第1章_河道水流的特性
河床演变基本原理
河床演变基本原理王浩霖 201101021530摘要：河床演变是指自然情况下及修建整治建筑物后河床发生的冲淤变化过程。
广义上是指河流形成和发展的整个历史过程；狭义方面则仅限于近代冲积河床的演变发展。
天然河流总是处在不断发展变化过程之中。
而且天然河流的河床形态复杂，演变规律差异很大。
人类在开发利用河流的过程中，要有效地整治河流，必须充分认识河床演变的基本原理及各类河床特殊的演变规律。
本文着重讨论平原冲积河流的问题，但所阐明的基本原理对具有一定冲积层的山区河流也是适用的。
关键字：河床演变基本原理平原冲积河流河型一、平原冲积河流的一般特性1.河床形态与山区河流不同，平原河流的河床形态是在特定条件下水流与河床相互作用的结果，因而具有较强的规律性。
平原河流在平面上具有顺直、弯曲、分汊、散乱等四种外形。
其横断面可概括为抛物线形、不对称三角形、马鞍形和多汊形等四类。
河漫滩和成型堆积体是河床形态中涉及的两个基本概念。
河漫滩是位于中水河槽两侧，在洪水时能被淹没的高滩。
河漫滩既有由侵蚀作用造成的，如石质河漫滩，多见于山区河流，滩面较窄，且向中水河槽一侧倾斜；更多的是由堆积作用造成的，如冲积河漫滩，多见于平原河流，滩面较宽，左右河漫滩分别向两侧倾斜，这是洪水漫滩落淤的结果。
成型堆积体是冲积河流的河底分布着各种形式的大尺度沙丘（尺度远大于沙坡）的统称。
成型堆积体的尺度，包括宽度、深度和长度，和河流的尺度（河宽和水深），是同数量级的。
成型堆积体经常处于发展变化之中，是平原河流河床演变中最活跃的因素。
2.河道水流的一般特性2.1河道水流的基本性质（1）河道水流的二相流特性。
天然河道的明渠流是挟带着泥沙的水流运动，本质上属于二相流。
（2）河道水流的三维性。
河道水流的过水断面一般是不规则的，因此河道水流为三维流动。
过水断面的宽深比愈小，三维性愈强烈。
（3）河道水流的不恒定性。
一方面，来水来沙情况随时空的变化；另一方面，由于河床经常处于演变之中，因此河道水流的边界也随时空变化。
《城市水文学》第一章城市水文学的基本概念
n
i
f i Ai H i
i 1
n
式中： fi——各多边形在流域内的面积，km² ； F—流域面积，km² ； Ai—各雨量站的权重系数。
适用条件：①雨量站分布不太均匀；②地形起伏较大时 包含假定：流域内任何一点的降雨量，都可用和它距离
最近的雨量站代表。
与算术平均法相比较：泰森多边形法适用条件较宽，
降水量过程图
时 段
(2)降雨量累积过程线：从降雨开始至某时刻的降雨量
与该时刻时间之间的关系曲线。
时间 13:42 14:00 14:30 15:34 17:00 18:10 19:00 时段降雨 0 11.5 33.5 31.9 1.6 2.2 累积降雨 11.5 45.0 76.9 78.5 80.7
为了纠正蒸发测量仪 器的误差，需将测量值乘 以蒸发折算系数。
E kE
'
式中E为天然水面蒸发量 E`为蒸发器实测蒸发量 k为蒸发器折算系数。
（二）土壤蒸发 土壤蒸发是土壤中所含水分以水汽的形式逸入大气 的现象。湿润的土壤在蒸发过程中逐渐干燥，该一般分 为三个阶段：
流域的地形特征可以用流域平均高度和流域平均坡 度来反映。
3.流域的自然地理特征 地理位置：经纬度。 气候条件：气温、气压、湿度、降水、蒸发。 4.下垫面条件 地形、地貌、地质构造、土壤、植被、湖泊与沼泽、 人类活动措施。
第三节 降 水
降水的定义：
大气中的液态水滴或固态冰雪颗粒，在重力作用下， 克服空气阻力，从空中降落到地面的现象。
当河段纵剖面为折线时，河段平均比降为：
J=[(z0+z1)L1+(z1+z2)L2+…+(zn-1+zn)Ln-2z0L]/ L2
河流概论
第一章河流、水系与流域第一节河流河流是在一定气候和地质条件下形成的天然泄水输沙通道，是河槽与水流（挟沙水流）的总称。
我国的河流有江、河、水、川、溪等称谓，如长江、黄河、汉水、四川大金川、湖北香溪等等。
雨水降落地面以后，在重力作用下自高处向低处流动，侵蚀地表，形成沟壑，进而发展为小溪，小溪汇集成小河，若干小河又汇合成为大的江河，最后流入海洋或内陆湖泊。
河水流经的谷地称河谷，河谷底部有水流的部分称为河床。
河水在汇流而下的过程中，不断切割、拓展河槽，使河槽断面沿程扩大，以致河流尺度及其泄流能力愈往下游愈大。
河流对人类生存环境有重大意义，人类通过对河流的开发和利用，不断改善生存环境条件，提高社会生活质量。
河流也不时逞凶作恶、危害人类，如有时河水泛滥、决口成灾，有时淤滩碍航、隔断交通，严重时甚至出现断流，威胁人类社会经济发展和生态平衡。
人类面对自然界的河流，一方面要研究河流的特性与规律，发挥河流的服务功能，设法让河流造福于人类；另一方面也要顺其河性，注意善待河流，与河为友，与河长期和谐共存。
一、河流的分类河流的分类方法很多。
按河流的归宿不同，可分为外流河和内陆河(或内流河)两大类。
外流河最终流入海洋，内陆河则注入封闭的湖沼或消失于沙漠而不与海洋相沟通。
按河流所在地理位置，我国的河流有南方河流与北方河流之分。
一般来说，南方河流水量丰沛，四季常流水；而北方河流，则水量相对贫乏，年际间、季际间水量相差悬殊，有些河流在每年的枯水季节可能断流，而成为季节性河流。
按河水含沙量大小，可分为少沙河流与多沙河流。
少沙河流河水“清澈”，每立方米水中的泥沙含量常在几公斤甚至不足1公斤；而多沙河流，每立方米水中的泥沙含量常在几十公斤、几百公斤甚至千余公斤。
