第三节_河流与流域

1、第三节 河流与流域 1一、 河流 1.河流及其组成河流定义：在重力作用下，沿着连续延伸的凹地流动的天然水体称为河流。河流要素：流动的水体与容纳水体的河槽是构成河流的两个要素。河槽由于水体的冲刷和淤积，形态不断地变化，而河槽形状又控制着水流情态。支流：一条河流通常是由众多的支流组成的，一般取河长最长或水量最大的水道作为干流。直接汇入干流的称为一级支流，直接汇入一级支流的称为二级支流，依此类推。河流组成：河流一般由五部分组成：河源、上游、中游、下游、河口。应该注意，内陆河一般消失在沙漠中，没有固定的河口。第二节 河流与流域2第二节 河流与流域3河口4第二节 河流与流域52.河流基本特征 (1) 河

2、长L ：自河源沿干流河道至河口的长度称为河长，以km计，可从地形图上量出；(2) 河流横断面：垂直水流方向的断面称为河流横断面，分单式断面和复式断面；(3) 河道纵比降J：河段两端河底的高程差称为落差，单位河长的落差称为河道纵比降。比降常用千分数表示。 当河段纵剖面近于直线时，河段平均比降可按下式计算： J=(h1-h0)/l=h/l (2-6) 式中 J河段的纵比降； h1，h0 河段上、下端河底高程，m ； l河段长度，m。 (4) 河网密度d： 流域平均单位面积上的河流总长度称为河网密度（km/km2）。它表示河网的疏密程度，能综合反映一个地区的汇流能力和自然地理条件。第二节 河流与流域

3、63 水情要素（1）水位定义：河流中某一标准基面上的水面高度第二节 河流与流域7（2）水文测站 水文测站是进行水文观测的基层单位，也是收集水文资料的基本场所。水文测站在地理上的分布网称水文站网，它按照统一的规划而合理的布设。水文测站所观测的主要项目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水温、冰情、水质等。具体项目根据各站的任务而定。 根据水文测站的性质，水文测站可分为三种：基本站、专用站、实验站1、基本站： 是水文主管部门设立的,各省、市、自治区设水文总站或水文局，地区一级设水文分站，负责管理本地区的水文测站。2、 专用站： 是为某种专门目的或用途由有关部门自行设立的。3、实验站是由科研单位为某种

4、需要而设立的。第二节 河流与流域8基面：计算水位和高程的起始面。绝对基面假定基面冻结基面测站基面吴淞基面：清光绪三十二年(1906年),1956年黄海高程系1985国家高程基准： 1957年起逐步在全国使用。1954年学习苏联规范时，引进“测站基面”概念，每站选最低水位以下某高程作为本站基面，并将它同绝对基面相连接。每次重复测量或平差后，只记载并刊布与首次数据间的差值，不再需要更动已往的水位数据。第二节 河流与流域910（3）流量 单位时间内通过河流某断面的水量，以m3/s计。流速仪法测流： 用流速仪测定水流速度，并由流速与断面面积的乘积来推求流量的方法。 在过水断面上，流速随水平及垂直方向的

5、位置不同而变化。从水平方向看，中间流速大，两岸流速小；从水深方向看，河床流速最小 第二节 河流与流域11第二节 河流与流域1213水位流量关系14断面测量 河道断面的测量，是在断面上布设一定数量的测深垂线，如图3-3-2，施测各条垂线的水深，同时测得每条测深垂线与岸上某一固定点（断面的起点桩，一般设在左岸）的水平距离（称为起点距），并同时观测水位，用施测时的水位减去水深，得到各测深垂线处的河底高程。 第二节 河流与流域1516（4）水质指标物理性指标水温：水的物理化学性质与水温有密切关系。水中可溶性气体氧气、二氧化碳等的溶解度，水中生物和微生物活动，盐度，pH以及碳酸钙饱和度等都受到水温变化的

