09河流3(径流、要素)

（2）水位历时曲线（虚线）
关于水位历时曲线的绘制方法
（见word文件）
水位过程曲线与水位历时曲线
水 位
（一）水位 5、*几个特征水位
（1）最高水位与最低水位： （2）平均水位： 某一时段内水位的平均值。分为月平均水 位、年平均水位、多年平均水位；其中多年平 均水位为正常水位。 （3）警戒水位： 指江、河、湖泊水面上涨到河段可能发生 险情的水位，是防汛部门规定的江河堤防需要 处于防守戒备状态的水位。
M
F
（二）径流的表示方法 (P82)
（5）径流系数α：
是指任一时段的径流深度（或径流总量）与该 时段的降水量（或降水总量）之比值。
其计算式为：
R P
式中：y为径流深度（mm）；x为降水量（mm）. a < 1
课外练习：
某水文站有40年观测资料，多年平 均流量为Q＝830m3/s。其控制流域面积 为A＝120000km2，多年平均流域面雨量 P＝770mm。试计算该水文站控制流域 的多年平均年径流量、多年平均径流深、 多年平均径流模数和多年平均径流系数。
逆 水 行 舟 靠 岸 边
顺流而下走中间
五、河流的水情要素
(三) 流量 （P111~113） 1、定义：
指单位时间内通过某过水断面的水的体积。常用 Q表示，单位是m3/s。
2、流量的测算、推求：
Q vF
或
Q dQ v dF
0
F
式中：F为过水断面积（m2）；v为流速（m／s）.
超渗产流示意图
地面
蓄满产流示意图
地面 包 气 带
i
Rs
i
Rs
f
包 气 带
f
Rss
地下水面
Rg
地下水面
两种产流方式: (P88~89)
（2）超渗产流：（非饱和产流）
区域条件：多为干旱地区，植被稀疏，土 壤透水性差、含水量低，地下水埋藏深、包气 带很厚。 产流条件：一场降雨往往很难使气带饱和， 但在降雨强度大于下渗强度时，很容易产生地 面径流或壤中流。它与降雨强度有关，而与降 雨量关系不大。 （多见于我国？？地区P97 ）
蓄满产流
超渗产流
两种产流方式: ( P94~96 )
（1）蓄满产流：(饱和产流、超蓄产流)
区域条件：湿润、植被较好、土壤透水 性强、下渗强度大、地下水位较高（离地面 近）、包气带薄。 产流条件：降水很容易使包气带水分饱 和，若降水继续则会产生地面径流、壤中流和 地下径流。该产流方式与降水量大小有关，与 降水强度关系不大。 （多见于我国？？地区，P97）
(三) 流量
4、流量特征指标——
• 瞬时流量Q：某时刻的流量（m3/s）
• 最大流量与最小流量：某时段时内流量最大与最小值
• 平均流量 Q :某时段时内的平均流量（m3/s） 有月平均流量、季节平均流量、年平均流 量、多年平均流量（正常径流量）。用算术平均 法求得。
（三） 流量
4、流量特征指标—— • 河段径流总量W： 某时段时内（通常指一年内）通过某过 水断面的总水量（m3、亿m3）。
3、基于不同流速的水流运动状态：
◆雷诺试验
涡 流
涡 流
（二）流速 4、河道横断面上流速的分布： (畅流期)
（1）垂直方向上（垂线流速分布）
河底流速接近于零，向上流速急剧增加，到某 一处后再向上增加不多，在水面以下约1/5H（0.10.3H)处流速达最大，向水面处，流速又稍微减小。 垂线上的平均流速往往与3/5H（0.6H）处测点 的流速相当， 所以在简单测流速时，往往用这一 点的流速代表整个垂线上的平均流速。
1 16 C R n
——曼宁公式
（二）流速
3、基于不同流速的水流运动状态：
• 层流：在薄层水流或流速极其缓慢时，水质点运动轨迹（流 线）彼此不相混杂、保持平行的一种水流 。 • 紊流：在流速较大的情况下，水质点运动的速度和方向不断 变化，呈跳动状态，流线混杂，也称水流的脉动现象。 • 环流：水质点作螺旋形的运动，在过水断面上投影为环状。 •涡流：河流中水质点聚合成大小不一的水团作旋转运动的现象
*从成因上看，自然界的径流多是降雨径流。
（一）降雨径流的形成过程 (P82~84) 从降水开始到水流流至出口断 面的整个过程，称为径流形成的过 程。它是一个连续的自然过程，可 以划分为降雨、蓄渗、产流、汇流 （集流）四个阶段。
