水文学原理-第二章-河流和流域特征课件.pptx

1、河流：沿地表线形凹槽集中地经常性或周期性水流。河流：沿地表线形凹槽集中地经常性或周期性水流。较大的河或江，较小的叫溪。较大的河或江，较小的叫溪。2.1 河流及特征2.1.1 干流及支流(1)干流干流(Mainstream)在水系中汇集全流域径流的河流，例如：在水系中汇集全流域径流的河流，例如：黄河、长江。黄河、长江。(2)支流支流(Tributary)流入一较大河流或湖泊的河流。流入一较大河流或湖泊的河流。支流是分级的：一级支流支流是分级的：一级支流(注入干流的支流注入干流的支流)；二级支流二级支流(注入一级支流的支流注入一级支流的支流)；三级支流三级支流(注入二级支流的支流注入二级支流的支流

2、)；四级支流四级支流(注入三级支流的支流注入三级支流的支流)（4）下游：下游：河流的最下级，处于平原区，河床宽，河流的最下级，处于平原区，河床宽，坡度缓，水流慢，泥沙淤积作用较显著，沙洲较多。坡度缓，水流慢，泥沙淤积作用较显著，沙洲较多。（5）河口：河口：河流的终点。淤积，形成三角洲。河流的终点。淤积，形成三角洲。外流河外流河：注入海洋的河流。如长江，黄河。：注入海洋的河流。如长江，黄河。内流河或内陆河内流河或内陆河：流入内陆湖泊或消失于沙漠中：流入内陆湖泊或消失于沙漠中（瞎尾河）。如塔里木河、格尔木河（青海）（瞎尾河）。如塔里木河、格尔木河（青海）（Cv值大-变化剧烈，不利于水资源的利用；当

3、不指明端面时，流域乃对河口断面而言。君子喻于义，小人喻于利。2)特性：任何河段都有它的弯曲系数；多年变化：包括年径流丰、平、枯水的特征及其循环这个阶段称为河槽集流。流域蓄渗阶段完成以后剩余雨水沿着坡面形成坡面漫流。4 水系(Hydrographic Net)某水文站流域面积F=54500。纵断面：沿河流中泓线切出来的断面水文年度:一般是按照洪、枯水期在一年内的周期变化特点来划分的。4)流域形状系数：长江最为壮丽的一段是三峡。它西起四川省奉节县白帝城，东止湖北宜昌县南津关，全长193公里，由瞿塘峡、巫峡和西陵峡组成。瞿塘峡长8公里，两壁对耸狭窄，最窄处不到百米，最宽处不过150米，以雄伟险峻著称

4、。巫峡以巫山得名，长45公里，是三峡中最整齐的峡谷。巫峡以幽深秀丽著称。西陵峡全长76公里，是三峡中最长的，其特点是峡中有峡，滩内含滩，江流回环曲折，水势凶险。2.1.3 河流的基本特征河流的基本特征 河流断面河流断面 a.横断面：垂直于水流方向的断面横断面：垂直于水流方向的断面深泓线：河道中各横断面水流最大流速点的连线。中泓线(溪线)：河道中各横断面最大水深点的连线。b.纵断面：沿河流中泓线切出来的断面纵断面：沿河流中泓线切出来的断面中泓线？中泓线？深泓线深泓线?(2)河流长度河流长度(River Length)1)定义定义：河流源头至河口：河流源头至河口 沿河槽中泓线量取的距离沿河槽中泓线

5、量取的距离L。2)作用：作用：河流特性的基本参数，可确定落差、比降和能量。河流特性的基本参数，可确定落差、比降和能量。(3)河流弯曲系数河流弯曲系数(Tortuosity)1)定义：定义：沿河流中泓线两点间的实际长度与其直线距离的沿河流中泓线两点间的实际长度与其直线距离的 比值。比值。2)特性：特性：任何河段都有它的弯曲系数；它可反映河流流经地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。的地质地貌特征。lL1LKl(4)河流比降河流比降 1)横比降：河流沿横断面方向的水力坡度横比降：河流沿横断面方向的水力坡度 产生横比降的原因：产生横比降的原因：a)弯曲河段中惯性离心力的作用

