第3章 陆地表面水的组成与运动

陆地水（landwater)由前面知道，水圈是由海洋水、陆地水、大气水、和生物水四大部分组成的一个连续而不规则的圈层。陆地水(landwater）是相对于海洋而言的，指陆地上各种形态和各种分布方式的水体的总称，占地球总水量的3.5%。按空间分布不同，可分成地表水和地下水。其中，地表水又包括河流、湖泊、沼泽、冰川等，尤其河流是特别重要的一种水体。主要参考《自然地理学》教材本章主要讲解内容：河流与冰川两种水体。3.1河流（river)

一、河流、水系和流域二、河流的水情要素（elementsofhydrologicregime)三、河流的补给四、河川径流的变化与计算五、洪水与枯水六、河水的运动七、河流的分类八、河流与地理环境的相互影响九、复习思考题河流是地球表面陆地水体的重要组成部分，论面积、水量等方面，均是个极小的水体，河网静态储水只占地球总水量的2/100万，占地球淡水总量的6/10万。但它同人类关系最为密切，是地球上重要的淡水资源，在灌溉、发电、航运、水产养殖等方面发挥巨大的作用。河流还是活跃的外营力，对地表形态的形成和改造，对气候和植被等都具有重要的影响。而且河流常给人类带来洪涝灾害，危害人民的生命财产，因此研究学习河流水体运动规律，具有重要的理论和现实意义。一、河流、水系和流域（一）河流及其分段1、河流概念河流是指降水、冰雪融水或由地下涌出地表的水，在重力作用下经常地或周期性地沿着流水本身塑造的线型洼地流动

，由河槽与水流两个基本要素组成。即为流动的水与凹槽的总称，它主要是由于水流侵蚀作用的结果。河槽：指陆地表面上接纳、汇集和输送水流的槽形凹地，又叫河道。河槽与水流之间相互作用，相互依存，水流不断塑造河槽，河槽又约束着水流。河槽与在其中流动的水流综合称为河流。河流的规模有大有小，较大的河流称为江、河、川，如长江、黄河等；较小的河流称为溪、涧。在外流区域，流入海洋的河流叫做外流河，如长江、黄河等。它们有较长的流线、发达的水系、丰富的水量，汇集了由支流注入的大量径流，最终注入海洋。在内陆区域，河水不能流入海洋，而是注入内陆湖泊、沼泽，或因渗漏、蒸发而消失于沙漠之中的河流，称为内流河或内陆河，如新疆的孔雀河、塔里木河等。

2、河流分段每一条河流都有河源与河口，而较大河流的流程通常按地质━━地理特征分成上、中、下游三段，即河流共分成五段。河源（riverhead)即河流的发源地（源头）或起始点，是指河流最初具有地表流水形态的地方。因此常常是全流域海拔最高的地方，通常与山地冰川、高原湖泊、沼泽和泉相联系。如长江的源头是唐古拉山脉各拉丹冬雪山西南侧的姜根迪如南支冰川。当一条河流由两条或多条河流汇合而成时，如何确定河源，目前意见不一，标准很多。但主要取决于三个因素：河流长度、水量大小和历史习惯。一般地，选择长度最长或水量最大的河流作为干流或主流，干流的河源作为河系的河源，即“河源唯远”和“水量最丰”是确定河源的两个主要原则。但个别河流以习惯称呼，如大渡河的水量、长度都比岷江大，但习惯上一直把大渡河作为岷江的支流。河源依据水流的流动方向从上至下分为五段：中游下游河口上游长江湖北宜昌江西湖口海洋

河源（riverhead、riversources）上游（upper

course、

upperreaches）中游（middlecourse、

river

reaches）下游（downstream、

lowerreaches）河口（rivermouth）河源河源上游中游下游河口

河源：指河流开始的地方，可以小溪、泉水、冰川、湖泊或沼泽等形式出现。长江正源长江河源：

沱沱河上游，青海唐古拉山脉各拉丹东雪山；

西藏当曲。长江源头鸟瞰

上游

上游的特征是水位落差大，水流急，流量小，下切力强，河谷窄，呈V型，河槽多为基岩。河流常出现急滩和瀑布。金沙江虎跳峡虎跳石跌水金沙江虎跳峡

中游

中游的特征是河道比降变缓，下切力减弱而旁蚀力增强，河槽逐渐拓宽，水量增加，两岸为U形河谷地形。有些地方弯曲度变大，两岸出现滩地。长江荆江段（假彩色卫星照片）

下游

下游特点是河谷宽，纵断面比降和流速小，河道淤积作用较为显著，浅滩和河洲到处可见。河床多为细沙和淤泥。亚马逊河下游

河口河口是河流终点，位于流入海洋、湖泊的地段。水流速度骤减，大量泥沙沉积形成沙洲或河口三角洲。长江口黄河口(1999/12/25)对于内陆河，往往没有河口，而消失于沙漠里。

河口（rivermouth；streamoutlet）指河流的终点，即河流与接受水体的结合地段。接受水体可以是海洋、湖泊、沼泽或上一级河流。在河流的入海、入湖处，因水流分散，流速骤然减小，常有大量泥沙淤积，形成三角洲，因土地肥沃，常成为重要的粮食基地。在干旱地区，由于河水沿途强烈的蒸发和下渗，以致河水全部消失于沙漠之中，没有河口，称为瞎尾河或无尾河，如乌鲁木齐河。上游（upstream）指紧接河源的河段，常常穿行于深山峡谷之中。其特征：河谷窄，呈“V”字形，河床多为基岩或砾石；比降和流速大；侵蚀（下切和溯源侵蚀）强烈，纵断面呈阶梯状，多急流瀑布；流量小;水位变幅大。如黄河在内蒙河口镇以上河段为上游。中游（midstream）指介于上游与下游的河段。中游的特点是：河谷展宽，呈“U”字形，河床多为粗砂；比降和流速减小；下切侵蚀减弱而侧蚀显著；流量较大；水位变幅较小。如黄河从内蒙河口镇到河南孟津的河段。下游（downstream)指介于中游与河口的河段，其特征是：下游的特点是：河谷宽广,呈“︶”形,河床多为细砂或淤泥；比降很小；流速也很小；水流无侵蚀力，淤积显著，多浅滩沙洲和汊河湾道；流量大；水位变幅较小。如黄河从河南孟津到山东利津的河段。从河源到河口，河流沿途接纳许多大小不同的各级支流，并形成复杂的干支流网络系统，称为水系。（二）水系（riversystem;hydrographic

net;watersystem)1、水系概念水系((hydrographicnet)：又称河系、河网。指河流从河源到河口沿途接纳众多的支流并形成复杂的干支流网络系统，即由河流的干流和各级支流，流域内的湖泊、沼泽或地下暗河等彼此连接的一个系统。干流(mainstream)：一般指长度最长或水量最大的河流，又称主流。支流(tributary)：指直接或间接注入干流的河流。直接注入干流的河流称为一级支流，如嘉陵江是长江的一级支流；直接注入一级支流的河流叫二级支流，如涪江、渠江是嘉陵江的一级支流，为长江的二级支流。余类推。水系通常按干流命名，如长江水系、黄河水系等。

西安2、水系特征水系特征主要包括河长、河网密度和河流的弯曲系数等。河长（河流长度）L（riverlength)指从河源到河口的轴线（深泓线、溪线，即河槽中最深点的连线）长度，常用L表示，以km计。量算河长，通常在较大比例尺的地形图上，用曲线计或两脚规量取。但由于河源处有溯源侵蚀，河口处还有淤积，河道又有不断弯曲或截弯取直等变化，河长是经常变动的，所以量算河长应采用最新资料为好。由于各家所采用的地形图不一，量算河长的方法也不相同，河源的选取也有差别，因此同一河流量算出的结果会有较大的出入。世界最长河流为非洲尼罗河，6650km；世界第二长河为南美亚马孙河，长6437km；长江为世界第三长河，长6300km。

