第二章 河川径流
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第二章 河川径流
内容
河流和流域 河川径流形成过程及影响径流的因素 水文测验 水文资料的搜集和整理
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。 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
作业
已知河流某测站控制的流域面积F = 1000 km2，且年径流模数M = 30 L／(s·km2)，试 求年径流流量、年径流总量与年径流深度？
2.3 水文测验
1水位观测 水位观测 水位是指某一时刻该站测流断面（水文站固定观测 的河床横断面）的水面高程。 观测常设备有水尺和自记水位计两大类。 采用水尺观测时，水面在水尺上的读数加水尺零 点高程即为水面水位。即 水位 = 水尺零点高程 + 水尺读数 水尺零点高程是指水尺板上刻度起点的高程，可以 预先测量出来。
河流分段： 河流分段： 一般天然河流，按照河谷和河床的情况，冲淤程度， 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： 水情变化等特点，分为： 河源 上游 中游 下游 河口
河流各段的一般特征？ 河流各段的一般特征？
河流的基本特征
河流 长度
河流 平面
河流 基本特征
河流 纵断面
2.1.3山区河流和平原河流
山区河流 特点: 平原河流 特点：
2.2 河川径流的形成
2.2.1径流形成过程 径流形成过程 径流
流域内自降水开始到雨水流过出口断面的整 个物理 过程称为径流形成过程。一般将这一 过程分为四个阶段：降水—流域蓄渗—坡面 漫流—河槽集流。
2.2.2影响径流的主要因素
河流平面特征
平原河流： 平原河流：深、浅槽交替出现，呈“蛇曲”、牛轭湖 浅槽交替出现， 蛇曲”
A
凹岸 凸岸
线 溪
B
凸岸 凹岸
河流横断面：垂直于水流方向的断面。
冲积层
平原河流 — 复式横断面
山区河流——单式横断面 单式横断面 山区河流
河流纵剖面：沿河流中泓线的断面。 河流比降：单位长度河段的落差。 某河段比降： I = H 2 − H 1 × 100 %
1000 Q M = F
5径流系数（α）： 径流系数（ 某时段径流深度Y与同期降雨量X之比。 某时段径流深度Y与同期降雨量X之比。
wk.baidu.com
Y α = X
2.2.4我国河流水量的补给类型
我国河流 水量的补给类型基本上可分为三类： 1）雨源型 雨源型河流的洪水由降雨形成。主要分布 在秦岭—淮河以南直至台湾、海南岛、云南广大南 方地区，一年内流量的变化与降雨变化一致，夏天 降雨大则流量增加，秋天流量逐渐下降。 2）雨雪源型 雨雪源型河流的洪水在三四月间主要由 融雪形成春汛，之后有一段枯水期，入夏后随降雨 量增多，在六月至九月形成夏汛和秋汛。主要分布 在我国华北、东北地区。 3）雪源型 西北地区如新疆、青海等地的河流，水量 补给以融雪为主，洪水的大小与气温高低关系密切， 汛期大多集中在气温较高的六七月间
式中：Z0，Z1，… Zn — 自河流出口断面起沿流程各地面特征点的高程。 自河流出口断面起沿流程各地面特征点的高程。 式中： L1，L2，… Ln — 各特征点间的距离。 各特征点间的距离。
2.1.2流域
定义：降水落到地面形成的地表与地下径流，被山 定义：降水落到地面形成的地表与地下径流， 高地分隔而汇集到不同的河流中， 岭、高地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。即河流的集水区域。 同一区域为某河流的流域。即河流的集水区域。
1）降水 降水强度大、历时长、面积大， 降水强度大、历时长、面积大，则产生的径流 就大； 就大； 2）蒸发 蒸发包括水面、土壤、植物上的水分蒸发， 蒸发包括水面、土壤、植物上的水分蒸发，在 一定条件下，蒸发越大径流越小。 一定条件下，蒸发越大径流越小。 3）下垫面因素 流域内汇水区的大小、形状、地理位置、 流域内汇水区的大小、形状、地理位置、地质 情况、植被、湖泊、沼泽等统称为下垫面因素。 情况、植被、湖泊、沼泽等统称为下垫面因素。
海洋 陆地 云、大气 云、大气 海洋 陆地
水汽输送 云 云
蒸发 植物蒸腾 降水 小循环 湖
降水
蒸发
降水
蒸发
地下径流
地表径流
小循环
海洋
2.1 河流和流域