6、；弯曲河段中惯性离心力的作用；b)地球自转偏向力的作用；地球自转偏向力的作用；c)流速分布不均匀的影响。流速分布不均匀的影响。I凹 岸凸 岸I淤 积凸 岸水面凹 岸冲 刷agIRV2 (a)平面图平面图 (b)横断面图横断面图 (c)水面单元水体受力图水面单元水体受力图22tanVVRIaggR横坡度：gRBVIBh2(4)河流比降河流比降 2)纵比降：纵比降：a)水面水面纵比降（水面坡度）：中泓线上单位长度内水面纵比降（水面坡度）：中泓线上单位长度内水面的落差。的落差。b)河底河底纵比降（纵比降（河底河底坡度）：中泓线上单位长度内河底坡度）：中泓线上单位长度内河底的落差。的落差。021001

7、000/HHHiLLlhlhhJ012012211102)()()(LLhlhhlhhlhhJnnn 2.1.4 水系水系(Hydrographic Net)由河流的干流和各级支流，流域内湖泊、沼由河流的干流和各级支流，流域内湖泊、沼泽或地下暗河构成脉络相通的一个系统，称为泽或地下暗河构成脉络相通的一个系统，称为河河网网，也叫，也叫河系河系或或水系水系。111111112222334 河流等级河流等级河流地貌定律河流地貌定律 流域的几何特征流域的几何特征 1)流域面积：流域面积：是流域的主要几何特征。通常先在适当比例尺的地形图上是流域的主要几何特征。通常先在适当比例尺的地形图上定出流域分水线，

8、然后量出它所包围的面积。定出流域分水线，然后量出它所包围的面积。F（km2）方格法、求积仪法方格法、求积仪法 2)流域长度：以流域出口为中心向河源方向做一组不同半径的同心圆，各流域长度：以流域出口为中心向河源方向做一组不同半径的同心圆，各圆与流域分水线相交形成割线，各割线中点的连线长度。圆与流域分水线相交形成割线，各割线中点的连线长度。L 3)流域平均宽度：流域平均宽度：4)流域形状系数：流域形状系数：FBLBL(3)(3)流域的自然地理特征流域的自然地理特征 流域的地理位置、气候、地形、植被、土壤特性，地流域的地理位置、气候、地形、植被、土壤特性，地质构造，沼泽及湖泊情况等，都是与流域水文特

9、性密切有关质构造，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。的自然地理特征。1)1)地理位置：经纬度地理位置：经纬度 2)2)气候条件：降水、蒸发、湿度、气温、气压、风等要素气候条件：降水、蒸发、湿度、气温、气压、风等要素 3)3)下垫面条件：地形地貌、地质构造、土壤、岩石性质、流下垫面条件：地形地貌、地质构造、土壤、岩石性质、流域的植被、流域的湖泊和沼泽域的植被、流域的湖泊和沼泽 森林度：森林度：湖泊率：湖泊率：0100%cFF 1 0 0%cAF2.3 2.3 径流形成过程概述径流形成过程概述流域内的水自降落开始至水流汇集、流至出口断面的整个过流域内的水自降落开始至水流汇

10、集、流至出口断面的整个过程，称为程，称为径流形成过程径流形成过程。一般分为。一般分为4 4个阶段个阶段(1)降水阶段：从云降落到地面的液态或固态水的滴粒降水阶段：从云降落到地面的液态或固态水的滴粒 降水量降水量 H：一定时间内降落在某一点或某一集雨面积上：一定时间内降落在某一点或某一集雨面积上的总水量，用深度表示，的总水量，用深度表示，mm 降水历时降水历时t：降水的持续时间，：降水的持续时间，min,h或或d 降水强度降水强度i：单位时间内的降水量，：单位时间内的降水量，mm/min、mm/hHit降雨量对径流量的大小起决定性的作用。降雨量对径流量的大小起决定性的作用。根据根据24h降水总量