河网密度河网密度是指流域内干支流的总长度和流域面积之比，即单位面积内河道的长度。可用下式表示：

D＝∑L/F

式中：D为河网密度（km/km2）；∑L为河流总长度（km）；F为流域面积（km2）。

河网密度表示一个地区河网的疏密程度。河网的疏密能综合反映一个地区的自然地理条件，它常随气候、地质、地貌岩石土壤和植被等条件不同而变化。一般地说，在降水量大，地形坡度陡，土壤不易透水、植被稀少的地区，河网密度较大；相反则较小。例如我国东南沿海地区比西北地区河网密度大。

河流弯曲系数K河流的弯曲系数，是指某河段的实际长度与该河段直线距离之比值。可用下式表示式中：K为弯曲系数；L为河段实际长度（km）；l为河段的直线长度（km）。河流的弯曲系数K值越大，河段越弯曲，对航运和排洪就越不利。3、水系类型（水系形式）P150根据干支流相互配置的关系或干支流构成的几何形态差异，水系有如下形式。扇状水系：指干支流呈扇状或手指状分布，即来自不同方向的各支流较集中地汇人干流，流域成扇形或圆形。我国的海河水系就属此类。这种水系，当全流域同时发生暴雨时，各支流洪水比较集中地汇入干流，在汇合点及其以下的河段易形成灾害性洪水，这是历史上海河多灾的主要原因之一。

羽状水系：支流从左右两岸比较均匀地相间（交错）汇入干流，呈羽状。如滦河水系、钱塘江水系等。羽状水系，支流洪水相间汇入干流，洪水过程线长，洪灾少，对河川径流有重要的调节作用。多发育在地形比较平缓、岩性比较均一的地区。树枝状水系：支流多而不规则，干支流间及各支流间呈锐角相交，排列形状如树枝，一般发育在抗侵蚀力比较一致的沉积岩或变质岩地区，多数河流属此类。

平行状水系：几条支流平行排列，到下游可河口附近开始汇合。格子状水系：干支流之间直交或近于直交，呈格子状，如闽江水系。主要受地质构造控制。放射状水系：中高周低的地势，由中部向四周放射状流动的水系。向心水系：盆地地势，河流由四周山地向中部洼地集中，如塔里木盆地和四川盆地。通常较大河流，由于流经不同的地质地形区，在不同河段水系形式不同，形成混合水系。如长江，上游的雅龙江、金沙江属平行水系，而宜宾以下则属树枝状水系。（三）流域(drainagebasin;valley;riverbasin)1、基本概念(1)分水岭(divide,watershed)指相邻河流或水系之间的分水高地。如秦岭为长江与黄河的分水岭。在地势起伏比较大的山地丘陵地区，分水岭比较明显，但在地势平坦的平原、高原、沼泽地区，不很明显。含沙量大的河流，由于泥沙淤积，常使下游河床抬高，年长日久，河床甚至高出两岸地面，河床本身成为分水岭。如黄河在郑州以东，南岸水流流入淮河水系，北岸水流流入海河水系，黄河河槽构成了它们间的分水岭。(2)分水线(divideline)指相邻两个水系或流域之间的分界线，是分水岭最高点的连线，通过流域周界的山顶、山脊、鞍部等。如秦岭的山脊线为黄河和长江的分水线。分水线可分为地表分水线和地下分水线。地表分水线主要受地形影响，而地下分水线主要受地质构造和岩性控制。分水线不是一成不变的。河流的向源侵蚀、切割，下游的泛滥、改道等都能引起分水线的移动，不过这种移动过程一般进行得很缓慢。(3)流域(drainagebasin)指河流或水系的补给区域(集水区域)，是分水线所包围的区域，包括地表集水区与地下集水区。流域可分闭合流域和非闭合流域。地表分水线与地下分水线重合的流域，称为闭合流域。相反，称为非闭合流域。严格地讲，几乎不存在闭合流域。但由于地下集水区的界线难以确定，而且对于大中型流域来讲，因地面、地下集水区的不吻合造成的水量补给差异很小，常可忽略不计。因此，水文计算中，通常将地面集水区作为流域。但对于小流域或岩溶地区，相邻流域的地下水交换量所占比重较大，必须通过泉水调查、水文地质调查、枯水调查等来确定地下集水区的范围。二、分水线、流域与水系分水线：山峰、山脊和鞍部的连接线。2.1.3河槽基本特征2.1.3.1河流的平面形态实测平面地形图。用等水深线（isobathicline）表示。

凹岸（concavebank）

凹岸（concavebank）

凸岸（convexbank）

凸岸（convexbank）深槽（riverpool）深槽（riverpool）浅槽（rivershoal）中泓线（midstreamofchannel）在凹岸水深较大，称为深槽。两反向河湾之间为直段，水深较浅，称为浅槽。河槽中沿程各最大水深点的连线，称为中泓线或溪线（rivervalleyline）。2、流域特征(basincharacteristics)流域面积、流域形状、流域高度、流域的坡度、流域的倾斜方向、干流流向等是流域的重要特征。(1)流域面积(catchmentarea)指流域分水线和出口断面所包围的面积。它是流域的重要特征，直接影响河流水量大小和河川径流的形成过程。一般地，流域面积越大，河流水量也越大(干旱地区除外)，洪水历时长，且涨落缓慢。(2)流域形状流域形状对河流水量变化有很大影响。通常，圆形或卵形流域降水量容易集中于干流，从而形成巨大的洪峰；狭长形流域，洪水渲泄比较均匀，洪峰不易集中。(3)流域高度流域高度直接影响气温、降水和蒸发特征，从而影响流域的水量变化。一般地讲，随流域高度增加，气温下降，蒸发量减少；同时，降水量增加，固态降水比重增大，故山区河网密度大，常成为多水中心。(四)河流的纵横断面1、河流纵断面(纵剖面)河流的纵断面是与水流方向一致的断面，是指沿河流轴线的河底高程或水面高程的沿程变化。故河流纵断面可分为河槽(底)纵断面(指河底高程的沿程变化)和水面纵断面(水面高程的沿程变化)两种。河源与河口的高程差称为河流的总落差；某河段上下游两端的高程差称为该河段落差。河段落差与该河段河长之比值即单位河长的落差称为河流的比降，以小数或千分率表示，即：式中：H上，H下，分别为河段上下游河槽（或水面）上两点的高程；H上－H下则为河段的落差；L为河段的长度。

河流比降是决定流速的重要因素，比降越大，流速越快，河流的动力作用越强。河流纵断面能很好地反映河流比降的变化。河流纵断面可分为四种类型(P150-151)：①全流域比降一致，为直线形纵断面；②河源比降大，而向下游递减的，为平滑下凹形纵断面；③比降上游小而下游大的，为下落形纵断面；④各段比降变化无规律的，可形成折线形纵断面。流域内岩层的性质、地貌类型的复杂程度，及河流的年龄，都影响纵断面的形态。在软硬岩层交替处，纵断面常相应出现陡缓转折。山地和平原、盆地交接处，纵断面也发生变化。年轻河流纵断面多呈上落形或折线形；老年河流，则多呈平滑下凹形。后者有时被称为均衡剖面。2、河流横断面(横剖面)(1)河槽横断面：河槽横断面：指河流某处垂直于主流方向河底线与水面线所包围的平面。不同水位有不同的水面线，其断面面积也不相同。大断面，是指最大洪水时的水面线与河底线包围的面积。

过水断面，是指某一时刻水面线与河底线包围的面积。

河流横断面是决定输水能力、流速分布、河流横比降和流量的重要因素。通常河水面不是一个严格的几何平面，而是一个凹凸曲面，存在着横比降。主要原因是由于地转偏向力和弯道离心力作用，使得流速分布不均匀，发生凹凸变形。(2)过水断面的形态要素常用的断面形态要素有：过水断面面积F，湿周P（即过水断面上被水浸湿的河槽部分），水面宽度B，平均深度

H,水力半径R（R=W/P），糙度n（指河槽上的泥沙、岩石、植物等对水流阻碍作用的程度,常用糙率系数n表示，可从表5．2查出）等，这些要素与河流的过水能力有密切的关系。