（一）降雨径流的形成过程 (P82~84)
（一）降雨径流的形成过程 (P82~84)
（二）流速
2、流速的测与算：
流速仪法 *实测 浮标法
实 测 流 速
（二）流速
2、流速的测与算：P111
◆谢才公式（计算）
1796年法国学者谢才（Chezy）总结了大量明 渠均匀流的原型观测资料后，得到流速计算公式:
V C RI
V为断面平均流速，R为水力半径，I为水面比降 ，
C为谢才系数，它与河槽粗糙系数n有关：
b\ 测站基面： 为便于记录和计算，某水文站可取其最枯季 节水位以下0.5-1.0米处作为零点。但统一整理 流域资料时应换算为标准基面。
绝对基面起算水位＝测站基面高程＋测站基面起算水位
（一）水位
2、水位测量：
水尺是最简便、最可靠的水位观测装 置。常用的水尺有直立式、倾斜式和矮桩 式等。
五、河流的水情要素
垂线上流速分布（P111）
深 度
距水面 1／5 处 流速最大 距水面 3／5 处 大致为平均流速
流速
（二）流速
4、河道横断面上流速的分布：
（2）水平方向上：
中泓流速大于两岸。
（二）流速
4、河道横断面上流速的分布：
畅流期河道整个过水断面上流速分布规律是： 河面大于河底，中泓大于两岸。可用等流速线图 表示。（P111）
W Qt
5、河流流量的时间变化 ：
（1）年（内）变化（季节变化）：（P118—119）
全年有汛期、平水期、枯水期之别 ，多见于冰雪融水 补给的河流和雨水补给的河流。
•汛（丰水）期：处于较高水位，季节流量可占全年的 50%-70%。我国主要出现在夏季，称为夏汛。有些河流 除了夏汛，还有春汛（桃花汛）。 •平水期：处于中常水位。我国大多出现在秋季，其次， 春季也是平水期。
意义：可分析水位随时间变化的规律，能 直接找出特征水位（如最高水位和最低水位） 的高度和出现的日期。
（1）水位过程曲线（实线）
（一）水位
（2）水位历时曲线： 表示一年中等于和大于某一水位所出现 的累积天数（历时）的曲线。
意义：可从图上分析出一年内超过某一 水位出现的总天数。这对航运、灌溉、防 汛、引水工程设计等都有重要的意义。
（二）径流的表示方法 (P82)
（3）径流深度 R：
把径流总量平铺在整个流域面积上所得到的水层厚度。 单位为毫米（mm），计算式为：
W R 1000 F
式中：W为径流总量（m3）；F为流域面积（km2）。
（4）径流模数M
在单位时间内,从单位流域面积上产出的水量。单位为 m3/s.km2, 计算式为： Q
•枯水期：处于低水位。季节流量不及全年的5%-10%。我 国一般出现在冬春季，北方河水主要依靠地下水补给。
5、河流流量的时间变化 ：
年内特征径流（P120、123）——
▲洪水： 由于大量降水或积雪融水在短时间内 汇入河槽，使流量猛增、水位快速上涨， 形成特大径流，往往因超过河道正常的宣 泄能力，导致灾害发生。 洪水特征三要素：洪峰流量、洪水总 量、洪水总历时。
5、*几个特征水位
（4）相应水位：
是指在同一涨落水期间，上下游站位相相同的水位。 意义：可用它进行短期水文预报；校验上下游水 位观测结果；用已知站水位插补缺测站水位记录。
五、河流的水情要素
（二）流速
1、定义： 指河流中水质点在单位时间内移动的距离。
可用下式表示——
L v t
(单位是m/s)
式中：v为流速（m/s）；L为距离（m）；t为时间（s）
第四章
陆地地表水
§4.1 河流
一、*河流概述 二、 *水系和流域 三、*河流形态特征 四、径流的形成及表示方法 五、河流的水情要素 六、河流的补给
§4.1 河流
四、径流的形成及表示方法（P81-84、94-97）
径流是指到达陆地上的降水，除掉蒸发、固体颗粒 吸附而余存在地表或地下，并逐渐汇入各级河槽，直 至流域出口断面的线状水流。 根据位置分为地表径流和地下径流（包括壤中流） 根据成因分为降雨径流和冰雪融水径流
1、降雨阶段 ：
是径流形成的首要环节、必要条件，是径流的 水源。在降水初期，除少量降在河槽水面上的雨水 可直接形成径流外，大部分雨水因损失不能立即形 成水流。
