467河流湖泊与沼泽共课件

第六节河流

河流功能主要是汇流和泄水排沙。但是，处于不同气候区的大河，不仅泥沙物质总输送量有很大的差别，而且泥沙物质输送量占总物质输送量的比率，也有很大的差别。从而说明，不同气候区的大河，具有不同的水环境特性。

第六节河流1河流水环境指标体系

包括流域水文水质特征、河流水文水质特征等，如干流、支流、水系、流域面积、流域形状系数、流域平均坡度、流域平均高度、流域气候、流域生态等描述流域特征；河床、断面、湿周、河宽、河深、宽深比等描述河道特征；水位、流速、流量、含沙量、迳流量、输沙量等描述水文特征；此外，还有描述水质、水的理化性质等一系列的项目指标。河流水环境指标体系包括流域水文水质特征、河流水文水质特征等2

2019年4月4日山东省政府通报，这个省当年度首次环保专项行动暗访的43个河流断面中，仅有1个河流断面水质达到农灌标准，绝大多数被监测的河流断面水质劣于地表水环境质量Ⅴ类标准，环保人士表示，劣Ⅴ类水完全为废水，起码的农业灌溉也不能使用。

2019年4月4日山东省政府通报，这个省当年度首3一、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、水系和流域的概念

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

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。

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。一、河流、水系和流域4

（二）水系形式

按照一定的岩层构造、沉积物性质和新构造应力场的反映，水系形式通常分为：树状、格状和长方形三类。（按流域形状划分）

按照干支流相互配置的关系或它们构成的几何形态划分可分为：扇状水系、羽状水系、梳状水系和平行水系四类。平行水系易引发洪水。

按照水系流向的相互关系划分：向心水系和辐散水系。（二）水系形式5

树枝状水系：一般发育在抗侵蚀能力比较一致的沉积岩或变质岩区；格状水系：经常出现在岩层软硬相间、地下水源比较丰富的的平行褶皱构造区；长方形水系：则往往和巨大的的断裂构造相联系。

6467河流湖泊与沼泽共课件7大帽山在距福州约20公里的闽侯县南通乡境内，发源于县南古崖山尾东麓，为大樟溪下游南岸支流。流域面积约62平方公里，其间水平长度500米以上的溪流有24条，取名“十八”，形容其多。第三批省级风景名胜区。全区散布着由火山岩构成的峰、岩、崖、谷、洞、石，山水交融，天然浑朴，有西溪瀑布、乌龙戏珠、大帽山、文笔峰、宝塔峰、三仙洞等景点。游客一般从三、四重溪开始游览。四重溪又称风光岩，附近的皇冠峰肃穆挺拔，峰下有一高８米的独峰斜立，象探身招呼客人的侍者，人称“侍者峰”。五重溪又称黄坑口，主要景点有石人、石马、石风帆等。石风帆是在干流河道中残留的一块巨石，高出水面5.2米。六重溪、七重溪有鸳鸯洞、流纹岩、三层岩等景点。八重溪的龙潭、知音瀑布等都很出名。水深10余米，潭中山峰倒影，风景秀美。知音瀑布是当地大小12个瀑布的代表，瀑高40多米，宽10多米，丰水时甚为壮观。八重溪与九重溪间为宽40米的溪流所隔，有竹筏过渡。十三重溪以下人迹罕至。景区东北部的大帽山，又名古灵山，海拔786.3米。晴日登顶，可一览十八重溪山水秀色。此外，宝塔峰俊秀凌空，玉女石、猴洞、倾缸瀑布、天柱瀑布等也各有特色。奇特的火山岩地貌、典型的季节河、成群的野生猕猴景区的三大特色。

大帽山在距福州约20公里的闽侯县南通乡境内，发源于县南古崖山8树枝状水系长洲树枝状水系长洲9塘福塘福，是香港大屿山的一处村落和地方，为其中一处假日渡假地点。塘福泳滩在塘福南部，其景观常常吸引游客在此游泳，因此，塘福那里有大量短期客租屋提供给游客暂住。几条小河流经塘福，适合耕作，其中一条河流位处塘福西部。其河流亦流经蔴埔坪，蔴埔坪地区有时亦视为塘福地区之一，那里有一座蔴埔坪监狱。蔴埔坪南方的海湾叫塘福庙湾，因紧接塘福庙而命名。塘福庙旁边是Flag光缆亚欧段海底电缆中转站，并通往南中国海。塘福塘福，是香港大屿山的一处村落和地方，为其中一处假日渡假地10467河流湖泊与沼泽共课件11火星表面的树枝形河流火星表面的树枝形河流12（三）河流的纵横剖面

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。如下图，河流的纵断面：

（三）河流的纵横剖面13河流的纵断面河流的纵断面14河流纵断面的类型可分为四种：直线形纵断面(年轻河流)：全流域比降接近一致的纵断面。平滑下凹形纵断面（成熟河流）：河源比降大，向下游递减的纵断面。下落形纵断面（早期或中期河流）：比降上游小，下游大的纵断面。折线形纵断面（中期）：各段比降变化无规律的纵断面。纵断面的类型与地质、地貌及河流的年龄相关。河流纵断面的类型可分为四种：直线形纵断面(年轻河流)：全流域15河流纵剖面河流纵剖面16河流的横断面河槽中垂直于流向并以河床为下界、水面为上界的断面，就是河流的横断面。由于地转偏向力和弯曲河道中河水离心力的影响，水面具有横比降。由于流速分布不均匀，水面还发生凹凸变形，所以河水面不是一个严格的平面。河流的横断面河槽中垂直于流向并以河床为下界、水面为上界的断面17

（四）河流的分段

一条河流常常可以根据其地理－地质特征分为

河源、上游、中游、下游和河口五段。

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、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。（四）河流的分段18

河床也叫河槽，是指线形低凹（河谷）中被水流淹没的部分。枯水时期有水流的部分叫枯水河槽，也称基本河槽或主槽；洪水时期被河水淹没部分叫洪水河槽。

横剖面上水与河槽的接触界线称湿周，水面线长称水面宽，水面宽与湿周所包围的断面称水道断面，其中水流速大于零的部分称过水断面，流速等于零的部分叫死水断面，当死水断面面积很小时，可视水道断面为过水断面。

过水断面面积（ω）除以湿周（X）称水力半径，过水断面面积除以水面宽（B）为平均水深（H）。河床上凹凸不平的岩块、泥沙堆等对于水流所发生的阻碍作用称为河床糙度，绝对糙度是河床表面各凸出部分高出平均平滑曲线的平均值，相对糙度为绝对糙度与平均水深之比。河槽水动力多以水流速度与流量来表示。河床也叫河槽，是指线形低凹（河谷）中被水流淹没的19

