第二节河流与流域
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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。
工程水文学教学大纲
《工程水文学》教学大纲课程编号：L265009 课程类别：专业限选课学分数： 1 学时数：16适用专业：土木工程应修基础课程：《水力学》、《高等数学》一、本课程的地位和作用本课程是土木工程专业技术平台课程中的一门专业限选课程。
它是一门阐述和运用水文规律、开发和发挥工程效益的学科。
主要介绍在水循环从降水到径流过程中，关于地面径流的形成、观测，以及对土木工程建筑物的影响。
二、本课程的教学目标本课程的教学目的，是使土木工程专业学生，了解自然界中水的运行变化与河川径流的关系，具有分析计算河渠设计流量和确定过水建筑物孔径等的设计知识。
三、课程内容和基本要求第一章绪论1、教学基本要求掌握水文学的概念，了解工程水文学的研究方法及水文学的发展。
2、教学内容第一节水文学第二节工程水文学的研究方法第三节水文学的发展第二章水文循环与径流形成1、教学基本要求了解水文循环与水量平衡的概念及河流与流域、河流基本特征、径流的形成；泥沙运动与河床演变、造床流量与河相的关系。
2、教学内容第一节水文循环与水量平衡第二节河流与流域第三节降水第四节土壤水、下渗与地下水第五节蒸散发第六节径流第三章水文信息采集与处理1、教学基本要求了解测站与站网的概念，熟悉水位、流量及泥沙观测及水质检测，掌握水文数据处理。
2、教学内容第一节测站与站网第二节水位观测第三节流量测验第四节泥沙测验与计算第五节水质监测第六节水文调查与水文遥感第七节水文数据处理第四章流域产汇流计算1、教学基本要求掌握土的成因类型、土的工程地质性质、土的工程分类及特殊土的工程地质性质2、教学内容第一节降雨径流要素计算第二节流域产流分析第三节产流计算第四节流域汇流计算第五章水文预报1、教学基本要求了解水文预报在各个不通阶段的预报方法2、教学内容第一节概述第二节短期洪水预报第三节洪水实时预报方法第四节水文预报精度评定第五节中长期水文预报简介第六节施工水文预报第六章水文模型1、教学基本要求了解水文模型的概念，熟悉水文系统理论模型及水文概念性模型2、教学内容第一节概述第二节水文系统理论模型第三节水文概念性模型第七章水文统计1、教学基本要求了解水文统计的概念，熟悉随机变量及概率分布，掌握水文统计的方法。
水文学原理-第4章 河流与流域
2020年2月1日
5
沿水流方向河流可分为：河 源、上游、中游、下游和河口 河源：河流的发源地，可以 是冰川、泉水、沼泽、湖泊等 上游：深山峡谷，落差大， 水流急，急滩瀑布 中游：两岸有滩地，河床较 稳定 下游：平原，河槽宽，比降 小，水流缓，浅滩河湾 河口：河流的终点，河口三 角洲
2020年2月1日
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河口
③流域平均宽度
流域平均宽度（B）——流域面积与流域长度的比值
B F L
若两个流域面积相等，L越大，则B越小，水的流程也越长，这 样的流域，洪峰流量较小。 反之，L小，B就大，这样的流域，洪水威胁就大。
2020年2月1日
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④流域形状 流域形状系数——流域平均宽度与流域长度的比值。
2020年2月1日
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（3）流域的自然地理特征主要包括： 地理位置 气候特征 下垫面条件
2020年2月1日
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流域地理位置：一般用流域中心或其边界的经纬度表示，如黄河 流域位于北纬32～42和东经96～11 9。还需要说明流域距离海洋 的远近以及与其他流域和周围较大山脉的相对位置，影响水汽的输 送条件，直接导致降雨量的大小和时空分布的不同。 流域气候条件：包括降水、蒸发、气温、湿度、气压、风速等。 降水量的大小及分布，直接影响河流年径流的多少；蒸发量则对年、 月径流有重大影响。气温、湿度、风速、气压等主要通过影响降水 和蒸发，从而间接影响流域径流。 流域下垫面条件：下垫面是相对于大气层而言的地球表面，流域 的下垫面条件指流域的地形地貌、地质构造、土壤和岩石性质、植 被、湖泊、沼泽、河网等情况。
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第二松花江与嫩江汇合流向东 北，经哈尔滨、佳木斯、同江等 市县，于同江县东北约7km处由 右岸注入黑龙江。 根据松花江干流的地形及河道 特性，可分为上、中、下三段， 即由三岔河至哈尔滨市为上段， 上段全长240km，区间集水面 积3万km2，河道流经松嫩平原 的草原、湿地。哈尔滨市至佳木 斯市是松花江干流中段，穿行于 断崖、低丘和草地之间。由佳木 斯至同江是松花江干流下段。
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。
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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：
河流与流域.
