水文学第二章水文学的一般概念与水文测验

(3) 河网 ( Hydrographic Net ) 由河流的干流和各级支流，流域内湖泊、沼泽或地下暗河形成
构成脉络相通一个系统，称为河系或水系。 2.1.2 河长及弯曲系数 (1) 河长 ( River Length )
1)定义 ：河流源头至河口或测站断面沿河槽中泓线或轴线 量取的距离。
➢ 中泓线? ➢ 深泓线?
海洋
时 段： Ps =Es-R±W 多年平均： P s=Es-R
全球多年平均： P=E
E s 50.510 4 km3 Ps 45.810 4 km3
El 7.2 10 4 km3 E 57.7 10 4 km3 Pl 11.9 10 4 km3 P 57.7 10 4 km3
2.5 水文资料的观测方法与收集
第二章 水文学的一般概念与水文测验
内 容： ✓ 2.1 河流和流域 ✓ 2.2 河川径流及其表示方法 ✓ 2.3 河川径流形成过程及影响径流的因素 ✓ 2.4 流域水量平衡 ✓ 2.5 水文资料的观测方法与收集 ✓ 2.6 水位与流量关系曲线
重 点： ✓ 河川径流的形成过程、影响因素、表示方法； ✓ 平原河流的特征； ✓ 水位与流量关系曲线绘制及延长—断面特性法。
v 1 R2/3I 1/ 2 n
Q v A 1 I1/2R2/3 A n
n － 糙率
R － 水力半径
I － 水面比降
A － 高水延长的断面积
✓ 水位—流量关系曲线低水位延长方法
纵横断面资料确定法 分析法
1.水位流量关系曲线低水延长方法中的断流 水位为 。 a. 水位为零 b. 河床最低点 c. 流量 等于零的水位 d. 断面中死水区的水位
难 点： ✓ 径流模数和径流深度的概念和计算； ✓ 断面特性法延长水位与流量关系曲线
2.1 河流和流域 2.1.1 干流及支流
(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(注入一级支流的支流)； 四级支流 (注入一级支流的支流)
按曲线相关分析的趋势外延。
先根据本年实测大断面，绘出H-A关系曲线
延长高水位的H-V曲线
根据任一高水位值，由上述两条的延长部分查出相应的A,V值， 距Q=A·V算出延长的流量，就可将H-Q关系曲线延长
2）水力学公式延长法
与前区别是延长H-v曲线时，流速v时根据水力学公式计算的。
v C RI
C 1 R1/ 6 n
i —— 河底或水面比降。
H 2 , H1 —— 河段上游端和下游端水面或河底的高程。
l —— 河段长度。
H —— 水面或河底落差。
2.1.4河流的分段 河流——汇集地面径流和地下径流的水道 河水流经的谷地称为河谷。 河谷底部有水流的部分为河床。 脉络相通的大小河流所构成的系统为水系（或河系）。
深泓线(溪线)：河 道中各横断面最大 水深点的连线。
中泓线：河道中各横断面水 流最大流速点的连线。
2) 作用： 河流特性的基本参数，可确定落差、比降和能量。 (2)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。
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。
✓ 测流原理
实际工作中用实测断面面积和实测流速来推算
n
Q vi • Ai i 1
流速仪实测流速的方法
方法种类
流速仪
旋杯式
旋浆式
浮标法
2.6 水位—流量关系曲线 2.6.1水位—流量关系曲线的绘制
定义：用断面的实测流量和相应水位资料点绘的曲线，
称2、为用：途水位—流量关系曲线
3、分类
单一关系
水面间的剖面。 2)作用： 绘制河流纵断面图 ，见右图。反映河 底纵坡和落差的分 布，可推算水流特 性、估计水能储量。
(3)河流横断面：垂直于水流方向的断面。分单式、复式两 种）
（4）河流的比降
河流长度——从河源到河口的距离。
河流比降——单位长度河段的落差。
i H 2 H1/ l H / l
2.5.1水位观测 水面相对于某一基准面的高程称为水位。
观测水位设备
水尺
Fra Baidu bibliotek自记水位计
水位观测资料的整理
日、月、年 平均水位计算
编制“逐日平均 水位表”