一般河流上游的功能以汇水和流水侵蚀为主，水环境特点是它被约束在峡谷之中，水流湍急，流速与水位变化快、变幅大，水动力作用特别强，侵蚀谷底并发育深槽，侵蚀水下岸坡并导致崩塌滑坡等

河流中游的功能以输水输沙为主，水环境特点是水的时聚时泄变化比较快，因而水的蚀、积作用转换比较快；

河流下游水环境特征是比较稳定，水位流速流量变化相对比较小，有稳定的淤沙、输沙和多样化的河道变迁，并逐步向河口海岸海洋水环境过渡；

河口水环境系统的特点，是河流水动力作用逐步被海岸海洋水动力作用所替代并以不同方式营造三角洲。467河流湖泊与沼泽共课件20长江河源和上游长江源头的各拉丹东雪山沱沱河的晚霞长江河源和上游长江源头的各拉丹东雪山沱沱河的晚霞21瀑布瀑布22尼罗河三角洲尼罗河三角洲23河口及拦门沙河口及拦门沙24

（五）流域特征对河流的影响流域面积是流域的重要特征之一。除干燥区外，一般是流域面积越大，河流水量也越大。此外，流域形状对河流水量变化也有明显的影响。流域中干支流总长度和流域面积之比，称为河网密度，计算式为：D=ΣL/FD的单位为km/km2。河网密度是地表径流丰富与否的标志之一。流域气候、植被、地貌特征、岩石土壤渗透性和抗蚀能力，是河网密度大小的决定性因素。二、水情要素（一）水位河流中某一标准基面或测站基面上的水面高度，叫做水位。（五）流域特征对河流的影响25流域内的径流补给是影响流量、水位变化的主要因素。水位过程线：用纵坐标表示不同时间的水位高度，横坐标表示时间，即可绘出水位过程线。相应水位线：用纵轴表示上游站水位，横轴表示下游站水位，即可绘出两个测站的相应水位曲线。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，叫相应水位。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。

流域内的径流补给是影响流量、水位变化的主要因素。26中水位某一时段内，取按大小顺序排列的逐日水位值居中的水位。一年中，各有半数日期的水位高于和低于中水位。与平均水位不同，可看作在时段内高于或低于中水位的水位机会相等，而平均水位是时段内水位的平均值。中水位某一时段内，取按大小顺序排列的逐日水位值居中的水位。27相应水位曲线相应水位曲线28

（二）流速流速指水质点在单位时间内移动的距离。可用等流速公式（薛齐公式）计算某一时段的平均流速：V=C(RI)1/2

R：水力半径，为过水断面面积与水浸部分弧长之比；I：河流纵比降；C：待定系数。建立等流速公式的基本出发点是：只有动力与摩擦力相等时，水流才沿河槽作等速运动。如下图所示：

（二）流速29推导平均流速公式的示意推导平均流速公式的示意30

薛齐公式中的C是一个不定值，可能决定于糙度、深度、过水断面形状等。下面是两个最常用的计算C值的公式：1.满宁公式：C=(1/N)R1/6;N：河槽粗糙系数（可查表得到）；R：水力半径。2.巴甫诺夫斯基公式：C=(1/N)Rx；x＝2.5N1/2－0.13－0.75R1/2(N1/2－0.10)流速的测定：浮标法，流速仪

薛齐公式中的C是一个不定值，可能决定于糙度、深度31467河流湖泊与沼泽共课件32流速的分布规律1.河底与河岸附近流速最小，流速从水底向水面和从岸边向主流线递增。2.绝对最大流速出现在水深1／10~3／10处，弯曲河道的最大流速接近凹岸处。3.平均流速与水深的6／10处的点流速相等。4.顺风时最大流速常出现在水面，逆风时，上层流速减小，甚至为负数，最大流速往往在下层水流的上部。5.河底有障碍时，最大流速常在水面。6.水面冰封时，最大流速在水深的6／10处。7.在深槽，深度越大，最大流速距水面较近。8.在浅滩，其上游最大流速往往在水面，浅滩处最大流速则在水下较深处。流速的分布规律1.河底与河岸附近流速最小，流速从水底向水面和33

（三）流量1.定义：单位时间内通过某过水断面的水量，叫做流量。计算式为：Q=Av；A为断面积，v为平均流速。2.流量和水位之间的内在联系：V=C(RI)1/2=f1(H),A=f2(H),

那么，Q=f1(H)•f2(H)=F(H)这个公式所表示的就是水位流量关系曲线，如下图：（三）流量34

在实际工作中，常常还需绘制另一种曲线——流量过程线。如下图所示：流量过程线在实际工作中，常常还需绘制另一种曲线——流量过程线。如下35

（四）水温与冰情1.影响水温的因素：（1）河流的补给特征；【主要因素】（2）河水温度也随时间变化；（3）河水温度还随流程远近而发生变化；（4）河流水温受河流流向的影响。黄河的春汛的发生。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）结冰期：与流速有关，缓慢流动易结冰（2）封冰期（封冻期）（3）解冻期（四）水温与冰情36三、河川径流（一）径流的形成和集流过程径流的形成是一个连续的过程，但可以划分为几个特征阶段：1.停蓄阶段降水落在流域内，一部分被植物截留，另一部分被土壤吸收，然后经过下渗，进入土壤和岩石孔隙中，形成地下水。降水量超过上述消耗而有余时，便在一些分散洼地停蓄起来，这种现象叫做填洼。2.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。坡面漫流逐渐扩大范围，并分别流向不同的河槽里，叫漫流阶段。三、河川径流37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。坡面漫流是地表径流向河槽汇集的中间环节，分为：片流、沟流和壤中流三种形式。其中，沟流是主要形式。3.河槽集流阶段坡面漫流的水进入河道后，沿河网向下游游动，使河流流量增加，叫做河槽集流。（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=AvA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

土壤、岩石的下渗强度，从一开始下渗就逐渐减弱，一定38

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/FQ为流量，F为流域面积。4.径流深度yy=W/F5.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/yo6.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。T为时间，Q为时段平均流量。39

（三）正常径流值

河流的年正常径流量是指多年径流量的算术平均值，即平均每年中流过河流某一断面的水量。

数理统计中用均方差与均值之比作为衡量相对离散程度的参数，即离差系数Cv。Cv=(1/x)[Σ(xi-xo)2/n]1/2Cv值反映各年中具体径流量计算的准确程度的关系，如下图：