水系
• 通常把流入海洋的河流称为外流河，补给 外流河的流域范围称为外流流域。流入内 陆湖泊或消失于沙漠之中的这类瞎尾河称 为内流河，补给内流河的流域范围称为内 流流域。如塔里木河为内流河。
(2) 支流 ( Tributary ) 流入一较大河流或湖泊的河流。 支流是分级的：一级支流(注入干流的支流)； 二级支流(注入一级支流的支流)； 三级支流(注入一级支流的支流)； 四级支流 (注入一级支流的支流)
• 2、物理功能——泥沙过程、栖息地和温度
– 泥沙过程 – 河床过程 – 提供栖息地和底质 – 保持温度
• 3、化学功能
– 保持水质 – 维持营养循环
• 4、生物功能
– 提供栖息地 – 促进生物生长 – 保持演替过程
河流连续体概念
• 包括四个方面：
– 水文-水力学的连续性 – 营养物质、能量的连续性 – 生物结构的连续性 – 信息流的连续性
河流地形
• 河床——枯水期水流所占据的谷底部分。
– 浅滩——一些冲击物堆积体，边滩、心滩 – 深槽——浅滩与浅滩之间较深的河段 – 沙波——河床中的微地貌，顺行沙波，逆行沙波 – 壶穴——是基岩河床中被水流冲磨的深穴 – 岩槛——基岩河床中较坚硬岩石横亘于河床底部 形成的，常形成瀑布和跌水
浅滩、边滩、深潭
河流分段示意图
河流（River）
• 上游比降大，流速大，冲刷占优势，河槽多为 基岩或砾石；中游比降和流速减小，流量加大， 冲刷、淤积都不严重，但河流侧蚀有所发展， 河槽多为粗砂。下游比降平缓，流速较小，但 流量大，淤积占优势，多浅滩或沙洲，河槽多 细砂或淤泥。
水系
• 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。水系的名称通常以他的 干流或注入的湖泊命名。 • 水系是指某一干流及其支流组成的河槽系 统。 • 干流和支流的概念：一级支流、二级支流、 三级支流等
第二节 长江流域
整治措施
①退耕还湖，疏浚湖泊，增强湖泊对洪水的调蓄容量； ②搞好分洪工程．继续加强和完善荆江分洪工程； ③以水土保持为中心，营造防护林； ④修建水利工程，发挥水利枢纽的拦洪治沙功能。
③长江流域下游整治
主要问题：水体和大气的质量普遍下降，环境污染严重。
原因分析
工农业发达，排放大量的污染物
整治措施——综合治理环境污染
阅读资料
三大港口货运量数据比较:重庆港、武汉港、 南京港是长江上游、中游、下游最有代表性 的三大货运港口。以下是三大港口2005年的 货运量数据。
重庆港：货物吞吐量 5251.3万吨，集装箱吞 吐量21.98万标箱。
武汉港：货物吞吐量 4938.6万吨，集装箱 吞吐量23.72万标箱。
南京港：货物吞吐量 11610.25万吨，集装 箱吞吐量60.50万标箱。
2、保护和治理措施：
①长江流域上游整治
主要问题：水土流失严重 自然原因
地形复杂，坡度大，崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害频繁。 人为原因：过度放牧，草场退化，乱砍滥伐森林。人类不合理
的开发，破坏了森林植被。 整治措施 • 加强长江防护林和水源涵养林的建设；实行封山育林、育灌、
育草的保护政策，对现有森林实行保护性的经营与开发，保 护该地区的生态环境。
矿产
气候温和、土壤肥沃 连，地势低平、水
有色金属矿产丰富 网密布
地形崎岖、地势险峻、河道弯曲、水流不畅 地势低洼，易形成
多滑坡、泥石流
洪涝
社会 优势 经济 条件
不足
开发方向
交通不便，经济落后
水陆交通便利、农业 较发达、有色金属冶 炼工业发达
资金、技术、经济发 展水平次于下游，工 业污染较严重
水陆交通发达、城 市密集、经济最发 达、科技力量雄厚、 劳动力素质高
①退耕还湖，疏浚湖泊，增强湖泊对洪水的调蓄容量； ②搞好分洪工程．继续加强和完善荆江分洪工程； ③以水土保持为中心，营造防护林； ④修建水利工程，发挥水利枢纽的拦洪治沙功能。
③长江流域下游整治
主要问题：水体和大气的质量普遍下降，环境污染严重。
原因分析
工农业发达，排放大量的污染物
整治措施——综合治理环境污染
阅读资料
三大港口货运量数据比较:重庆港、武汉港、 南京港是长江上游、中游、下游最有代表性 的三大货运港口。以下是三大港口2005年的 货运量数据。
重庆港：货物吞吐量 5251.3万吨，集装箱吞 吐量21.98万标箱。