按河流是否受到人为干扰，可分为天然河流和非天然河流。
天然河流纯属自然状态，其形态特征和演变过程完全处于自由发展之中；而非天然河流或称半天然河流，其形态和演变受限于人工干扰或约束，如在河道中修建的丁坝、矶头、护岸工程、港口码头、桥梁、取水口和人工裁弯等。
河流动力学复习整理
（0）河流动力学概念:研究冲积河流在自然状态下以及受人工建筑物影响以后河道水流、泥沙运动规律和河床演变规律及其应用的学科。
主要研究内容: 水流结构：研究水流内部运动特征及运动要素的空间分布;泥沙运动：研究泥沙冲刷、搬运和堆积的机理; 河床演变：研究河流的河床形态、演变规律以及人为干扰引起的再造床过程; 河床变形预测：研究预测水流、泥沙运动及河床冲淤演变的方法.研究方法: 理论分析, 室内试验,现场观测，数值计算（1）河道水流的基本特性：河道水流的二相特性；河道水流的三维性；河道水流的不恒定性；河道水流的不均匀性河道水流的水流结构：主流，副流，环流二维明渠流速的分布规律：1.直线层，也成粘滞底层，切应力只有粘滞切力，流速按直线分布2.过渡层，粘滞切力与紊动切力同时存在，流动是层流和紊流的过渡区，该层没有统一的流速分布公式，近似按直线层或对数层公式计算3.对数层，切应力主要是紊动切应力，流速按对数分布4外层区.在对数层以上到水面的区间，切力主要是紊动力，流速分布常以缺速公式表示，故也称缺速区。
流速分布要受上部边界影响，与边壁糙率也有一定关系。
河道水流阻力分解图：见ppt1 76页明渠二维流的阻力损失表达方式：见ppt1 77页（3）按运动状态分，泥沙的运动形式有：（床沙），推移质、悬移质泥沙交换现象：推移质泥沙运动特点：间歇性、置换性、速度小、跳跃性、数量少、消耗时均能量 悬移质泥沙运动特点：速度大、悬浮性、置换性、数量多、消耗紊动能冲泄质：河流挟带的泥沙中粒径较细的部分，且在河床中数量很少或基本不存在的泥沙。
床沙质：河流挟带的泥沙中粒径较粗的部分，且在河床中大量存在的泥沙。
两者主要区别：1.前者是非造床质泥沙，后者是造床质。
2.前者粒径较小，后者粒径较大3.前者在水流中的含量不仅取决于水流条件，还与河段上游流域供沙条件有关。
推移质~悬移质与床沙质~冲泄质命名的区别：前者按运动方式分；后者按造床作用、颗粒大小和泥沙来源分。
河流概论课文说明
河流概论课⽂说明《河流概论》教案第⼀章河流的基本概念1.1 基本知识◆河流、河道、河段？◆⽔道、航道？◆天然航道、⼈⼯航道？◆⽔流、挟沙⽔流？◆河床、河槽、河⾕？◆河底、河岸？◆左岸、右岸？◆引河、减河、运河？1.2 河流的称谓◆⼀般称谓：较⼤的称江、河、⽔、川；较⼩的称溪、涧、源、沟等。
◆特殊称谓----如塘、娄、浜、泾、洪等。
◆两条基本原则：●南“江”北“河”；●⼤“江”⼩“河”。
◆特例：如长江：沱沱河-通天河-⾦沙江-川江-荆江-浔阳江-皖江-扬⼦江-Yangtze River"。
1.3 河流的功能◆泄流输沙◆引⽔排涝◆蓄⽔发电◆交通运输◆⽣态环保◆渔业养殖◆景观旅游◆休闲娱乐1.4 河流的分类◆国内河流与国际河流◆常年性河流与季节性河流◆多沙河流与少沙河流◆天然河流与⾮天然河流◆⼭区河流与平原河流1.5 河流的分段◆河源◆上游◆中游◆下游◆河⼝◆例:长江、黄河1.6 河流的分级◆⼲流与⽀流？◆河流分级：⼀级、⼆级、三级……◆我国河道分级1.7 河流的落差与⽐降◆落差◆⽐降◆⽔⾯⽐降◆河床⽐降◆横⽐降1.8 河流的长度、宽度与深度◆河流长度◆河流宽度◆河流深度◆洪⽔河槽◆中⽔河槽◆枯⽔河槽1.9 河流的深泓线、主流线与中轴线◆深泓线◆主流线◆中轴线◆航迹线◆河床纵剖⾯◆⽔流纵剖⾯◆河流横断⾯◆基本河槽◆主槽1.11 侵蚀基准⾯与侵蚀基点第⼆章⽔系与流域2.1 ⽔系⽔系定义与命名◆⽔系的定义◆⼲、⽀流划分⽅法◆⽔系的的命名⽔系的形态◆树枝状⽔系◆平⾏状⽔系◆放射状⽔系◆辐合状⽔系◆⽻⽑状⽔系◆格状⽔系◆⽹状⽔系◆混合状⽔系⽔系的形成与发展⽔系的基本特征2.2 流域流域的定义◆分⽔线◆集⽔区域◆闭合流域◆⾮闭合流域流域的等级流域的⼏何特征◆流域⾯积◆流域形态●降⽔●蒸发◆下垫⾯因素●地理位置●地形●植被●⼟壤●地质构造●湖泊沼泽第三章河道⽔流3.1 河⽔的来源◆降⽔补给◆融⽔补给◆地下⽔补给◆湖沼⽔补给◆⼈⼯补给3.2 河流⽔情要素⽔位◆正常⽔位◆⾼⽔位◆低⽔位◆中⽔位◆洪⽔位◆枯⽔位◆历史最⾼洪⽔位◆历史最低枯⽔位流速◆测点流速◆垂线平均流速◆断⾯平均流速◆流速沿⽔深分布规律◆流速分布公式流量◆流量过程规律◆⽔位-流量关系曲线3.3 河流径流的形成过程◆降⽔过程◆流域蓄渗过程◆坡⾯漫流过程◆河槽汇流过程3.4 河流径流的度量⽅法◆流量Q◆径流量W◆径流深度Y◆径流模数M◆径流系数α3.5 河流径流的变化特点◆年际变化◆年内变化◆河流洪⽔及其特征3.6 河道⽔流的基本特性◆两相性◆三维性◆不恒定性◆⾮均匀性◆不平衡性◆紊动性◆阻⼒复杂性◆流态特异性第四章河流泥沙4.1 河流泥沙的来源泥沙----随河⽔运动和组成河床的松散固体颗粒。
河道水流和泥沙的一般特性
河流动力学
细颗粒泥沙的物理化学特性
河流动力学
电化学性质
1、比表面积 ：泥沙颗粒表面积与其体积之比
4D2/4 6 D3/6 D
（颗粒越细，该值越大） •比表面积的意义：反映泥沙颗粒的物化作用与重力作用的相对
大小， 越大，物化作用就越大
河流动力学
电化学性质
2、双电层及吸附水膜的特性 （1）细泥沙颗粒在含有电解质的水中， 颗粒周围会形成双电层、吸附水膜。 • 细泥沙颗粒表面带有负电荷，吸引反 离子，形成吸附层（固定层）＋扩散层 • 细泥沙颗粒表面带有负电荷，同时也吸引水 分子形成粘结水＋粘滞水＝束缚水