①过水断面面积F：大都从已测得的过水断面图收量算出来。若河道断面无冲淤变化，则河道断面比较稳定。每一水位对应有一个过水断面面积。这样可依据水位及相应的过水断面面积绘制水位-面积关系曲线F=f(H)，式中F为过水断面面积，H为水位。②湿周P：指过水断面上，河槽被水流打湿部分的固体周界长，即过水断面上河底线的长度，以P表示。但河流封冻时，湿周是指过水断面周长。一般地，湿周越长，固体边界对水流磨擦阻力越大，则动能减小越快，流速越慢。③水面宽度B：指过水断面上，水面线的长度。一般地，水面宽与水位成正相关关系，即水位超高，水面宽越大。断面周长=湿周+水面宽。④平均水深：指过水断面面积除以水面宽。⑤水力半径R：指过水断面面积F与湿周P之比值。即R=F/P。水力半径R是决定流速和流量的重要因素。一般地，水力半径越大，湿周越小，则固体边界对水流阻力越小，所以流速越快，流量越大。二、河流的水情要素

水情要素是反映河流水文情势及其变化的因子。它主要包括水位、流速、流量、泥沙、水化学、水温和冰情等。通过这些因素反映河流在地理环境中的作用，及其与自然地理环境各组成要素之间的相互关系，也是研究水文规律的基础。

（一）水位

(waterlevel、stage)1、水位的定义与基面：水位即水面位置或水面高程，河流水位是指河流某处的水面相对于某一基面的高度。

基面又叫基准面，是高程的起算面，指高程起算的固定零点。基面可分绝对基面和相对基面。绝对基面(也称标准基面)是以某一入海河口的平均海平面为零点。如珠江口基面、吴淞口基面（长江口）、黄海基面等，我国规定统一采用青岛基面。相对基面（也称测站基面），是以观测点最枯水位以下0．5－lm处作为零点的基面。相对基面可减少记录和计算工作量，但它与其他水文站的水文资料不具有可比性，故进行全河水文资料整编和水文预报时，必须换算为全河统一的基面。观测水位最简便、常用的方法是在河岸设置水尺，定时读数。

2、影响水位变化的因素水位与流量有直接关系，水位高低是流量大小的主要标志。水量增加，河水位上涨；水量减少，河水位下降。而流量大小取决于补给水源。流域内的降水、冰雪消融状况影响流量和水位变化的主要因素。河道冲淤变化、风、潮汐、结冰、植物、支流的汇入、人工建筑物、地壳升降等均可引起水位的变化。如河道冲刷，水位下降；河道淤积，水位上涨。顺风，流速加快，水位下降；逆风则水位上升等。总之，影响水位变化的因素众多复杂，水位变化是各种影响因素综合作用的结果，因此河流水位情势是非常复杂的。3、水位变化及水位过程线河流水位有年内变化和年际变化，山区冰雪融水补给河流和感潮河段，水位日变化明显。河流水位随气候的季节变化和年际变化而变化。例如由雨水补给的河流，其水位随降雨的变化而变化，雨季水位高，旱季水位低。由冰雪融水补给的河流，其水位随气温的变化而变化，气温高，冰雪融水量多，则河流水位高；气温低，冰雪融水量少，则河流水位下降。为了帮助分析研究水位变化规律、断面以上流域内自然地理各因素（特别是气候因素）对该流域水文过程的影响，以及提供各方面的参考使用，常将水位观测资料进行整理，主要有水位过程线、水位历时曲线、相应水位关系曲线。水位过程线：是指水位随时间变化的曲线。其绘制方法，是以纵坐标为水位，横坐标为时间，将水位变化按时间顺序排列起来所点绘的曲线，便为水位过程线。它的主要作用是：可分析水位的变化规律，能直接看出特征水位（如最高水位和最低水位）的高度和出现的日期；可研究各补给源的特征；可用来分析洪水波在河道中沿河传播的情形，以及做洪水的短期预报；水位过程线也能反映流域内自然地理因素对该流域水文过程的综合影响。可根据需要，绘制不同时段的水位过程线。逐日水位过程线是以日平均水位为纵坐标，横坐标表示日期，反映水位在一年内的变化。在洪水期间或感潮河段，常需要绘制逐时水位过程线。水位历时曲线：是指大于和等于某一数值的水位与其在研究时段中出现的累积天数（历时）所点绘而成的曲线（图5二2）。其绘制方法，是先将一年内逐日平均水位接从大到小次序排列，并对水位变化幅度分为若干相等组距（如以0.5m为一组），再将每一组距水位出现的日数依次累加为累积天数（即历时），然后以水位为纵坐标，以累积天数为横坐标点绘的曲线，则得日平均水位历时曲线。水位历时曲线的作用：主要是可从图上看出一年内超过某一水位高度出现的总天数，这对航运、灌溉、防汛都有重要的意义。

历时曲线的做法日平均水位（m）天数累计天数50121249.58204942448.55294843347.5639………35.573573083654、特征水位在河流水文研究中，通常用到各种特征水位值。最高水位与最低水位：最高水位指研究时段内水位最高值，有日最高、月最高、历年最高值等。主要用于防洪。平均水位：指研究时段内的水位平均值，有日、月、年、多年平均水位。平均最高水位与平均最低水位：指历年最高水位的平均值和历年最低水位的平均值。中水位：指研究时段内，水位历时曲线上历时为50%的水位。如一年逐日水位中的中水位，是指有半数日期高于此值，又有半数日期低于此值的水位。此外，在防汛工作中，水利部门常根据防洪防汛工作需要，设有防汛水位、警戒水位与保证水位等。5、相应水位P152指同一次水位涨落过程中，河流上、下游站位相相同的水位叫相应水位。相应水位关系曲线的绘制方法是：以纵轴为上下游站的水位,以横轴为下游站的水位，把上下游站相应的水位点绘在坐标纸上，过点群中心连成的圆滑曲线便成（如图）。其作用：可用它做短期水文预报；校验上、下游水位观测成果；用已知站水位插补缺测站水位记录；推求邻近断面未设站的水位变化。(二)流速(currentvelocity)P152-1541、流速概念河流流速，是指河流中水质点在单位时间内移动的距离。单位是m/s。可用下式表示：v=L/t

式中：v为流速（m/s）；L为距离（m）；t为时间（s）。

流速的脉动现象：是指在紊流的水流中，水质点运动的速度和方向不断地变化，而且围绕某一平均值上下跳动的现象。脉动流速的数值以在水流动力轴附近为最小，而以在糙度较大的河底和岸边为最大。流速脉动能使泥沙悬浮在水中，故它对泥沙运动具有重要意义。流速脉动在较长时段中，脉动的时间平均值为零，故给测流提供了条件。据研究，每点测流时间至少应大于100～120s，才能避免脉动的影响，测得较准确的数值。2、天然河道中平均流速的计算天然河道中平均流速的计算：在有实测资料时，可根据实测资料求得。在没有实测资料时，可用水力学公式——谢才公式计算，即：

v=

式中：v为河道断面平均流速；R为水力半径；i为水面比降；c为谢才系数，它与糙率等因素有关，其数值可用经验公式求得．我国多采用满宁公式，（n为糙率系数）谢才公式是根据水流作匀速运动的理论推导而得的。3、河道中流速的分布

由于河床的地势倾斜和粗糙程度，以及断面水力条件的不同，天然河道中的流速分布十分复杂。一般地说，河流纵断面流速分布为：上游河段流速最大，中游河段流速较小，下游河段流速最小。河流过水断面的流速从水面向河底减小，从两岸向最大水深方向增大。在垂线上，绝对最大流速出现在水面以下水深的1/10～3/10处；平均流速出现于水深的6/10处；在水面,由于空气的摩擦阻力,流速较小；在河底，流速趋于零（图5.4）.垂线流速分布往往受冰冻、风、河槽糙率、河底地形、水面比降、水深等影响。（三）流