Cv值、观测年数和准确程度的关系（三）正常径流值40

（四）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。平水期是河流处于中常水位的时期。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。

（四）径流的变化41我国河流年季变化特点1.南方河流比北方河流的年季变化小（南北方）；2.山区河流比平原河流变化小（山区和平原）；3.大河比小河变化小（大小河）；4.冰雪补给形成的河流比雨水补给的河流变化小（河流补给）；5.高山高原河流比邻近平原、盆地变化小（高山和平原）；6.流域面积大的河流比流域面积小的年季变化小。我国河流年季变化特点1.南方河流比北方河流的年季变化小（南42（五）特征径流1.洪水河流水位达到某一高度，致使沿岸村庄、城市建筑物、农田受到威胁时，称为洪水位。影响洪水性质的因素：流域内的降水分布、强度、降水中心移动路线、支流排列方式。分类按照来源可分为上游演进洪水和当地洪水。洪水期间，在没有大支流加入的河段中，同一断面上总是首先出现最大比降，接着出现最大流速，然后是最大流量，最后是最高水位。2.枯水一年中没有洪水时期的径流，成为枯水径流。枯水径流主要来源于流域的地下水补给。我国大多数河流的枯水径流出现在10月至次年3～4月。（五）特征径流1.洪水河流水位达到某一高度，致使沿岸43四、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据估计，我国河流年径流量降水补给约占70％。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。467河流湖泊与沼泽共课件443.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。3.地下水补给河流从地下所获得的水量补给，称为地下水45

（三）河流水源的定量估计

为了准确地从河流总水量中划分出地表径流和地下径流,常常需要从河流的流量过程线中，把各种形式的补给分割出来。所以河流水源的定量估算，也叫做流量过程线的分割。1.直线分割法

如下图所示：（三）河流水源的定量估计462.退水曲线法

实际上是根据标准退水曲线，从流量过程线两端向内延伸，退水曲线以下部分就是地下径流。如下图所示：2.退水曲线法实际上是根据标准退水曲线，从流47以上所述两种方法只限于分割地面径流和地下径流两部分。地表径流的进一步分割，请看下面的一个例子：图中很明确地指出了洪水和降水持续时间。流量过程曲线分为涨水曲线、洪峰曲线、和退水曲线三部分。以上所述两种方法只限于分割地面径流和地下径流两部分。图中很48

以上所有数值都用水深表示，则一条河流任意时段的水量平衡方程式可写为：x=y+(z2-z1)+(w2-w1)+(u2-u1)令z=z2-z1;u=u2-u1;w=w2-w1。u、w可正可负，则平衡方程变为：x=y+z+u+w

当其它条件相同时，流域面积越大，w就越小，因此，当计算大流域时，w可忽略，即公式变为：x=y+z+u

当计算一年的时：x=y+z+u年

；

当计算多年水量平衡时：xo=yo+zo;xo为多年平均降水量，yo为正常径流量zo为正常蒸发量。以上所有数值都用水深表示，则一条河流任意时段的水量平49

对于内陆流域，多年水量平衡式为:xo=zo,即多年平均降水量等于多年平均蒸发量。六、河流的分类（一）河流分类的意义和原则河流分类的原则包括：1.以河流的水源作为河流最重要的典型标志，按照气候条件对河流进行分类；2.根据径流的水源和最大径流发生季节来划分；3.根据径流年内分配的均匀程度来划分；4.根据径流的季节变化，按河流月平均流量过程线的动态来划分；5.根据河槽的稳定性来划分；

对于内陆流域，多年水量平衡式为:xo=zo,50

6.根据河流及流域的气候、地貌、水源、水量、水情、河床变化等综合因素来划分。（二）我国河流的分类我国河流常以河流径流的年内动态差异为标志进行河流分类：1.东北型河流，包括东北的大多数河流；(四个特点)2.华北型河流，包括辽河、海河、黄河以及淮河北侧各支流；（三个特点）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；（三个特点）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；6.根据河流及流域的气候、地貌、水源、水量、水情、51

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；（两个特点）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.青藏型河流七、河流与地理环境的相互影响1.河流的地理分布受气候的严格控制；流域的海拔高度坡度、切割密度直接影响着径流汇聚条件；地表组成物质决定着径流下渗情况；植被则通过降水的截留影响径流。2.河流对地理环境也有显著的影响。5.西北型河流，包括新疆和甘肃河西地区发源于高山的河52我国河流类型及其特点东北型河流，冰雪融水补给，夏季雨水补给，冬季河水结冰，封冻，低温蒸发小。华北型河流，两汛两枯：春汛和夏汛，多暴雨华南型河流，亚热带季风气候，雨季长，汛期长，水量丰沛西南型河流，夏汛，深切河谷，无冰冻西北型河流，（新疆，甘肃）高山冰雪补给，供水与气温有关，在夏季，河床多渗漏。阿尔泰型河流，积雪补给，兼雨水补给，春汛显著。内蒙古型河流，地下水补给，兼雨水补给，半年冰冻青藏型河流，内陆冰雪补给，边缘冰雪，雨水补给，冬季枯水期分析方向：补给方式、汛期、枯水期、结冰期、凌汛状况

我国河流类型及其特点东北型河流，冰雪融水补给，夏季雨水补给，53新疆阿尔泰山区克兰河上游额尔齐斯河支流克兰河上游发源于西风带水汽影响的阿尔泰山南坡,主要由融雪径流补给,年内积雪融水可占年径流量的45%.年最大月径流一般出现在6月份,融雪季节4～6月径流量占65%.新疆阿尔泰山区克兰河上游额尔齐斯河支流克兰河上游发源于西风带54克兰河（阿尔泰型河流）水文特征克兰河地表径流以季节性积雪融水补给为主,夏季降水补给为辅,冬季主要靠地下水补给,属于融雪水和雨水混合补给型河流.其特点是全年水量集中在5～6月,以春汛的形式出现,年最大流量多发生在5月下旬和6月下旬,沙峰出现在洪峰之后.冬季为枯水期,径流量稳定.所以,克兰河在分类上属于阿尔泰型河流.由于该区冬季严寒漫长,所以冬季降水(11～翌年3月)以积雪形式存在流域内,进入春季以后,主要是融水在5～6月进入河槽,使该地区河流具有明显的春汛特点.河流冬季结冰,冰期较长,整个冬季河流由冻土层以下的地下水补给,因此,十分稳定。克兰河（阿尔泰型河流）水文特征克兰河地表径流以季节性积雪55第七节

