河川径流与河流特征
第二章河流概论
产Байду номын сангаас过程 降水过程 流域蓄渗过程
汇流过程 坡面漫流过程 河网汇流过程
2.影响径流的主要因素 2.影响径流的主要因素
气象气候因素
下垫面因素
降水
蒸发
地形
人类活动 农业措施 林牧业措施 水利措施
土壤和地质
植被和湖沼 流域形状 和面积
3.径流的特征值 3.径流的特征值
流量（ ）：单位时间内流过断面的水体体积。 流量（Q）：单位时间内流过断面的水体体积。(m3/s) 单位时间内流过断面的水体体积 径流总量（ ）：某时段T内流过断面的总径流体积。 径流总量（W）：某时段T内流过断面的总径流体积。 某时段 (m3) 径流深度（ ）：径流总量平均分布在流域上的水深。 径流深度（R）：径流总量平均分布在流域上的水深。 径流总量平均分布在流域上的水深 (mm)
W = Q •T
Q •T Q •T 3 y= • 10 = ( mm ) 6 F • 10 1000 F
径流模数（ ）：单位流域面积上所产生的流量 径流模数（M）：单位流域面积上所产生的流量。
( L / s ⋅ km 2 )
Q 3 M = ⋅ 10 F
径流系数（ ）：某时段降雨量x所形成径流深R 径流系数（α）：某时段降雨量x所形成径流深R的 某时段降雨量 比例数
水位流量关系曲线的确定
R α = x
因为降雨总是会有损失，所以一般α只能小于1 因为降雨总是会有损失，所以一般α只能小于1。
3/3
第三节 泥沙运动与河床演变
一、泥沙运动基本规律
1. 泥沙特征 （1）泥沙粒径 等容粒径：泥沙颗粒外形不规则， 等容粒径：泥沙颗粒外形不规则，一般采用 体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。 体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。 设某一颗粒的体积为V 则其等容粒径为： 设某一颗粒的体积为V，则其等容粒径为：
河川径流
为了便于对河川径流的分析研究和对不同河川径流进 行比较，就必须使用具有一定物理意义的，又能反映 径流变化尺度的径流特征值。它是说明径流特征的数 值。最常用的径流特征值有：
（l）流量Q 流量是指单位时间内通过某一横断面的水量，常用 单位为m3/s。其计算式：
Q＝AV A为过水断面面积（m2)；V为断面平均流（m/s）。 流量有瞬时流量、日平均流量、月平均流量、年平均 流量、多年平均流量等。
（2）填洼的特点 ①只有在有超渗雨或坡面流水的地方才 会产生填洼 即当降雨强度i小于下渗强度f时，全部降 雨下渗；当降雨强度大于下渗强度时， 就会有部分雨水被填洼。 ②填洼的水量最终消耗于蒸发和下渗。
（3）影响填洼的因素 填洼的水量大小与闭合洼地数量、大小 有关。 总之，在蓄渗过程中，植物截留、下渗、 填洼和蒸散发，都是降雨的损失过程， 只有当蓄渗得到满足之后才会产生地表 径流。
超渗雨水或超蓄雨水在重力作用下沿着坡面流 动的细小水流，叫做坡地漫流或坡面漫流。 当蓄渗得到满足以后，开始产生大量的地面径 流，进入漫流阶段。在漫流过程中，坡面水流 一方面继续接受雨水的补给，分别注入不同的 河槽；另一方面又继续消耗于下渗和蒸发。其 中下渗的水，一部分在一定条件下形成壤中流； 另一部分补给地下水，以地下径流形式流入河 槽。
mi Qi Ri Ki m0 Q0 R0
式中，m，Q，R含义同上。
问题：径流系数为1的含义？
上述这些径流特征值之间都存在着一定的关系， 并且可互相转换（表5．3）。
降雨强度，雨前土壤 含水量（影响下渗 率），与降雨量关系 不大 湿润地区或半干旱、半湿润 干旱地区或半湿润、 地区的多雨季节 半干旱地区的多雨季 节
径流调节
1.2!河川径流的表示方法及其基本特性
!一"径流的表示方法和度量单位
径流的表示方法和度量单位常用的有如下几种!
"##流量1!单位时间内流过河流某断面的水体积称为流量$以 *(%.计!根据某一 断面各个时刻=测得的流量 9$可绘得流量过程线 9/S"=#!各个时刻的流量是指该时刻 的瞬时流量!此外$还可以求得日平均流量&月平均流量&年平均流量及多年平均流量值!
