水资源与水环境,第2章

（1）在我国的西北地区，除天山、阿尔泰山、祁连山等 地年降水量变差系数较小以外，大部分地区的Cv值在0.4以 上，个别干旱盆地的年降水量Cv值高达0.7以上。因此，广 大西北地区的年降水量变差系数是全国范围内的高值区；
（2）次高值区是华北和黄河中、下游的大部地区，为 0.25～0.35，黄河中游的个别地区也在0.4以上；东北大部 地区年降水量Cv值一般为0.2左右，东北的西部地区Cv可高 达0.3左右。
（1）流域的地理位置是用流域所处的经纬度范围来 表示的。它反映了流域的气候与地理环境的特性，也 是水文区域性变化的一个标志。
（2）流域的气候条件包括降水、蒸发、温度、湿度 和风等。径流情势的变化主要取决于降水，而降水又 与其它气象因素有着密切关系。
（3）土壤、岩石性质和地质构造影响入渗及地下水 的补给，因而也影响到了径流量的变化。
2.1.3 蒸发
蒸发主要包括水面蒸发和陆面蒸发。
水面蒸发主要反映当地的大气蒸发能力， 与当地降水量的大小关系不大，主要影响因 素是气温、湿度、日照、辐射、风速等。因 此在地区分布上，一般冷湿地区水面蒸发量 小，干燥、气温高的地区水面蒸发量大，高 山区水面蒸发量小，平原区水面蒸发量大。
表2-1 我国水面蒸发强度地区分布
雨水补给是指降水以雨水形式降落，当降Fra Baidu bibliotek强度大 于土壤入渗强度后产生的地表径流，雨水汇入溪流和江 河之中，使河水流量得到补充的过程。我国绝大部分河 流补给都以雨水补给为主。此类河流受降水年际和年内 分配的影响明显。
2、地下水补给
地下水对河川径流的补给是又一种补给类型。从水 源上分析，地下水同样来自大气降水补给，但与降水对 河川补给的最大差异在于地下水的补给是经过地下水的 调节作用后再对河川径流的补给，这样就使河川径流的 水情和季节分配发生了重要变化。
就全国而言，年降水量变化最大的地区是华北 和西北地区，丰水年和枯水年降水量相比一般可达3 倍～5倍，部分干旱地区高达10倍以上。南方湿润地 区降水量的年际变化比北方要小，一般丰水年的降 水量为枯水年的1.5倍～2.0倍。
2、年降水量变差系数Cv
数理统计中用均方差与均值之比作为衡量系列数
据相对离散程度的参数，称为变差系数Cv,又称离差系数 或离势系数。变差系数为一无量纲的数。
径流量的年际变化有丰枯交替的特点，连续丰枯的情况 更值得注意。黄河（陕县站）曾出现1922年～1932年连续11 年的枯水段。海河近60年的连旱连丰更为频繁。永定河（官厅 站）在1926年～1933年连续8年出现偏旱。
2.1.2.4 年径流量的季节变化 径流量的季节变化，关键取决于河川
径流补给来源的性质和变化规律。地下水补 给来源的河川径流量的季节变化相对比较小， 而以降水作为主要补给来源的我国大部分河 流的径流量的季节变化取决于降水量的变化。
（4） 增加植被能减缓地面径流、增加入渗和地 面径流量。森林覆盖率加大可使年降雨量有所增加， 同时也增加了流域蒸发量。
(1)均方差σ
均方差的表达式为：
( ) ∑n xi − x 2
σ = i=1
n −1
式中：σ——均方差； x——均值，其表达式为：
∑ x = x1+ x2 +/+ xn = 1 n xi
n
n i=1
xi——观测序列值，i=1,2,3…n; n——样本个数。
(2)变差系数Cv
Cv = σ
x
年降水量变差系数Cv值越大，表示年 降水量的年际变化越大；反之就越小。
年径流 深/mm
占国 径流分 土面
带 积比 例/%
＞0.5 ＞800 丰水带 7.8
0.25～ 0.5
0.1～ 0.25
＜0.1
200～ 800
多水带 26.1
50～200 过渡带 18.6
10～50 少水带 20.9
干旱带 ＜200
＞7
＜10 干涸带 26.6
2.2 河流概况
2.2.1 水系及流域 2.2.1.1水系 2.2.1.2流域
水面蒸发量 ／mm
地区
＞2000 塔里木盆地，柴达木盆地沙漠区
青藏高原，西北内陆地区，华北平原中部， 1200～1600 西辽河上游区，广东省、广西壮族自治区南
