第二章 河流和流域特征

B
4)流域形状系数：
L

B L
(3) 流域的自然地理特征 流域的地理位置、气候、地形、植被、土壤特性，地 质构造，沼泽及湖泊情况等，都是与流域水文特性密切有关 的自然地理特征。
1)地理位置：经纬度 2)气候条件：降水、蒸发、湿度、气温、气压、风等要素 3)下垫面条件：地形地貌、地质构造、土壤、岩石性质、流 域的植被、流域的湖泊和沼泽 森林度： Fc 0 100% F 湖泊率：
流域蓄渗阶段完成以后．剩余雨水沿着坡面形成坡面漫
流。它从局部区域开始，逐渐扩展到全流域。坡面漫流的雨 水最后汇入河沟。
(4) 河槽集流阶段
汇入河沟的水，顺着河道由小沟到支流、由支流到干流、 最后到达流域出口断面。这个阶段称为河槽集流。
河川径流的大小和变化，通常用流量和水位来表示。
一年内的最大洪峰流量，称为年最大流量。
第2章 河流和流域特征

内 容： 2.1 河流及特征 2.2 流域与水系特征 2.3 径流形成过程概述 2.4 影响径流的主要因素 2.5 径流的表示方法和度量单位 2.6 河川径流情势及我国河川径流分布 重 点： 径流的形成过程、影响因素、表示方法； 流量过程及其组成。 难 点： 径流模数和径流深度的概念和计算
2.4 影响径流的主要因素
从径流形成过程来看．影响径流变化的主要因素可分为气候 因素、下垫面因素和人类活动因素。 (1)气候因素 降水和蒸发直接影响径流的形成和变化。 (2)下垫面因素 1)地貌 2)地质和土壤 3)植被 4)湖泊和沼泽 5)流域面积与形状 (3)人类活动因素 1)增加河川径流量的措施：人工降雨、融雪、跨流域调水 2)改变河川径流分配的措施：修筑水库等水利工程 3)减少地表径流的措施：引水灌溉等
地下分水线——地下水集水区 ；

3．闭合流域：当一个流域的地面分水线与地下分 水线相重合，河床切割较深。（理想） 4．不闭合流域：由于地质构造上的原因，地面分 水线与地下分水线并不完全重合。


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不闭合流域与相邻流域间发生水量交换， 实际上很少有严格的闭合流域。实际工作中，除 有石灰岩溶洞等特殊的地质情况外，一般较大流 域，不闭合引起的水量误差相对较小，可按闭合 流域考虑（流域是相对于某一出口断面而言，当 不指明断面时，流域即指对河口断面以上区域）。
Cv

1
n
( K i 1) 2 n 1
, K i Qi / Q
Cv值--反映一个地区年径流相对变化程度． （Cv值大-变化剧烈，不利于水资源的利用；Cv值小--年际变化缓和，有
利于水资源的利用）
影响Cv值大小的因素主要有年径流量的多少和补给来源
2.6.3我国河川径流分布概况
我国年径流分布和年降水量分布一样，总趋势：由南向北和由东向西 递减，新疆、甘交界以西，则由西向东递减，具有明显的地域性分布规 律，地形分布复杂．呈现多种非地域性变化． （一）年径流的地理分布 1、丰水带（>800mm） 2、多水带（200~800mm） 3、过渡带（50~200mm） 4、少水带（10~50mm） 5、干涸带（<10mm） （二）年径流的年内变化 径流的年内变化主要取决于河流的补给条件。雨水补给，汛期，枯水 期． （三） 年径流的年际变化 径流的年际变化，较降水更为剧烈，北方大于南方，水量越贫乏的地区， 丰枯年间的水量相差越大。
c
A F
100%
二、水系的基本特征
1、水系的形状 （1）扇形水系 （2）羽形水系 （3）平行状水系 （4）混合状水系
2、河网密度：干支流总长度/流域面积ｋｍ/ｋｍ２
2.3 径流形成过程概述
流域内的水自降落开始至水流汇集、流至出口断面的整个过 程，称为径流形成过程。一般分为4个阶段
(1) 降水阶段：从云降落到地面的液态或固态水的滴粒 降水量Δ H：一定时间内降落在某一点或某一集雨面积上 的总水量，用深度表示，mm 降水历时Δt：降水的持续时间，min,h或d 降水强度i：单位时间内的降水量， mm/min、 mm/h
2.5 径流表示方法和度量单位
(1)流量Q：单位时间内流经河流某一水断面的水量。m3/s (2)径流总量W：一段时间内通过河流过水断面的总水量，m3
W Qt
(3)径流模数M：单位流域面积上平均产生的流量，L/s•km2
M 1000Q F
(4)径流深度R： 它是径流总量W折算成全流域的平均水深， 单位为mm，常用来与降水量作比较
2.1.2 河流的分段 （1）河源：河流的发源地。为泉水、溪涧、冰川、或 沼泽。 （2）上游：紧接着河源，峡谷地形。落差大，坡陡流 急，下切强烈，河谷狭，流量小。（V形） （3）中游：坡度渐缓，河床比较稳定，下切力量减弱 而旁蚀力量增强，河槽逐渐拓宽、曲折、开阔， 两岸常有滩地，冲淤变化不明显。（U形）

