水系及其特征

1.2.1 水系、流域与湖泊

一、水系及其特征

1．水系的概念

降落在地面上的雨水在水流集中流动的过程中，逐渐由小溪、小河汇集成大河，这样便构成了脉络相通的河流系统，叫水系或称河系。换句话说，水系就是由干流和许多支流以及流域内的湖泊、沼泽、或地下暗河形成彼此相连的集合体。即这些河中的水最终流过同一个出口断面。

2．水系的干流和支流

干流一般是指水系中河道长、水量大、流域面积大的主河道。水系中除干流外的所有河流都称为支流，支流的分级方法是：把直接注入干流的河流叫一级支流；把直接注入一级支流的河流叫二级支流，依此类推。如长江是干流，而汉江和大渡河等都是它的支流。但有时也可根据习惯来划分干流和支流，这多是在不太了解河系的具体特征之前一直沿袭下来的。如我们把大渡河看作是岷江的支流就是这样一个例子。

3．水系的形状及其汇流特点

水系的形状是由河流流经地区的地质、地貌条件决定的。根据干支流的分布及组合情况，可归纳为以下几种水系形状，如图1.7。有树枝状、扇状、平行状、羽状、格状、人工几何状、辅合（散）状、编织状。

图1.7 水系形状图放大浏览

在这几种水系中，羽形水系的汇流时间短，如果流域普遍降雨，各支流的洪水几乎同时汇入干流，易形成陡涨陡落的洪水过程；而扇形水系的汇流时间长，各支流洪水先后汇入干流，干流洪水过程平缓。

4. 水系的特征值

水系的特征值有①河长L、落差△H、比降J,②河网密度D,③河网（河道）发展系数, ④水系不均匀系数, ⑤河流弯曲系数Kp和⑥分岔系数等。

①河长L：指从河源到河口沿河槽中各断面上最大水深点的连线（航线）所量的长度，是确定河流落差、比降、估算水能和航程、决定汇流时间等的重要参数。一般可用曲线仪或小分规从大比例尺地图上量取。

落差△H：指从河源到河口河流底部高程之差。

比降J：河流某一段的落差与该段河流长度之比。

J＝△H／L （1.9）

②河网密度D：指一个流域范围内各河道总长度Ｌ与流域面积Ａ之比，即单位面积的河流长度。

D=∑L/A （1.10）

③河网（河道）发展系数：某级支流的总河长与干流河长之比，称该河某级河网发展系数。发展系数越大，表明支流长度超过干流长度越多，河网对径流的调节作用也就愈大。

④水系不均匀系数：干流的一岸支流总长与另一岸支流总长之比，表示整个水系两岸不对称的程度和两岸注入干流水量的不均匀性质。

⑤河流弯曲系数Kp：指河流实际长度与从河源到河口的直线长度l的比值。

Kp＝L／l （1.11）

一般平原区Kp比山区的大，下游比上游的大，Kp大对航运和排洪都不利。

⑥分岔系数：干流下游自开始有分流汊河起，各分流汊河和干流的总河长与开始有分流

汊河以下干流河长之比。分岔系数愈大，表示该河分汊河愈多，水流愈分散，流速愈小，泥沙愈易淤积，河床愈不稳定。

二、流域及其特征

1．流域的概念

流域是指河流或水系的集水区域，即分水岭所包围的区域。分水岭是指划分相邻水系（或称流域）的山岭或河间高地。分水岭上最高点的连线叫分水线。分水线是流域的边界线，降落在分水线两侧的雨水各自汇入不同的流域。

一个流域的地面与地下分水线重合的流域叫闭合流域，否则叫非闭合流域。

河流水量的补给通常包括地面水和地下水两部分，常以地面集水区代表流域的范围。一般两个相邻的流域间，因地面和地下集水区不一致而产生的水量交换比流域总水量小得多，常可忽略。但是，对流域内岩溶发育地区，有时这种交换的水量占总水量的比重相当大，这就必须通过水文地质调查来确定地面与地下集水区范围，估计相邻流域水量交换大小。

2．流域的几何特征

常用流域面积、流域长度、流域平均宽度、流域形状系数和流域平均高度来表示。

（1）流域面积（A）：指流域分水线所包围的面积，通常在大比例尺地形图上画出分水线后，用求积仪量取。

（2）流域长度（La）:指从河口起通过横断流域的若干以河口为圆心的弧线中点而达流域最远点的连线长度，也称流域的轴长。常用于流长度来代替。

（3）流域平均宽度（B）：流域面积与流域长度的比值。B＝A／La

（4）流域形状系数（K）：K＝B／La ,K接近1时，流域形状接近扇形，K愈小则流域愈狭长。

（5）流域平均高度（Hm）:指流域内地表平均高程，也即流域内各相邻等高线间的面积乘以其相应平均高程乘积之和与流域面积的比值。可从地形图上用求积仪量取相邻两条等高线包围的面积，用加权法计算。

Hm=( A1h1+ A2h2+ A3h3…＋Anhn)/A （1.12）

hi－相邻两条等高线的高程平均值(i=1,2，．．．，n)

Ai－相邻两条等高线所包围的面积(i=1,2，．．．，n)

3．流域的自然特征

流域的自然特征包括地理位置、气候条件、土壤性质、地质构造、地形、植被、湖泊、沼泽等。

(1)地理位置：指流域所处的地理座标，即经纬度，它反映了流域的水文特征，降雨蒸发等都与地理位置密切相关，例如我国西北地区河川径流情况与东南沿海的就大不相同。

(2)流域气候条件：包括降水、蒸发、温度、湿度、风向风力等，其中降水与蒸发与径流密切相关。

(3)流域的土壤性质和地质构造：如土壤种类、土壤结构、地层的透水性、给水度、地层的褶皱、断层、节理等。这些都在一定程度上影响流域的地面径流和地下径流的产生和运动，从而直接影响到径流情势。

(4)流域的地形特征：是指流域形状，平均高程和平均坡度等。

(5)植被率：K1＝（f1／A）×100（％）, f1为植被覆盖面积，A为流域面积

(6)湖泊率：K2＝（f2／A）×100（％）, f2为湖泊面积

(7)沼泽率：K3＝（f3／A）×100（％）, f3为沼泽面积

三、湖泊（施嘉炀，1996）

1．湖泊

湖泊是指陆地上的贮水洼地。由湖盆、湖水及其中所含物质组成的宽阔水域的综合自然