部沿海和台湾省西部，海南省和云南大部
800～1000 长江以南的广大山区
600～800 大小兴安岭，长白山，千山山脉
陆面蒸发量主要是指某一地区或流域内 河流、湖泊、塘坝、沼泽等水体蒸发、土壤 蒸发以及植物蒸腾量的总和，即陆地实际蒸 发量。
降水量的年际变化程度常用年降水量的 极值比Kn或年降水量的变差系数Cv值来表示。
1、年降水量的极值比Kn
年降水量的极值比Kn可表示为： Kn=xmax / xmin
式中：xmax——最大年降水量； Xmin——最小年降水量。
Kn值越大，表明年降水量变化越大；Kn值越小， 说明降水量年际变化小，降水量年际之间均匀。
当流域的地面、地下水分水线重合，河流下 切比较深，流域面积上降水产生的地面、地下径流 能够全部经过出口断面排出，这种流域称闭合流域。
与闭合流域相反，或因地面、地下分水线不 一致，或者因河流下切过浅，出口断面流出的径流 与流域的地面集水区上降水产生的径流具有较大差 异时，这种流域称为非闭合流域。
2、流域的几何形态 流域的几何形态常用流域面积、流域长度和平均
根据干、支流的分布和组合情况，水系 可分为扇形、羽毛形、平行状和混合形等形 态。
水系形态对河流水情有重要影响。扇形 水系的汇流时间短，洪水集中，容易形成洪 灾。羽毛形水系的各支流洪水交错汇入干流， 近水先去，远水后来，洪水比较缓和。
2.2.1.2 流域
1、分水线和流域 （1）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，这一地形上的脊线起着分水的作用， 称为分水线或分水岭。分水线是相邻两流域的分界 线。例如降在秦岭以南的雨水流入长江，而降在秦 岭以北的雨水则流入黄河，所以秦岭是长江和黄河 的分水岭。
干旱指数的地区分布与年降水量、年径流深度的分带 性具有密切的关系，如表2-2所示。
表2-2 干旱指数、径流深度、径流系数表
降水分带
年降水量 /mm
十分湿润 带
湿润带
＞1600
800～ 1600
半湿润带 400～800
半干旱带 200～400
干旱指 数γ
＜0.5 0.5～
1.0 1～3
3～7
径流系数 α
相比较而言，降水补给的河流Cv值大于冰川、 融雪和降水混合补给的河流Cv值,而后者的Cv值又 大于地下水补给的河流Cv值。
我国年径流量变差系数Cv值的地区分布大体是：秦岭以 南年Cv值在0.5以下；淮河流域大部分地区在0.6～0.8之间； 华北平原地区可超过1.0，个别河流竟达1.3以上，是我国年 径流量变差系数最大的地区；东北地区山地年径流量的Cv值一 般在0.5以下，松辽平原和三江平原较大，在0.8以上；黄河 流域除甘肃省北部、宁夏回族自治区和内蒙古自治区的Cv值较 大外，一般在0.6以下，上游更小，但近几年来，黄河下游有 变大的趋势；内陆河流域，山区的Cv值一般在0.2～0.5之间， 盆地在0.6～0.8之间，内蒙古高原西部一般大于0.1，最大可 达1.2以上。
据全国水资源评价时分割基流的分析结果，地下水 补给河道的水量约占年径流总量的25%～30%。不同地区 由于河道下切深度、岩性特征、植被等因素的影响，地 下水的补给量差异很大。除此之外，在我国广西壮族自 治区、云南省、贵州省著名的岩溶区，常常有暗河和名 流交替出现的情况，这是一种特殊的地下水补给类型。
2.1.1降水 2.1.2径流
2.1.2.1河川径流的补给 2.1.2.2径流的区域分布 2.1.2.3径流量的动态变化 2.1.2.4年径流量的季节变化 2.1.3蒸发
2.1.1 降 水
降水作为水资源的收入项，决定着不同 区域和时间条件下地表水资源的丰富程度和 空间分布状态，制约着水资源的可利用程度 与数量。
(3)流域形状系数 流域平均宽度B与流域长度L之比为流域形 状系数KB,即：
KB＝B/ L＝F/ L2
扇形流域KB较大，狭长流域KB较小，它在一 定程度上以定量的方式反映了流域的形状 。
3、流域的自然地理特征
流域的地理位置、地形、气候、土壤、植被、地 质、湖沼等直接或间接的影响着流域水文的变化过程。
