第四章第三节

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H 2′ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
相应水位曲线
相应水位：河流各站的水位过程线上，上下游站 在同一次涨落水期间位相相同的水位。 平均水位：是单位时间内水位的平均值。 中水位：一年中观测水位值的中值。 平均高水位和平均低水位：各年最高水位与最低 水位各自的平均值。
（二）流速 ◆流速：指河流中水质点在单位时间内移动的距离。 即v＝L／t；其单位为m／s 河道中的流速分布：在纵断面上，由上游向下游 减少；在横断面上，从水面向河底递减。 ◆谢才公式（天然河道平均流速计算）：
四、河流的补给 （一）河流补给的形式 河流补给的几种主要形式降水、冰川积雪融水、 地下水、湖泊和沼泽。 （二）各种补给的特点 1.降水补给：雨水是全球大多数河流最重要的补给 来源。特点集中性和不连续性。 2.融水补给：融水补给为主的河流的水量及其变化， 与流域的积雪量和气温变化有关。这类河流在春 季气温回升时，常因积雪融化而形成春汛。特点 平缓和连续性。
第三节 河流
一、河流、水系和流域 陆地水以河流、湖泊、沼泽、冰川和地下水等形式 存在。 （一）河流 河流：降水或由地下涌出地表的水，汇集在地面低 洼处，在重力作用下经常地或周期地沿流水本身造 成的洼地流动。
1. 河流的分段 分河源、上游、中游、下游、河口等五个部分。 河源 是指河流最初具有地表水流形态的地方； 上游 是指紧接河源的河谷窄、比降和流速大，水量小、
5.径流变率（模比系数K）：任何时段的径流值M1、 Q1或y1等，与同时段多年平均值Mo、Qo或yo之比。 K=M1/Mo=Q1/Qo=y1/yo 6.径流系数α：一定时期的径流深度y与同期降水量 x之比。α＝y/x；降水量大部分形成径流则α值 大，降水量大部分消耗于蒸发和下渗，则α值小。
计算题
黄河水，上游
黄河水，中游
黄河水，下游
（五）水温与冰情 ◆水温与冰情的变化，主要受太阳辐射、气温等地 带性因素控制，其分布具有地带性规律。如我国 秦岭－淮河一线，以南冬季不结冰，以北则冬季 结冰。 ◆河流水温的地区分布与气温分布基本一致，或略 高1～2℃。
◆冰情：当气温降到0oC以下，水温降到0oC时，河 中开始出现冰晶，岸边形成岸冰。冰晶扩大，浮 在水面形成冰块。随着冰块增多和体积增大，河 流狭窄处和浅水处首先发生阻塞，最后使整个河 面封冻。（１-５个月） ◆河流冰情的三个发展阶段：结冰、封冻、解冻。 ◆凌汛：如果河流由低纬流向高纬，会出现上游解 冻早，而下游解冻晚的现象，向下游移动的冰块 可能壅积成冰坝，使水位抬高，称为凌汛。
流 量 洪峰流量
时间


海水过程线是在普通坐标纸上，以时间为横坐标、流 量(或水位)为纵坐标所绘出的从起涨至峰顶再回落到 接近原来状态的整个洪水过程曲线。 洪峰流量是指一次洪水过程中通过某一个测站断面的 最大流量，简称洪峰，单位m3/s
洪水总量是指一次洪水过程通过河道某一断面的总水量

洪水历时是指河道某断面的洪水过程线从起涨到落平 所经历的时间。 ◆洪水波：指在天然河道中，洪水的流量和水位随时间 而成波状起伏的变化。当洪水波由上游向下游传播时， 波长不断加大，波高不断减少，这个过程称为洪水波 的展开。
（四）特征径流 1、洪水：
指大量降水短时间内汇入河槽，形成特大的径流，达到威 胁沿岸地区安全的程度。洪水又称为“汛”。洪水溢出河 槽而造成洪灾。洪涝灾害是全世界排位第一的自然灾害类 型
◆洪水三要素