武汉港：货物吞吐量 4938.6万吨，集装箱 吞吐量23.72万标箱。
南京港：货物吞吐量 11610.25万吨，集装 箱吞吐量60.50万标箱。
2、保护和治理措施：
①长江流域上游整治
主要问题：水土流失严重 自然原因
地形复杂，坡度大，崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害频繁。 人为原因：过度放牧，草场退化，乱砍滥伐森林。人类不合理
的开发，破坏了森林植被。 整治措施 • 加强长江防护林和水源涵养林的建设；实行封山育林、育灌、
育草的保护政策，对现有森林实行保护性的经营与开发，保 护该地区的生态环境。
矿产
气候温和、土壤肥沃 连，地势低平、水
有色金属矿产丰富 网密布
地形崎岖、地势险峻、河道弯曲、水流不畅 地势低洼，易形成
多滑坡、泥石流
洪涝
社会 优势 经济 条件
不足
开发方向
交通不便，经济落后
水陆交通便利、农业 较发达、有色金属冶 炼工业发达
资金、技术、经济发 展水平次于下游，工 业污染较严重
水陆交通发达、城 市密集、经济最发 达、科技力量雄厚、 劳动力素质高
八年级地理下册 第七章 第二节 长江流域课件
第五页，共二十二页。
(2)发展的优势条件 ①位置优越：地处长江的出海口，位于大陆沿海的中间位置。
②交通便利：我国沿海航运的中点(zhōnɡ diǎn)，京沪、沪杭铁路交汇，
是海陆交通、航空运输和长江航运的枢纽。
③发展基础好：长江三角洲是我国著名的“鱼米之乡”，农 业历史悠久，农业发达；现代工业发展早，基础好，工业结 构完整，科技力量雄厚。
(1)长江三角洲地区地处“江海(jiānɡ hǎi)交汇”之地，地理位置优越，
“江”是指__________长，江其发(chá达nɡ 的jiān干ɡ) 支流水运，联系广大的内陆地
区；这里濒临黄海和__________海，通过远洋东航线通往世界。
第十九页，共二十二页。
(2)长江三角洲位于长江下游地区，请举一例，说明长江在本区 域经济发展中的作用。
D.高原山地气候
4. 我国水能资源蕴藏量最丰富的河流是( ) C
A.珠江
B.黄河
C.长江
D.黑龙江
第八页，共二十二页。
长江三峡水利枢纽工程是我国有史以来建设的最大型工程项 目，目前(mùqián)已开始全面发挥巨大的综合效益。据此读图7-22，完成5～7题。
5. 举世瞩目的三峡水利枢纽工程位于( ) C A.地势一、二级阶梯交界处 B.长江下游河段 C.地势二、三级阶梯交界处 D.四川省和重庆市交界处
读图7-2-1，完成2～3题。
第七页，共二十二页。
2. 人们把长江誉为“黄金水道”，主要是指长江( ) C
A.年径流量大
B.水力资源(shuǐ lì zī yuán)丰富
C.航运价值高
D.流域内矿产资源丰富
3. 长江流域主要的气候类型是( ) A
A.亚热带季风气候
(2)发展的优势条件 ①位置优越：地处长江的出海口，位于大陆沿海的中间位置。
②交通便利：我国沿海航运的中点(zhōnɡ diǎn)，京沪、沪杭铁路交汇，
是海陆交通、航空运输和长江航运的枢纽。
③发展基础好：长江三角洲是我国著名的“鱼米之乡”，农 业历史悠久，农业发达；现代工业发展早，基础好，工业结 构完整，科技力量雄厚。
(1)长江三角洲地区地处“江海(jiānɡ hǎi)交汇”之地，地理位置优越，
“江”是指__________长，江其发(chá达nɡ 的jiān干ɡ) 支流水运，联系广大的内陆地
区；这里濒临黄海和__________海，通过远洋东航线通往世界。
第十九页，共二十二页。
(2)长江三角洲位于长江下游地区，请举一例，说明长江在本区 域经济发展中的作用。
D.高原山地气候
4. 我国水能资源蕴藏量最丰富的河流是( ) C
A.珠江
B.黄河
C.长江
D.黑龙江
第八页，共二十二页。
长江三峡水利枢纽工程是我国有史以来建设的最大型工程项 目，目前(mùqián)已开始全面发挥巨大的综合效益。据此读图7-22，完成5～7题。
5. 举世瞩目的三峡水利枢纽工程位于( ) C A.地势一、二级阶梯交界处 B.长江下游河段 C.地势二、三级阶梯交界处 D.四川省和重庆市交界处
读图7-2-1，完成2～3题。
第七页，共二十二页。
2. 人们把长江誉为“黄金水道”，主要是指长江( ) C
A.年径流量大
B.水力资源(shuǐ lì zī yuán)丰富