湖泊与沼泽一、湖泊

（一）湖泊的成因和类型1.定义：地面洼地积水形成较为宽广的水域称为湖泊。湖盆是形成湖泊的必要条件，水则是形成湖泊不可或缺的物质基础。2.湖泊的分类：1）按照湖水来源，海迹湖、陆面湖；2）依据湖水与径流的关系，内陆湖、外流湖；3）根据湖水的矿化程度,淡水湖、咸水湖；4）按湖水温度状况，热带湖、温带湖、极地湖；

5）以湖水存在时间久暂，间歇湖、常年湖。第七节湖泊与沼泽一、湖泊56湖泊水环境湖泊是陆地表面上的重要水体。沼泽往往占有比较大的面积。中国有面积1km2以上的湖泊2300多个，总面积71787km2，总贮水量7088×108m3。面积最大的是青海湖(4200km2)湖泊水环境湖泊是陆地表面上的重要水体。沼泽往往占有比较大的面57湖泊水环境贮水量最多的是西藏纳木错(768×108m3)，唐古拉山纳木错湖泊水环境贮水量最多的是西藏纳木错(768×108m3)，唐58湖泊水环境洞庭湖(高水位面积2740km2、贮水178×108m3)、洞庭湖湖泊水环境洞庭湖(高水位面积2740km2、贮水178×159湖泊水环境太湖(2338km2、44.4×108m3)、太

湖湖泊水环境太湖(2338km2、太湖60湖泊水环境洪泽湖(1851km2、24.4×108m3)洪泽湖高邮湖湖泊水环境洪泽湖(1851km2、洪泽湖高邮湖61湖泊水环境南四湖(1225km2、19.3×108m3)、巢湖(753km2、18×108m3)等。巢湖湖泊水环境南四湖(1225km2、巢湖62

湖泊的实质是于低洼地中蓄水。湖盆洼地的成因，如断陷或拗陷构造下沉形成的构造盆地—湖，如洱海；火山口积水成火山(口)湖，如天池；冰蚀洼地—湖，如北美五大湖；冰碛堤冰碛岗丘间的洼地—湖；堰塞湖－陡壁崩塌滑坡、熔岩流或冰流甚至风沙丘阻塞河谷而形成，如川西的海子，山西星子县沙岭沙山以西的小湖，东北的五大莲池等；风蚀洼地—湖，如河北康保的一些浅水湖；喀斯特溶蚀洼地—湖；河流裁弯取直留下的弯道或支流河口洼地，被干流自然堤封堵形成的洼地—湖(牛轭湖和自然堤后湖)；侵蚀洼地—湖，它多与后来的水位上升有关；由地下冰融化产生的地面塌陷洼地—积水成湖，也称热融湖；人工筑坝形成的水库，人工湖，如洪泽湖，千岛湖；另外还有多种多样混合成因的湖盆洼地—湖。各种不同成因的沿海洼地由于海面上升而被海水占据，再被海堤封闭而形成泻湖或沼泽湿地，或者是被沙嘴、离岸坝(离岸堡礁)分隔的浅海湾、浅海水域也称泻湖。可能还有陨石坑—湖。湖泊的实质是于低洼地中蓄水。63湖泊水环境

另外，可根据多种不同的标志进行湖泊的分类。如据湖水的来源分为冰雪融化补给的湖、海水补给的湖、以大气降水直接补给为主的湖与以河流水直接补给为主的湖。汇集河流水复泄入河、海的湖，有人称为吞吐湖；据湖水排泄特征分为完全没有径流入海的内陆湖与以河流为排泄水道最终注入海洋的外流湖；据湖水的矿化程度分为淡水湖与咸水湖。淡水湖水含盐量<1‰，所含盐类以碳酸钙为主。含盐量1‰—24.7‰者为微咸湖、>24.7‰者为咸水湖。咸水湖又按主要溶解盐种类分碳酸盐湖、硫酸盐湖、氯化物盐湖等；按湖泊水温状况又分热带湖、温带湖、极地湖等；另外还有间歇性蓄水的间歇湖与常年湖之分。湖泊水环境另外，可根据多种不同的标志进行湖泊64湖泊水环境湖泊成因之构造（裂谷）湖－贝加尔湖，最深（1741m），淡水蓄水量最大的湖湖泊水环境湖泊成因之构造（裂谷）湖65湖泊水环境

湖泊成因之构造湖－－洱海湖泊水环境湖泊成因之构造湖－－洱海66湖泊水环境

湖泊成因之冰蚀湖湖泊水环境67湖泊水环境

湖泊成因之河迹湖（牛轭湖）-瘦西湖湖泊水环境湖泊成因之河迹68湖泊成因之河迹湖（牛轭湖）-下荆江湖泊成因之河迹湖（牛轭湖）-下荆江69湖泊水环境湖泊成因之火山熔岩堰塞湖

－五大连池湖泊水环境湖泊成因之火70湖泊水环境

九寨沟海子湖泊水环境71湖泊水环境湖泊成因之火山口湖

－天池湖泊水环境湖泊成因之72湖泊水环境冰雪融水补给的湖

－羊卓雍错湖泊水环境冰雪融水补给的湖73湖泊水环境

外流湖－吞吐湖－－鄱阳湖湖泊水环境外流湖－吞吐湖－－鄱阳湖74湖泊水环境

古泻湖－－西湖湖泊水环境75湖泊水环境死海大咸湖，

湖面海拔－395m，

盐度达30％湖泊水环境死海大咸湖，

湖面海拔－395m，

盐度达3076湖泊水环境人工湖－洪泽湖、

高邮湖、

邵伯湖湖泊水环境人工湖77湖泊水环境人工湖如千岛湖湖泊水环境人工湖78（二）湖水的性质1.颜色与透明度湖水一般呈浅蓝、青蓝、黄绿或黄褐色。湖水透明度与太阳光线、湖水含沙量和颗粒大小、湖泊水深、水底物质的颜色、温度及浮游生物都有关系。2.温度太阳辐射热是湖水的主要热量来源。水汽凝结潜热、有机物分解产生的热和地表传导热，也是热量收入的组成部分。湖水向外辐射和蒸发，则是热量损耗的主要方式。高山和极地湖泊的水温常年低于4摄氏度。3.化学成分湖水的化学成分大致相同，但化学元素及其变化，却可以因时因地而有较大差异。（二）湖水的性质79湖泊水体的温度主要取决于湖泊水体吸收太阳辐射热转换，其次有水汽凝结、有机物分解和地表层热传导的补充，夏季还有地表径流带入热量，消耗于湖泊水体的热辐射、蒸发散热和水生物的生命过程等。由于淡水在4℃时密度最大，所以当湖表层水温<4℃时，水温随水深增加而升高，这种水温序列称逆列，多出现在冬季；当表层水温增到4℃时，表水密度增大下沉，下部较冷水因密度小而上升，对流的结果是上、下水温相近，称等温状态，多发生在春季；当表层水温>4℃，则以表层水温为高，随水深增加而水温下降，称正列状态，多发生在夏季。较深的湖泊，夏季自上而下的水温变化，并不均匀，有时在水深4-20m范围内会有一个温度急剧下降的水层，它称温跃层。热带湖水温常年处正列状态，温带湖水温序列有明显的季节变化，高山地区与极地湖泊水温常多处逆列状态。湖泊水体的温度主要取决于湖泊水体吸收太阳辐射热转换，其次有水80湖泊水环境