河流动力学
泥沙的矿物成分与分类
泥沙的矿物成分
既然泥沙来源于岩石风化，则风化岩石的矿 物成分决定泥沙的矿物成分；不同的风化方 式对岩石矿物成分的影响程度不同，因此风 化方式也影响泥沙的矿物成分
物理风化、化学风化以及生物过程
矿物的物理性质
比重或密度：2.65 硬度：≧5，水轮机过流部件硬度一般≦5
河流动力学
泥沙的沉阵速度
沉降形式
泥沙在静止的清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的 沉降速度，简称沉速
反映着泥沙在与水流相互作用时对运动的抗拒能力。 组成河床的泥沙沉速越大，则泥沙参与运动的倾向越 小
泥沙重度＞水的重度，在水中的泥沙颗粒将受重力作 用而下沉。→→初始速度为零，抗拒下沉的阻力也为 零，有效重力起作用，泥沙颗粒的下沉具有加速度。 →→随着下沉速度的增大，阻力增大，终于使下沉速 度达到某一极限值。→→此时，泥沙所受的有效重力 和阻力恰恰相等，泥沙颗粒的继续下沉便以等速方式 进行
河流动力学
弯道环流图
图中，a为平面，b为 横剖面
河流动力学
史灌河河道水流运动特性浅析
式中： Ｘ表示沿流 向的坐标 ； ｔ 表示 时间 ； Ｑ表示流量 ； ｚ 表示水位 ； Ａ表示过水断面面积 ； Ｂ表示河 宽 ； ｑ ． 为沿程 单位
河长流量变化 ； ｎ为 糙 率 。
ＡＰ ｐ ＝ Ａｗ ＡＥ Ｅ ＋ ｂ ０ （ ３ ）
于建筑 、 制砂砖等 ） ， 主槽较为明显 ， 且主槽断面较大 ； 叶集孙 家沟 ～固始段河道 ， 铁砂位于黄砂下部 ， 由于当地群众翻采 铁砂 ， 该段河道出现无数小砂堆 ， 主槽不 明显 ， 且无规律 ； 固 始以下段河道 ， 河床 中部有断续砂丘， 河道主槽较为 明显 。 史灌河左堤长江河 口 ～响水河 口段 ，除钓鱼台 ～ 朱 店
河道
堤防为安徽境ห้องสมุดไป่ตู้内堤防 ，标准较高 ，且坡面均进行了块石护
砌； 五里 拐 子 ～黎 畈 段 （ 长约 １ ． ５ ｋ ｍ） 为以岗代堤段 ； 黎畈 ～
１ 河流 概况
史灌河为淮河南岸最大的支流 ，是淮河干流洪水 的主 要来 源之一 。 史河发源于大别 山北麓的安徽省金寨县牛山 ， 灌河发 源于河南省商城县黄柏山，两条河在 固始县蒋集 汇 合后称史灌河 ， 后向北直下于 固始三河尖陈村入淮河 。 史灌河流域东邻淠河水系 ， 西接 白露河水 系 ， 南依大别 山山脉 ， 北抵淮河。流域跨安徽省金寨县 、 霍邱县及河南省
科技论坛 ｌ 《
史 灌 河 河 道 水 流 运 动 特 性 浅 析
阮 国余 （ 中水 淮河 规划设 计研 究有 限公 司
【 摘
刘士和 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ２ ）
蚌埠
２ ３ ３ ０ ０ ０ 武 汉大 学水 利水 电学 院
治河及工程泥沙第1讲
（2）平面形态
山
a、宽窄相间（由地质构造构成）
区
河 流
b、走向有急弯
c、有许多巨石突出。 d、溪口滩。 （3）纵向 总体看河床较陡，锯齿状。
9
３、水文泥沙特点 山
（1）水文： 洪水猛涨猛落，年内Qmax与Qmin 相差 达几百倍。 （2）水流： a、流速：v大， 最大6~7m/s，变化幅度大。 b、比降J ：一般在1‰以上，局部1%，且变 化也大。 c、流态：紊乱、有回流、旋涡、跌水、水跃 、泡水、横流、流向险恶。 （3）泥沙 ： a、 悬移质都是冲泻质 b、 推移质较多
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水沙不 平衡性
谢 谢！
19
一、基本特性
三维性
对于天然河道，其过流断面为不规则的形 状，流速和泥沙含量不但沿纵向流程改变，在 过流断面上分布也不均匀。如弯道水流受离心 惯性力和重力的共同作用，水面形成横比降。 水流在横断面上形成环流运动，结合河流纵向 运动，构成螺旋流，在螺旋流的作用下，还会 引起泥沙横向输移，使凹岸受到冲刷，凸岸产 生淤积，水流、泥沙运动均呈十分明显的三维 运动特性。
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一、基本特性
非均 匀性
由于河道断面形状不规则，因此 河道水流往往不满足均匀流条件。同 时沿河床运动的泥沙，一般会在床面 呈起伏不平的沙波形态。沿沙波不同 部位，泥沙运动的数量不同，沙波附 近的流速也不同。因此，河道水流是 运动要素沿流程变化的非均匀流．
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一、基本特性
水流中的泥沙与床面上的泥沙不断地 进行交换，挟沙水流在河床表面的各个 部分保持不冲不淤平衡状态。 河道中经常由于自然或人为的原因， 使水流中的水沙平衡关系遭到破坏。这 种改变必将引起水、沙逐渐向新的相对 平衡发展。与此同时不断产生的新干扰， 又会破坏新的平衡，再向更新的平衡发 展。因此平衡是相对的，而水沙不平衡 是绝对的。
河流泥沙动力学
4.1泥沙起动的物理机理（1.0学时）
4.2均匀沙的起动条件（1.0学时）
4.3非均匀沙的起动条件（0.5学时）
4.4斜坡上泥沙的起动流速（0.5学时）
4.5止动和扬动流速（1.0学时）
教学方法与 教学手段