水文学中常将洪峰流量、洪水总量、洪水历时称为洪 水三要素。 并通常用洪水过程线来表达这三个要素。
壶口，汛期
壶口枯水期，1995
金沙江虎跳峡，平水期
虎跳石，平水期
金沙江虎跳峡，汛期
虎跳石被淹没，汛期
（四）河流泥沙 河流泥沙：指组成河床和随水流运动的矿物、岩 石固体颗粒。随水流运动的泥沙又称固体径流。 含沙量：河水中泥沙的含量。单位为kg／m3。 输沙率：指单位时间内通过一定过水断面的泥沙 总量。单位为kg／s或t／s。 输沙量：指在一定时段内通过一定过水断面的泥 沙总量。单位为t或万t。
（二）径流计算单位 1.流量Q：单位时间内通过河道过水断面的水量。 Q=Av；A为过水断面面积，v为平均流速。 2.径流总量W：在一特定时间内通过河流测流断面的 总水量。W＝QT；T为时间，Q为时段平均流量。 3.径流模数：单位时间单位面积上产出的水量。 M=Q/F；Q为流量，F为流域面积。 4.径流深度y：y=W/F
2. 水系的类型 ① 扇状水系：干支流呈扇状分布，各支流较集中地 汇入干流，流域呈扇形或圆形。如海河。 ② 羽状水系：支流从两岸相间汇入干流。如滦河。 ③ 平行状水系：各支流平行排列。如淮河左岸。 ④ 树枝状水系：干支流分布呈树枝状。如西江。 ⑤ 格状水系：支流成90°角汇入干流。河流发育受 两组互相垂直的构造线控制。如闽江。
侵蚀强烈、纵横面呈阶梯状并多急滩和瀑布的河段
中游 水量逐渐增加，比降已较和缓； 下游 河谷宽广,河道弯曲，河水流速小而流量大，淤积
作用显著，到处可见浅滩和沙洲。
河口 是河流入海、入湖或汇入更高级河流处，经常有
泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、入湖处形成三 角洲。
河谷 形态
河床 物质
基岩砾石
扇状水系
羽状水系
平行状水系
树枝状水系
格状水系
（三）流域 流域：每一条河流和每一个水系都从一定的陆地面 积上获得补给，这部分陆地面积就是河流和水系的 流域，也就是河流和水系在地面的集水区。
流域面积大，水量 大，洪水历时长。
亚马孙流域
刚 果 河
流域形状呈圆形，洪 水集中且洪峰流量大
二、河流的水情要素 （一）水位 水位：指河流某处的水面高程。其零点称为基面 ◆绝对基面：是以某一河口的平均海平面为零点。 我国规定统一采用青岛黄海基面。 ◆相对基面（测站基面）：以观测点最枯水位以下 0.5～1m处作为零点的基面。
陆
海
2.
河流的纵横断面 河源与河口的高度差，就是河流的总落差。 某一河段两端的高度差，则是这一河段的落差。 单位河长的落差，叫做河流的比降。 河流纵断面：能够很好地反映河流比降的变化。
河流落差 （%）
距河口距离（%）
河流横断面 ◆指河槽某处垂直于主流方向河底线与水面线所包 围的平面。 ★过水断面w :指某一时刻河底线与水面线所包围的 平面。 ★湿周p :过水断面上被水浸湿河槽部分 ★水力半径:w/p
（二）水系 水系：河流沿途接纳众多支流，并形成复杂的干 支流网络系统，就是水系。 1. 水系特征 河长——指从河口至河源沿河流轴线所量得的长 度 河网密度——指流域内干支流的总长度与流域面 积之比，即单位面积内的河道长度。 弯曲系数——指某河段的实际长度与该河段直线 距离之比。此值越大，河段就越弯曲。