湖泊水中的溶解盐以及细微的固态颗粒主要来自入湖径流，有的湖泊有海水漫入带来的盐份与从大气中直落入湖的盐份与固态颗粒。对于湖泊水质来说，或许重要的不是盐份与颗粒物质的补给，而是它们在湖内的滞留、被吸附甚至不断的富集，尤其是那些湖泊水以蒸发消耗为主与换水周期比较长的湖泊。湖泊水环境湖泊水中的溶解盐以及细微的固态颗粒主81湖泊水质营养类型划分标准(引自王洪道等，1987)另外，为了反映水质的营养状况，在评价时还增加了总氮、总磷、藻类数量等参数。湖泊水质营养类型划分标准(引自王洪道等，1987)另外，为了82湖泊水环境

湖泊水体的颜色和透明度，与含泥沙的数量多少及颗粒大小、浮游生物的种类及数量的多少，以及湖泊水深及水底物质的颜色等许多因素有关。含沙少、颗粒细、浮游生物少、水深大的湖泊，湖水呈浅蓝或青蓝色，有人特称为湖兰色。江苏溱湖湖泊水环境湖泊水体的颜色和透明度，与含泥沙的数量多少及颗83

（三）湖泊水文特征1.湖水的运动（1）定振波：全部湖水围绕着某一个或几个重心而摆动的现象，称为定振波。定振波和暴风雨的关系最密切。定振波的摆动现象比较复杂，通常分为：单定振波和双定震波。直壁容器中，单定振波的周期T：T=2L/(gH)1/2;双定振波的周期：T=L/(gH)1/2;多节定振波的周期：T=L/n(gH)1/2。L为动力方向线上的容器长度；g为重力加速度；H为容器平均深度。（三）湖泊水文特征84

（2）湖流a.有河流注入的河流，湖水可产生单向缓慢流动；b.风的作用可使湖水随湖面风向运动，如果风向稳定，则可形成闭合垂直环流；定振波也可造成湖流；水温变化造成湖水的垂直循环，也可造成湖流。2.水位变化和水量平衡

排水湖的水量平衡方程式：x+y+z+k-ý-ź-e=+Δwx为湖面降水量，y为入湖地表径流量，ý为出湖地表径流量，z为入湖地下径流量，

ź为湖水渗透量，k为湖面水汽凝结量，e为湖面蒸发量，

Δw为一定时期内湖的水量变化。若湖没有出口，则取消出湖地表径流量，k值很小，可忽略。

（2）湖流a.有河流注入的河流，湖水可产生单向缓85二、沼泽（一）沼泽的成因通常把较平坦或稍低洼而过度湿润的地面称为沼泽。在沼泽物质中，水占85％～95％，干物质（主要是泥炭）只占5％～10％。水分条件是沼泽形成的首要因素。只有过多的水分才能引起喜湿植物侵入，导致土壤通气状况恶化并在生物作用下形成泥炭层。沼泽形成过程的两种情况：

1.水体沼泽化沿湖岸水生植物或漂浮植毡向湖中央生长，使全湖布满植物，大量有机物质堆积于湖底，形成泥炭，湖渐变浅，最后形成沼泽。低洼平原的河流沿岸沼泽化过程与此相似。二、沼泽86

2.陆地沼泽化主要表现为森林沼泽化和草甸沼泽化。此外，海滨高低潮位间反复被海水淹没的平坦海岸带，也可形成沼泽。（二）沼泽的水文特征沼泽一般排水不畅，加以植物丛生，故沼泽水的运动十分缓慢。沼泽的蒸发比较强烈，蒸发量大于自由水面。径流特别小。沼泽对水分的滞蓄可缓解洪峰（尽管很微弱）（三）沼泽的分类目前还没有一个公认的沼泽分类系统。尽管如此，地貌分类法和综合分类法还是得到广泛应用。2.陆地沼泽化主要表现为森林沼泽化和草甸沼泽87沼泽地的水文特征一是水量平衡中蒸发是主要的损耗方式。由于泥炭层吸贮热率高，且毛细管作用能将数米深的地下水提升到地表，所以沼泽地蒸发量大于相邻的自由水面；

二是排水不畅，水的流动十分缓慢。泥炭层的最上部，水的流动速度大约只有每小时8-12cm；江

苏

大

纵

湖沼泽地的水文特征一是水量平衡中蒸发是主要的损耗方式。88

三是地下水位高，尤其是春季融雪与秋季降温时节，地下水位高且沼泽区中央地下水位高于四周；

四是径流排放水量特别小，有的沼泽的年平均径流模数只有0.002-0.0055m3/s/km2，只抵蒸发消耗的1/3，最大的也只有0.25m3/s/km2。里下河洼地兴化垛田高邮湖芦苇荡三是地下水位高，尤其是春季融雪与秋季降温时89

沼泽的分类按沼泽发育过程和阶段分为低位沼泽和高位沼泽；按所处地貌部位分湖滨洼地沼泽、阶地沼泽、闭流宽谷沼泽等亚类；长江源区沱沱河湿地沼泽的分类按沼泽发育过程和阶段分为低位沼泽和高位沼泽；按90

再按植被类型分为睡菜—苔草沼泽、苔藓沼泽等。

低位沼泽是沼泽发育的初期阶段，主要特征是沼泽表面平坦或浅洼，土壤矿物营养较丰富，主要生长富营养苔草植被。长白山2000（米）高山草地再按植被类型分为睡菜—苔草沼泽、苔藓沼泽等。91

高位沼泽则与泥炭的堆积增厚有关，首先是中部因得不到从四周流来的含矿物营养的水而出现贫营养植物，并由于残体分解慢而中部渐向上隆升。再之后，沼泽中可能出现草甸植被和由湿变干的演化过程。雅鲁藏布江江滨湿地高位沼泽则与泥炭的堆积增厚有关，首先是中部因得不雅鲁92水库水环境

