.资料不足时正常年径流量的推求：实测资料系列较短，＜20年，代表性较差
延展系列，提高资料的代表性，达到资料充分的条件后，再用算术平均法进行计算。

（1）相关分析法：
建立计算站年径流量及与其密切相关的水文要素（参证变量）之间的相关关系，
然后用参证变量的系列延展计算站年径流量系列。

参证变量一般必须具有以下条件：
①参证变量与研究变量在成因上是相联系的。

当需要借助其他流域资料时，则参证流域与
研究流域也需具备同一成因的共同基础。

②参证变量的系列比研究变量的系列要长。

③参证变量与研究变量必须具有一定的同步系列（同期性），以建立相关关系。

常用的参证变量是：邻站的年径流量资料、本站或邻站的年降水资料。

1）利用年径流实测资料延长插补系列：
a.在本流域内（上、下游测站）或相邻流域，选择有长期充分实测年径流资料
的参证站，利用该站N年（大于20年）资料中与计算站n年同期对应的资料建
立相关关系（多种）。

b.利用该相关曲线和参证站（N-n）年实测资料，插补展延计算站的资料系列，
使之也达到N年；
c.然后利用延展后的N年研究变量资料，按算术平均法计算，即得正常年径流
量。

2）利用年降水资料展延插补系列：
如果附近缺乏长期充分的年径流参证变量资料，可以选择降水量作为参证变量，与计算站
的实测径流资料建立相关关系，然后利用降水量资料延长径流量资料系列，再按算术平均
法计算即可得正常径流量的数据。

3.缺乏实测径流资料时正常年径流量的推求:
等值线图法：在图上勾绘出计算断面以上的流域，视流域面积大小及等值线的均匀程度选
用不同的计算方法。

•A、如果流域面积小，而等值线又均匀分布，则流域形心等值线的数值就代表多年平均
•径流量
•B、如果流域面积较大，等值线分布又不均匀，采用面积加权法计算。

26、洪水：大量降水或积雪融水在短时间内汇入河槽，形成特大的径流，称为洪水。

洪水过程线：暴雨洪水在出口断面上的响应，也可通过流量过程线表达，称洪水过程线。

洪水特征三要素：洪峰流量Qm洪水总量W、洪水总历时T
历史洪水的调查：
历史洪水，在该河段上可能调查到（或实测）的比通常洪水大得多的洪水。

历史洪水调查的内容如下：
（1）调查前应收集河流有关的水文、气象、地质及原有勘测设计报告和地方志等资料。

（2）调查历史上洪水发生的情况：各次洪水发生的时间（年、月、日）、洪水来源、本流域及附近流域的降雨情况、洪痕的位置，确定出最大、次大等各次洪水的顺序和重现期，并在野外标出洪痕
位置及编号等。

（3）进行简易地形和洪痕高程测量。

洪痕位置也要标在地图上，并测出纵断面和若干横断面图。

（4）整理分析测量结果并推算洪峰流量。

（5）编写历史洪水调查报告。

洪水波：若雨前河道原有一稳定水面，降水后流域地表径流大量注入河槽形成的水波。

27、附加比降：洪水波水面比降与同水位下的稳定流水面比降之差。

28、洪水波的运动速度特征：
1）在无支流汇入的平整河段中，仅有单一洪水波时，在断面上各最大值出现的次序为：最大比降→最大流速→最大流量→最高水位
2）稳定流时，水位与流量可以是单值关系。

3）行洪时，涨洪的附加比降＞0，水面比降越大，断面平均流速也越大，故水位相同的情况下，涨水段的流量必大于稳定流时的流量，导致涨水段的水位流量关系曲线偏于稳定流时
的右方。