11、或降水总量或12h降水总量，可以把降水强度分降水总量，可以把降水强度分 为小雨、阵雨、中雨、暴雨、特大暴雨等为小雨、阵雨、中雨、暴雨、特大暴雨等。(2)流域蓄渗阶段流域蓄渗阶段 降雨开始时并不立即形成径流。雨水一部分会被地面植降雨开始时并不立即形成径流。雨水一部分会被地面植物截留，一部分会渗入地表土中，一部分被蓄留在坡面的坑物截留，一部分会渗入地表土中，一部分被蓄留在坡面的坑洼里。这一阶段称为洼里。这一阶段称为流域蓄渗流域蓄渗。(3)坡面漫流阶段坡面漫流阶段 流域蓄渗阶段完成以后剩余雨水沿着坡面形成流域蓄渗阶段完成以后剩余雨水沿着坡面形成坡面漫坡面漫流流。它从局部区域开始，逐渐扩展到全流域。坡

12、面漫流的雨。它从局部区域开始，逐渐扩展到全流域。坡面漫流的雨水最后汇入河沟。水最后汇入河沟。(4)河槽集流阶段河槽集流阶段 汇入河沟的水，顺着河道由小沟到支流、由支流到干流、汇入河沟的水，顺着河道由小沟到支流、由支流到干流、最后到达流域出口断面。这个阶段称为最后到达流域出口断面。这个阶段称为河槽集流河槽集流。河川径流的大小和变化，通常用河川径流的大小和变化，通常用流量流量和和水位水位来表示。来表示。一年内的最大洪峰流量，称为一年内的最大洪峰流量，称为年最大流量年最大流量。从径流形成过程来看影响径流变化的主要因素可分为从径流形成过程来看影响径流变化的主要因素可分为气候气候因素因素、下垫面因素下垫

13、面因素和和人类活动因素人类活动因素。(1)(1)气候因素气候因素 降水降水和和蒸发蒸发直接影响径流的形成和变化。直接影响径流的形成和变化。(2)(2)下垫面因素下垫面因素 1)1)地貌地貌 2)2)地质和土壤地质和土壤 3)3)植被植被 4)4)湖泊和沼泽湖泊和沼泽 5)5)流域面积与形状流域面积与形状(3)(3)人类活动因素人类活动因素 1)1)增加河川径流量的措施：人工降雨、融雪、跨流域调水增加河川径流量的措施：人工降雨、融雪、跨流域调水 2)2)改变河川径流分配的措施：修筑水库等水利工程改变河川径流分配的措施：修筑水库等水利工程 3)3)减少地表径流的措施：引水灌溉等减少地表径流的措施：

14、引水灌溉等2.4 影响径流的主要因素影响径流的主要因素(1)流量流量Q：单位时间内流经河流某一水断面的水量。：单位时间内流经河流某一水断面的水量。m3/s(2)径流总量径流总量W：一段时间内通过河流过水断面的总水量，：一段时间内通过河流过水断面的总水量，m3 (3)径流模数径流模数M：单位流域面积上平均产生的流量，：单位流域面积上平均产生的流量，L/skm2(4)径流深度径流深度R：它是径流总量它是径流总量W折算成全流域的平均水深，折算成全流域的平均水深，单位为单位为mm，常用来与降水量作比较，常用来与降水量作比较(5)径流系数径流系数：径流深度径流深度R与降水量与降水量X之比，有之比，有1