绘制日平均水位 过程线与日平均 水位历时曲线
日平均水位法
1）算术平均法 2）面积包围法
1 n
H n i1 H i
H
2
1 24
H
0
a
H1a b
“稳定良好”
两
者
关
系
对应两个以上流量值
“不稳定”
洪水涨落影响
河床冲淤影响
稳定的水位流量关系一般发生在： 河床稳定，河道坡度较大，河段顺直的山区河流
2.6.2 水位—流量关系曲线的延长 ✓ 水位—流量关系曲线高水位延长方法
水位－面积－流速 关系延长法
水力学公式 延长法
史蒂文森法
1）水位—面积－流速关系延长法 当需要延长的水位变幅小于总水位变幅的20％时，可
W Q•T
径流深（y）：径流总量平均分布在流域上的水深。(mm)
y
Q •T F •106
•103
Q •T 1000F
(mm)
径流模数（M）：单位流域面积上所产生的流量。(L / s km2 )
M Q 103 F
径流系数（α）：某时段降雨量x所形成径流深y的比例数
y
x
因为降雨总是会有损失，所以一般α只能小于1。
L1
L2
2.1.3 河槽基本特征 (1) 河流的平面形态
1) 平原河流 ① 特点： 在环流、泥沙的冲刷和淤积作用下，蜿蜒曲折形态，即深 槽、浅槽沿水流方向交替出现，呈规律性。 ② 专业术语： 凹岸、凸岸、左岸、右岸、深槽、浅槽
2) 山区河流 大多为岩石河床，异常复杂，无规律可循。
(2) 河流的纵断面 1) 定义：河流从上游至下游沿深泓线所切取的河床和自由
2.在进行水位与流量关系曲线延长时，通常 高水部分的延长不应超过当年实测流量所占 水位变幅的10%，而低水延长不应超过30%。 （）
3.某河流断面，在同一水位情况下，一次洪 水中涨洪段相应的流量比落洪段的流量（ ）。
A、小 B、相等 C、大 D、不能肯定
H2 b c
Hn1m nH nn
编制“逐日平均水位表”
绘制日平均水位过程线与日平均水位历时曲线
日平均水位过程线是以水位为纵坐标、时间为横坐标绘出的 曲线，每年一条，是分析河流水情变化特点的重要资料。
日平均水位历时区线是一个累积曲线，表示大于或等于某 一水位值1年中出现的天数，航运工程设计时，很注重此特 征值。
声波自记水位计的记录合远传设备
断面测量
测量水位 沿断面宽度选若干个测点及测深垂线
测量各垂线的水深 将水位减去水深得到河底高程
绘制河槽断面图 计算过水断面面积
流速测量及流量计算 ✓ 断面流速分布 水面以下0.2倍水深处流速最大，垂线平均 流速约在水面以下0.6倍水深处。
Vmax h0.2H Vmid h0.6H
一般天然河流，按照河谷和河床的情况，冲淤程度， 水情变化等特点，分为：
河源
上游
中游
下游
河口
2.1.5流域分水线与流域 （1）分水线与流域 降水落到地面形成的径流，被高地、山岭分隔而汇集到
不同的河流中，汇集水流的同一区域为某河流的流域。 概括说就是河流的集水区域。 分隔水流的高地、山岭的山脊线，就是相邻流域的分界 线，称分水线（或分水岭）
2.3 河川径流形成过程及影响因素 a）径流形成过程
产流过程
降水过程
流域蓄渗过程
汇流过程
坡面漫流过程
河槽集流过程
b）影响径流的主要因素
气象气候因素
降水
蒸发
人类活动 农业措施 林牧业措施 水利措施
下垫面因素 地形
土壤和地质
植被和湖沼 流域形状 和面积
2.4 流域水量平衡
1. 通用水量平衡方程
I
O
w
I－O＝±W
2. 河流流域水量平衡方程
（1）闭合流域（没有流域来水）的水量平衡方 程
某 时 段：P=E+R ±W
多年平均：P=R+E
（2）不闭合流域（有外流域来水）的水量平衡方程 某 时 段：P= RO -R I+E±W
3. 全球水量平衡方程
大陆
时 段： Pl =El+R±W 多年平均： Pl =El+R
地面分水线和地下分水线相重合的流域为闭合流域；地 面与地下分水线不重合的流域叫做非闭合流域。
流域的分水线和出口断面所包围的面积，称为流域面积， 或称为集水面积（km2）
2）（2）流域特征 几何特征
自然地理特征
2.2河川径流及其表示方法
（1）河川径流 （2）表示方法 流量（Q）：单位时间内流过断面的水体体积。(m3/s) 径流总量（W）：某时段T内流过断面的总径流体积。(m3)