6、影响。水温是现场观测的指标之一。臭味和臭阀值：臭是检验原水和处理水质必测项目之一。 臭强度：无臭、微弱、弱、明显、强和很强 电导率：表示水溶液传导电流的能力，可间接表示水中可滤残渣的相对含量氧化还原电位:是水体中多种氧化性物质与还原性物质进行氧化还原反应的综合指标之一，单位用毫伏。17透明度：表示水透明程度的指标 我国清澈的湖大多在青藏高原，就目前的数据，中国最清澈的湖是西藏阿里的玛旁雍错，透明度达到了14米；我国浑浊的湖泊多数在长江中下游地区，那里的一些浅水湖，透明度不足0.1米。 颜色和色度：有颜色的水可用真色和表色描述；度量水颜色的指标称色度，与标准水比较而得。浊度：分为总残渣、总可滤残

7、渣、总不可滤残渣；mg/lA：总残渣或过滤残渣及蒸发皿质量；B：蒸发皿净质量；V：水样体积18生物性指标细菌总数：指1mL水样在营养琼脂培养集中，37下培养24h后，所生长细菌的总数。饮用水：细菌总数100个/mL。大肠杆菌：我国饮用水中规定大肠杆菌3个/mL游离性余氯:饮用水用液氯消毒后剩余的游离性有效氯为游离性余氯。国家饮用水规定：集中式给水的出厂水游离性余氯不低于0.3mg/L,管网末梢水不低于0.05mg/L。19化学性指标pH：是指溶液中氢离子浓度或活度的负对数。表示水中酸、碱强度。酸度和碱度：水的酸度是水中给出质子物质的总量，水的碱度是水中接受质子的总量。硬度：一半是指水中Ca2+

8、、Mg2+的总量。包括总硬度、碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。总含盐量：表示水中各种盐类的总和，也就是全部阳离子和阴离子的总量，也称矿化度。有机污染综合指标：包括有溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、生物化学需氧量、总有机碳、总需氧量等。20（5）河流泥沙 按其运动形式可分三类：悬移质泥沙浮于水中并随水流运动；推移质泥沙受水流冲击沿河底移动或滚动；河床质泥沙则相对静止而停留在河床上。 三者可随水流条件的变化而相互转化。一般情况，河流中泥沙以悬移质为主。 第二节 河流与流域21含沙量&输沙率描述河流中悬移质的情况，常用的两个定量名词是含沙量和输沙率。含沙量：单位体积的水内所含干沙的质量，用Cs表示，单位

9、为kg/m3；输沙率：单位时间内通过河流某断面的干沙质量，以Qs表示，单位为kg/s。 22颗粒级配 颗粒级配曲线是根据颗分试验成果绘制的曲线，采用对数坐标表示，横坐标为粒径，纵坐标为小于（或大于）某粒径的土重（累计百分）含量。它反映了土中各个粒组的相对含量。 23清水下泄：利？弊？河床冲深，对防洪有利，洞庭湖萎缩速度亦将减缓，是为其利。 崩岸比蓄水前增加，产生新的险工段，威胁长江堤防安全；一些浅滩河段在枯水期出现坡陡流急现象，船舶上行困难增大；荆江水位降低，下游分洪能力降低。 24清水下泄瞭望新闻周刊证实，自2003年135米蓄水六年来，长江委水文局在大坝以下的荆江重点河段共发现40余处崩塌

10、险情，并确定了多处潜在崩岸段。2006年6月，三峡工程156米蓄水前，郑守仁上书建议，三峡工程投运后对大坝下游河道冲刷进行专项研究及治理。中央高层批示：所提建议，值得重视。其时，观测资料表明，大坝下游河道冲刷的数量和强度，远大于建库前，且超出论证与初步设计阶段的预估值。25二 流域第二节 河流与流域261.定义 河流的集水区域称为流域，包括地面集水区域和地下集水区域。流域的周界线称为分水线，包括地面、地下分水线（图2-2-5）。地面分水线包围区域为地面集水区，地下分水线包围区域为地下集水区。27我国主要河流概况：名称 长度 流域面积(万km2 ) 平均年径流量(亿m3 )长江 6300 180