C.航运价值高
D.流域内矿产资源丰富
3. 长江流域主要的气候类型是( ) A
A.亚热带季风气候
工程水文学流域径流形成过程
等压面上位势高度分布图
（高空天气图）
第三节
降
水
一、与降水有关的气象因素
地面天气图
高 低 鞍 低压槽
高
高压脊
高压脊 低
鞍
低压槽 高
低
第三节
降
水
一、与降水有关的气象因素
3. 风：空气的水平运动 地转风: 由于在北半球地转偏向力A总是偏于风向的右侧，使气流开始与 气压梯度力G一致的方向，最终变成与G垂直，即与等压线平行，指向G 的右方，因G＝ - A，使空气作等速运动 地面风：在地面附近，空气的水平运动同时受G、A、R（地面阻力）三 者的作用，最终三者达到平衡，风速趋于稳定，风向偏于G的右方，但 与等压线成一夹角
第三节
2. 降水分类
Ø
降
水
对流雨
当地面局部受热，温度升高，下层空气膨胀和上层空气形成对流运 动。上升的空气形成动力冷却而致雨称为对流雨。对流雨多发生在夏季 酷热的午后，它的强度一般较大，降雨面积小，历时短。
第三节
Ø
降
水
地形雨
当暖湿气流遇到山岭障碍时，被迫沿迎风坡上升，由于动
力冷却成云致雨，称为地形雨。如地形抬高作用强烈，迎风 坡上的雨量就大，而背风坡的雨量则较小。
•
第三节
降
水
一、与降水有关的气象因素
5. 云：水汽凝结或凝华而成的水滴或冰晶
通常由云量、云状两个状态参量表示： 1．云量 表示云的多少，以云块占据天空的面积，即云遮盖天 空的成数。将天空分为十分，遮盖几份就是几。 2．云状 国际通用的方法是按照云的外貌特征、云高分为3族10 属： 高云族、中云族、 低云族（直展云族）
锋的分类
冷锋:锋面向暖气团移动的锋 暖锋:暖气团占主导地位，锋面向冷气团移动 准静止锋:冷暖气团势力相当 锢囚锋:两锋相遇后合并所成的锋
流域与河流的区别
流域与河流的区别引言在地理学中，流域和河流都是重要的概念。
然而，许多人可能会将流域和河流混淆，在使用这两个术语时产生困惑。
本文将全面分析流域和河流之间的区别，更好地理解它们各自的定义、特征和功能。
定义流域是指地表上一个特定区域内所有水流最后集中到同一个出口的区域。
它由被称为分水岭的边界所包围。
流域是水文学和地形学重要的概念，用于研究水循环、降水、水资源管理和环境保护等方面。
河流是指在地表上流动的水，它是流域的一部分。
它通常是由降雨、融雪或地下水源形成的。
河流可以分为小溪、河流和江河等不同的类型，根据它们的大小、深度和流量来分类。
特征流域的特征通常取决于其地理位置、地形和气候条件。
一个流域可以是一个山脉、一片平原、一片湖泊或者一个大海。
流域的大小可以从几平方公里到数百万平方公里不等。
河流的特征包括其长度、宽度、深度和流量。
河流的长度根据其源头和汇入的地方来确定。
宽度和深度在不同的河流中有所不同，深深的峡谷可能远比深度较浅的河流宽。
流量表示单位时间内河流通过某一点的水的量。
功能流域的功能包括水资源供应、洪水控制、生物多样性保护和生态系统服务等。
流域的水资源对于农业、工业和人类生活至关重要。
此外，流域的生物多样性对维持生态平衡和生态系统的健康也起着重要作用。
河流的功能包括水运、农业灌溉、能源生产和提供重要的生态系统服务。
许多国家和地区的主要城市都是建立在周围有河流的地区，这些河流为城市提供了水资源和运输的便利。
一些大型河流还用于发电来满足能源需求。
总结流域和河流作为地理学中的重要概念，有着密切的联系。
流域是指地表上一个特定区域内所有水流最后集中到同一个出口的区域，而河流则是流域的一部分，是地表上流动的水。
流域和河流在其定义、特征和功能方面都存在区别。
流域的特征取决于其地理位置、地形和气候条件，而河流的特征包括其长度、宽度、深度和流量。
最后，流域和河流都具有重要的功能，包括水资源供应、洪水控制、生物多样性保护和提供生态系统服务等。
第3章-水文统计原理
根据水文现象的偶然性（随机性）规律，寻求 水文资料之间的统计规律，此方法可事先预估未来 水文现象可能发生的结果。
桥涵水文
第三章 水文统计原理
在水文计算中，主要是解决三方 面的问题:
①确定各种水文特征值的数量大小； ②确定该特征值在时间上的分配过程；
③确定特征值的地区分布。
桥涵水文
第三章 水文统计原理
流量Q（m3/s）
44.7
71.1
85.5 93.4 97.4 98.7
桥涵水文