J
h1 h0 l

h l


（2）当河底高程沿程变化时， 如下图，比降计算式为：
J
( h0 h1 )l1 ( h1 h2 )l2 ( hn 1 hn )ln 2 h0 L L2
2.1.4 水系 ( Hydrographic Net ) 由河流的干流和各级支流，流域内湖泊、沼 泽或地下暗河构成脉络相通的一个系统，称为河 网，也叫河系或水系。
河流等级 1 1 2 1 1 2 3 4
霍顿分级法
1
1 1 2 1
2
3
斯特拉勒分级法

如右图，其中的各个河流按 自上而下的顺序分为1级、2 级……。规定2条同级的河流汇 合为高一级的河流，例如2条1 级河流汇合后为2级；不同级的 汇合时，则不增加汇合后的河流 级别，如2级与1级汇合后仍为2 级。
河流地貌定律
2.6.2 径流的年际变化
年径流的多年变化一般指年径流年际间的变化幅度(简称年际变幅)和 多年变化过程两个方面 年际变幅：用年径流变差系数(Cv值)、实测最大年平均流量与最小年 平均流量比值（简称年际比值)来表示 多年变化：包括年径流丰、平、枯水的特征及其循环
年径流变差系数--Cv
Ki--年径流变率，n--为观测年数
长江最为壮丽的一段是三峡。它西起四川省奉节县白帝城，东止 湖北宜昌县南津关，全长193公里，由瞿塘峡、巫峡和西陵峡组成。 瞿塘峡长8公里，两壁对耸狭窄，最窄处不到百米，最宽处不过 150米，以雄伟险峻著称。巫峡以巫山得名，长45公里，是三峡中 最整齐的峡谷。巫峡以幽深秀丽著称。西陵峡全长76公里，是三 峡中最长的，其特点是峡中有峡，滩内含滩，江流回环曲折，水 势凶险。
2.1.3 河流的基本特征 河流断面 a. 横断面：垂直于水流方向的断面
b. 纵断面：沿河流中泓线切出来的断面
中泓线？
深泓线?
深泓线：河道中各横断面水 流最大流速点的连线。
中泓线(溪线)：河 道中各横断面最大 水深点的连线。
(2)河流长度 ( River Length ) 1)定义 ：河流源头至河口 沿河槽中泓线量取的距离L。 2) 作用： 河流特性的基本参数，可确定落差、比降和能量。 (3)河流弯曲系数 ( Tortuosity ) 1) 定义： 沿河流中泓线两点间的实际长度与其直线距离的 比值。 L K 1 l 2) 特性： 任何河段都有它的弯曲系数；它可反映河流流经地 的地质地貌特征。
（4）下游：河流的最下级，处于平原区，河床宽，
坡度缓，水流慢，泥沙淤积作用较显著，沙洲较多。 （5）河口：河流的终点。淤积，形成三角洲。
外流河：注入海洋的河流。如长江，黄河。 内流河或内陆河：流入内陆湖泊或消失于沙漠中 （瞎尾河）。如塔里木河、格尔木河（青海）
河流上游
黄河上游
山区上游河流
河流中游
h B I
BV
2
gR
(4)河流比降 2)纵比降： a)水面纵比降（水面坡度）：中泓线上单位长度内水面 的落差。
b) 河底纵比降（河底坡度）：中泓线上单位长度内河底 的落差。
i
H 2 H1 L