教学方法：1.采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式， 多种教学手段相互补充，使课堂教学与实验教学相结合。
二、课程知识、能力体系
《河流动力学》课程知识（能力）体系
序号
知识单元描述
知识点
对应能力
学时
要求
1
第一章
河流动力学基 本概念简介
河道水流的基本特 性；河道水流的水流 结构；河道水流的紊 动及阻力损失。
掌握河道水流 的基本特性
2
了解
2
第二章 泥沙的特性
河流泥沙来源；泥沙 的矿物特性与分类； 泥沙的几何特性与重 力特性。
4
掌握
5
第五章
沙坡运动及动 床阻力
沙坡形态和运动状 态、沙坡的发展过程 和形成机理；床面形 态的判别标准、沙坡 尺度及其运行速度； 动床阻力。
能熟练掌握沙 坡运动与动床 阻力
3
熟悉
6
第八章 推移质输沙率
推移质简介；均匀推 移质输沙率公式与非 均匀推移质输沙率公 式；估算推移质输沙 率的其他方法；用统 计理论处理推移质输 沙率问题的新进展。
课程简介
《河流动力学》课程是水利水电工程专业的一门专业教育课。是研究河 道在自然状态下以及受人工建筑物控制以后在水流与河床相互作用的过程中 运动发展的力学规律的一门课。本课程的知识点相对分散，公式较多，学生 反映不太好学，因此，在本课程教学中应该以泥沙运动作为主线，以泥沙起 动、推移质运动和悬移质运动的运动规律的分析理解作为重点，进而对理解 泥沙运动对水流阻力、水流运动加以理解掌握。河床演变应与水流泥沙运动 相联系。
河道水流和泥沙的一般特性
河流动力学
• 河道水流的流速分布
河流动力学
河流动力学
河道水流中环流结构
• 因产生原因的不同，环流可以分为因离心 力产生的弯道环流、因柯里奥里（G． Criorid)力而产生的环流、因水流与固体周 界分离而产生的环流等等。
• 水流在弯道内作曲线运动的时候，必然产 生指向凹岸的离心力。水流为了平衡这个 力。通过调整，使得凹岸的水面升高，凸 岸方向的水面降低，从而形成横比降
吨泥沙来衡量，称为侵蚀模数，也称 输沙量模数。下图为我国输沙量模数
分布情况
河流动力学
河流动力学
• 泥沙随水流汇集到河流之中，加上河 床上泥沙被水流冲刷起来，使得河道 水流中含有一定数量的泥沙，常以每 单位体积河水中的泥沙重量表示河流 的含沙量。一般来说，我国北方，特 别是黄河中游的一些干支流，年平均 含沙量有些高达300 kg／m3以上；而 在南方一些省份，年平均含沙量不足 1kg／m3，这样的分布状况，是与我 国各地区的水土流失程度紧密相关的 。下表是我国及国外一些主要河流水 沙特征值的统计资料。附表
筛分粒径：通过筛分法获得的粒径近似值
河流动力学
泥沙的粒径（续）
• 对较粗的天然沙粒测量成果的统计分析表 明，沙粒的中轴长度，和其长、中、短三 轴的几何乎均值(即等容粒径)接近相等且 略大
• 对于粒径在0.062~32.0mm之间的沙粒， 一般采用筛析法
• 用筛析法量得的粒径应相当于各粒径组界 限沙粒的中轴长度。可以近似地看成等容 粒径，或者直接称为筛径
•黄河的河漫滩沉积物就因 孔隙率的不同而有“铁板 抄”与“晃滩沙”的区别。
河流动力学
• 通常泥沙的平均粒径与中值粒径直并不相等。二 者之间的关系应为
河流动力学复习
河流动力学复习第一章绪论考核内容为学科的发展概况、课程的内容及学习任务。
1、了解河流动力学发展的历史；认识水流～泥沙～水电工程可持续发展间的相互关系。
2、了解水流运动与泥沙运动的重要性；3、理解课程的任务与特点；4、了解课程的主要内容。
考核知识点：1、河流动力学的任务2、水流～泥沙～水电工程可持续发展间的相互关系3、河流动力学的研究方法及特点第二章河流动力学基本概念考核内容为河流动力学基本概念1. 河道水流的基本特性:二相性、非恒定性、三维性、非均匀性2. 水沙运动的不平衡性3. 河道水流的水流结构及阻力损失考核知识点：1、河道水流的基本特性2、河道水流的水流结构及阻力损失第三章泥沙特性考核内容为泥沙的分类、泥沙的来源、泥沙的几何特性及泥沙的重力特性。
1. 泥沙的分类2. 泥沙几何特性：粒径，级配曲线，特征值3. 泥沙的重力特性：含沙量、浑水容重考核知识点： 1、泥沙的分类2、泥沙的几何特性及重力特性。
第四章泥沙的沉速考核内容为泥沙沉速的定义、沉降过程中的三种状态、沉速公式、影响沉速的主要因素、泥沙沉速的测定。
考核知识点：1、泥沙沉速的定义、沉速公式2、影响沉速的主要因素、泥沙沉速的测定。
第五章泥沙的起动考核内容为泥沙起动的物理机理，泥沙起动的物理现象及受力分析。
考核知识点：1、均匀沙起动条件：力的表达式，散体及粘性泥沙的统一起动流速公式，2、散体泥沙的起动拖曳力公式，止动与扬动流速。
第六章沙波运动与动床阻力考核内容为沙波运动规律与动床阻力计算。
1. 沙波形态与运动状态，沙坡的发展过程及形成机理，床面形态判别标准，沙波尺度及其运行速度,推求推移质输沙率，沙波运动对河流的影响。
2. 动床阻力：河床与河岸阻力划分，沙粒与沙波阻力的划分，动床阻力的计算。
考核知识点：1. 沙坡的发展过程及形成机理，床面形态判别标准，沙波运动对河流的影响。
2. 动床阻力的计算。
第七章推移质输沙率考核内容为推移质输沙率计算方法。
Ch1 河道水流、泥沙特性2014021
u y 1 m U h
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§1.2 泥沙特性