第三章 水文统计原理
超出实测点范围以外的频率，需要将曲线外延。 为了避免徒手顺势外延的主观随意性，一般： 1）采用一定规格的几率格纸。这种格纸的种类很 多，使正态分布的频率曲线在其上呈一条直线的海 森几率格纸，可以使得手动延长的频率曲线部分误 差比普通坐标纸相对减少。 2）借助某种数学公式的频率曲线作为外延的工具， 这种具有一定数学公式的频率曲线，通常被称为 “理论频率曲线”。
的序号；n为统计系列 的容量。
桥涵水文
第三章 水文统计原理
将上述三个公式的计算结果列表进行比较可知，三个公式
计算的频率，在头尾两端相差最大，愈靠近中间愈接近。 实际工程中经常需用的前面部分（即频率较小的部分）， 维泊尔公式的结果最大，海森公式的结果最小，切哥达也 夫公式的结果介于中间。
维泊尔(Weibull)公式的结果较为符合已出现的资料情况。
桥涵水文
第二章 河川径流
第二章
Hale Waihona Puke 河川径流知识点回顾
1、河流和流域 2、径流形成 3、水文测验 注意流量计算的方法（分块计算法） 4、水文资料的搜集和整理 通过洪水调查资料计算洪水流量的方法 （谢才——曼宁公式）
桥涵水文
桥涵水文
第三章 水文统计原理
在水文计算中，主要是解决三方 面的问题:
①确定各种水文特征值的数量大小； ②确定该特征值在时间上的分配过程；
③确定特征值的地区分布。
桥涵水文
第三章 水文统计原理
流量Q（m3/s）
44.7
71.1
85.5 93.4 97.4 98.7
桥涵水文
第三章 水文统计原理
超出实测点范围以外的频率，需要将曲线外延。 为了避免徒手顺势外延的主观随意性，一般： 1）采用一定规格的几率格纸。这种格纸的种类很 多，使正态分布的频率曲线在其上呈一条直线的海 森几率格纸，可以使得手动延长的频率曲线部分误 差比普通坐标纸相对减少。 2）借助某种数学公式的频率曲线作为外延的工具， 这种具有一定数学公式的频率曲线，通常被称为 “理论频率曲线”。
的序号；n为统计系列 的容量。
桥涵水文
第三章 水文统计原理
将上述三个公式的计算结果列表进行比较可知，三个公式
计算的频率，在头尾两端相差最大，愈靠近中间愈接近。 实际工程中经常需用的前面部分（即频率较小的部分）， 维泊尔公式的结果最大，海森公式的结果最小，切哥达也 夫公式的结果介于中间。
维泊尔(Weibull)公式的结果较为符合已出现的资料情况。
桥涵水文
第二章 河川径流
第二章
Hale Waihona Puke 河川径流知识点回顾
1、河流和流域 2、径流形成 3、水文测验 注意流量计算的方法（分块计算法） 4、水文资料的搜集和整理 通过洪水调查资料计算洪水流量的方法 （谢才——曼宁公式）
桥涵水文
水文循环与径流形成
测站 A B C D E
合计
ai (%)
Pi (mm)
ai·Pi (mm)
24 45 10.8
21 57 12.0
37 69 25.5
8 66 5.3
10 78 7.8
100
61.4
ai
Ai A
n
A Ai i 1
n
P ai Pi i 1
六、我国降水量及其时空分布： ①分带性：5带； ②年内分配不均： ③年际变化大：
③填洼 ②下渗
①植物截留
R1 R2
R3
R4
径流形成过程示意图
总结： 1.产流过程：降雨扣除损失成为净雨的过程.
①降雨扣除损失后的雨量称为净雨,净雨和它形成的 径流在数量上是相等的.
②净雨是径流的来源,而径流则是净雨汇流的结果； 净雨在降雨结束时就停止了,而径流却要延长很长时间.
地面净雨→地面径流 ③ 表层流净雨→表层流或壤中流 地面径流 总径流过程
暖锋雨 特点：降雨强度小、历时长、雨区范围大.
④ 气旋雨 Ⅰ、温带气旋雨
Ⅱ、热带气旋雨
我国降水量地区分布
三、 降水量观测 器测法
方法 雷达探测 气象卫星云图
1、雨量器 分辨率0.1mm.两段制 观测,即每日8时及20时各 观测一次.雨季增加观测 段次.
每日8时至次日8时降 水量为当日降水量.
干流：水系中最高级别的河流.
水系：脉络相同的大小河流所构成的体统.
黄河流域水系图
2、河流的基本特征 ⑴河长 自##沿主河道至河口的距离称为〔km〕. 量取方法：曲线仪或分规.
⑵河流的断面： 横断面：垂直流向 纵断面：沿中泓线
3. 河道纵比降： ⑴概念
任意河段两端〔水面或水底〕的高差△h称 为落差,单位河长的落差称为河道纵比降.
