第三章河流第一節(jié)河流、水系和流域一、河流（一）河流的概念1、定義：陸地表面經?；蜷g歇有水流動的泄水凹槽，即流動的水與凹槽的總稱。根據河流歸宿分類外流河：最終注入海洋，如長江、黃河內流河：注入內陸湖泊或沼澤，因滲漏、蒸發(fā)消失于荒漠中，如塔里木河2、河流的分段（1）河源：河流起源的地方（源頭），是河流沿途海拔最高的地方。

（2）河口：河流的終點，即河流注入海洋、湖泊、沼澤或支流匯入干流的地方。河源和河口之間可分為上、中、下游三段

（3）上游：緊接河源，槽狹窄，比降大（坡度陡），多瀑布急灘，流速大，水量小，沖刷占優(yōu)勢、河槽多為基巖或礫石。

（4）中游：河谷漸寬，比降變小，流速減低，水量增大，沖刷淤積均不明顯，河槽多為粗砂。

（5）下游：河谷寬闊，比降小（坡度平緩），流速小，水量很大，淤積占優(yōu)勢，河中多淺灘，或沙洲，河槽沉積物多細沙或淤泥。

3.河流的縱橫斷面

（1）縱斷面：河流軸線上的河床底部高程或水面高程沿河長的變化，前者為河槽縱斷面，后者為水面縱斷面。

（2）落差：河源與河口的高度差，稱為河流的總落差。某一段河流上下游兩端的高度差稱為落差。

（3）比降：單位河長的高度差（落差）稱為河流的比降，它在計算河流流速及水能計算中有重要作用。

（4）橫斷面：河槽某處垂直于流向的河底線與水面線所包含的平面。（5）過水斷面面積：某時刻水面線與河底線包圍的面積（6）大段面：最大洪水時的水面線與河底線包圍的面積。（二）水系

1.定義：由大大小小的河流所構成的脈絡相通的水道系統(tǒng)，稱水系，又稱河網、河系。

其中直接注入海洋或湖泊的河流稱干流。直接注入干流的河流稱一級支流，直接注入一級支流的河流稱干流的二級支流，其余以次類推，河流的干流和大小支流共同構成了脈絡相通的網狀系統(tǒng)，就叫水系。

2.水系形式（類型）

（1）扇狀水系：干支流呈扇狀分布

各支流從不同方向幾乎在同一處匯入干流。流域呈扇形或近圓形。

（2）羽狀水系：各支流從左右兩岸依次匯入干流。排列呈羽毛狀，如灤河水系

（3）梳狀水系：干流一側支流多且長，另一側支流少而短

（4）格狀水系：干支流分布是方格狀，支流多呈90o角匯入干流。（5）樹枝狀水系：干支流排列如樹枝狀。大多數河流屬這種形式。

水系形式影響河流水情，扇狀大小各支流同時匯入干流，在干流處易造成洪水災害；羽狀水系支流先后匯入，災害不易形成。海河容易出現(xiàn)洪水災害，原因就在于此。

（三）流域

1.定義：

河流或水系的集水區(qū)域稱為流域。流域的邊界線稱分水線。

分水線：分地面和地下分水線。若兩種分水線垂向重合，則流域稱為閉合流域，若不重合稱非閉合流域。由于地下分水線不易于直接確定，所以多用地面集水區(qū)，代表河流的流域。

2.流域特征對河流水情的影響（1）流域面積

流域面積大小是流域最重要的特征之一。流域面積越大，河流水量越大，水流變化和緩，小流域自然要素變化較單一，缺乏調節(jié)，水流變化急劇。流域面積大的，切割較深，能較多的得到地下水補給，即使久旱不雨，仍可有水，流域面積小的，切割較淺，干旱時會干涸斷流。

（2）流域形狀：用邊長系數（k）表示。即分水線長度與流域等面積圓的周長之比。等于1時為圓，k越接近于1，流域越接近于圓，越易形成瀑漲瀑落的洪水；k值越大，流域越狹長，水流愈平緩。（3）流域高度

流域的高度影響流域的氣溫和降水，同一地理條件下，高度越高降水越多。（4）流域坡度和流向（或流域坡度和坡向）

影響地表水流的快慢、下滲、水土流失、河流含沙量等。

其它：流域的植被覆蓋，土壤巖性，流域內湖泊沼澤多少等，都為流域特征的不同方面，對河流流向、流速，冰雹消融和河流冰情均有一定影響。

（5）河網密度：干支流總長度與流域面積的比值

說明水系發(fā)育的疏密程度，研究河流水量及其變化規(guī)律，以及與地理環(huán)境的關系

第二節(jié)河流的水情一、水位

1.概念：

指水體的自由水面高出某一基面以上的高程，基面分為兩類：

一是絕對基面（標準基面）：某一河口（海濱地點）的多年平均海平面。我國采用青島黃海水面作為起作零點。二是測站基面：某水文站最枯季節(jié)水位以下0.5-1.0米處作為零點。

2.影響水位的因素

水量、水位高低是河口水量大小的外部標志。所以一切影響河流水量多少的因素都要影響到水位。3.水位的變化日變化：以冰雪融水為補給的河流，白天溫度高，冰雪融化的較多，水量大，水位就高；夜間，氣溫低，停止融化，水量少，水位低。受潮汐影響的河段，水位也有明顯的日變化。季節(jié)變化：季節(jié)變化很明顯。怎樣變化，取決于其補給源的特點。