• 泥沙概念 泥沙：指所有在流体中运动或受水流、风力、波浪、 冰川及重力作用移动后沉积下来的固体颗粒碎屑 （钱宁、1983）。粒径大小可差数十~数万倍。粒径 大小一般变化在0.001~100.0mm 。 泥沙来源：主要来自岩石的风化，土壤侵蚀，火山 喷发产生的火山灰、生物骨骼、贝壳分解及人类各 种生产活动的废弃物。 • 河流泥沙的来源可以分为两类：一类是来自流域降 雨形成的地面径流对地表的冲蚀，通常称为水土流 失；另一类是从原河床沉积层冲刷起来的。河流泥 沙在运动过程中与床沙相互交换，塑造了不表粒径： 中值粒径:d50(median size)：级配曲线中p=50%对应 的粒径。 算术平均粒径（mean diamnter): Dm，几何平均粒径 dmg n
Dm
D
i 1
im i
P
100
（2）非均匀特性：拣选系数φ 和均方差σ（几何标准 1 D84 D50 偏差） D75
第一章：河道水流、泥沙基本特性
• • • • • • • 本章内容： 1、天然河道水流特性； 2、河流泥沙的来源及几何特性； 3、细颗粒泥沙的物理化学特性； 4、泥沙的重力特性； 5、泥沙沉速； 6、泥沙分类。
第一章：河道水流、泥沙基本特性
§1.1 河道水流基本特性 河流是河床和水流两部分相互作用下的水流泥沙 运动。河道由泥土、沙砾、卵石和顽石等组成。河 道水流与明渠水流有较大差异 1、河道水流的两相性：水（连续介质）和沙（非连 续介质的颗粒群体）。（two phase flow-两相流) （1）重力、（2）惯性力、（3）阻力 2、河道水流的三维性：河道断面不规则，顺直段很 短，宽深比小，尤其是弯曲河流。 3、河道水流的非恒定性：来水来沙随时间变化；河 床处于不断的变化中。 4、河道水流的非均匀性： 5、不平衡输沙；
河道治理方案范文(5篇)
河道治理方案范文第一章1.河流是指在一定气候和地质条件下形成的天然泄水输沙通道。
2.深泓线。
是指沿程各断面河床最深点的平面平顺连线。
主流线又称水流动力轴线即沿程各断面最大垂线平均流速处的平面平顺连线。
中轴线是指河道在平面上沿河各断面中点的平顺连线，一般依中水河槽的中心点为据定线，是量定河流长度的依据。
第二章1.河川径流的影响因素：气候，下垫面，人类活动影响2.水系的形成及其发展阶段：a初期阶段。
河网密度小，地面切割深度不大，支流短小，数量不多。
b繁盛阶段：谷道伸长，集水面积扩大，河网密度增大，地面切割深度不断增大。
c并夺阶段：因各条河流发展的不平衡，出现大河袭夺，兼并小河现象，使水系原状改观，河谷地面高程降低，冲积层加厚，水系密度减小，干支流年渐分明。
第三章1.河流径流的度量方法2.洪水三要素。
洪峰流量，洪水总量，洪水历时。
3.河道水流的基本特性：两相性；三维性；不恒定性；非均匀性；不平衡性；紊动性；阻力复杂性；流态特异性第四章1.含沙量：单位体积浑水中的泥沙质量。
输沙量：一定时间段内某断面的泥沙数量。
输沙率。
单位时间内通过河流某断面的泥沙数量。
2.河流泥沙按运动态势分类。
悬移质，推移质，床沙。
3.推移质的运动。
推移质的运动来源于床面泥沙的起动。
当床面泥沙由静止状态开始运动或称启动并达到一定程度后，床面往往会出现起伏不平的沙波，而沙波运动又往往是推移质运动的主要形式，沙波的运动态势是迎流面冲刷，背流面淤积，从纵剖面看整个沙波在水流的作用下往下游缓缓爬行。
第六章1.河流的地质作用：侵蚀作用，搬运作用，沉积作用，2.河床演变的根本原因。
输沙不平衡。
3.河相关系。
冲积平原河流的河床在水流的长期作用下，形成与所在河段具体条件相适应的某种均衡的河床形态，这种均衡河床形态的有关因子和表达来沙来水条件及河床地质条件之间常存在某种函数关系，这种函数关系称为河相关系。
(可写少点)5.河型分类及其演变规律(论述)：a河型分类有。
第3章 河道水流运动基本规律
四、河道水流的环流结构
环流结构是河道水力学中一个颇为重要的问题。 前面已经提到， 河道水流除了主流以外， 还有次生流。具有复归性的次生流被称之为环流。主流一般以纵向为主。环流则否然，它因 产生的原因不同，具有不同的轴向。因此输沙的方向，也不限于纵向。可以这样地说，河流 中的横向输沙主要是有关的环流造成的， 而不是主流或纵向水流造成的。 河道水流的输沙自 然是纵横两向彼此联系的。因此，一个河段的冲淤状况，除了受主流的影响之外，还受环流 的影响。环流就其生成原因而言，可以区别为以下几种。 1．因离心惯性力而产生的弯道横向环流 水流通过弯道时，在弯道离心力的作用下，水流中出现离心惯性力。离心惯性力的方向 是从凸岸指向凹岸，结果使凹岸水面高于凸岸水面，形成横向水面比降。 为了计算横向水面比降的大小，在弯段水 流中曲率半径为 R 的流线上，取一个长、宽各 为一个单位的微小水柱，如图 3-1 所示，分析 水柱受力情况。为了简化起见，只考虑二维恒 定环流。这样，水柱的上下游垂直面中的内摩 阻力可以不计。在这种情况下，水柱在横向受 的力有：离心力 F，两侧动水压力差
[8]
其中 m 为指数流速分布公式中的指数；C 0 为无量纲谢才系数，C0 C / g ， （这里的 C 为 谢才系数），与对数流速分布公式中的摩阻流速有下列关系； v v / C 0 ，其中 v 为垂线平 均流速。只要已知 C 0 与 m 之间的关系，便可实现式(3-2)及式(3-5)之间的转换。
83