2.1.1河流 2.1.1河流 河流的形成和分段 河流的形成 河流：汇集地面径流和地下径流的水道。 河流：汇集地面径流和地下径流的水道。 河谷：河水流经的谷地。 河谷：河水流经的谷地。 河床：河谷底部有水流的部分。 河床：河谷底部有水流的部分。 河川径流： 河川径流：受重力作用沿河床流动的水流 水系（或河系）：干流与支流形成脉络相通的系统 ）：干流与支流形成脉络相通的系统。 水系（或河系）：干流与支流形成脉络相通的系统。 干流：水系中直接流入海洋、 干流：水系中直接流入海洋、湖泊的河流 支流： 支流：流入干流的河流
水文循环 (1) 定义
存在于地球上各种水体中的水，在太阳辐射与地心 引力的作用下，以蒸发、降水、入渗和径流方式进 行的往复交替的运动过程，称为水文循环或水循环。 (2) 分类 1) 大循环（ Long cycle ）：海陆之间的水文循 环 海洋 云、大气 陆地 海洋
2) 小循环（ Short cycle ）：海洋或陆地的 局部水文循环
浮标法测流速浮标投放断面 及测速垂线布置示意图
主要影响因素
气候因素 降水 蒸发 地理位置、地形 地理位置、 人类活动 农业措施 植被、湖沼 植被、 林牧业措施 水利措施 流域形状和面积 土壤、地质 土壤、 下垫面因素
2.2.3径流量的表示 径流量的表示
1 流量（Q）： 流量（
单位时间内通过河流某过水断面的水量(m 单位时间内通过河流某过水断面的水量(m3/s)
B F k= = 2 l l
河网密度：单位面积内的河流总长度称为河网密度。 河网密度：单位面积内的河流总长度称为河网密度。 它表示一个地区河网的疏密度。 它表示一个地区河网的疏密度。 ∑L D= F 流域自然地理特征： 流域自然地理特征： 流域的地理位置、气候、地形、植物被覆、 流域的地理位置、气候、地形、植物被覆、土壤特 地质构造，沼泽及湖泊情况等， 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。 文特性密切有关的自然地理特征。
分 水 线
主
河 槽
出口断面
分水线（ ）：流域的周界 流域的周界。 分水线（divide）：流域的周界。
地面分水线 地下分水线
河 隔水层 B河
闭合流域：地面分水线和地下分水线相重合的流域。 闭合流域：地面分水线和地下分水线相重合的流域。 非闭合流域：地面与地下分水线不重合的流域。 非闭合流域：地面与地下分水线不重合的流域。
自记水位计能将水位变化的连续过程自动记录 下来，不遗漏任何突然的变化和转折，有的还 能将所观测的数据以数字或图像的形式远传室 内，使水位观测工作趋于自动化和远传化。
直立式水尺
倾斜式水尺
2、流速测定
常用的流速测量方法有流速仪和浮标法两种 。
流速仪
浮标
3流量计算
流速仪测流速 测流断面及断面流速分布
L
式中: I — 河底或水面比降。 H2、H1 — 河段上游端和下游端水面或河底的 高程。 L — 河段长度。
Z5
高程
Z4 Z3
Z2
Z1
5
4
3
L
2
Z0
1
河长
整条河比降： 整条河比降：
J = ( Z 0 + Z 1 )l1 + ( Z 1 + Z 2 )l 2 + ⋯ + ( Z n −1 + Z n )l n − 2 Z 0 L L2
河流 横断面
河流长度及弯曲系数
河长：河流源头至河口沿河槽中泓线量取的距离。 河长：河流源头至河口沿河槽中泓线量取的距离。 中泓线量取的距离 弯曲系数( 弯曲系数(λ)：
L λ = l
式中： l —河源至河口直线距离。 河源至河口直线距离。 式中： 河源至河口直线距离 中泓线： 中泓线： 河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线。 河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线。
流域几何要素
流域面积F 流域面积F （Km2）:流域面积是流域的主要几何特 征。通常先在适当比便例尺的地形图上定出流域分水 然后量出它所包围的面积。 线，然后量出它所包围的面积。 流域长度L Km） 流域长度L（Km）:从流域出口到流域最远点的流域 轴线长度。 轴线长度。 流域平均宽度B Km） 流域平均宽度B （Km）:流域面积与流域长度的比值 B=F/L 流域形状系数： 流域形状系数：流域平均宽度与流域长度的比值
2径流总量（W）： 径流总量（
某时段T内通过河流某过水断面的总水量( 某时段T内通过河流某过水断面的总水量(×108m3) W=Q×T
3径流深（Y） 径流深（
径流总量平均分布在流域上的水深(mm) 径流总量平均分布在流域上的水深(mm)
1 W Y= 1000 F