行方法是通过实测样本资料来间接推求"估计$径流年际变化的总体统计规律的%这种方
法就是频率计算法%
水利工程的设计数据!通常用频率计算并根据设计频率而求得的%对应设计数据的
频率称为设计频率%设计频率和设计数值都反映设计标准%各类水工建筑物的设计标准
是由国家制定规范来规定的%
"#$频率计算的基本概念&
#$随机变量%为了认识自然界的运动规律!必须进行各种科学实验%在科学试验中!
要研究径流的变化规律"首先必须了解自然界的水循环# 地球上的水分主要存在于地表面上!地表面下及大气层中#由于太阳辐射热及地球 引力的作用"地球上各部分的水分不断地相互转换#地球表面的水受到太阳辐射热的作 用蒸发变为水汽"被气流带到空中"在适当的条件下凝结成水"以降水形式落到地面"降落 到地面的水"一部分蒸发"另一部分汇入河道流至海洋"这种周而复始的循环过程称为水 循环#形成水循环的内因是水的物理特性"因为水随着温度的不同"以固体!液体和气体 三种形态出现"因而使水分在循环过程中有转移!交换的可能#外因是太阳辐射热和地球 引力#太阳辐射热是地表热能的主要源泉"它促使冰雪融化!水分蒸发!空气流动等"因而 是水分循环的动力&地球引力是促使地面水流流归海洋的动力#除此而外"水循环路线的 构成和性质"流域的地质!地貌!土壤植被情况"对水循环也有一定的影响#
河流和水循环
河流和水循环河流是地球上最重要的水循环组成部分之一。
它们扮演了调节水循环的重要角色，为人类和生态系统提供了宝贵的水资源。
本文将探讨河流的形成和特点，以及其在水循环中的作用和重要性。
一、河流的形成和特点河流是由地表径流水源或地下水源形成的，是地球表面持续流动的水体。
形成河流的主要因素包括降雨、融雪、泉水以及地下水的补给。
当降雨或融雪的水分无法迅速渗透入地下，而集中流入地表时，便形成了河流。
河流具有以下特点：1.1 河道和河床河流主要流经河道，河道是河流的通道，可以是土地或岩石。
河床则是河道中的底部，由沉积物或岩石组成，具有不同的形状和纹理。
1.2 岸边和河岸河流的两侧被称为岸边或河岸。
其中的高地称为河岸，也被称为岸坡。
河岸的高度和坡度因地形和地质条件而异。
1.3 河流的流速和流量河流的流速和流量是河流的重要特征。
流速指河流水体在单位时间内通过的距离，流量指单位时间内河流通过某一截面的水体体积。
流速和流量的大小与河流的形状和地理条件有关。
二、河流在水循环中的作用和重要性河流在水循环中扮演着重要的角色，其作用和重要性主要体现在以下几个方面：2.1 地表和地下水补给河流是地表水资源的主要来源，通过降雨和融雪的径流水，河流将水分补给到地下水和湖泊等水体中。
这为维持地下水和湖泊的水平衡提供了重要的水源。
2.2 水资源的储存和调节河流承载着大量的水分，形成了水资源的储存库。
河流的水量在不同季节和气候条件下表现出显著的变化，通过河流的调蓄，可以实现对水资源的合理分配和利用，满足人类的生活和农业需求。
2.3 水文循环和能源生产河流的循环和流动也参与了地球水文循环的过程。
水从河流蒸发、形成云，再通过降水和河流回到地面，实现了水的循环再利用。
此外，河流的流动速度和水头差也为水电站的建设提供了条件，使得水力能成为重要的可再生能源。
2.4 生态系统的维持和繁荣丰富的水资源支撑着各类生态系统的生存和繁荣。
河流为鱼类和其他水生生物提供了栖息地，并提供水源滋养河畔的湿地和森林。
第四章河川径流PPT课件
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高甲荣 河川径流（水文与水资
University
源学）
15
河流的弯曲系数
某河流的实际长度与河流直线长度之比称河流 的弯曲系数。
上游：河谷狭、比降陡、流量小、流速大、冲刷占优势、 河槽多为基岩或砾石、多急滩、瀑布。黄河—内蒙托克托 县河口镇，长江—湖北宜昌
中游：中游比降与流速减小、流量加大、冲刷淤积都不严 重、河槽多为粗沙。长江—江西的湖口，黄河—河南孟津
下游：比降与流速更小、流量更大、淤积占优势、多浅滩 沙洲、河槽多细沙或淤泥
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河长
在河槽中各断面的最低点的联线称为溪线，或中 泓线。
从河口到河源，沿河道溪线量得的距离为河长， 单位为km。
一般小比例尺的地形图不易找出河源，可将干流 最上游的看得清的溪线，沿垂直于等高线的方向 延长至分水线即河长的终点。
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水系横贯自然景观，如同身体中的血管
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水系的命名
外流河—流入海洋的河流，如长江、黄河