水库是人为筑坝拦截径流并暂时蓄积部分水量的产物。修筑水库的目的在于调节径流，以利于坝上游的航运、坝下游的防洪、流域内的引水灌溉与跨流域调水、水力的开发(发电)，还有利于发展淡水养殖和改善局部环境。中国已有的大中小型水库总贮水量可达4000×108m3，相当于湖泊淡水贮量的1.77倍

三峡大坝与三峡大水库中国已有85000个水库，但40％是病库水库水环境水库是人为筑坝拦截径流并暂时蓄积部分水量的产物93水库水环境

水库，不仅对当地气候有明显的调节作用，全球性的修筑水库对全球水循环也有一定的影响。水库的水面蒸发以及引水灌溉带来的蒸发，导致陆地蒸发的增加与入海径流量的减少。有的学者估计，正是由于大量的修筑水质和蓄水蒸发，已使20世纪以来的海平面上升至少减少了10mm。刘家峡水库水库水环境水库，不仅对当地气候刘家峡水库94水库水环境

水库的特征水位有正常高水位、设计洪水位、校核洪水位、汛期限制水位、死水位(设计低水位)等。

正常高水位是水库在正常运行情况下允许经常保持的最高水位。它是确定工程建筑的规格与规模、投资、水库淹没损失、发电量等的重要指标。水库水环境水库的特征水位有正常高水位、设计洪水位、校95设计洪水位是水库在正常运行情况下发生设计洪水时允许达到的最高水位，校核洪水位是发生特大洪水时水库允许达到的最高水位。

它们都是在设计建库的时候就应有预料和算定的，历史洪水调查与古洪水研究就是基于这样的要求而发展产生的

设计洪水位是水库在正常运行情况下发生设计洪水时允许达到的最高96水库水环境

汛期限制水位是汛期到来之前预先放水腾出部分库容以备蓄洪的需要，这个放水削落下来的水位即防洪限制水位，也即调洪起始水位，它是由该地洪水特性与防洪要求的不同而确定的。水库水环境汛期限制水位是汛期到来之前预先放水腾出部分库容以97

死水位即设计低水位，是水库暂时蓄积水量发挥兴利作用的起点水位，也是维持发电最小水头的保证水位，或灌溉引水的最低水位

死水位以下的水库容量叫死库容，它不起水量调节作用，但可作淤积泥沙之用。在正常高水位与死水位之间的库容叫兴利库容；校核洪水位与汛期限制水位之间的库容称防洪库容；如溢洪道有闸门控制，该库容称为蓄洪库容

死水位即设计低水位，是水库暂时蓄积水量发挥兴利作用的起点98水库水环境

水库的水量平衡方程式比较简单，单位时间内的入库流量(Qλ△t)等于单位时间的泄水量(qbm△t)与水库蓄水变量之和。它的特殊性在于入库流量的变化取决于洪峰过程，而出库流量的变化与库中水位有关系。所以，水库的调洪蓄洪作用，除了利用防洪库容之外，还可利用进库出库流量变化的时间差，也就是滞洪作用水库水环境水库的水量平衡方程式比较简单，单位时间内的入库99水库水环境

水库的使用年限(寿命)为泥沙淤满死库容的年限。由于入库径流进入水库过渡为壅水状态，携带的大部分泥沙很快落积，浊流还可将泥沙携至坝前沉积。河北官厅水库设计库容22.7×103m3，1953-1977年间库内淤积5.52×103ｍ3，相当于库容的24.3％。水库寿命的概算公式T=Vd/W

式中T为水库寿命(年)、Vd为死库容(m3)，W为库内的年淤积量。库内的年淤积量可通过入库出库径流年输沙量进行计算。三门峡水库水库水环境水库的使用年限(寿命)为泥沙淤满死库容100

长江水利委员会主任蔡其华：

三峡工程从2019年初到2019年库水位升到156m，上游来沙现在有60％都留在三峡库底，总量有4.7亿吨。坝下游，从荆江到九江全段处于冲刷状态，河库冲刷深度一般为1m到2m。长江水利委员会主任蔡其华：101谢谢骑封篙尊慈榷灶琴村店矣垦桂乖新压胚奠倘擅寞侥蚀丽鉴晰溶廷箩侣郎虫林森-消化系统疾病的症状体征与检查林森-消化系统疾病的症状体征与检查谢谢骑封篙尊慈榷灶琴村店矣垦桂乖新压胚奠倘擅寞侥蚀丽鉴晰溶廷102第六节河流

河流功能主要是汇流和泄水排沙。但是，处于不同气候区的大河，不仅泥沙物质总输送量有很大的差别，而且泥沙物质输送量占总物质输送量的比率，也有很大的差别。从而说明，不同气候区的大河，具有不同的水环境特性。

第六节河流103河流水环境指标体系

包括流域水文水质特征、河流水文水质特征等，如干流、支流、水系、流域面积、流域形状系数、流域平均坡度、流域平均高度、流域气候、流域生态等描述流域特征；河床、断面、湿周、河宽、河深、宽深比等描述河道特征；水位、流速、流量、含沙量、迳流量、输沙量等描述水文特征；此外，还有描述水质、水的理化性质等一系列的项目指标。河流水环境指标体系包括流域水文水质特征、河流水文水质特征等104

2019年4月4日山东省政府通报，这个省当年度首次环保专项行动暗访的43个河流断面中，仅有1个河流断面水质达到农灌标准，绝大多数被监测的河流断面水质劣于地表水环境质量Ⅴ类标准，环保人士表示，劣Ⅴ类水完全为废水，起码的农业灌溉也不能使用。

2019年4月4日山东省政府通报，这个省当年度首105一、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、水系和流域的概念

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

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。

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。一、河流、水系和流域106

（二）水系形式

按照一定的岩层构造、沉积物性质和新构造应力场的反映，水系形式通常分为：树状、格状和长方形三类。（按流域形状划分）

按照干支流相互配置的关系或它们构成的几何形态划分可分为：扇状水系、羽状水系、梳状水系和平行水系四类。平行水系易引发洪水。

按照水系流向的相互关系划分：向心水系和辐散水系。（二）水系形式107

树枝状水系：一般发育在抗侵蚀能力比较一致的沉积岩或变质岩区；格状水系：经常出现在岩层软硬相间、地下水源比较丰富的的平行褶皱构造区；长方形水系：则往往和巨大的的断裂构造相联系。