2、蓄渗阶段：
雨水的损耗阶段，主要损失于植物截留、蒸发、 下渗、填洼等方面，此时，流域内基本上没有水流 产生，但对于补偿地下水以及减少水土流失，有重 要意义。
（2）年内变化（季节变化）：
冰雪融水补给的河流和雨水补给的河流。
（3）年际变化： 雨水补给的河流。
（一）水位
5、水位变化的资料整理、直观表示方法
——水位过程线与水位历时曲线（P110-111）
（1）水位过程线： 指水位随时间（日、月、年）变化的曲线。
绘制方法：以水位为纵坐标，时间为横坐标，按 时间顺序将观测水位值点绘，并连接成曲线。
（一）水位
3、影响水位变化的因素：
水量、河道冲淤、风、潮汐、结冰、 植物、人工建筑物、地壳升降等，而其中最 主要的因素是由于补给带来的水量增减：水 量增加，河流水位上涨；水量减少，河流水 位下降。
（一）水位
4、水位随时间的变化 ：
水位变化比较复杂，但在时间上有一定的规律性——
（1）日变化：冰雪融水补给的河流和感潮河流。
降雨、蓄渗阶段
（一）降雨径流的形成过程 (P83)
3、坡地产流、漫流阶段：
当植物截留、填洼达到饱和，且降水强 度大于下渗强度时，过剩的水量就沿着天然 坡面（地表、地下）以片状流、细沟流的形 式漫无边际地流动，称为坡地产流、漫流。
在不同的自然地理区 域， 产流情况有很大差异， 我国水文学家将产流分为 两种（或三种）方式：
（一）降雨径流的形成过程
（一）降雨径流的形成过程
小结： 径流形成过程实质上是降水在不同下垫面、 不同介质中、沿不同方向的运行过程，是降水和 流域自然地理条件（时空差异）综合作用的产物。 在此过程中，水流方向大体上分垂向与侧向两类， 水分的垂向运行基本上反映了产流阶段的主导机 制，而侧向运行则大体上反映了汇流阶段的基本 机制。
年内特征径流（P120、123）——
▲枯水： 是河流断面上较小流量的总称。枯水经历 的时间为枯水期，当月平均水量占全年水量的 比例小于5%时，则属于枯水期。枯水期河道的 水量完全依赖于流域蓄水量的补给。
五、河流的水情要素
（一）水位（P110 ~ 111 ）
1．定义： 指河流某处的水面高程（水体自由水面 高出某一基面以上的高程）。
水面高度的起算零点称为基面。基面分两种： 绝对基面（标准基面）
测站基面
（一）水位
两种基面：
a\ 绝对基面（标准基面）： 某一河口（海滨地点）的多年平均海平面。 我国统一采用青岛黄海平均海平面作为绝对基面。
第四章
§4.1 河流
陆地地表水
一、*河流概述 二、 *水系和流域 三、*河流形态特征 四、径流的形成及表示方法 五、河流的水情要素 六、河流的补给
§4.1 河流
五、河流的水情要素（P110~124）
水情要素是指：
反映河流水文情势及其变化的因子。 主要包括水位、流速、流量、泥沙、水化 学、水温和冰情等。
Baidu Nhomakorabea
四、径流的形成及表示方法（P81-84、94-97）
（二）径流的表示方法 (P82)
（1）径流量Q：
是指单位时间内通过某横断面的水量，常用单位为m3/s。
（2）径流总量W：
是指在一定时段内通过某一横断面的总水量（ 一般指出口 断面）。常用单位为m3。 其计算式为：
W Qt
式中：Q为平均流量（m3/s）；t为时段（如日、月、年等）。
超渗产流示意图
i
地面 Rs 包 气 … 带 。 … … … … ..
蓄满产流示意图
地面
i
Rs
Rss
包 气 带
地下水面
Rg
地下水面
壤中流的形成：（P91~92）
（一）降雨径流的形成过程
4、河网汇流（集流）阶段 坡地漫流（地 表、地下）进入河 槽，沿着各级河槽 由高处向低处流动 、汇集，直至流域 出口断面。
(三) 流量
2、流量的测算、推求：（P113）
Q vF
v和F 水位H ， 因此Q = f(H)， 这可用“水位— —流量关系曲线” 来表示，并借此 曲线方便地以水 位查求流量。
(三) 流量
3、流量变化曲线（近似水位）
流量过程线: 指流量随时间变化的曲线。 流量历时曲线：表示一年中等于和大于某一流量所出现 的累积天数（历时）的曲线。