《水文学原理》第八章：径流的形成过程、河流与流域、河流水清
• 地面分水线所构成地面集水区域称集雨面 积，地下分水线构成地下集水区。一般来 讲，流域所指的实际是地面集水区。
流域的平面形状特征
（1）河系类型
扇 形
羽 毛 状
平 行 状
混 合 形
３ （2）河流等级
３
３
３ ３
３
２
３ ３
２ ２
２
１ １１ １
２２ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１ １ １
２ １
２
１
１
３３
干 流
干 流
河流等级 有两种计算方法： a、 从河口（干流）算起
三 河网汇流
定义： 各种径流成分在河网内沿河槽作 纵向流动和汇集的过程称河网汇流。
Q
出口断面
t
汇流示意图
蓄渗过程 的分类
径流形成过程
产流过程 汇流过程
蓄渗过程 坡面汇流 壤中汇流
地下水汇
流
河网汇流
四、 等流时线概念
• 定义： 在流域汇 流的过程中，流域上 具有相同的到达出口 断面汇流时间各点的 连线称等流时线。
径流深度R：将计算时段内径流总量均匀铺 在某断面以上的流域面积上，其响应的水 层深度。
公式： R W 1 A 1000
径流系数 ：任意时段内径流深度R与同时 段内降水深度P之比。 公式：=R/P
例：下表给出了6个水文站的多年平均年，月 径流量资料。
一，计算各站的年径流量（亿米3，取四位有 效数字），年径流深（记至0.1毫米)，和年径 流模数（分米3/公里2计，取三位有效数字，但 小数不超过三位）。
b、从河源开始算起
（3）河网密度
• 定义：流域内河流干支流的总长度与流域 面积之比。
• 公式：D=L/A • D大的流域，排水良好，水文响应较快。D
流域的平面形状特征
（1）河系类型
扇 形
羽 毛 状
平 行 状
混 合 形
３ （2）河流等级
３
３
３ ３
３
２
３ ３
２ ２
２
１ １１ １
２２ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１ １ １
２ １
２
１
１
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干 流
干 流
河流等级 有两种计算方法： a、 从河口（干流）算起
三 河网汇流
定义： 各种径流成分在河网内沿河槽作 纵向流动和汇集的过程称河网汇流。
Q
出口断面
t
汇流示意图
蓄渗过程 的分类
径流形成过程
产流过程 汇流过程
蓄渗过程 坡面汇流 壤中汇流
地下水汇
流
河网汇流
四、 等流时线概念
• 定义： 在流域汇 流的过程中，流域上 具有相同的到达出口 断面汇流时间各点的 连线称等流时线。
径流深度R：将计算时段内径流总量均匀铺 在某断面以上的流域面积上，其响应的水 层深度。
公式： R W 1 A 1000
径流系数 ：任意时段内径流深度R与同时 段内降水深度P之比。 公式：=R/P
例：下表给出了6个水文站的多年平均年，月 径流量资料。
一，计算各站的年径流量（亿米3，取四位有 效数字），年径流深（记至0.1毫米)，和年径 流模数（分米3/公里2计，取三位有效数字，但 小数不超过三位）。
b、从河源开始算起
（3）河网密度
• 定义：流域内河流干支流的总长度与流域 面积之比。
• 公式：D=L/A • D大的流域，排水良好，水文响应较快。D
第二节 径流形成与分割
分析法推求单位线详解:
设出口断面的地面流量过程为Q1,Q2,…,Qk,流域的 净雨过程为R1,R2,…,Rm, 由推流公式构成一个以 q1,q2,…,qm为未知数的线性代数方程组,解之即可 10Q1 得单位线。 Q = R1 q q=
1
10
1
1
R1
R1 R2 Q2= q 2 + q1 10 10 R R R Q3 1 q3 + 2 q 2 + 3 q1 10 10 10
q2 =
Q2 -
R2 q1 10 R1/10 Q3 R 2 q 2 R 3q1 10 10 R1/10
q3 =
qi
m Rj Qi 10 qi j 1 j 2
R1
10
式中,i=1,2,…,n, n为单位线的时段数,n=k-m+1 。 j=1,2,…,m
【例】某流域实测流量资 料分割地下径流后的地 面径流过程以及推算出 的地面净雨过程见下表, 试分析单位线。 本例净雨时段数m=2,地面 流量过程时段数=20,计 算时段Δt=12h。由
式中，Qi为流域出口断面各时刻流量值，m3/s；Rj为各时段净 雨量，mm； qi-j+1为单位线各时刻纵坐标，m3/s；k=m+n-1为流域 出口断面流量过程线时段数；m为净雨时段数；n为单位线时段数
（2）单位线的分析与推求。 1°根据实测的暴雨径流资料制作单位线时，首先应 选择历时较短的暴雨及该次暴雨所产生的明显的孤 立的洪峰作为分析对象。 2°求出本次暴雨各时段的流域平均雨量，扣除损失， 得出各时段的净雨深Ri，净雨时段△t。 3°由实测流量过程线上分割地下径流及计算地面径 流深，务使净雨深等于地面径流深，即∑Ri=y。 4°要将流量过程线割去地下水以后得到的地面径流 过程线各时段纵坐标值，除以净雨量的单位(个)数 （一个单位为10毫米）就可得出单位线。将该单位 线代入其它多时段净雨的洪水中进行验算，将算得 的流量过程与实测洪水进行对比，如发现明显不符， 可将单位线予以修正，直到最后由单位线推出的流 量过程符合实际为止。
第三章 河流与流域 (2)
二、水系（河系）
流域中干流及其全部支流交汇形成的树枝状或 网状结构称为水系、河系或河网.