108467河流湖泊与沼泽共课件109大帽山在距福州约20公里的闽侯县南通乡境内，发源于县南古崖山尾东麓，为大樟溪下游南岸支流。流域面积约62平方公里，其间水平长度500米以上的溪流有24条，取名“十八”，形容其多。第三批省级风景名胜区。全区散布着由火山岩构成的峰、岩、崖、谷、洞、石，山水交融，天然浑朴，有西溪瀑布、乌龙戏珠、大帽山、文笔峰、宝塔峰、三仙洞等景点。游客一般从三、四重溪开始游览。四重溪又称风光岩，附近的皇冠峰肃穆挺拔，峰下有一高８米的独峰斜立，象探身招呼客人的侍者，人称“侍者峰”。五重溪又称黄坑口，主要景点有石人、石马、石风帆等。石风帆是在干流河道中残留的一块巨石，高出水面5.2米。六重溪、七重溪有鸳鸯洞、流纹岩、三层岩等景点。八重溪的龙潭、知音瀑布等都很出名。水深10余米，潭中山峰倒影，风景秀美。知音瀑布是当地大小12个瀑布的代表，瀑高40多米，宽10多米，丰水时甚为壮观。八重溪与九重溪间为宽40米的溪流所隔，有竹筏过渡。十三重溪以下人迹罕至。景区东北部的大帽山，又名古灵山，海拔786.3米。晴日登顶，可一览十八重溪山水秀色。此外，宝塔峰俊秀凌空，玉女石、猴洞、倾缸瀑布、天柱瀑布等也各有特色。奇特的火山岩地貌、典型的季节河、成群的野生猕猴景区的三大特色。

大帽山在距福州约20公里的闽侯县南通乡境内，发源于县南古崖山110树枝状水系长洲树枝状水系长洲111塘福塘福，是香港大屿山的一处村落和地方，为其中一处假日渡假地点。塘福泳滩在塘福南部，其景观常常吸引游客在此游泳，因此，塘福那里有大量短期客租屋提供给游客暂住。几条小河流经塘福，适合耕作，其中一条河流位处塘福西部。其河流亦流经蔴埔坪，蔴埔坪地区有时亦视为塘福地区之一，那里有一座蔴埔坪监狱。蔴埔坪南方的海湾叫塘福庙湾，因紧接塘福庙而命名。塘福庙旁边是Flag光缆亚欧段海底电缆中转站，并通往南中国海。塘福塘福，是香港大屿山的一处村落和地方，为其中一处假日渡假地112467河流湖泊与沼泽共课件113火星表面的树枝形河流火星表面的树枝形河流114（三）河流的纵横剖面

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。如下图，河流的纵断面：

（三）河流的纵横剖面115河流的纵断面河流的纵断面116河流纵断面的类型可分为四种：直线形纵断面(年轻河流)：全流域比降接近一致的纵断面。平滑下凹形纵断面（成熟河流）：河源比降大，向下游递减的纵断面。下落形纵断面（早期或中期河流）：比降上游小，下游大的纵断面。折线形纵断面（中期）：各段比降变化无规律的纵断面。纵断面的类型与地质、地貌及河流的年龄相关。河流纵断面的类型可分为四种：直线形纵断面(年轻河流)：全流域117河流纵剖面河流纵剖面118河流的横断面河槽中垂直于流向并以河床为下界、水面为上界的断面，就是河流的横断面。由于地转偏向力和弯曲河道中河水离心力的影响，水面具有横比降。由于流速分布不均匀，水面还发生凹凸变形，所以河水面不是一个严格的平面。河流的横断面河槽中垂直于流向并以河床为下界、水面为上界的断面119

（四）河流的分段

一条河流常常可以根据其地理－地质特征分为

河源、上游、中游、下游和河口五段。

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、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。（四）河流的分段120

河床也叫河槽，是指线形低凹（河谷）中被水流淹没的部分。枯水时期有水流的部分叫枯水河槽，也称基本河槽或主槽；洪水时期被河水淹没部分叫洪水河槽。

横剖面上水与河槽的接触界线称湿周，水面线长称水面宽，水面宽与湿周所包围的断面称水道断面，其中水流速大于零的部分称过水断面，流速等于零的部分叫死水断面，当死水断面面积很小时，可视水道断面为过水断面。

过水断面面积（ω）除以湿周（X）称水力半径，过水断面面积除以水面宽（B）为平均水深（H）。河床上凹凸不平的岩块、泥沙堆等对于水流所发生的阻碍作用称为河床糙度，绝对糙度是河床表面各凸出部分高出平均平滑曲线的平均值，相对糙度为绝对糙度与平均水深之比。河槽水动力多以水流速度与流量来表示。河床也叫河槽，是指线形低凹（河谷）中被水流淹没的121

一般河流上游的功能以汇水和流水侵蚀为主，水环境特点是它被约束在峡谷之中，水流湍急，流速与水位变化快、变幅大，水动力作用特别强，侵蚀谷底并发育深槽，侵蚀水下岸坡并导致崩塌滑坡等

河流中游的功能以输水输沙为主，水环境特点是水的时聚时泄变化比较快，因而水的蚀、积作用转换比较快；

河流下游水环境特征是比较稳定，水位流速流量变化相对比较小，有稳定的淤沙、输沙和多样化的河道变迁，并逐步向河口海岸海洋水环境过渡；

河口水环境系统的特点，是河流水动力作用逐步被海岸海洋水动力作用所替代并以不同方式营造三角洲。467河流湖泊与沼泽共课件122长江河源和上游长江源头的各拉丹东雪山沱沱河的晚霞长江河源和上游长江源头的各拉丹东雪山沱沱河的晚霞123瀑布瀑布124尼罗河三角洲尼罗河三角洲125河口及拦门沙河口及拦门沙126

（五）流域特征对河流的影响流域面积是流域的重要特征之一。除干燥区外，一般是流域面积越大，河流水量也越大。此外，流域形状对河流水量变化也有明显的影响。流域中干支流总长度和流域面积之比，称为河网密度，计算式为：D=ΣL/FD的单位为km/km2。河网密度是地表径流丰富与否的标志之一。流域气候、植被、地貌特征、岩石土壤渗透性和抗蚀能力，是河网密度大小的决定性因素。二、水情要素（一）水位河流中某一标准基面或测站基面上的水面高度，叫做水位。（五）流域特征对河流的影响127流域内的径流补给是影响流量、水位变化的主要因素。水位过程线：用纵坐标表示不同时间的水位高度，横坐标表示时间，即可绘出水位过程线。相应水位线：用纵轴表示上游站水位，横轴表示下游站水位，即可绘出两个测站的相应水位曲线。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，叫相应水位。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。