11、.85 9755黑龙江 4440 1.85.5 3550珠江 2214 45.4 3360雅鲁藏布江2900 93.5 1654淮河 1000 45.6 1054松花江 2309 55.68 742黄河 5464 75.2 59228长江黄河珠江淮河黑龙江辽河雅鲁藏布江29长江流域图30黄河流域图31珠江流域图322.流域基本特征流域面积F ： 流域面积一般指地面分水线所包围的水平面积，可在地形图上用求积仪量出。以km2计。流域长度 L ：指从流域出口到流域最远点的流域轴线长度，可在地形图上以流域出口为中心作若干个同心圆，在同心圆与流域分水线相交处绘出许多割线，各割线中点连线的长度即为流域长度

12、，以km计。流域平均宽度 B：流域面积F与流域长度L的比值称为流域平均宽度，单位为km，即：流域形状系数K：流域形状系数是流域平均宽度B与流域长度L之比，以K表示。它反映流域形状的特性，如扇形流域K值比羽形流域K值大。流域平均高程与平均坡度： 流域平均高度与坡度可用格点法计算，可将流域的地形图划分成100个以上的正方格，依次定出每个方格交叉点上的高程以及与等高线正交方向的坡度，这些格点高程和坡度的平均值，即作为流域平均高度和平均坡度。主要影响降水形式和流域内的气温，进而影响流域的水量变化。 （1）几何特征33海河流域34河网密度D(km/km2)： 流域中干支流总长度和流域面积之比。表征水系发

13、育的疏密程度，受到气候、植被、地貌特征、岩石土壤等因素的控制。 35江苏常州：水系发达，河网纵横36（2）自然地理特征 包括流域的地理位置、气候特征、下垫面条件等。流域的地理位置：流域的地理位置以经、纬度来表示。流域的气候特征：包括降水、蒸发、湿度、气温、气压、风等要素。流域下垫面条件：下垫面条件包括流域的地形、土壤和岩石特性、地质构造、植被、湖泊及沼泽情况等，都是与流域水文特性密切相关的因素。应该指出，人类活动会改变下垫面条件，从而影响水文特性的变化。37流域过程降水 蒸发：蒸发是构成水循环的另一个重要环节，天然流域蒸发包括：水面蒸发、土壤蒸发、植物散发 。下渗 彭曼公式下渗是构成水循环的第

14、三个重要环节，它是地表水转化为土壤水或地下水的过程38径流径流形成过程是指流域表面的降水由地面与地下汇入河川，并流出流域出口断面的水流过程。产流阶段汇流阶段净雨沿坡面汇入河网，然后沿河网汇集到流域出口，称为汇流阶段。汇流阶段包括坡面汇流过程和河网集流过程。-坡面汇流：地面净雨从坡面流入最近的河网，称为坡面汇流，也称坡面漫流。一般流速较慢，历时较短。-河网集流：进入河网的水流从支流向干流，从上游向下游汇集，最后流出出口断面，这一过程称为河网集流。一般以洪水波的形式运动，流速较快，历时较长。39流域水文模型新安江模型萨克拉门托（ ）模型水箱（Tank）模型 SWMM(EPA)MIKE11(丹麦水力

15、研究所 )AGNPSCREAMS&GLEAMSTOPMODELHSPF单位线法径流预报40径流的表示方法与度量单位 1. 流量Q 流量是指单位时间内通过河流某一断面的水量，单位为m3/s。流量随时间的变化过程可用流量过程线表示。2. 径流总量 W径流总量是指时段T内 通过某一断面的总水量，常用的单位为:m3、万m3、亿m3、(m3/s)d等。若时段T内的平均流量为Q，则径流总量W可用下式计算： W=QT3. 径流深R 将径流总量W 平铺在流域面积F上得到的水深，以mm计: 4. 径流模数M 平均单位流域面积上产生的流量，以 L / (s.km2) 计: M = 1000Q / F 5. 径流系数 径流系数是某一时段的径流深