量(discharge)P154-155

1、流量概念流量是指单位时间内通过某过水断面的水量体积。常用Q表示，单位是m3/s。它可用下式表示：

Q=Av式中：Q为流量（m3/s）；A为过水断面积（m2）；v为流速（m／s）。

流量是河流的最重要特征。为了便于进行水文分析，常把测得的流量资料绘成曲线图。常用的有流量过程线和水位——流量关系曲线。WQt∆tt1t2m3/s2、流量过程线

流量过程线：是流量随时间变化过程的曲线。其绘制方法，是以纵坐标为流量Q，以横坐标为时间t，按实测资料和时间顺序点绘而成的曲线，便是流量过程线。流量过程线的主要作用是：可反映测站以上流域的径流变化规律；分析流量过程线，相当于对一个流域特征的综合分析研究；根据流量过程线计算某一时段的径流总量和平均流量。根据需要，可以绘制逐时流量过程线和逐日流量过程线。逐时流量过程线主要用于分析洪水变化过程。逐日流量过程线是用来研究河流在一年内流量的变化过程，以日期(时间)为横坐标，日平均流量为纵坐标。某一时段(t1→t2)内的流量过程线与坐标轴所包围的面积为相应期间的径流总量W，进而可求得该时段内的平均流量。3、水位-流量关系曲线(1)水位与流量的关系：河流水位的变化，从本质上看是河流流量的变化，流量增大，水位升高；流量减小，水位降低。因此，水位变化实质上是流量变化的外部反映和表现；另一方面，流量大小可以通过水位高低反映出来，即二者呈某种函数关系Q=f(H)，水位升高，流量增大。即Q=f(H)呈单调递增函数。(2)水位流量关系曲线的绘制其绘制方法是：以水位为纵坐标，流量为横坐标，将各次施测的流量与相应的水位点绘在坐标纸上，连接通过点群中心的曲线，便是水位——流量关系曲线。一般是下凹上凸曲线。

由于Q=AV，为了便于校核流量资料，通常将水位流量关系曲线Q=f(H)、水位过水断面面积关系曲线A=f1(H)和水位流速关系曲线V=f2(H)绘在一起，纵坐标表示水位H，横坐标分别表示流量Q、过水断面面积A和流速V。

水位面积关系曲线A=f1(H)，由于面积A是随水位H的增高而增大，H越高，A增加越快(即A相对于H的变化率越大)，故曲线是上凸下凹的。

流速曲线V=f2(H)，随着水位增高，起初流速V随水位增高而增加很快，后来流速随水位增高而增加缓慢，即流速曲线V=f2(H)呈向上凹形。(3)水位流量关系曲线的用途由于流量施测非常复杂，步骤繁多，则不可能每天连续地施测；另一方面，在水文站的日常工作中，水位是逐日观测的。因此，可通过水位资料利用水位流量关系曲线推求流量。（四）河流水温与冰情P155－156（略）（五）河流泥沙

1、河流泥沙及其分类

河流泥沙是指组成河床和随水流运动的矿物、岩石固体颗粒。随水流运动的泥沙也称固体径流。河流泥沙对河流的水情及河流的变迁有着重大的影响。

河流泥沙在水流中的运动是受河水流速和泥沙自重的综合作用的结果。河流泥沙运动的形式可分滚动、滑动、跳跃和悬浮。前三者运动形式的泥沙，称为推移质；悬浮运动的泥沙，称为悬移质。推移质的颗粒较大，比较重，故沿河床面运动，表现为波浪式的缓慢移动；悬移质的颗粒较小，比较轻，故能悬浮于水中，与水流同一速度运行。悬移质在天然河道中，其断面分布规律是悬移质含沙量和粒径都表现为从河底向水面减少；在断面水平方向上变化不大（当然也有例外的）。在时间变化上，含沙量汛期多于枯水期，但汛期以枯季后的第一次大洪水时期含沙量为最多。

2、固体径流特征值河水中泥沙含量的多少，常用含沙量表示。含沙量是指单位体积（每1m3）水中所含泥沙的重量。单位是kg/m3。

河水中挟带泥沙的数量，可用输沙率和输沙量表示。单位时间内通过一定的过水断面的泥沙总量，称为输沙率。单位是t/s或kg/s。一定时段内通过一定过水断面的泥沙总量，称为输沙量。单位是t或万t。

河流泥沙主要是水流从流域坡面上冲蚀而来。每年从流域地表冲蚀的泥沙量通常用侵蚀模数表示。侵蚀模数是指每km2流域面积上，每年被侵蚀并汇入河流的泥沙重量。单位是外t/(km2)。

河流含沙量大小同河流的补给条件、流域内岩石土壤性质、地形的切割程度、植被覆盖程度的人类活动等因素有关。总体来讲，以地下水和冰雪融水补给为主的河流含沙量较低；以雨水补给为主的河流含沙量则要看流域内植被覆盖的好坏而有很大差异。植被覆盖良好的流域，河流含沙量低；反之，含沙量相对较高。黄河是一条世界性著名的多沙河流，由于含沙量大，水流多呈黄浊色，故名黄河。黄河之所以“黄”，主要是由于中上游流经植被覆盖度差、土质疏松、切割强烈的黄土高原区，再加上降水量集中，常以暴雨形式降落，则大量泥沙随着径流毫无阻拦地进入河槽，使河流含沙量大增。据测定，黄河陕县站多年平均含沙量高达39.6kg/m3。中国河流输沙量很大，年输沙量大于1千万吨的河流便有42条，其中黄河输沙量最大，陕县站多年平均输沙量达16亿吨，长江输沙量近5亿吨。（六）河水化学

河水化学主要是河水的化学组成、性质、时空分布变化，以及它们同环境之间的相互关系。

天然河水的化学成分主要由HCO32-，SO42-，CI－，Ca2+，Na+，

Mg2+，K+等离子组成。但在不同河流中，这些离子的比例并不相同。河水中除上述离子外，还有生物有机质、溶解气体（BOD、COD、O2、CO2等）和一些微量元素等。

天然河水的矿化度普遍较低。所谓矿化度，是指单位体积河水中所含离子、分子和各种化合物的总量，单位为g/L。矿化度是反映河水化学特征的重要指标。一般河水矿化度小于lg/L，平均只有0.15～0.35g/L。在各种补给水源中，地下水的矿化度比较高，而且变化大；冰雪融水的矿化度最低，由雨水直接形成的地表径流矿化度也很小。

河水化学组成的时间变化明显。河水补给来源随季节变化明显，因而水化学组成也随季节变化。以雨水或冰雪融水补给为主的河流，在汛期河流水量增大，矿化度明显降低；在枯水期，河流水量减少，以地下水补给为主，故此时河水矿化度增大。夏季水生植物繁茂，使NO3-，NO2-，NH4+含量减少；冬季随着水温降低,溶解氧增多，但由于水生植物减少，NO3-，NO2-，NH4+的含量可达全年最大值。

河水化学组成的空间分布有差异性。大的江河，流域范围广，流程长，流经的区域条件复杂，并有不同区域的支流汇入，各河段水化学特征的不均一性就很明显。一般离河源越远，河水的矿化度越大，同时钠和氯的比重也增大，重碳酸盐所占比重减小。

三、河流的补给P160－162河流的补给━━从广义上讲，指河流中的物质和能量的输入。输入的物质有水、泥沙、水化学物质等。但通常按狭义理解。狭义地讲，河流补给是指河流水量的补给，即河水的来源。它是河流的重要水情特征之一，在一定程度上决定着河流的水文情势。世界上大多数河流的主要补给水源是流域内的大气降水。但降水有固态和液态之分，进入河槽的途径有地面和地下之分。因而按进入河槽途径的不同，河流的水源可分为地表（地面）水源和地下水源两大类，并将二者均有的称为混合水源。地表水源又可分为雨水、融水、湖泊沼泽水，地下水源又分为浅层地下水（潜水）和深层地下水（承压水、自流水）等。河流的补给(河流的水源

)

根据降水形式及其进入河流路径的不同，河流补给可分为:

地表水源：⑴雨水补给

⑵融水补给：①季节积雪融水补给；②永久积雪和冰川融水补给⑶湖泊和沼泽水补给

地下水补给：⑴潜水补给（冲积层水）；⑵承压水补给（深层地下水）人工补给

（一）河流补给类型和特点1、雨水补给⑴分布地区分布普遍，尤其湿润地区，雨水补给所占比重大。雨水是全球大多数河流最重要的补给来源，也是我国河流的一种最普遍、最主要的补给来源，尤其东南半壁季风区的河流，雨水补给占绝对优势，秦岭━━淮河一线以南，青藏高原以东的广大地区，雨水补给一般占年径流量的60－80%。⑵补给时间和补给特征①补给时间雨水补给时间取决于降雨时间，即主要发生在雨季。因而取决于雨型（夏雨型、冬雨型、年雨型、全年少雨型）。比如，我国大部分地区位处东亚季风区，雨水主要集中在夏、秋雨季，则夏秋雨季河流多处于汛期；相反，冬春旱季处于枯水期。②补给特征雨水补给的特点，主要决定于降雨量和降雨特性。降雨量的大小决定了补给水量的大小，降雨量大，补给量也大；否则，相反。由于降雨过程具有不连续性和集中性，使雨水补给也具有间断不连续性和集中性，集中在雨季，其补给过程来得迅速和集中。因此，雨水补给为主的河流，河流水量随雨量的增减而涨落，径流年内变化趋势与降雨一致，流量过程线呈陡涨急落的锯齿状，并在汛期常形成峰高量大的洪水过程。由于降雨具有年内、年际变化大的特点，使雨水补给的年内、年际变化大。降雨强度的大小也决定了补给量的大小，降雨强度大，历时短，损耗量少，补给流量的水量较多。雨水补给的河流，由于雨水对地表的冲刷作用，所以河流的含沙量也大。

2、融水补给

季节性积雪融水补给⑴分布地区中高纬地带（温带和寒带）和高山地区，我国北方河流尤其东北地区河流，积雪融水补给量占较大比重。⑵补给时间主要发生在气温回升的春季。中高纬地带和高山地区，冬季的固态降水以积雪形式保存下来，到次年春季，随气温回升，天气转暖，积雪融化补给河流。因此，积雪融水补给河流主要发生在春季，并常常形成春汛，正值桃花盛开时节，故又称“桃汛”、“桃花汛”。⑶补给特征积雪融水补给量大小及其变化与流域的积雪量大小和气温变化有关，补给过程具有明显的时间性和连续性。时间性：指积雪融化时间（初春－初夏）和融化强度随太阳辐射和气温变化而变化。冬季的固态降雪，在春季气温回升到0℃以上，便开始融化补给河流，并随气温增高而融化加快，白天比夜间快。连续性：由于气温变化的连续性，积雪的融化过程是连续的。即在消融期内，随着气温回升，积雪开始融化补给河流，并随气温增高，融化加快，补给量增多，河流水量增大；随后又随积雪量的减少而流量减小，直至最后消失，转化为雨水补给为主。具体反映在河流流量过程线上具有下述特点：积雪融化期间，河流水量变化同气温变化相一致，比雨水补给为主的河流水量平稳而有规律。一般地全年有两次流量高峰，即积雪消融造成的春汛和雨水补给造成的夏汛，夏汛为主。

冰雪融水补给⑴分布地区高山地区和两极地区，河流多靠永久积雪和冰川融水补给，尤其干旱、半干旱地区和高寒地区，冰雪融水常成为河流的主要补给水源。我国西北地区和青藏高原地区，有许多高山、极高山，冰雪融水常成为河流的重要补给水源。⑵补给时间和补给特点与季节性积雪融水补给具有相似性，又有差异性。①相似点：都是通过融水补给河流，补给水量及其变化与太阳辐射和气温的变化一致，补给过程具有连续性和时间性，补给水量比雨水补给稳定，河流水量的年、日变化明显，尤其日变化明显。在冰川分布地区，可见到清晨干涸无水的干谷，一到午后水流汹涌不能涉渡的情况。②不同点：补给时间发生在气温最高的夏季，在气温最低的冬季为枯水期。如新疆的玛纳斯河每年6－7月为洪水季节。3、湖泊沼泽水补给（1）分布地区与湖沼分布区一致，分布普遍。（2）影响因素①湖沼位置山区湖沼常成为河流的源头，直接决定着河流水量大小。如我国松花江发源于中朝边境长白山天池。河流中、下游湖泊，既可汇集湖区来水，又可流出补给河流干流，增加河流水量。如洞庭湖，接纳湘江、资水、沅江、澧水等四大水系及许多小河来水后汇入长江，增加长江水量。中下游平原区，与河流相通的湖泊，与河流的补给是相互的，对河流水量起着重要调节作用。洪水期，河水位较高，部分洪水进入湖泊；枯水期，河水位低于湖面，湖水补给河流。这样使河流的洪峰流量在为削减，河流水量年内变化趋于均匀。如长江中下游的洞庭湖、鄱阳湖等对长江水量有一定调节作用。②湖沼水量多少湖泊面积越大，深度越深，容水越多，调节作用就越显著。（3）补给特点一般地，由于湖沼的调节作用，使湖沼水补给的河流，水量变化较均匀，流量过程线较平缓、变幅小。4、地下水补给雨水、冰雪融水、湖沼水等地表水渗入地下便形成地下水。河流从地下获得的水量补给，称为地下水补给。（1）分布地区地下水是河流补给的一种普遍形式，除少数小河外，几乎都有一定数量的地下水补给。（2）补给时间→全年地下水是河流经常的而又比较稳定可靠的且均匀的补给源，即全年均有地下水补给，尤其在缺乏地表水补给的枯水季节，河流仍保持着连续不断的水流，称为“基流”，几乎全靠地下水补给来维持，此时河流流量过程实质上是地下水补给过程。（3）补给特征地下水，尤其深层地下水受外界气候条件影响小，因此地下水对河流的补给具有稳定性和可靠性，而且在时程分配上具有均匀性特点。以地下水补给为主的河流，河流水量稳定均匀，水量变幅小。浅层地下水又叫冲积层地下水，它受外界气候条件的影响较大，因而补给水量有明显的季节变化。另外，冲积层地下水与河岸有特殊的调节关系而使补给变得复杂，通常二者为互补关系。洪水期或涨水期，河水位高于两岸地下水位，河水向两岸冲积层渗漏即河水补给地下水；枯水期或落水期，河水位低于两岸地下水位，两岸冲积层地下水又流出补给河水。这种河岸与河水互相补给的关系，称作河岸调节作用。若河床高出两岸地面，如黄河从河南花园口以下形成“地上河”，则只有河水补给地下水；相反，若地下水位高出河床很多，也只有地下水补给河水。这种补给关系称为单向补给关系。深层地下水，由于埋藏较深，受当地气候条件影响较小，其补给水量只有年际变化，季节变化不明显，故它是河流最稳定的补给来源。

除了河流的天然补给以外，还可根据人类发展生产的需要而进行人工补给。如我国南水北调工程，将水量多的长江水北调补给水量缺乏的黄河等。以上是河流的各种补给形式。事实上，一般较大的河流，常常是两种或多种形式的补给，称为混合补给。如长江、黄河既有雨水、雪水、冰川水，也有地下水、湖沼水补给。不同地区的河流从各水源中得到的水量不同；即使同一河流，不同季节的补给形式也不一样。这样的差别主要是由流域气候条件决定的，同时也与下垫面性质和结构有关。例如热带低海拨地区没有积雪，降水成主要水源；冬季长而积雪深厚的寒冷地区，积雪在补给中起主要作用；发源于世大冰川的河流，冰川融水是首要补给形式；下切较深的大河能得到较多地下水的补给；发源于湖泊，沼泽或泉水的河流，主要依靠湖水、沼泽或泉水补给。此外，人类通过工程措施，也可以补给河流。（二）河流水源的定量估计（流量过程线的分割）P161前已叙及，河流水量变化取决于河流的补给状况。由于各种补给形式所发生的时间、强度及它们的组合不同，因而造成河流水文情势的种种变化。为了了解各种形式的补给在河流水情中所起的作用，研究河川径流的形成规律和预报方法，就必须估计各种形式的补给水量和它们的变化过程。因此，有必要从河流的流量过程线上把各种形式的补给部分分割开来，从成因上研究径流形成过程及各种因素的影响。1、地表经流与地下经流的分割（基流分割）分割地下经流的方法很多，归纳起来有以下几种：1）直线分割法（1）平割（水平直线分割法）P161图4-22在洪水流量过程线上找到涨水段的最低点，即起涨点A，由最低点A引一水平直线交退水曲线于B点，AB线以下的水量作为基流（地下水补给），AB线以上作为地面经流。此法简单易行，但具有局限性。①适宜于深层地下水的分割；②适宜于洪水前的枯水情况；③土壤十分干燥，降水未使土壤饱和，未渗入到地下径流区。当有浅层地下水补给混杂其中时，这种方法就不适用了。(2)斜割（斜线分割法）B/