流域内的径流补给是影响流量、水位变化的主要因素。128中水位某一时段内，取按大小顺序排列的逐日水位值居中的水位。一年中，各有半数日期的水位高于和低于中水位。与平均水位不同，可看作在时段内高于或低于中水位的水位机会相等，而平均水位是时段内水位的平均值。中水位某一时段内，取按大小顺序排列的逐日水位值居中的水位。129相应水位曲线相应水位曲线130

（二）流速流速指水质点在单位时间内移动的距离。可用等流速公式（薛齐公式）计算某一时段的平均流速：V=C(RI)1/2

R：水力半径，为过水断面面积与水浸部分弧长之比；I：河流纵比降；C：待定系数。建立等流速公式的基本出发点是：只有动力与摩擦力相等时，水流才沿河槽作等速运动。如下图所示：

（二）流速131推导平均流速公式的示意推导平均流速公式的示意132

薛齐公式中的C是一个不定值，可能决定于糙度、深度、过水断面形状等。下面是两个最常用的计算C值的公式：1.满宁公式：C=(1/N)R1/6;N：河槽粗糙系数（可查表得到）；R：水力半径。2.巴甫诺夫斯基公式：C=(1/N)Rx；x＝2.5N1/2－0.13－0.75R1/2(N1/2－0.10)流速的测定：浮标法，流速仪

薛齐公式中的C是一个不定值，可能决定于糙度、深度133467河流湖泊与沼泽共课件134流速的分布规律1.河底与河岸附近流速最小，流速从水底向水面和从岸边向主流线递增。2.绝对最大流速出现在水深1／10~3／10处，弯曲河道的最大流速接近凹岸处。3.平均流速与水深的6／10处的点流速相等。4.顺风时最大流速常出现在水面，逆风时，上层流速减小，甚至为负数，最大流速往往在下层水流的上部。5.河底有障碍时，最大流速常在水面。6.水面冰封时，最大流速在水深的6／10处。7.在深槽，深度越大，最大流速距水面较近。8.在浅滩，其上游最大流速往往在水面，浅滩处最大流速则在水下较深处。流速的分布规律1.河底与河岸附近流速最小，流速从水底向水面和135

（三）流量1.定义：单位时间内通过某过水断面的水量，叫做流量。计算式为：Q=Av；A为断面积，v为平均流速。2.流量和水位之间的内在联系：V=C(RI)1/2=f1(H),A=f2(H),

那么，Q=f1(H)•f2(H)=F(H)这个公式所表示的就是水位流量关系曲线，如下图：（三）流量136

在实际工作中，常常还需绘制另一种曲线——流量过程线。如下图所示：流量过程线在实际工作中，常常还需绘制另一种曲线——流量过程线。如下137

（四）水温与冰情1.影响水温的因素：（1）河流的补给特征；【主要因素】（2）河水温度也随时间变化；（3）河水温度还随流程远近而发生变化；（4）河流水温受河流流向的影响。黄河的春汛的发生。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）结冰期：与流速有关，缓慢流动易结冰（2）封冰期（封冻期）（3）解冻期（四）水温与冰情138三、河川径流（一）径流的形成和集流过程径流的形成是一个连续的过程，但可以划分为几个特征阶段：1.停蓄阶段降水落在流域内，一部分被植物截留，另一部分被土壤吸收，然后经过下渗，进入土壤和岩石孔隙中，形成地下水。降水量超过上述消耗而有余时，便在一些分散洼地停蓄起来，这种现象叫做填洼。2.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。坡面漫流逐渐扩大范围，并分别流向不同的河槽里，叫漫流阶段。三、河川径流139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。坡面漫流是地表径流向河槽汇集的中间环节，分为：片流、沟流和壤中流三种形式。其中，沟流是主要形式。3.河槽集流阶段坡面漫流的水进入河道后，沿河网向下游游动，使河流流量增加，叫做河槽集流。（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=AvA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

土壤、岩石的下渗强度，从一开始下渗就逐渐减弱，一定140

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/FQ为流量，F为流域面积。4.径流深度yy=W/F5.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/yo6.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。T为时间，Q为时段平均流量。141

（三）正常径流值

河流的年正常径流量是指多年径流量的算术平均值，即平均每年中流过河流某一断面的水量。

数理统计中用均方差与均值之比作为衡量相对离散程度的参数，即离差系数Cv。Cv=(1/x)[Σ(xi-xo)2/n]1/2Cv值反映各年中具体径流量计算的准确程度的关系，如下图：

Cv值、观测年数和准确程度的关系（三）正常径流值142

（四）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。平水期是河流处于中常水位的时期。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。

（四）径流的变化143我国河流年季变化特点1.南方河流比北方河流的年季变化小（南北方）；2.山区河流比平原河流变化小（山区和平原）；3.大河比小河变化小（大小河）；4.冰雪补给形成的河流比雨水补给的河流变化小（河流补给）；5.高山高原河流比邻近平原、盆地变化小（高山和平原）；6.流域面积大的河流比流域面积小的年季变化小。我国河流年季变化特点1.南方河流比北方河流的年季变化小（南144（五）特征径流1.洪水河流水位达到某一高度，致使沿岸村庄、城市建筑物、农田受到威胁时，称为洪水位。影响洪水性质的因素：流域内的降水分布、强度、降水中心移动路线、支流排列方式。分类按照来源可分为上游演进洪水和当地洪水。洪水期间，在没有大支流加入的河段中，同一断面上总是首先出现最大比降，接着出现最大流速，然后是最大流量，最后是最高水位。2.枯水一年中没有洪水时期的径流，成为枯水径流。枯水径流主要来源于流域的地下水补给。我国大多数河流的枯水径流出现在10月至次年3～4月。（五）特征径流1.洪水河流水位达到某一高度，致使沿岸145四、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据估计，我国河流年径流量降水补给约占70％。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。467河流湖泊与沼泽共课件1463.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。3.地下水补给河流从地下所获得的水量补给，称为地下水147

（三）河流水源的定量估计

为了准确地从河流总水量中划分出地表径流和地下径流,常常需要从河流的流量过程线中，把各种形式的补给分割出来。所以河流水源的定量估算，也叫做流量过程线的分割。1.直线分割法

如下图所示：（三）河流水源的定量估计1482.退水曲线法

实际上是根据标准退水曲线，从流量过程线两端向内延伸，退水曲线以下部分就是地下径流。如下图所示：2.退水曲线法实际上是根据标准退水曲线，从流149以上所述两种方法只限于分割地面径流和地下径流两部分。地表径流的进一步分割，请看下面的一个例子：图中很明确地指出了洪水和降水持续时间。流量过程曲线分为涨水曲线、洪峰曲线、和退水曲线三部分。以上所述两种方法只限于分割地面径流和地下径