H L
1000 0 / 00

比降计算公式： （1）当河道纵断面近于直线 时，比降计算式为：
河流下游
源头
源头地貌
虎跳峡峡口海拔1800米；南岸的玉龙雪山海拔5596米，临峡一侧山体陡 峭，几乎是绝壁，无路可寻；北岸的哈巴雪山海拔5386米，临峡一侧山坡稍 缓，这一侧有一条简易的碎石公路，贯通全峡，公路上方还有一条步行小路。 金沙江劈开玉龙雪山和哈巴雪山，形成世界最深的大峡谷──虎跳峡。江水 经过虎跳峡时上下落差200米，两岸雪峰高出江面3000多米，其势惊险奇绝， 慑人魂魄。虎跳峡分上中下三段，全长17千米，12险滩错落排列在峡谷中， 浪涛翻卷，惊心动魂。江面最窄处仅30米，在虎跳峡上游的金沙江入口处， 有一巨石横卧江心，激流从仅有30米宽的巨石两侧穿流而过，涛声震天，白 浪翻滚，传说猛虎常靠江心巨石跃上对岸，故名虎跳峡。
R W 1000 A
(5)径流系数α ：径流深度R与降水量X之比，有

R X h x

某水文站流域面积F=54500ｋｍ２。多年平均降雨量P=1650ｍｍ， 多年平均流量Q=1680ｍ３/ｓ。求该流域径流参数。 解： （1）多年平均径流量：W=QT=1680*365*86400=530亿ｍ３ （2）多年平均径流深：R=W/100F=530*108/1000*54500=972 ｍｍ （3）多年平均径流模数： M=1000Q/F=1000*1680/554500=30.8L/（ｓｋｍ２） （4）多年平均径流系数 ：α=R/P=972/1650=0.59





2.6.4 我国河流流量的主要补给类型 (1)雨源类
(2)雨雪源类
(3)雪源类
雨源类河流
季节性河流
雨雪源类河流
流域的几何特征
1)流域面积：是流域的主要几何特征。通常先在适当比例尺的地形图上 定出流域分水线，然后量出它所包围的面积。 F（km2） 方格法、求积仪法 2)流域长度：以流域出口为中心向河源方向做一组不同半径的同心圆，各 圆与流域分水线相交形成割线，各割线中点的连线长度。L 3)流域平均宽度： F
i
H t
降雨量对径流量的大小起决定性的作用。 根据24h降水总量或12h降水总量，可以把降水强度分 为小雨、阵雨、中雨、暴雨、特大暴雨等 。
(2) 流域蓄渗阶段 降雨开始时并不立即形成径流。雨水一部分会被地面植 物截留，一部分会渗入地表土中，一部分被蓄留在坡面的坑 洼里。这一阶段称为流域蓄渗。 (3) 坡面漫流阶段
2.1 河流及特征 2.1.1 干流及支流
河流：沿地表线形凹槽集中地经常性或周期性水流。 较大的河或江，较小的叫溪。
(1) 干流 ( Mainstream ) 在水系中汇集全流域径流的河流，例如： 黄河、长江。
(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(注入二级支流的支流)； 四级支流 (注入三级支流的支流)
l
L
(4)河流比降 1)横比降：河流沿横断面方向的水力坡度 产生横比降的原因： a)弯曲河段中惯性离心力的作用； b)地球自转偏向力的作用； c)流速分布不均匀的影响。
凹岸 凸岸
I
I a
I
水面
V R
2
ρ
凸岸
凹岸 淤积 冲刷
g
σ
ρ
(a)平面图
(b)横断面图
(c)水面单元水体受力图
V2 V2 R 横坡度： I tan a g gR
2.2 流域与水系特征
（一）概述

1． 流域：汇集地面水和地下水的区域称为流域，也就是分 水线包围的区域。当不指明端面时，流域乃对河口断面而言。

2． 分水线：流域的周界。每个流域的分水线，就是流域四 周最高点的连线，通常就是流域四周山脉的脊线。如秦岭是 长江与黄河的分水岭。 包括：地面分水线——地面水集水区 ；