15、0 0 0 QMFRhXxWQt1 0 0 0WRA2.5 径流表示方法和度量单位径流表示方法和度量单位2.6.1径流的年内变化径流的年内变化径流情势：径流情势：在一年内和多年期间，河流径流的变化特性。或称年内变在一年内和多年期间，河流径流的变化特性。或称年内变化、年际变化化、年际变化年内变化年内变化-又称年内分配：又称年内分配：常用年流量过程线来表示。常用年流量过程线来表示。横坐标通常以月和旬作单位，其相应的流量即为月平均流量或旬平均流横坐标通常以月和旬作单位，其相应的流量即为月平均流量或旬平均流量量水文年度水文年度:一般是按照洪、枯水期在一年内的一般是按照洪、枯水期在一年内的周期变化特点来

16、划分的周期变化特点来划分的。始于枯水期结束（汛期开始）之日，如汉水流域。始于枯水期结束（汛期开始）之日，如汉水流域6月月1日、东北地区日、东北地区5月月1日、南方各地日、南方各地3月月1日或日或4月月1日日 径流的季节分配主要取决于补给来源及其变化径流的季节分配主要取决于补给来源及其变化 我国大部分河流都是以雨水补给为主，径流的季节分配在很大程度上我国大部分河流都是以雨水补给为主，径流的季节分配在很大程度上取决于取决于降水的季节分配降水的季节分配 北方的河流，除降水外热量条件也是一个重要的影响因素北方的河流，除降水外热量条件也是一个重要的影响因素QQKKCiii/,112112122.6河川径

17、流情势及我国河川径流分布河川径流情势及我国河川径流分布2.6.2 径流的年际变化径流的年际变化 年径流的多年变化一般指年径流年际间的变化幅度年径流的多年变化一般指年径流年际间的变化幅度(简称年际变幅简称年际变幅)和和多年变化过程多年变化过程两个方面两个方面 年际变幅：用年径流年际变幅：用年径流变差系数变差系数(C(Cv v值值)、实测最大年平均流量与最小年、实测最大年平均流量与最小年平均流量比值（简称年际比值平均流量比值（简称年际比值)来表示来表示 多年变化：包括年径流丰、平、枯水的特征及其多年变化：包括年径流丰、平、枯水的特征及其循环循环 年径流变差系数年径流变差系数-C Cv vK Ki

18、i-年径流变率年径流变率，n-n-为观测年数为观测年数C Cv v值值-反映一个地区年径流相对变化程度反映一个地区年径流相对变化程度（C Cv v值大值大-变化剧烈，不利于水资源的利用；变化剧烈，不利于水资源的利用；C Cv v值小值小-年际变化缓和，有年际变化缓和，有利于水资源的利于水资源的利用）利用）QQKnKCiiniv/,1)1(12影响影响C Cv v值大小的因素主要有值大小的因素主要有年径流量的多少年径流量的多少和和补给来源补给来源2.6.4 2.6.4 我国河流流量的主要补给类型我国河流流量的主要补给类型(1)(1)雨源类雨源类(2)(2)雨雪源类雨雪源类(3)雪源类雪源类永远不

19、要试图嘲笑那些有缺陷的人。错误犯过一次，尽可能的不要再犯第二次。勇敢地迎接逆境，即使不能实现最初的梦想，也会打开另一扇梦想的大门。如果缺少破土面出并与风雪拚搏的气，种子的前途并不比落叶美妙一分。崇高的理想就像生长在高山上的鲜花。如果要搞下它，勤奋才能够是攀登的绳索。君子喻于义，小人喻于利。论语里仁不患寡而患不均，不患贫而患不安。论语季氏你犯错误时，等别人都来了再骂你的是敌人，等别人都走了骂你的是朋友。宁可失败在你喜欢的事情上，也不要成功在你所憎恶的事情上。当你的错误显露时，可不要发脾气，别以为任性或吵闹，可以隐藏或克服你的缺点。生命的道路上永远没有捷径可言，只有脚踏实地走下去。通过云端的道路，只亲吻攀登者的足迹。