4.水位觀測與水位資料整理

（1）觀測方法：在某一斷面上安裝水尺或自記水位。

（2）資料整理：

①水位過程線：水位隨時間變化的曲線。即以日期為橫坐標，以每月平均水位為縱坐標，繪出的曲線。

②水位歷時曲線：一年內等于或高于統(tǒng)一數值的水位，經歷的時間所形成的的曲線。

方法是將一年內的逐日平均水位，打亂時間順序，按大小排隊，統(tǒng)計各個水位一年內出現(xiàn)的次數，并進行累加。然后以水位為縱坐標，以累計天數為橫坐標?？梢詮乃粴v時曲線上查出下一年中等于各高于某水位所經歷的時間。對于航運、發(fā)電灌溉、防洪等均有意義。5.特征水位

反映水位變化特點的水位，稱特征水位。

（1）平均水位：研究時段內水位的算術平均值。

（2）平均高水位：各年最高水位的平均值。

（3）平均低水位：各年最低水位的平均值。

（4）中水位：一年中等于和高于該水位的時間為半年，這個水位為中水位（如183天對應的水位）（5）常水位：指一年中最常出現(xiàn)的水位。

意義：這些水位不僅反映河流的變化特點，而且具有很大的實用意義，可以從特征水位來分析河流的利用價值和利用途徑，也是水利工程設計的重要依據。

2.流速

指河流中水質點在單位時間內移動的距離。V為流速（米/秒）；L為距離（米）；t為時間（秒）。流速沿深度的分布：正常情況下，最大流速分布在水面以下1/10～3/10水深處，平均流速一般相當于6/10水深處的流速，如果河面封凍，則最大流速下移。河流橫斷面上流速分布一般都是由河底向水面、由兩岸向河心逐漸增大，河面封凍則較大的流速常出現(xiàn)在斷面中部。天然河道中的平均流速除了通過實測獲得外，還可以利用水力學公式求得。即：

式中，v為斷面平均流速；R為水力半徑（斷面面積與濕周的比值）；I為水面比降；c為與糙率等因素有關的流速系數。

上式稱謝才公式，是根據河道水流作等速運動（即均勻流）的理論推導而得的。3.流量

指單位時間內流經某一過水斷面的水量，通常用Q表示，單位是立方米/秒。流量表達式為通常為：

Q=vF

式中，v為斷面平均流速；F為過水斷面面積。流量隨時間的變化也可以通過繪制流量過程線和歷時曲線來分析。

水位與流量具有密切的關系，其表達式為：

Q

=

f（H）這種關系可以用一條曲線來表示，稱為水位流量關系曲線它在河流水文學上用途很廣，主要是用它推求流量，并用水位-面積曲線和水位-流速曲線加以校正。4、洪水和枯水（1）洪水洪水是指大量的降水在短時間內匯入河槽，形成的特大徑流，洪水又稱為汛。

洪水是由于暴雨和冰雪融水在一定流域特性、河槽特性和人類活動等因素的影響下形成的，暴雨洪水是我國大多數河流的主要洪水類型。洪峰流量、洪水總量、洪水過程線是描述洪水的三個主要要素。（2）枯水枯水就是特別小的徑流?？菟畯搅靼l(fā)生在以地下徑流補給為主的時期。

當月平均水量占全年水量的比例小于5%時，則屬于枯水期。5、河流的補給（1）雨水補給主要取決于降雨量和降雨特性，降雨量大，補給量也大。（2）融水補給

包括季節(jié)性積雪融水和永久積雪、冰川融水補給，補給特點主要決定于冰雪量和氣溫的變化。（3）湖泊、沼澤水補給

對河流水量起調節(jié)作用，降低河流的洪峰流量。（4）地下水補給比較穩(wěn)定的補給源，特點是穩(wěn)定而變化少。二、年徑流的有關概念一個年度內通過河流某斷面的水量，稱為該斷面以上流域的年徑流量。

實測各年徑流量的平均值，稱為多年平均徑流量

如果統(tǒng)計的實測資料年數增加到無限大時，多年平均流量將趨于一個穩(wěn)定的數值，此稱為正常年徑流量。正常徑流量反映了在天然情況下河流（流域）蘊藏的水資源理論數量，代表能開發(fā)利用的地面水資源的最大程度，是水文、水利計算中的一個重要特征值，在地理綜合分析和不同地區(qū)水資源進行對比時，它是最基本的數據。一般情況下，可采用年徑流的多年平均值代替正常年徑流量。從閉合流域多年期間的水量平衡方程式看：

多年平均徑流深R是多年平均降水深P和多年平均蒸發(fā)深E的函數，即R主要取決于氣候因素。三、正常年徑流量的計算1.資料充分時正常年徑流量的推求

一般說實測資料系列要求超過30年，其中包含特大豐水年、特小枯水年及相對應的豐水年組和枯水年組，只有這樣才能客觀地反映過去的水文特征，才能為正確地預估未來水文情勢提供可靠的依據。資料充分時，可用算術平均法計算多年平均徑流量，以代替正常年徑流量。2.資料不足時正常年徑流量的推求

如果實測資料系列較短，不到20年，代表性較差，這樣按算術平均法求得的正常年徑流量的誤差會超過允許范圍，因此要延展系列，提高資料的代表性。

常用的延展資料系列的方法是相關分析法，即建立計算站年徑流量及與其密切相關的水文要素（稱參證變量）之間的相關關系，然后用參證變量之較長系列展延計算站的年徑流系列，使其達到上述資料充分的條件后，再用算術平均法進行計算。3.缺乏實測徑流資料時正常年徑流量的推求

1）等值線圖法。為了便于查用，水利部門通常根據有限測站的實測資料將水文特征值的地理分布規(guī)律繪成等值線圖，例如，多年平均年徑流量等值線圖，或正常年徑流模數等值線圖等。由于流域出口斷面測站的多年平均徑流量是代表出口斷面以上流域集水面積上的平均值，點繪等值線圖時，一般將該多年平均徑流量值點繪在流域面積的形心處。因此使用多年平均年徑流深度等值線圖時，