内流河—凡流入内陆湖泊或消失于沙漠中的河流， 如新疆的塔里木河，青海的布喀河
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
河川径流
珠穆朗玛峰的溪流
（三）水文统计/统计特征值
1. 算术平均数
又称均值，通常用x表示，设随机变量x有x1， x2……xn个值,则算术平均值为：
x1 + x2 + x3 + ⋯ + xn 1 n x= = ∑ xi n n 1
2.均方差σ 即变量x有x1，x2……xn个值，各值对的离差为， (x1 –x)、（ x2 -x ）、（ xn - x ），离差 值有正有负，均方差就是离差平方的平均数的 平方根。
2. 年内变化 根据一年内河流水情的变化，可分为若干个水情 特征时期，如汛期，平水期，枯水期或冰冻期等。 不同补给形式的河流，其年内变化特征也不一样。
（五）特征径流 1.洪水 河流水位达到某一高度，致使沿岸村庄、 城市建筑物、农田受到威胁时，称为洪水位。 分类 按照来源可分为 上游演进洪水 和 当地洪 水。 2.枯水 一年中没有洪水时期的径流，成为枯水径 流。 枯水径流主要来源于流域的地下水补给。
σ=
∑(x − x )
i
2
n
3 离差系数 用均方差与均值之比作为衡量相对离散程 度的参数，这就是离差系数
1 Cv = = x x
σ
∑(x − x )
i
2
n
Cv值、观测年数和准确程度的关系 值
达到下列准确度（％）必须观测的年数 Cv 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 +4.0 14 25 39 56 76 100 126 156 189 225 +5.0 9 16 25 36 49 64 81 100 121 144 +6.0 6 11 17 25 33 44 55 69 83 99 +7.0 5 8 13 19 25 33 42 50 62 74 +8.0 4 6 10 14 19 25 32 39 47 56 +9.0 3 5 8 11 15 20 25 31 38 45 +10.0 2 4 6 9 12 16 20 25 30 36 +20.0 1 1 2 2 3 4 5 6 8 9
河 流河流的分段及其特点
河流河流是陆地表面上经常或间歇有水流动的线形天然水道。
河流在我国的称谓很多，较大的称江、河、川、水，较小的称溪、涧、沟、曲等。
藏语称藏布，蒙古语称郭勒。
河流的分段及其特点每条河流一般都可分为河源、上游、中游、下游、河口等五个分段。
(1）河源。
河流开始的地方，可以是溪涧、泉水、冰川、沼泽或湖泊等。
(2）上游。
直接连着河源，在河流的上段，它的特点是落差大，水流急，下切力强，河谷狭，流量小，河床中经常出现急滩和瀑布。
(3)中游。
中游一般特点是河道比降变缓，河床比较稳定，下切力量减弱而旁蚀力量增强，因此河槽逐渐拓宽和曲折，两岸有滩地出现。
(4)下游。
下游的特点是河床宽，纵比降小，流速慢，河道中淤积作用较显著，浅滩到处可见，河曲 发育。
(5)河口。
河口是河流的终点，也是河流流入海洋、湖泊或其它河流的入口，泥沙淤积比较严重。
水系形状表现出复杂的几何特征。
常见的水系形状有：①树枝状水系。
河流排列成树枝状，干流与支流之间以锐角相交，主要发育在地面倾斜平缓、岩性比较一致的地区。
平原地区的河系常属于此种类型。
②辐合状水系。
河流由四周山岭或高地向中心低洼地汇集，多发育在盆地中，如中国新疆的塔里木水系。
③放射状水系。
河流在穹形山地或火山地区，从高处顺坡流向四周低地，呈辐射(散)状分布。
④平行状水系。
河流在平行褶曲或断层地区多呈平行排列，如中国横断山地区的河流和淮河左岸支流。
⑤格子状水系。
河流的主流和支流之间呈直线相交，多发育在断层地带。
⑥网状水系。
河流在河漫滩和三角洲上常交错排列犹如网状，如三角洲上的河流常形成扇形网状水系。
河流水系特征和水文特征考查方向有三个，一是建立的水系水文特征基础上的河流与区域的识别；二是不同区域河流特征的描述与比较；三对具体河流水系水文特征进行成因分析。
本题属于第三种情况，河流水文特征及成因对应如下：流量大小—降水量、流速缓急—地形地势、水位高低—降水量、汛期早晚长短—降水、冰期早晚长短—气温、有无凌汛——气温和流向、含沙量大小—植被状况；水系特征及成因对应如下：水系形成状—地形大势、干支流—地形分布、干流河段—地势分级、源头与河口—地貌类型、流域面积—集水区域、河流发育状况—外力侵蚀。
第二章 河川径流形成的基本知识
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：
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
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