事实上，雨后浅层地下水补给量比雨前有所增加，则地面径流停止点B‘应比B点高。由起涨点A引斜线到流量过程线退水段上的地表径流终止点B’。AB‘线以下部分为地下径流补给，AB’以上部分为地表径流补给。同理，AB线以下部分为深层地下水补给，而AB与AB‘之间部分可认为浅层地下水补给。地表径流停止点B'可以根据洪峰后的天数N在流量过程线上定出，N值大小取决于流域坡度及面积。随流域面积增大，N值增加。直线分割法的缺陷：忽视了河水与地下水的水力联系，因而误差较大。但简单易行。2）退水曲线法（P161图4－23）ACDB峰段tQ退水曲线法示意图指根据标准退水曲线，将流量过程线由两端向内展延地下水退水曲线，退水曲线以下部分即为地下径流部分。即由起涨点A顺退水趋势延伸到C点，AC段为前次洪水过程的延续。再从地表径流终止点B向前延伸到D点，最后用直线CD将两条退水曲线连接起来，ACDB线以下即为地下水补给。退水曲线法只适用于河水与地下水没有水力联系的情况。以上两种方法只限于分割地表径流与地下径流。2、地表径流的分割地表径流又由地下水、季节性积雪融水、冰雪融水、湖沼水等多种水源补给。根据各地表水源类型的补给时间、特点和气象资料等，在流量过程线上可分割出各补给类型来。1）雨水补给与融水补给分割多采用相关分析法。（1）融水―气温关系冰雪融水补给量多少、快慢取决于气温高低及其变化，气温高、融化加快，补给量增多，补给时间为温暖的季节。季节性积雪融水补给取决于气温高低和积雪量大小。（2）降雨―径流关系雨水补给量的多少取决于雨量的多少，根据降雨时间、雨量大小来分割。2）复式洪峰的分割AA'A''BtQ若两种地表水源补给发生的时间相隔很短，或两次降雨时间间隔短，前一次洪水过程的退水未退完，后一次洪水过程迭加于其上，出现连续洪峰。则两种补给可用退水曲线将它们分开，退水曲线降到地下水补给线为止。3）两种地表水源补给同时发生，共同造成洪水时，它们之间的界线很难分开。