4径流模数（M）： 径流模数（ 单位流域面积上所产生的流量。(L/s·km2) 单位流域面积上所产生的流量。(L/s·
内容
河流和流域 河川径流形成过程及影响径流的因素 水文测验 水文资料的搜集和整理
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。 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
作业
已知河流某测站控制的流域面积F = 1000 km2，且年径流模数M = 30 L／(s·km2)，试 求年径流流量、年径流总量与年径流深度？
2.3 水文测验
1水位观测 水位观测 水位是指某一时刻该站测流断面（水文站固定观测 的河床横断面）的水面高程。 观测常设备有水尺和自记水位计两大类。 采用水尺观测时，水面在水尺上的读数加水尺零 点高程即为水面水位。即 水位 = 水尺零点高程 + 水尺读数 水尺零点高程是指水尺板上刻度起点的高程，可以 预先测量出来。
河流分段： 河流分段： 一般天然河流，按照河谷和河床的情况，冲淤程度， 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： 水情变化等特点，分为： 河源 上游 中游 下游 河口
河流各段的一般特征？ 河流各段的一般特征？
河流的基本特征
河流 长度
河流 平面
河流 基本特征
河流 纵断面
2.1.3山区河流和平原河流
山区河流 特点: 平原河流 特点：
2.2 河川径流的形成
2.2.1径流形成过程 径流形成过程 径流
流域内自降水开始到雨水流过出口断面的整 个物理 过程称为径流形成过程。一般将这一 过程分为四个阶段：降水—流域蓄渗—坡面 漫流—河槽集流。
2.2.2影响径流的主要因素
河流平面特征
平原河流： 平原河流：深、浅槽交替出现，呈“蛇曲”、牛轭湖 浅槽交替出现， 蛇曲”
A
凹岸 凸岸
线 溪
B
凸岸 凹岸
河流横断面：垂直于水流方向的断面。
冲积层
平原河流 — 复式横断面
山区河流——单式横断面 单式横断面 山区河流
河流纵剖面：沿河流中泓线的断面。 河流比降：单位长度河段的落差。 某河段比降： I = H 2 − H 1 × 100 %
1000 Q M = F
5径流系数（α）： 径流系数（ 某时段径流深度Y与同期降雨量X之比。 某时段径流深度Y与同期降雨量X之比。
wk.baidu.com
Y α = X
2.2.4我国河流水量的补给类型
我国河流 水量的补给类型基本上可分为三类： 1）雨源型 雨源型河流的洪水由降雨形成。主要分布 在秦岭—淮河以南直至台湾、海南岛、云南广大南 方地区，一年内流量的变化与降雨变化一致，夏天 降雨大则流量增加，秋天流量逐渐下降。 2）雨雪源型 雨雪源型河流的洪水在三四月间主要由 融雪形成春汛，之后有一段枯水期，入夏后随降雨 量增多，在六月至九月形成夏汛和秋汛。主要分布 在我国华北、东北地区。 3）雪源型 西北地区如新疆、青海等地的河流，水量 补给以融雪为主，洪水的大小与气温高低关系密切， 汛期大多集中在气温较高的六七月间
式中：Z0，Z1，… Zn — 自河流出口断面起沿流程各地面特征点的高程。 自河流出口断面起沿流程各地面特征点的高程。 式中： L1，L2，… Ln — 各特征点间的距离。 各特征点间的距离。
2.1.2流域
定义：降水落到地面形成的地表与地下径流，被山 定义：降水落到地面形成的地表与地下径流， 高地分隔而汇集到不同的河流中， 岭、高地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。即河流的集水区域。 同一区域为某河流的流域。即河流的集水区域。
1）降水 降水强度大、历时长、面积大， 降水强度大、历时长、面积大，则产生的径流 就大； 就大； 2）蒸发 蒸发包括水面、土壤、植物上的水分蒸发， 蒸发包括水面、土壤、植物上的水分蒸发，在 一定条件下，蒸发越大径流越小。 一定条件下，蒸发越大径流越小。 3）下垫面因素 流域内汇水区的大小、形状、地理位置、 流域内汇水区的大小、形状、地理位置、地质 情况、植被、湖泊、沼泽等统称为下垫面因素。 情况、植被、湖泊、沼泽等统称为下垫面因素。
海洋 陆地 云、大气 云、大气 海洋 陆地
水汽输送 云 云
蒸发 植物蒸腾 降水 小循环 湖
降水
蒸发
降水
蒸发
地下径流
地表径流
小循环
海洋
2.1 河流和流域