侧或一侧，有平均单宽流量较小的、近岸的边流带。主流线及主流带对河段的流态及发展趋 势有决定性的作用，是河流水力学分析主要研究对象之一。 除主流线之外， 还可取最大单宽动量线(亦称动力轴线)或最大单宽动能线来表示河道水 流的轴线。 主流线、 最大单宽动量线及最大单宽动能线在河段正流中的位置相近而不一定重 合。在很多情况下，可任取三者之一作为河道水流的轴线，差别不是很大。但在研究某些特 殊问题时，则三者的代表性会有明显不同。如研究堤防受水流顶冲强度，则以采用最大单宽 动量线为宜。 此外，沿河床各横断面中高程最低点的平面平顺连接线，称为深弘线。某些河段的深弘 线位置，可能在同一时段与主流相近或相重合，但也可能相差很远。 在河道水流中，与正流相对应的，有副流或次生流。所谓副流或次生流就是从属于正流 的水流，不能单独存在。这种副流或次生流，有的具有复归性，或者基本上与正流脱离，在 一个区域内呈循环式的封闭流动； 或者与正流或其他副流结合在一起， 呈螺旋式的非封闭的
河道水流的基本特性
河道水流的基本特性河道水流居高向下、向低处流，走比降大、畅通无阻的路，也就是走直路、近路，总是沿着阻力最小的方向流动，这是河道水流的最基本机理。
一、“水行性曲”剖析“水行性曲”常常被当作对游荡性河流进行弯曲治理的依据之一。
严格的讲，“性曲”只是“水行”的规律，是水体受软硬不均、不均衡的边界条件约束而造成的，并不是水体自身的特性。
水体自身的特性应是在不受边界条件约束或在均衡的边界条件下的状态，无风时的大气边界可视为是均衡的，水体在这样的边界下的运行叫做“飞流直下”，就是瀑布，这也就是说，水体自身的特性是“直”，而不是“曲”。
不能简单的讲“水行性曲”，要透过“行曲”的表象看到“本性走直”的本质，把水体自身的特性与“水行性曲”区别开来。
二、水流走直最基本机理的生动体现由于河道水流的最基本机理是走直，向低处流，要走近路，因此，当环流紊动造成的弯曲导致水流不畅时，就会自然裁弯取直。
河流的自然裁弯取直是河道水流走直最基本机理的生动体现。
“大水走直”是河道水流走直最基本机理的又一生动体现。
“大水走直，小水走弯”是河势演变的一般规律，由于黄河游荡性河道河槽极为宽浅，河槽对水流的约束作用弱，因此在洪水期（大水时）形成的河槽总是顺直的，洪水沿着最大比降方向流动，这就是洪水期河势趋直的原因所在；至于河流的弯曲，则是由于小水期受河床上犬牙交错边滩条件的制约而被迫沿着弯曲的流路流动。
大水动量大，克服了边滩的约束，走直；小水动量小，克服不了边滩的约束，走弯。
如果真的是“水行性曲”，或者是“水性行曲”，那么为什么不“大水走弯”、“瀑布走曲”呢？三、河道水流影响因子重力属性和克氏力属性是河道水流本身所固有的属性；环流弯曲是边界条件的不均衡所致，不是河道水流本身所固有的属性；而河道水流本身所固有的属性中，重力相较于克氏力而言，占据绝对的主导地位，所以说河道水流的最基本机理是走直。
四、黄河下游均是顺直微弯规顺河道黄河下游河道无论是游荡性河段、过渡河段还是所谓的弯曲性河段，包括河口段在内，实际情况均是顺直为主、附以微弯的顺直微弯规顺河道（见表1），这主要是河水走直最基本机理起主导作用和排沙要求河水畅通的结果。
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。
沟谷流水地貌
第三章流水地貌概念：地表水在流动过程中，对沿程的物质进行侵蚀、搬运、和堆积所形成的各种地貌。
类型：按流水运动特性坡面径流：有片流和股流，无固定路线。
沟谷水流：有固定路线（沟谷、河槽）按流水持续性经常性流水：持续性第一节流水作用一、流水的基本特性（一）层流与紊流1. 层流：水质点有一定的轨迹，与邻近的质点作平行运动，彼此互不混乱。
2. 紊流：水质点呈不规则的运动。
且互相干扰，在水层间夹杂大小不一的旋涡运动。
旋涡的产生，是由于上下各水层流速不同，分界面上形成相对运动，这种分界面极不稳定，很容易造成微弱的波动；这种波动逐渐发展，最后在交界面上形成一系列的旋涡。
（二）环流与螺旋流1. 概念：在弯曲河道中，由水面从凸岸流向凹岸的表层流和河底从凹岸流向凸岸的底流构成一个连续的螺旋形向前移动的水流，称为横向环流。
2. 产生原因：弯道离心力和地球偏转力。
弯曲河道由于水流本身偏转而产生离心力。
离心力F=mv2/r，m为水量，v为流速，r为弯道半径。
因水流流速随水深而减小，离心力也随水深加大而减弱。
受较强离心力作用的上层水流就会朝向受较弱离心力作用的下层水流方向排挤，因而产生向下水流。
另外在同一深度不同部位弯道的横向水流流速也不一致，靠近凹岸处流速大，凸岸处流速小，因而在同一深度各点离心力的强弱也有差异。
凹岸水流随着下降水流沿河床底部向凸岸排挤，以维持水流的连续性，靠近河面水流则由凸岸流向凹岸，整个河床内的水流发生连续性的螺旋状前进。
在地球自转的影响下能产生偏转力，在北半球河流向右岸偏，南半球河流向左岸偏。
地转偏向力作用的强弱与水流流速和水量成正比。
就同一河段来说，表层流速大于底层流速，因而表层水流所受地转偏向力大于底层水流。
在弯道上，横向环流方向和片状力方向有的一致，有的不一致。
一致时，弯道环流加强；不一致时，弯道环流减弱。
二、流水的侵蚀作用1. 片状侵蚀即坡面侵蚀，指坡地上没有固定流路的薄层水流，较均匀冲刷地表疏松物质引起的侵蚀现象。
弯曲宽浅河段水流运动特性及河道冲淤演变分析
本段 为 弯道段 ， 道 的右岸 为 凹岸 ， 岸为 凸岸 ， 河 左 断
面形 态是 典型 的不 对称 “ ” ， 流运 动也 显 现 出弯 道 Ｖ型 水
水流 的特 征 ： 道深 泓 位 于 凹 岸 ， 河 枯水 期 水 流在 主 槽 内
降则大于凸岸。弯顶以上的水面纵 比降宽浅河段既具有 弯曲型河流的一般特点 ， 弯 又具有 自身特殊的特点和 演变规律 。该文 以汉江兴 隆至新泗港这 一