树状结构：自然形成的水系多为树状结构； 羽毛状：多为狭长型流域 平行状：多为扇形流域 混合状：介于上述二者之间 网状结构：人工开挖形成的平原水系可为网状结构。
对于面积相同、水系形状不同的流域。同一场暴雨形 成的流域出口断面流量过程线有何不同？
一个重要影响因素，在小流域洪水汇流计算时，是一重要 参数。即： 1 ZL1 f 1 Z L1 L2 f 2 ZLnfn S .... F 2f1 2f2 2 fn
Z 0.5L1 L2 L3 ... Ln 1 0.5Ln F
第二节 流域与水系特征
2、 水系
水系的拓扑学特征 水系的几何学特征
水系特征
羽状水系：支流自 上游向下游在不同 地点一次汇入干流； 流域形状狭长型。 扇状水系：支流大 体成平行状与干流 交汇；流域性状扇 形。 混合水系：支流和 干流的关系介于前 两者之间；流域形 状介于两者之间。
水系形态对汇流有何影响？？？？
然界的水系一般属于 二分叉树的形状。
水系的组成：源、出
口、节点、链。
一般来讲，源越多，
水系的量级就越大， 反之水系的量级就越 小。
（2）河流分级 水系中直接流入海洋、湖泊的河流称为干流。 流入干流的河流称为一级支流；汇入一级支流的 河流为二级支流。其余以此类推。
1914年以后，地貌学界采用序列命名的法则将 河流加以命名，主要方法如下： 1、格雷夫利厄斯（Gravelius）分级法 2、霍顿（Horton）分级法 3、斯特拉尔（Strahler）分级法 4、施里夫（Shreve）分级法 5、沙伊达格（Scheidagger）分级法
河流与流域
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L/l 1
式中，L — 河流的实际长度(km); l — 河流二端间的直线距离(km)
弯曲系数 越大，对洪水宣泄越不利。
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④ 河流的落差和比降
落差：河源与河口的垂直高差称为河流的落差。 落差大表明河流水能资源丰富。
河道比降：落差与河长的比值称为河流的比降。 比降越大河道汇流越快。
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干流 河系中取长度最大或水量最多的河流为干流。
支流
汇入干流的河流均 称为一级支流，而汇 入一级支流的河流则 称为二级支流，以此 类推。
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干支流实例
黄
河 西安
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1 河流及其特征
河流的主要特征 ① 河流长度 L 指从河源沿河道至河口的距离（注意：不是河流二端间 的直线距离）称为河流长度，简称河长。
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2 流域特征
流域的几何特征
流域面积 A/ km2 指分水线划定的范围在水平面上投影面积。
❖流域长度L/ km 指流域的轴长，可用作图法
求到，见右示意图。
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流域平均宽度B /km
B=A/L
流域的形状系数 K
K=B/L=A/L2
流域的自然地理特征
地理位置 以地理的经度和纬度来表示。
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分析与思考
• 如何确定河流某一指定断面控制的流域面积？ • 参考答案:
（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。
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。
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对流层的特点：
1. 气温随高度的增加而降低
2. 具有强烈的上升和下降的气流 3. 受地表差异影响，对流层温度、湿度水平分布 不均匀。
对流层又可分三部分：下层（地面-1.5km）
中层（1.5km-6km） 上层（6km-对流层顶部）
WUHEE
对流层中与降水有关的主要气象因素有：
气温、气压、风、湿度、云、蒸发
Pc Po E c E o 或
WUHEE
第二节
河流与流域
一、河流 （一）河流的形成与分段 地面径流长期侵蚀地面，冲成沟壑，形成溪流，最 后汇集成河流。 河谷、河槽或河床。 上游、下游、左岸、右岸。 分段：沿水流方向，自高向低可分为河源、上游 、中游、下游和河口五段。 外流河、内流河或内陆河。
WUHEE
（2）翻斗式
分辨率：0.1mm 降雨强度适用 范围： 4.0mm/min以内 （3）称重式 记录降水时全部降 水的重量。优点在于能 够记录雪、冰雹及雨雪 混合降水。
WUHEE
（二）雷达探测