如夏季冰雪融水补给时，又遇暴雨。则需根据各自补给特点分割。

雨洪特点：峰形陡而历时短；

融水洪水特点：峰顶平缓，历时较长。四、河川径流的变化与计算（一）正常年径流量P158－1591、年径流量指在一年中通过河流某一断面的水量。它可用年平均流量Q（m3/s）、年径流深度R（mm)、年径流总量W或年径流模数M表示。2、正常年径流量概念由于受气候、下垫面等因素的影响，对于任意一条河流，不同年份的径流量是不相同的，有的年份水量偏多，有的年份水量偏少，有的年份则一般。年径流量的多年平均值称为多年平均径流量。即式中，Q为历年的年径流量，n为年数。实践证明，在气候和下垫面条件基本稳定的情况下，随着年数n的不断增加，多年平均流量逐渐趋于一个稳定的数值，这个稳定的数值称为正常年径流量，以Q0表示，即从数理统计看，若把河流年径流量Qi看成一个随机变量，则它的总体平均值就是正常年径流量。正常年径流量也可用其他径流特征值来表示。如正常年径流总量W0，正常年径流深度R0等。可见，正常年径流量可以看作是正常年份或平均每年中通过河流某一断面的水量。它反映了河流所蕴藏的水资源数量，是水文水利计算中的一个重要特征值。3、水文变量的统计参数P158－159水文变量如水位、流量等均是随机变量。在统计数学上，把随机变量所有可能取值的全体称为总体。若从总体中任意抽取的一部分则称为样本。水文现象的总体是无限的，它是指自古到今以来，以至未来长远岁月所有的水文系列。显然，水文变量的总体是无限的，是不知道的和无法取得的。人们所能掌握的实测水文资料仅仅是总体中的一部分，甚至是很小一部分，属于有限样本序列。下面介绍常用的样本统计参数。（1）算术平均值设水文变量X的观测系列为x1，x2，‥‥‥，xn，则其均值为均值反映了系列的平均水平，是频率曲线方程中的一个重要参数，为水文现象的一个重要特征值。上式两端同除以均值，则有：式中为模比系数，常用ki表示，则有：可见，模比系数的均值为1。（2）离差（离均差）D指样本系列中某一个值xi与其均值之差。即离差D反映了各随机变量偏离均值的大小。离差有正有负，离差之和及其平均值为0，因此离差均值不能反映系列的离散程度。（3）均方差（标准差）σ从上面可知，均值和离差均值都不能反映系列的离散或集中程度。为了使离差的正值和负值不致相互抵消，一般取原离差平方的平均值，再取平方根，作为鉴定系列离散程度的参数。均方差或标准差是指系列中各离差平方的均值的算术平方根。即在工程水文中，通常采用无偏估值公式。均方差永远取正号，其单位与x相同，反映系列的离散程度。如甲系列10，50，90和乙系列45，50，55。显然两个系列均值相同，但甲系列离散程度比乙系列大。有σ甲＝40＞σ乙＝5。有偏估值公式无偏估值公式（4）离差系数（变差系数）Cv均方差σ反映系列的绝对离散程度，在系列均值相同的情况下，能够反映系列的离散程度。但对于两个不同的总体，如果它们的单位不同或均值相差很大，就不能用均方差σ大小来比较其离散程度。例如丙系列45，50，55丁系列4995,5000,5005两个系列均方差相同，σ丙＝σ丁＝5；但均值不同，丙系列均值＝50，丁系列均值＝5000，二者相差100倍。显然丙系列的离散程度比丁系列大得多。因此，比较离散程度除应考虑均方差σ外，还应考虑系列的平均水平即系列的均值。数理统计中，常用离差系数Cv值来反映系列的相对离散程度。离差系数Cv：又叫变差系数，指系列的均方差σ与该系列的均值之比值。即有：有偏估值公式水文计算中，通常采用无偏估值公式。则Cv丙＝5/50=0.1；Cv丁＝5/5000＝0.001＜Cv丙，说明丙系列离散程度远大于丁系列。（二）正常年径流量的计算前已叙及，正常年径流量是河川年径流量总体的均值。但由于河川年径流量的总体是无限的和无法取得的。因此，一般情况下，只要有一定长度的系列资料，则可用采用多年平均年径流量近似代替正常年径流量。由于资料情况不同，推求正常年径流量的方法也不相同。根据实测资料年限长短或有无，分三种情形（P159）：（1）具有长期观测资料时正常年径流量的推求指实测资料系列有30－40年或更长，可以用年径流量的算术平均值近似代替正常年径流量。（2）资料不足时正常年径流量的推求只具有短期实测资料时，选择参证流域、参证站或选取与径流量有成因联系的参证变量进行相关分析，相关展延系列资料，然后再计算多年平均年径流量。（3）缺乏实测资料时正常年径流量的推求可以用径流等值线法或经验公式法估算。（三）径流的变化P1591、河川径流的年际变化由于受气象气候条件、下垫面等因素的影响，不同年份的径流量不相同。河川径流在多年期间的变化即不同年份之间的变化称为径流年际变化。通常用年径流的离差系数Cv值来表示径流的年际变化。年径流Cv值大，表明径流年际变化越大，丰枯悬殊，不利于水资源的利用，在丰水年水量特别大，易发生洪涝灾害；在枯水年水量又特别小，易发生旱灾。反之，年径流Cv值小，有利于径流资源的利用。2、河川径流的年内变化河川径流在一年内的分配也是不均匀的，有的季节、月份水量偏多，有的季节、月份水量偏少。河川径流在一年内不同季节或月份的变化称为径流的年内变化或年内分配、季节变化。（1）河流的水情特征期径流的年内变化主要取决于补给水源及其变化，而河川径流补给条件的变化又主要取决于气候因素，因而随气候条件的周期性变化，河川径流也发生相应变化。根据一年内河流水情变化特征，可以分成若干个水情特征期，即汛期、平水期、枯水期或冰冻期等。汛期：指河流牌高水位的时期。我国绝大多数河流的高水位是夏季集中降雨形成的，故叫夏汛或伏汛。夏汛期径流量大，洪峰起伏变化急剧，是全年最重要的水情阶段。各河流夏汛期长短不一，南方河流因雨季早而持续时间长，夏汛期长。春季积雪融化形成的河流高水位，叫做春汛。东北、华北地区的河流都有春汛，但水量比夏汛小，历时也不长。枯水期：系指河流处于低水位时期。我国河流的枯水期一般出现在冬季。在枯水期，流域内降雨稀少，河流靠流域蓄水，并主要靠地下水补给，水位、流量变化很小。若此时河流封冻，又称封冻期。平水期：系指河流处于中常水位时期。汛期过后，水位逐渐消退，至枯水期之间有一段过渡时期，水位处于中常状况。我国河流平水期大多出现在秋季，时间不长。（2）径流的年内变化类型根据补给水源不同，可分为三类：①雨水补给类以雨水补给为主的河流（雨源河流），河流水量随雨量的增减而涨落，径流的年内变化趋势与降水一致。即雨水多的季节和月份，河川径流量也多；反之，河川径流量也少。汛期集中在雨季，汛期水量呈现陡涨陡落的变化，常形成峰高、量大的洪水过程，流量过程线呈锯齿状、梳状或双峰状。如我国南方河流，雨水补给为主，受季风影响，夏秋季降水量多，径流量大，处于汛期；冬春季节则相反，降水少，处于枯水期。②积雪和冰川融水补给类以冰雪融水补给为主的河流（冰源河流），河流水量主要随气温变化而变化。如我国西北地区的河流，降雨量很少，而高山积雪和冰川融水补给量大，在夏季气温最高的季节形成明显的夏汛。而华北、东北地区的河流，因受季节性积雪融水补给的影响，常在春季气温回升的季节，形成明显的春汛。③地下水补给类地下水是河流经常性的、稳定可靠并且均匀的补给来源。以地下水补给为主的河流，水量稳定、变幅小。五、特征径流——洪水和枯水P159－160洪水和枯水是河川径流两个十分重要的特征值，是水文学的研究重点之一。1、洪水（flood）（1）洪水概念洪水是一种复杂的自然现象。目前对洪水的定义还不统一。一般地，洪水通常是指由大量降雨或冰雪融化及水库溃坝等引起的突发性高水位水流，其根本特征是水体水位的突发性上涨，超过正常水位，淹没平时干燥的陆地，使沿岸遭受洪涝灾害。（2）洪水成因与分类暴雨或大面积霪雨是造成洪水的主要原因，另外大量积雪和冰川融化也可形成洪水。根据成因，洪水可分为暴雨洪水（雨洪）、融雪洪水（雪洪）、溃坝洪水和冰凌洪水等。其中暴雨洪水是我国大多数河流的主要洪水类型，也是水文学的研究重点。流域的暴雨特性、流域特性、河槽特性和人类活动等因素，对洪水大小及其性质都有直接影响。按气象方面规定：24小时降雨量超过50mm或12小时降雨量超过30mm的降雨称为暴雨。其中24小时降水量超过100mm者称大暴雨，24小时降水量超过200mm者称特大暴雨。暴雨特性：包括暴雨强度、暴雨持续时间（历时）和空间分布等，尤其暴雨中心移动路线和笼罩面积，对洪水有着巨大的影响。如暴雨中心向下游移动，雨洪同步，常造成灾害性大洪水。流域特性：包括流域面积、形状、坡度、河网密度及湖沼率、土壤、植被和地质条件等。如流域面积大的流域，暴雨常是局地性的，大面积连续降水是造成洪水的主要原因。而对小流域，暴雨笼罩整个流域的机会多，易于形成洪水。河槽特性：包括河槽断面、河槽坡度、糙率等，是河网调蓄能力的决定因素。人类活动：如修建蓄水工程，可拦蓄部分洪水，削减洪峰，调节径流。根据洪水发生的区域差异可分为流域洪水（河流洪水）和海岸洪水等类型。根据洪水来源可分为上游演进洪水和当地洪水两类。上游演进洪水是指上游径流量增大，使洪水自上而下推进，洪峰从上游传播到下游有一段时间间隔；而当地洪水是指由当地大量降水等原因引起地表径流大量汇聚河槽而造成的洪水。同一河流，一般上游洪峰比较尖锐，水位暴涨暴落，变幅大；下游洪峰则渐趋平缓，水位变幅也减小。洪水传播速度与河道形状有关，顺直河道洪水传播速度快，弯曲河道洪水传播速度较慢，经过湖泊的河段洪水传播速度更慢。洪水期间，在没有旁侧支流加入的河段，同一断面上总是首先出现最大比降，接着出现最大流速，然后出现最大流量，最后出现最高水位。2、枯水（lowwater)P160（1）枯水概念枯水是指长期无雨或少雨，缺少地表径流，河槽水位下降出现较小流量甚至枯竭的现象。枯水期内的河川径流又称枯水径流。一般地将月平均水量≤全年水量的5%的月份，算作枯水期。我国河流枯水期一般为5个月左右。（2）枯水径流的特点枯水期间，由于降水很少，主要依靠流域蓄水，尤其地下水的补给，并随着流域蓄水的消退，径流呈递减规律。当久旱之后，流域蓄水量消耗最多，河流可能出现一年中的最小流量，小河甚至出现干涸断流现象。（3）枯水径流对国民经流的影响枯水期，河流水量小，径流呈递减趋势，因此：水电站发电量将减小；河道水浅，大船通航受到限制；灌溉用水、工业用水和城市供水也将受到影响。因此，枯水期要特别注意节约用水、节约用电、保护水资源。（4）影响枯水径流的因素枯水期，河流水源一方面是枯水期内的少量降水，但更主要的是流域蓄水尤其地下水补给。也即是说，枯水径流过程，实质上是流域蓄水量的消退过程。因此影响枯水径流的因素与影响流域蓄水量的因素密切相关。影响枯水径流的因素很多，主要有流域的水文地质条件、流域面积大小、河流切割深度和河网密度等。例如，砂砾层地区有较大的储水能力，枯水期可以缓慢补给河流；粘土层地区则缺少这种补给。又如，流域面积大、河槽下切较深的河流，获得的地下水补给量也较多。湖泊、沼泽、森林和水库的调蓄作用都能增加枯水径流。我国河流大多数枯水径流出现在10月至次年3－4月。六、河水的运动七、河流的分类

依据河流的补给和洪水进行分类，将世界河流分成四类九型

融水补给的河流

（l）平原和1000m以上山地融雪水补给的河流。（2）山中冰雪融水补给的河流。（3）春季或夏初雪水补给为主，常年有多量雨水补给的河流。雨水补给的河流

（l）雨水补给，夏季有洪水的河流。（2）冬季雨水补给为主，全年分配较均匀的河流。（3）冬季雨水补给丰足，夏季降水很少的河流。（4）由于气候干燥而不成河流。瞩目及雨水补给都不足的河流干涸河流。

冰川补给的河破冰川补给的河流为南极洲和格陵兰岛所特有。按河流最终流入地将河流分为：内陆河、外流河按河流流经的国家分类：国际性河流、非国际性河流按平面形态分类即按河型分类，分为顺直型、弯曲型、分汊型、游荡型。（见河床地貌）按河型动态分类分河流为稳定和不稳定，或相对稳定和游荡两大类，然后再按平面形态分为顺直、弯曲、分汊等。按地区分类一般分为山区（包括高原）河流和平原河流两类，