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
二
流域
1 流域
(1)分水线：地形等高线中的极大值区域称为山峰，
山峰的下坡方向为山脊，相邻山峰之间的区域称 为鞍部。山峰、山脊和鞍部的连接线称为分水线
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。
高中地理知识点：地球上的水水循环河流特征
高中地理：地球上的水水循环河流特征⑶对海洋航行的影响：顺洋流航行可以节约燃料,加快速度；寒暖流相遇易形成海雾不利航行；洋流从北极地区携带冰山南下威胁航海。
⑷对污染的的影响：加快净化速度，扩大污染范围。
3. 洋流流向和性质的判读方法步骤：⑴根据等温线分布判断南北半球——若某海区水温北低南高，说明是北半球的海区；反之是南半球。
⑵判断寒暖流的依据：①暖流流经的海区，海水等温线向高纬凸，寒流流经的海区，海水等温线向低纬凸。
(即洋流流向与等温线的弯曲方向相同)②由低纬流向高纬的是暖流，有高纬流向低纬的是寒流。
第三节水资源的合理利用1. 水资源的分布⑴各大洲的分布：亚洲多年平均径流量最多,大洋洲最少⑵各国的分布：巴西多年平均径流量最多,我国居第六位⑶我国水资源分布：空间上南多北少,东多西少;时间上夏秋多,冬春少2. 水资源与人类社会⑴水资源的数量影响经济活动的规模大小; 水资源的质量影响经济活动的效益。
第一节水循环水循环地球上各种水体通过蒸发（包括植物蒸腾）、水汽输送、降水、下渗、地表径流和地下水径流等一系列过程和环节，在陆地、海洋和大气间不断循环的过程就是水循环。
形成水循环的内因是水在通常环境条件下气态、液态、固态三种形态容易相互转化的特性。
形成水循环的外因是太阳辐射和重力作用，其为水循环提供了水的物理状态变化和运动能量。
降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最重要环节，这三个环节构成的水循环决定着全球的水量平衡，也决定着一个地区的水资源总量。
蒸发蒸发是水由液态或固态转化为气态的过程。
蒸发能力通常，将处在特定气象环境中，具有充分供水条件的可能达到的最大蒸发量，称为蒸发能力，又称潜在蒸发量或最大可能蒸发量。
影响蒸发能力的主要因素有：（1）气温高低。
气温越高，蒸发能力越强。
（2）饱和差。
饱和差是某地空气在一定温度下的饱和水汽压与当时实际水汽压的差值。
在其他因素相同的情况下，蒸发速度与饱和差成正比。
（3）风速与湍流扩散。
2第二章_河川水文基础知识
•
1.答：（1）搜集指定断面以上河流所在地区的地形图；（2） 在地形图上画出地面集水区的分水线；（3）用求积仪量出 地面分水线包围的面积，即流域面积。
•
2.答:闭合流域：（1）流域在非岩溶地区，没有暗河、天坑； （2）径流系数小于1；（3）出口断面能下切至岩层。
3.答:（1）毁林开荒使山区的植被受到破坏，暴雨时将会造 成严重的水土流失，使下游河道淤塞，排水不畅；（2）裸 露的坡地，下渗差，暴雨时产生地面径流大，汇流速度快， 将使洪峰大大增高。 4.答: 围垦湖泊，主要使湖泊的蓄洪容积大大减小；同时， 被围垦的土地，还要大量排渍，使河流洪水显著加剧。
Q T y 10 6 F 10 1000 F
3
Q M 103 F
y a 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
Q=0.6*100*1000*1000/(365*24*3600)=1.9m3/s Z= 1200-600=600 mm
a = 600/1200=0.5
M = 19 L/s.km2
1．已知某断面2000年年平均流量为2000m3/s，
该断面以上的积水面积为688421 km2，分别
计算年径流量、径流深、径流模数。
R 365 86400 2000 6.3072 10 m
10
10
3
R 6.3072 10 Y 91.62mm 1000 A 1000 688421
Q 2000 M 0.003 A 688421
（四）我国河流的水量补给
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7.3河川径流与河流特征
• 7.3.1河川径流的形成过程汇入河网， 流出流域出口断面的水流，称为径流。 液态 降水形成降雨径流， 固态降水则形 成冰雪 融 水径流。由降水到达地面时起，到水流流经出 口断面的整个 物理过程，称为径流形成过程。 降水的形式不同，径流的形成过程也各异。我 国的河流以 降雨径流为主，冰雪融水径流只 是在西部高山及高纬地区河流的局部地段发生。 根据形成过程及径流途径不同， 河川径流又 可由地面径流、地下径流及壤中流（表层流） 三种径流组成。