气象雷达是利用云、雨、雪等对无 线电波的反射现象来发现目标的。 有效范围：40～200km。
（三）气象卫星云图
（扇状流域、羽状流域）
流域平均高度和平均坡度 流域自然地理特征
（位置、气候、下垫面）
WUHEE
第三节
形式：
降水
雨、雪、霰、雹、露、霜等
特征要素：
降水量（mm) 降水历时(min，h，d) 降水强度(mm/h，mm/d) 降水面积(km2) 暴雨中心
WUHEE
与降水有关的气象因素 降水发生在大气中的对流层，对流层是地球大气 中最底的一层。
WUHEE
二、水系及河流地 貌定律 斯特拉勒河流分 级法： 河流地貌定律： 河数律 河长律 面积律 河流比降律
WUHEE
流域
（一）流域 汇集地面水和地下水的区域 即分水线所包围的区域
WUHEE
WUHEE
（二）流域基本特征 流域面积（F，km2） 河网密度（∑L/F，km/km2） 流域长度（L）和平均宽度（M） 流域形状系数（M/L）
Pc R Ec Sc
若以海洋为研究对象，其水量平衡方程为：
Po R Eo So
△Sc——大陆在研究时段内蓄水量的变化量
△So——海洋在研究时段内蓄水量的变化量
对多年平均情况， △Sc 、△So 趋于零。所以：
Pc R E c
合并得：
Po R E o
PE
全球多年平均 降水量等于多 年平均蒸发量， 为1130mm
WUHEE
WUHEE
二、地球上的水量平衡
水量平衡原理：在水文循环过程中，对任一区域 、任一时段进入水量与输出水量之差额必等于其蓄水 量的变化量。 水量平衡方程：
I O S
I、O——给定时段内输入、输出该地区的总水量
△S——时段内区域蓄水量的变化量，可正可负。
WUHEE
若以地球的整个大陆作为研究范围，其水量平衡方程为：
（一）土壤水分存在形式： 1. 吸湿水 2. 薄膜水 3. 毛管水
（1）支持毛管水（毛管上升水）
（2）毛管悬着水
4.重力水
WUHEE
（二）土壤含水量和水分常数
1. 土壤含水量（率） 一定量的土壤中所含水分的数量（mm）。 土壤重量含水率、土壤容积含水率 2. 土壤水分常数
（1）最大吸湿量 （2）最大分子持水量 （3）凋萎含水量（凋萎系数） （4）毛管断裂含水量 （5）田间持水量 （6）饱和含水量
WUHEE
WUHEE
四、降水量观测
（一）器测法 1. 雨量器
分辨率0.1mm。 两段制观测，即每 日8时及20时各观测 一次。雨季增加观 测段次。 每日8时至次日8 时降水量为当日降 水量。
WUHEE
2. 自计式 （1）虹吸式
分辨率：0.1mm 降雨强度适用 范围： 0.01～4.0mm/min
工程水文学
武汉大学水利水电学院
WUHEE
第二章
水文循环与径流形成
第一节
水文循环与水量平衡
一、自然界的水文循环 地球上以液态、固态和气态的形式分布于海洋、陆地 、大气和生物机体中的水体构成了地球上的水圈。 水圈中的各种水体通过不断蒸发、水汽输送、凝结 降落、下渗、地面和地下径流的往复循环过程，称为水 文循环。 水文循环的范围贯穿整个水圈，向上延伸到10km左 右，下至地表以下平均1km深处。
降水的形成与分类
（一）降水的形成 水汽、上升运动和冷却凝结三因素 （二）降水的分类
1. 对流雨
降雨强度大，历时短、雨区较小
WUHEE
地形雨
WUHEELeabharlann 锋面雨WUHEE
气旋雨
（1）温带气旋雨
WUHEE
（2）热带气旋雨
WUHEE
影响我国降水（暴雨）的主要天气系统
高空槽 锋面气旋 低涡 切变线 静止锋 锋区与降雨 副热带高压 热带风暴（台风）
WUHEE
（三）土壤水分分布特征
WUHEE
三、下渗 （一）下渗的物理过程
1. 渗湿阶段
分子力作用，土壤颗粒吸收成薄膜水。 非饱 和水 流
WUHEE
大循环：海陆之间的水分交换过程，又称为外循环。 小循环：海洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后，以降水 的形式落到海洋里，或陆地上的水经蒸发凝结又降落 到陆地上，又称为内循环。前者称为海洋小循环，后 者称为陆地小循环。 水文循环是地球上最重要、最活跃的物质循环之一 。正是由于自然界的水文循环，才形成永无终止千变 万化的水文现象。 水文循环也是水资源具有再生性的原因。
WUHEE
（二）河流的基本特征 1. 河流的长度 自河源沿主河道至河口的距离称为河长（km）。 2. 河流的断面： 横断面 中泓线 纵断面
WUHEE
3. 河道纵比降：
任意河段两端（水面或 水底）的高差△h称为落差 ，单位河长的落差称为河 道纵比降。
水面比降、河底比降
(h0 h1 )l1 (h1 h2 )l 2 ... (hn 1 hn )l n 2h0 L J L2
极轨卫星 地球静止卫星：可见光云图
红外云图
WUHEE
第四节
土壤水、下渗与地下水
陆地上的三种水体：
地表水、土壤水、地下水
WUHEE
一、包气带和饱和带 包气带：土壤颗粒、水分、空气三相系统 饱和带：土壤颗粒、水分二相系统
WUHEE
二、土壤水
包气带中的水称为土壤水。水分变化剧烈，是 水分通道，联系降雨、下渗、蒸发与径流的纽带。