典型 的弯曲宽浅河段 为例 ， 用 ２ ０ 利 ０ ５年 实测河道地形与水流 资料 ， 采用数 学模 型计 算模 拟 了河段 内的水流运动 ， 究了弯 研
速 横 向分 布均 为不对 称 形 态 ， 主流 靠 近本 河段 的 凹岸 ， 即左岸 。 当流量 增加 时 ， 主流也 逐渐 离开 凹岸 。
２ １ ２ 流速 的沿程 变化 ．． ２ 水 流运 动特 性分 析
表 ２给 出 了不 同流 量 级 下 断 面最 大 垂 线平 均 流 速 的统计 结果 。从 表 中可 以看 出 ：
以定性 比较 不同流 量 级 水 流运 动 变 化 规 律 。计 算 边
界条 件见 表 １ 。
表 １ 水 流 运 动 计 算 边 界条 件
流动 ， 此时 流速分 布也 呈 现不对 称性 ， 主流贴 近 凹岸 ， 凸
岸 边滩 处 流速较 小 ； 随着 流量 的增加 。 流漫 滩 ， 时流 水 此
（ ．广 东省 水利 水 电科 学研 究院 ， 东省 水动 力学应 用研 究重 点 实验 室 ， 东 广 州 ５ ０ １ ； １ 广 广 １６０ ２ ．中水珠 江规 划勘 测设 计有 限公 司 ， 东 广 ｔ ５０ １ ； 广 ＇ １６ ０ １ ＂ ｔ
３ ．武 汉大 学水 资源 与水 电工程 科 学 国 家重 点 实验 室 ， 北 武汉 湖
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雷诺应力大部分由猝发在约25％时间产生
由马蹄形涡的形成、发展到形成喷射和清扫，整个过 程称为猝发现象
下扫 上抛
下扫
上抛
u (m / s)
v( m / s )
边界层猝发过程的流速分布
（3）紊动大小的表达-紊动切应力
由于涡漩混掺引起质点动量交换而产生脉动流速 及相应紊动切应力，也称附加切应力。
表达形式1：
水文 特征 含沙量 结冰期 流速等 水系形态、河流密度、支流 长度 水系 特征 流域面积 流向 河道
河流 特征
二、河流水系特征
1、河系： 流域里的大大小小的水流路线，构成脉络相通 的系统，称为水系（河系、河网）。 水系是由干流和他的全部支 流构成的一个独立的水道系统 （河槽系统）。 水系的名称通常以他的干流或 注入的湖泊命名。
沿水流方向的断面——纵断面
3.河流的纵比降 任意河段两端（水面或河底）的高差为落 差，单位河长上的落差为河段比降，用以 小数或千分数表示 。
河流比降公式：
(h0 h1 )l1 (h1 h2 )l2 (hn 1 hn )ln 2h0 L J 2 L
J ——河流的比降 hn ——自上游到下游沿程各点河底高程，m ln ——两点间的距离，m L ——全河流的长度，m
马蹄形涡的上举最终形成底部低流速流体向上层高流 速流动区的喷射。低速流体向上喷射将伴随上层高速 流体向下层俯冲而冲入形成清扫。
喷射和清扫形成流体内部剪切层，使断面瞬时流速呈 现相当复杂的状况。
再现 Kline实 验(1967) 下扫 sweep 猝发 bursting 氢气泡 (涡丝) 上抛 ejection 马蹄涡
（2）紊流发生的物理过程
在靠近固体壁面的粘性底层中，在平面上具有顺流向 的高速带和低速带相间形成的带状流动结构
（2）紊流发生的物理过程
在低速带向下游流动的过程中，其下游头部常缓慢上 举，低速带与固体壁面间距离逐渐增大，低速带与固 体壁面之间产生横向漩涡。
二维平均流 的涡丝 马蹄涡（发夹涡） （Hairpin vortex）
§1-2 河道水流的运动结构
一、河道水流的紊动特征
（1）紊流的形成条件
（2）紊流发生的物理过程 -猝发现象是紊流得以发生和赖以维持的物理过程
-在流动稳定的情况下，即使产生明显的扰动，也将 被衰减，因而流动并不会从层流转变为紊流。
-当流动失去稳定，在壁面边界层流中，猝发现象将 导致层流到紊流的转变，并提供维持紊流运动所需要 的大部分能量。
§1-2 河道水流的运动结构
二、河道水流的紊动特征
• 在水力学中将流体运动状态区别为紊流和 层流两大类型。在紊流中又分为光滑区、 粗糙区（或阻力平方区)，以及介学三者之 间的两个过渡区。 • 河道水流普遍具有较大的雷诺数，从工程 观点来看，河道水流一般居于紊流阻力平 方区。
（2）紊流的主要特征
①流体质点的运动极不规则，流场中各种 流动参数的值具有脉动现象。 ②由于脉动的急剧混掺，流体动量、能量、 温度以及含有物的浓度的扩散速率较层流 为大。 ③紊流是有涡流动，并且具有三维特征。
• 河床断面特征
上游：连接河源，位于河流上 段，较大河流的上游往往高山 夹峙，沿河有许多峡谷，河床 一般窄而深。 特点：水流急，落差大，洪水 涨落急剧，带有跌水等险滩。
中游：河流中段，多位于丘 陵地区。 特点：河面较宽，河床坡度 较平缓，水流较平静。
下游：河流最下一段，大河 流下游位于冲击平原地区。
分布反推εm值。
（4）结冰期有无或长短（最冷月月均温），水能蕴藏 量（由流域内的地形、气候特征决定）。
§1-2 河道水流的运动结构
一、河道水流的基本特性 河道水流是在河谷地质、地貌与水文条件的作用下而构 成它的特性的，人为因素也可能给予程度不同的影响。这 种基本特性可以概括为以下几点。 （1）河道水流的二相特性
特点：河床较宽，复式断面 （图），河槽纵向坡度平缓， 流速较小。
河口：河流终点，大河流入 海洋，小河流入湖泊或其他 河流，再者消失沙漠之中。
3、弯曲系数
• 河流的弯曲系数表示河流平面形状的弯曲 程度，可用河流实际长度与河流两端间的 直线长度之比来衡量。