暴雨洪水
2005年6月10日洪水突袭黑龙江沙兰小学
2005年6月10日洪水突袭黑龙江沙兰小学
98年，官兵正在抗击洪水
98年洪水武汉关水位碑
08年的那个夏天
08年的那个夏天
08年的那个夏天
2、枯水 ◆是指年内没有洪水时期的径流。枯水径流发生在 以地下水补给为主的时期，这个时期称为枯水期。 ◆在我国，南方河流的枯水期是冬季，而北方河流 则为冬季＋春末夏初。 ◆枯水影响航行、发电、农业灌溉、工业和城市供 水。
5.西北型河流，包括新疆和甘肃河西地区发源于高 山的河流； 6.阿尔泰型河流，我国境内属于此类的河流很少； 7.内蒙古型河流 8.青藏型河流
v c Ri
曼宁公式
1 1 6 c R n
v 为平均流速；c 为谢才系
数，它与糙率等因素有关，我 国多采用满宁公式求得；R 为 水力半径；i 为水面比降。 n 为糙率系数
（三）流量 流量：指单位时间内通过某过水断面的水的体积。 即Q＝w · v ；单位为m3／s；式中，w 为过水断 面面积；v 为流速。 ◆流量过程线：是流量随时间变化过程曲线。纵坐 标为流量，横坐标为时间。反映径流变化规律 ◆水位－流量关系曲线： 是水位随流量变化的曲线。 即Q ＝f（H）；纵坐标为 水位，横坐标为流量 可用水位资料推算流量
水位变化：主要受水量影响；包括日变化、季节 变化、年际变化等； 水位过程线：是指水位 H
随时间变化的曲线。其纵坐 标为水位，横坐标为时间。 水位过程线反映了水位变化 H 2 的规律；
相应水位曲线：指在同
一涨落水期间，上下游站位 相相同的水位。纵轴为上游 站的水位，横轴为下游站的 水位。依据相应水位曲线可 做短期水文预报。
黄河结冰
黄河封冻，山东
黄河封冻
壶口之冬
黄河解冻（凌汛）
凌汛造成洪灾，加拿大
凌汛造成洪灾，加拿大
三、河川径流 ★径流：指大气降水到达陆地后，除了蒸发而余存在 地表或地下，从高处向低处流动的水流。径流可分 为地表径流和地下径流。 ★河川径流：指从地表和地下汇入河川后，向流域出 口断面汇集的水流。
某河某站某年平均流量为50立方米/秒，该站控制 面积为2500平方公里，该年流域降水量为 1261.6mm，试求：该年径流总量，径流深度，径 流模数，径流系数。
W＝QT =50m3/s*1年（365*24*60*60） =1576.8*106m3
Y＝W/F =1576.8*106m3/2500KM2 =630.72mm M=Q/F =50m3/s/2500KM2 =0.02m3/s/km2
（二）河川径流的形成 1、停蓄阶段 ◆指在降水开始之后，地表径流产生之前的降水损 失过程。 ▲植物截留：降水被植物茎叶拦截的现象； ▲下渗：水分渗入土壤和地下的运动过程； ▲填洼：水在地面凹洼处停蓄的过程。
2、坡地漫流阶段 ◆植物截留和填洼都已达到饱和，降水量超过下渗 量时，地面便开始出现沿天然坡向流动的细小水 流，即坡面漫流。 ◆土壤、岩石的下渗强度，从一开始下渗就逐渐减 弱，一定时间后成为稳定值，这个稳定值称为稳 渗率。漫流阶段的产流强度，决定于降水强度和 土壤稳渗率之差。 3、河槽集流阶段 ◆坡面漫流的水进入河道口，沿河网向下游游动， 使河流流量增加的过程。
3.地下水补给：河流从地下所获得的水量补给，称 为地下水补给。地下水补给一般约占河流径流总 量的15％-30％地下水补给具有稳定和均匀两大特 点。 4.湖泊与沼泽水补给：一般来说，湖泊沼泽补给的 河流水量变化缓慢而且稳定。 5.人工补给：从水量多的河流、湖泊中把水引入水 量缺乏的河流，向河流中排放废水等，都属于人 工补给范围。
五、河流的分类 我国河流的分类 1.东北型河流，包括东北的大多数河流； 2.华北型河流，包括辽河、海河、黄河以及淮河北 侧各支流； 3.华南型河流，包括淮河南侧支流，长江中下游干 支流浙、闽、粤沿海及台湾省各河，以及除西江 上游以外的珠江流域大部分； 4.西南型河流，包括中下游干支流以外的长江、汉 水、西江上游以及云贵高原的河流；
α＝y/x =630.72/1261.6 =0.50
（三）径流的变化
1.年内变化：根据一年内河流水情的变化，可以分 为若干个水情特征时期，如：汛期、平水期、枯 水期或冰冻期。 河流处于高水位的时期称为汛期。枯水期是河流 处于低水位的时期。如果此时河流封冻，则又称 冰冻期。平水期是河流处于低水位的时期。 2.年际变化：径流量的年际变化往往由降水量的年 际变化引起。通常以径流的离差系数来表示年径 流的变化程度。
中粗砂 细砂淤泥
比降 流速
大／大
中／中 小／小
侵蚀 堆积
下切
侧蚀 堆积
流量
小
中 大
水位 变化
大
中 小
上游 中游 下游
V
宽U 宽浅U
上
游
中游
下游
长江
★河口的分段
近口段、河口段、口外海滨段 近口段 潮区界——潮流界 单向水流 河口段 潮流界——口门 双向水流 口 门
——
口 外 三海 角滨 洲段 前 缘