2.1.1河流 2.1.1河流 河流的形成和分段 河流的形成 河流：汇集地面径流和地下径流的水道。 河流：汇集地面径流和地下径流的水道。 河谷：河水流经的谷地。 河谷：河水流经的谷地。 河床：河谷底部有水流的部分。 河床：河谷底部有水流的部分。 河川径流： 河川径流：受重力作用沿河床流动的水流 水系（或河系）：干流与支流形成脉络相通的系统 ）：干流与支流形成脉络相通的系统。 水系（或河系）：干流与支流形成脉络相通的系统。 干流：水系中直接流入海洋、 干流：水系中直接流入海洋、湖泊的河流 支流： 支流：流入干流的河流
水文循环 (1) 定义
存在于地球上各种水体中的水，在太阳辐射与地心 引力的作用下，以蒸发、降水、入渗和径流方式进 行的往复交替的运动过程，称为水文循环或水循环。 (2) 分类 1) 大循环（ Long cycle ）：海陆之间的水文循 环 海洋 云、大气 陆地 海洋
2) 小循环（ Short cycle ）：海洋或陆地的 局部水文循环
浮标法测流速浮标投放断面 及测速垂线布置示意图
主要影响因素
气候因素 降水 蒸发 地理位置、地形 地理位置、 人类活动 农业措施 植被、湖沼 植被、 林牧业措施 水利措施 流域形状和面积 土壤、地质 土壤、 下垫面因素
2.2.3径流量的表示 径流量的表示
1 流量（Q）： 流量（
单位时间内通过河流某过水断面的水量(m 单位时间内通过河流某过水断面的水量(m3/s)
B F k= = 2 l l
河网密度：单位面积内的河流总长度称为河网密度。 河网密度：单位面积内的河流总长度称为河网密度。 它表示一个地区河网的疏密度。 它表示一个地区河网的疏密度。 ∑L D= F 流域自然地理特征： 流域自然地理特征： 流域的地理位置、气候、地形、植物被覆、 流域的地理位置、气候、地形、植物被覆、土壤特 地质构造，沼泽及湖泊情况等， 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。 文特性密切有关的自然地理特征。
分 水 线
主
河 槽
出口断面
分水线（ ）：流域的周界 流域的周界。 分水线（divide）：流域的周界。
地面分水线 地下分水线
河 隔水层 B河
闭合流域：地面分水线和地下分水线相重合的流域。 闭合流域：地面分水线和地下分水线相重合的流域。 非闭合流域：地面与地下分水线不重合的流域。 非闭合流域：地面与地下分水线不重合的流域。
自记水位计能将水位变化的连续过程自动记录 下来，不遗漏任何突然的变化和转折，有的还 能将所观测的数据以数字或图像的形式远传室 内，使水位观测工作趋于自动化和远传化。
直立式水尺
倾斜式水尺
2、流速测定
常用的流速测量方法有流速仪和浮标法两种 。
流速仪
浮标
3流量计算
流速仪测流速 测流断面及断面流速分布
L
式中: I — 河底或水面比降。 H2、H1 — 河段上游端和下游端水面或河底的 高程。 L — 河段长度。
Z5
高程
Z4 Z3
Z2
Z1
5
4
3
L
2
Z0
1
河长
整条河比降： 整条河比降：
J = ( Z 0 + Z 1 )l1 + ( Z 1 + Z 2 )l 2 + ⋯ + ( Z n −1 + Z n )l n − 2 Z 0 L L2
河流 横断面
河流长度及弯曲系数
河长：河流源头至河口沿河槽中泓线量取的距离。 河长：河流源头至河口沿河槽中泓线量取的距离。 中泓线量取的距离 弯曲系数( 弯曲系数(λ)：
L λ = l
式中： l —河源至河口直线距离。 河源至河口直线距离。 式中： 河源至河口直线距离 中泓线： 中泓线： 河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线。 河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线。
流域几何要素
流域面积F 流域面积F （Km2）:流域面积是流域的主要几何特 征。通常先在适当比便例尺的地形图上定出流域分水 然后量出它所包围的面积。 线，然后量出它所包围的面积。 流域长度L Km） 流域长度L（Km）:从流域出口到流域最远点的流域 轴线长度。 轴线长度。 流域平均宽度B Km） 流域平均宽度B （Km）:流域面积与流域长度的比值 B=F/L 流域形状系数： 流域形状系数：流域平均宽度与流域长度的比值
2径流总量（W）： 径流总量（
某时段T内通过河流某过水断面的总水量( 某时段T内通过河流某过水断面的总水量(×108m3) W=Q×T
3径流深（Y） 径流深（
径流总量平均分布在流域上的水深(mm) 径流总量平均分布在流域上的水深(mm)
1 W Y= 1000 F
4径流模数（M）： 径流模数（ 单位流域面积上所产生的流量。(L/s·km2) 单位流域面积上所产生的流量。(L/s·