L l
L2
L1
三、河流水文特征
主要包括四个方面： （1）水位： 决定于河流补给类型，以雨水补给的河流，水位变化 由降水特点决定；冰川融水补给的河流，水位变化由 气温特点决定 （2）流量： 以雨水补给为主的河流，看降水量的多少；流域面积 大，一般流量大
Hack发现河流某一控制点以上的干流长度与该点 以上的流域面积之存在如下关系：
L =1.27F0.6
流域几何特征 表示流域整体外形特征的还有：
形态要素：
流域圆度： 流域狭长度： 流域对称指标：
R f Au / L
2 f
Ac—与流域具有同 一周长的圆面积
Rc Au / Ac
Re Dc / L f
2、形成过程
流域内，自降雨开始到水流汇集到流域出口断面的整 个物理过程，称为径流形成过程。 降水（雨、雪、雹等）----流域蓄渗----坡面漫流----河 槽集流-----河川径流
较大的称江、河、川、水，较小的称溪、涧、沟、曲等。如长江、黄河、钱塘江
3、河段分类：
河流的分段：河源、上游、中游、下游、河口
流域：河口断面以上的集水区域。 地
面分水线包围区域为地面集水区，地 下分水线包围区域为地下集水区。
闭合流域：在垂直方向地面、地下分
水线重合，地面集水区上降水形成的 径流正好由流域出口断面流出，一般 的大中流域均属此类。
非闭合流域：地面、地下分水线不重
合的流域，如岩溶地区的河流和一些 很小的流域。
流域几何特征
Ni RB
i
（2）河长率：水系中各级河流的平均河长与该河流 级别i近似于正几何级数关系。
Li L1R
i 1 L
（3）面积率：随着河道级别的增加，河道的平均流 域面积倾向于一列递增的几何数列。 （4）河流比降率：随着河道级别的增加，河道的平 均纵向比降倾向于一列递减的几何数列。
2.流域及其分类
河流动力学概论
§1 河流及河道水流的特性
第一节 河流及河流特征
一、河流的基本概念 从水文学的定义来说，在陆地表面上接纳、汇 集和输送水流的路径和通道称为河槽，河槽与 其中流动的水流，统称为河流。 从河流动力学的角度来说，河流是由水、泥沙 及河床边界共同组成的系统，三者相互制约、 并受外部各种因素和人类活动的影响。
50年代中国的周培源对于均匀各向同性紊流提出了旋涡结构理论；同时，
紊流的试验研究使人们对紊流的性质也有了进一步的了解。 60年代以后，氢泡法、高速摄影等量测技术的使用更进一步揭示了紊流
机理；电子计算机的应用也使量测数据处理简易化，从而对紊流的起源、
紊流的内部结构有了深入的认识。对壁面紊流的起源提出了猝发现象的 图形。
Transition Zone 过度带，中游
Water Sediment 水 沉积物
Floodplain Zone 泛滥平原带
3 河流分段
– 河源：溪涧、泉水、冰川、沼泽或湖泊
– 上游：落差大、水流急、河谷狭窄、急滩和瀑布
– 中游：比降变缓，河槽拓宽曲折，两岸有滩地
– 下游：河谷宽，比降和流速小，河道淤积明显，
（3）紊流理论发展
1883年，O.雷诺发表了他观测层流及紊流流态的文章，并于1894年推导
出索流时均流动的基本方程——雷诺方程式。
20世纪20年代以来，发展了各种半经验理论和各种紊流模型，从而对紊 流问题可进行定量的分析。
从30年代起，紊流统计理论，特别是G.I.泰勒的均匀各向同性紊流理论
得到了发展； 40年代苏联的A.H.科尔莫戈罗夫提出了局部各向同性紊流理论。
河床底部比降越大，水面比降越大
偏转力引起的横比降
3、河流形态特征
（2）横断面：水流方向垂直的断面——横断面 河槽中某处垂直于流向的断面称为在该处河 流的横断面。它的下界为河底，上界为水面线， 两侧为河槽边坡，有时还包括两岸的堤防。 横断面又称为过水断面，它是计算流量的重要 参素。 常见的断面形式有矩形断面，马蹄形断面等。
1、河系： 流域里的大大小小的水流路线，构成脉络相通 的系统，称为水系（河系、河网）。 Horton-Strahler河流分级法： ①直接发源于河源的小河流为1级河 流；
②两条同级别的河流汇合而成的河
流级别比原来高一级； ③两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的河 流的级别
（1）水系的平面形状
流域面积F：在地形图上绘出流域的分水线，分水线包围
的面积，即流域面积，以km²计。(也用 A 表示) 河网密度D：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。
流域长度 Lf：从流域出口到流域最远点的流域中线长度，
km计
平均宽度 B: 流域形状系数:
B = F / Lf K = B / Lf
式中， u x u y 是指空间某点瞬时
u x 和 u y 在某时段的时均值。
；
ux ux u x
u y u y u y
ux 为时均值， 式中，u x 为瞬时值，
u x 为X方向的脉动流速
（3）紊动切应力
表达形式2：
影响εm的几个量在量测和确定上都存在不少困 难，在实际计算中，通常由切应力和时均流速
天然河流属于挟带泥沙的两相明渠流
（2）河道水流的三维性
过水断面不规则，宽深比越小，三维性越强
（3）河道水流的不恒定性
一是来水来沙随时空变化，二是河床演变，河道边界随时空变化，两 者相互依存，制约和相互促使变化发展。
（4）河道水流的不均匀性
河道水流的非恒定性致使不均匀性，顺直河道，河床冲淤相对平衡， 水流基本稳定，过水断面沿程变化较小时可当作均匀流处理。