八、河流与地理环境的相互影响P165（一）河流是流域内自然环境的产物，是气候的一面镜子河流的形成、发育、河流的水情变化等无一不与自然地理环境密切联系，可以说，河流是流域内自然地理各要素综合作用的产物。在自然地理诸要素中，气候起主导作用。1、河流是气候的产物河流的补给水源、径流的形成过程及河流的水情变化和河流的发育与地理分布都严格地受气候条件制约。例如，降水的形式、降水量多寡、降水强度大小、降水时空分布、降水中心位置及其移动方向直接影响着径流的形成和洪峰流量；而蒸发的强弱又制约着降水转变为径流量的多少。气温、风、空气饱和差也通过影响降水和蒸发来影响着径流。通常，气候湿润地区，降水多、河网密集、径流充沛；而气候干燥地区，降水少、河网稀疏、蒸发强烈、径流贫乏。这说明河流的发育和地理分布严格地受着气候条件的控制。因此，有人把河流看成是气候的一面镜子。2、下垫面因素对河流的影响地形地貌、地质土壤、植被、湖泊沼泽等下垫面状况，也对河流施加影响。（1）地貌因素坡度流域坡度直接影响流域汇流和下渗。坡度大、切割深，坡地汇流和河网汇流速度快，汇流时间短，蒸发和下渗等损失少，则径流量集中；反之，径流分散，蒸发和下渗损失量多，流量过程线平缓。流域高程一般地，随着流域地势增高，降水量增加，四面固态降水比重增加；同时，高程增加，气温降低，蒸发减弱。因此，地势增高，径流增多，山区常成为多水中心。坡向迎风坡多地形雨，径流丰沛；背风坡处于雨影区，径流少。（2）地质和土壤岩石土壤性质、构造条件直接影响着下渗过程和地下水的储存条件，进而影响着径流的形成。（3）植被因素植被，尤其森林植被能够拦截雨水，增大地表糙度，增加下渗量，滞缓地表径流，削减洪峰，增加枯水径流，对径流的年内分配具有重要调节作用。（4）湖泊沼泽因素湖泊和沼泽是天然的蓄水体，对径流有一定的调节作用。此外，人类活动对河川径流的形成也具有重要影响。（二）河流对地理环境和人类社会发展有着重要影响1、河流是陆地水体中最重要的组成部分，是水分循环的一个重要环节内陆河流把水分从山地输送到内陆盆地或湖泊中，实现水分小循环；外流河则把大量水分由陆地带入海洋，为海陆大循环的纽带。2、河流能够挟带泥沙，进行冲刷、搬运、堆积等，是塑造地表形态的主要动力之一河流既是山地景观的创造者，又是大小冲积平原的奠基者，还是内陆和海洋盆地中盐类的积累者。3、河流是重要的自然资源，不仅给人类提供饮用所需的淡水资源，而且在灌溉、发电、航运、水产养殖等方面发挥巨大作用。九、河流部分复习思考题1、河流概念、各河段特征，如何确定河源？2、什么是水系、河长和河网密度？3、扇状、羽状和树枝状水系各有何特征？4、分水岭、分水线、流域概念及其分类。5、流域面积和形状对河流水情有何影响？6、流域高度对河流水情有何影响？7、掌握河流纵横断面、比降、落差概念。8、什么是水位、基面（标准基面、测站基面）？9、简述水位变化及其影响因素。10、掌握各种特征水位概念。11、什么是相应水位？12、掌握河道流速分布特征。13、什么是流量、流量过程线，水位与流量有何关系？14、什么是河流泥沙，按其运动方式分哪些类型？15、什么是含沙量，简述黄河含沙量大的原因。16、简述河流水温的沿程变化和年变规律。17、河流冰情分哪几个阶段，什么是凌汛？18、从水源、分布地区、发生季节、补给特征等多方面比较河流各补给类型。19、掌握地表径流与地下径流分割方法。20、掌握降雨径流形成过程。21、从产生地区、产流条件和产流因素等方面比较蓄满产流与超渗产流。22、掌握径流主要特征值。23、什么是正常年径流量？24、河流在一年内通常包括哪几个水情特征期？25、比较雨水补给类河流与融水补给类河流的不同。26、什么是洪水和枯水？27、掌握流域水量平衡方程。28、了解河流分类。29、了解河流与地理环境的相互作用。30、某流域集水面积为600km2，其多年平均径流总量为5亿m3，试问其多年平均流量、多年平均径流深、多年平均径流模数为多少？［Q＝15.9m3/s，R＝833mm，M=26.6L/s.km2］31、某水文站测得多年平均流量Q＝822m3/s，该站控制流域面积F＝121000km2，多年平均降水量P＝767mm，试推求多年平均径流总量W、多年平均径流深R、多年平均流量模数M和多年平均年径流系数α。［W＝259×104m3，R＝214mm，M＝6.8L/(s.km2)，α＝0.28］§3.2冰川P139、P178－182序言一、冰川及其分布二、冰川的形成及其分类P178－179三、冰川对地理环境的影响P181－182冰川部分复习思考题序冰川（Glacier)：冰川是指陆地上高纬和高山地区由多年积雪积累演化而成的，并具有可塑性、能缓慢自行流动的天然冰体。冰川是随气候变化而变化的，若气候变暖（间冰期）冰川退缩或消失，气候变冷（冰期）则冰川范围扩大，冰盖加厚。但冰川不是在短期内形成或消亡。雪线触及地面是发生冰川的必要条件。因此，冰川是极地气候和高山冰雪气候的产物。冰（ice)是水的一种形式。从地球演化过程来看，冰是地球物质分异最后的产物。它是地球上最轻的矿物之一，其密度只有0.917g/cm3，比水的密度小。这一特点使它总是处在地球的表面，在水体中也总是漂浮在水面上。如果冰不具有这一重要性质，那么，在低温条件下，水体将一冻到底，对水生生物造成严重灾难。冰具有不稳定性质，在目前地表温度状况下，自然界的冰很容易发生相变。冰在地球上的分布非常广泛，上至8－17km高度的大气对流层上部，下至1500m深的地壳中都可以发现它的踪迹。广义冰川学把冰的分布范围称为冰圈。显然，冰川是冰圈的主体。四川海螺沟冰川新西兰冰川天山1号冰川

一、冰川及其分布前已叙及，雪线触及地面是产生冰川的必要条件。（一）雪线与雪圈1、雪线（P180）高纬和高山地区，气候寒冷，年平均气温常常在0℃以下，因此，降落的固体降水（雪）不能在一年内全部融化，而是长年积累，这种地区一般称为雪原(snowfield)（或终年积雪区、常年积雪区、永久积雪区、多年积雪区）。雪原区只有少数陡峭的山峰无冰雪覆盖。

终年积雪区的下部界限，就是雪线(snowline)雪线又称固态降水零平衡线，即雪量收支平衡线，指陆地某一海拔高度上，年降雪量与年消融（融化和蒸发）量相平衡的地带。雪线以上，年平均降雪量超过年融化量和蒸发量，固态降水不断积累，形成终年积雪（永久积雪、常年积雪）；雪线以下，正好相反，不能形成终年积雪，只有一年一度的季节积雪。由于随着地势增高，固态降水比重增加，气温下降，融雪能力越来越小。这样必然在某一海拔高度上，全年降雪量正好等于全年融化和蒸发量，这样的高度地带即为雪线。就山区讲，在气候变化不显著的若干年内，积雪面积随季节而不同，夏季缩小，冬季扩大，但在一定时期内，每年最热月积雪区的下限大体位于同一海拔高度，这个高度以上为永久积雪区（多年积雪区），以下为季节积雪区，二者的界线便是雪线。总之，雪线是固态降水零平衡线，是多年积雪区与季节积雪区的分界线，为雪量收支的平衡线。在雪线上，年降雪量等于年消融量（年蒸发与融化量）。西藏雪线雪线雪线2、雪圈固态降水零平衡线通常指雪线。但是，倘若山体足够地高，在超过山体最大降水高度以上，由于水汽柱缩短，空气中水汽含量减少，气流变得通畅，则随高度增加而降水量减少，因此到山体某一海拔高度处，由于水汽含量太少，降雪量不足，无形成多年积雪的可能，将再度出现固态降水零平衡线。由