4）退洪的附加比降＜0，在水位相同的情况下，退水段的流量小于稳定流时的流量，形成了退水段的水位流量关系曲线偏于稳定流时的左方。

5）在洪水过程中，水位最高时流量不一定是最大值，流量最大时不一定水位最高。

断面上出现最高水位时，其最大流量已经过去了。

29、环流的类型：①纵轴环流：纵轴环流的旋转轴呈水平状，并基本上与纵向主流方向平行，多与纵向水
流结合在一起，成为螺旋流。

根据形成环流动力因素的差异，纵流环流又分弯道螺旋
流与复合螺旋流两种。

②横轴环流：横轴环流的旋转轴呈水平状，它与纵向的主流相垂直。

③斜轴环流：斜轴环流的旋转轴也呈水平状，它与纵向主流斜交。

④竖轴环流：竖轴环流的旋转轴呈铅直方向与主流及河底相垂直，是相对封闭的回旋流。

30、泥沙的沉降速度：泥沙以均匀速度下沉的运动速度，也称泥沙的水力粗度。

推移质运动：1、单颗泥沙的推移运动
艾里定律：d3rs=A’V6
推移质的重量与水流速度的六次方成正比。

起动流速：接近河底的水流速度增加到一定数值时，作用于泥沙颗粒的力开始失去平衡，泥
沙便开始起动，这使得临界速度称为起动速度。

止动流速：当流速减小到某数值时，运动着的泥沙便停止在河床上不动了，此时的临界流速
称为泥沙的止动流速。

扬动流速：当流速增大到一定程度后，泥沙不再回到河床上，而是悬浮在水中，随水流一起
下移，这时的水流速度称为扬动流速。

2、群体泥沙的推移运动
3、推移质输沙率
31、悬移质运动——水流挟沙能力：单位水体积的饱和含沙量。

32、浆河现象：当含沙量超过某一极限后，在洪峰忽然退落、流速迅速减小的情况下，有时整个水流已不
能保持流动状态，就地停滞不前。

这种高含沙水流所造成的河槽堵塞现象，称为浆河。

揭河底现象：当通过高含沙大洪峰时，河床发生强烈的冲刷，可以看到厚达1米的成块河床淤积物被掀起露出水面，再塌落水中，或者把成片的河床淤积物象卷地毯一样卷起，一次洪峰可
以将河床冲深几米乃至近十米，这种高含沙水流的强烈冲刷现象，称为揭河底。

33、冰川冰成冰过程：雪的沉积→粒雪化→成冰作用
34、冰川的类型：①按冰川形态和运动特征划分：大陆冰盖、山岳冰川。

②按冰川发育的水热条件和物理
性质：大陆型、海洋型。

35、冰川与大气、海洋的相变转换
（一）冰川对大气的影响：
1、冰盖
南极冰盖：巨大的“冷源”，高压中心，既强又稳定。

冷高压使南极盛行南风和东南风，风速离大陆中心愈远愈大，吹至冰面陡急的冰盖边缘时，形成强大下降风。

冷高压使气旋很难深入南极大陆，年降水量非常少
2、山岳冰川：
（1）降水：在相同高度上，冰川表面气温低，湿度高，水汽易饱和，利于降水。

（2）风：冰雪覆盖的山头是个冷中心，形成稳定的下沉气流，紧贴冰川表面吹向下游，形成“冰川风”；
在傍晚，冰川风和山风迭加在一起，风势特强；
白天则因谷风上吹而有所减弱。

（二）冰川与海洋的相变转换
地球上气候转冷的时候，冰川的规模就大，大量的水从海洋转移到冰川上储存起来，导致海面降低。

36、湖泊的类型：①按湖盆成因分类：构造湖、火口湖、堰塞湖、河成湖、风成湖、冰成湖、海成湖、溶
蚀湖。

②按湖水的补排情况分类：吞吐湖、闭口湖。

③按湖水的矿化度分类：淡水湖、微咸水湖、咸水湖、盐水湖。

④按湖水营养物质分类：贫营养湖、中营养湖、富营养湖。

37、水库的结构：1）水库的组成：（3部分）
拦河坝：也称挡水建筑物，主要起拦蓄水量（抬高水位）的作用；
输水建筑物：专供取水或放水用的，引水发电、灌溉或放空水库等，能兼泄部分洪水；
溢洪道（泄洪建筑物），供渲泄洪水、作防洪调节与保证水库安全之用，水库的太平门
2）特征库容与特征水位
死水位：水库在调蓄过程中有一个设计的最低水位，根据发电最小水头和灌溉最低水
位而确定，同时也考虑泥沙淤积情况。

死库容：死水位以下的库容不能用以调节水量。

（重点）
兴利（有效）库容：为了满足灌溉，发电等需要而设计的库容，称为兴利库容。

正常高水位：兴利库容相应的水位。

即水库在正常运用条件下允许保持的最高水位，它也是确定
水工建筑物的尺寸、投资、淹没损失、发电量等的重要指标。

防洪库容：为调蓄上游入库洪水，削减洪峰，减轻下游洪水威胁，以达到防洪目的的库容。

汛前限制水位（防洪限制水位）：在汛期到来之前，常预先把水库放空一部分，利用这部分放空的
库容增加拦蓄洪水的能力，以削弱洪峰。

38、水库异重流：两种比重不同的流体相汇合，由于比重的差异而发生的相对运动。

形成：1）挟沙水流进入水库壅水段后（A点），由于水深增加，流速减低，水流中所挟带的泥沙不断向底部沉降。

2）向底部沉降的泥沙，较粗的部分将就地落淤，形成三角洲淤积；
3）较细的则由于沉降速度小，还能继续保持悬浮状态。

4）进到B点以后，表层水开始变清，形成一个明显的清浑水交界面，这时该区段内出现两种比重不同的流体，在重力作用下，潜入底部的水流就有可能携带着所剩下来的悬浮物质，以一
定的速度向前运动，形成异重流，如图中的C点。

39、沼泽：地表土壤层水过饱和的地段。

特征：①地表经常过湿或有薄层积水；
②其上生长湿生植物或沼生植物；
③有泥炭积累或无泥炭积累，但均有潜育层存在。

40、补充：重现期（T）与频率（P）的关系为：当P≤50%时，T=1/P；当P≥50%时，T=1/（1－P）
41、河口区分段：①近口段,从潮区界至潮流界
②河口段，从潮流界至口门
③口外海滨段，从口门到水下三角洲前缘坡折
42、河口区潮汐涨落过程：见P166
43、河口泥沙运动特点：见P171
44、河口泥沙的絮凝：P171。