第二章 地表水资源的形成
（1）地表水为河川径流、冰川、湖泊、沼泽 等水体的总称。 （2）水资源的收支项主要为：降水、蒸发和 径流。其中降水为收入项，蒸发和径流为支出 项。 （3）对一定地域的水资源而言，其丰富程度 是由降水量的多少来决定的，人们所能利用的 是河川径流量。
2.1 降水、径流和蒸发
降水、径流和蒸发是决定区域水资源状 态的三要素。三者之间的数量变化关系制约着 区域水资源数量的多寡和可利用的数量。
2.2.2 河流的组成 2.2.2.1河流分段 2.2.2.2河流组成
2.2.1 水系及流域 2.2.1.1水系
干流、支流和流域内的湖泊、沼泽彼此连接组成 一个庞大的系统，称为水系。水系的名称通常以它的 干流或注入的湖泊、海洋命名，如长江水系、太湖水 系等。
干流和支流是一个相对的概念。在一个水系里面， 一般以长度或水量最大河流作为干流，注入干流的河 流为一级支流，注入一级支流的为二级支流，以此类 推。如长江水系，长江确定为干流，汉水、嘉陵江、 乌江和湘江等是一级支流，丹江和南河等是二级支流， 淇河和淅水则为三级支流。
陆面蒸发量受蒸发能力和降水条件两大 因素的制约。全国陆面蒸发量的分布趋势和 年降水量一样，由东南向西北递减。
干旱指数γ是衡量一个地区降水量多寡、进行水资源 分析的一个重要参数。其定义为某一地区年水面蒸发量 E0与年降水量P的比值：
γ＝E0/P 干旱指数γ表示某一特定地区的湿润和干旱的程 度。值大于1.0，表明蒸发量大于降水量，该地区的气候 偏于干旱，γ值越大，干旱程度就越严重；反之气候就 越湿润。 我国干旱指数γ在地区上的变化范围很大。最低值 小于0.5，如长江以南、东南沿海等地；最大值可达100， 如吐鲁番盆地的托克逊站，干旱指数高达318.9。
流域的分水线是流域的周界。由于水文地质条 件和地貌特征的影响，地面和地下分水线（或分水岭） 可能不一致。如图2-1所示。
图3-1
（2）流域
流域是指汇集地面、地下径流的区域，是相对河流的某一
段面而言。
例如图3-1中断 面Ⅱ控制的流域， 即是断面Ⅱ以上的 地面、地下集水区， 它们的径流将由断 面Ⅱ流出。断面Ⅰ 控制的流域则是断 面Ⅰ以上的集水区 域，但由于它下切 深度浅，其上产生 的径流将有一小部 分从断面下的透水 层中排出，而并未 经过河流断面Ⅰ。
以及地形及地质条件的综合影响，年径流 量的区域分布既有地域性的变化，又有局 部的变化。从全国范围看，年径流分布的 总体趋势是由东南向西北递减。
2.1.2.3 径流量的动态变化
年径流量的多年变化一般用年径流量的变 差系数Cv值表示。
年径流量的多年变化主要取决于年降水量 的多年变化，还受到径流补给类型及流域内的地 貌、地质和植被等条件的综合影响。
宽度及流域形状系数等描述。 (1)流域面积 流域面积是指流域地面集水区
的水平投影面积。通常先在1/50000或1/100000的地 形图上画出流域的地面分水线，然后用求积仪量出它 所包围的面积，这就是流域面积。
(2)流域长度和平均宽度 流域长度就是流域 的轴长。以流域出口为中心画许多同心圆，由每个同 心圆与流域分水线相交点作割线，各割线中点连线的 长度即为流域长度。流域面积F除以流域长度L得到流 域的平均宽度B，即B＝F/ L。
3、冰川、雪融水补给
冰川、雪融水补给是指大气降水以固态 形式降落到地表后不立即补给河道，在气候 变暖、气温升高时，冰川和积雪融化补给河 道的过程。此种补给类型在全国所占的比重 不大，平均年径流量约50km3,约占全国年径流 量的1.9%，水量有限。
2.1.2.2 径流的区域分布 受年降水量时空分布变动的影响，
（3）南方湿润地区是全国年降水量变差系数变化最小的 地区，一般在0.2以下，但东南沿海某些经常遭受台风袭击 的地区，受台风暴雨的影响，Cv值一般在0.25以上。
2.1.2 径流
2.1.2.1 河川径流的补给
河川径流的水情和年内分配主要取决于补给来源。 我国河流的补给分为雨水补给、地下水补给和积雪、冰 川融水补给三种类性。 1、雨水补给