河流概论

3.冰凌情势 气候寒冷地区的河流，冬季情况的特点 主要是冰凌现象，其冬季可分为三个特征 阶段：冻结、封冻、解冻
三、河川径流的影响因素
气候 流域下垫面 人类活动
四、地下径流的分割方法
沿坡面漫流的水流，称为地面径流 渗入土壤沿地下汇入河中的水流，称为地下径流 地面径流 河川径流 地下径流 地下径流的特点是：径流量的时程变化比较稳定 水平直线分割法 地下径流的分割方法 斜线分割法
§2-2河川径流
一、河川径流的形成过程（四个阶段）
径流是指湖泊、水库、洼地等流动的水流。
流域内，自降雨开始到水流汇集到流域出口 断面的整个物理过程，称为径流形成过程。
1.降水阶段：
降水：包括雨、雪、雹、露、霜等从空中降落到 地表的水，其中主要是雨、雪，尤其降雨，因此也 常把降水混称为降雨。 降水的特征 常用几个基本要素来表示，如降水 量、降水历时、降水强度、降水面积及暴雨中心等。 降水量一般按日雨量大小分为7级：（单位mm） 微雨（<0.1） 、小雨（0.1-10） 、中雨（1025） 、大雨（25-50） 、暴雨（50-100） 、大暴 雨（100-200） 、特大暴雨（>200）。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
某一河段河底高程自上游向下游变化，纵断面如下图， 其平均河道坡度(比降)I按下式计算： I =[(h0+h1)l1+(h1+h2)l2+…+(hn-1+hn)ln-2h0L]/L2
二、河流的流域
1.流域及其分类
流域：河口断面以上的集水区域。
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。 闭合流域：在垂直方向地面、地下 分水线重合，地面集水区上降水形成 的径流正好由流域出口断面流出，一 般的大中流域均属此类。 非闭合流域：地面、地下分水线 不重合的流域，如岩溶地区的河流和 一些很小的流域。
第二章 河流概论
§2-1河流及其流域 一、河流
定义：汇集地面径流及地下径流的水道 河流的分段：河源、上游、中游、下游、河口 河系：干流、支流及湖泊组成的河流系统称为 水系，又称为河网。
河流基本特征：河长、河流弯曲系数、纵 横断面及纵横比降等
1）河长：自河源沿干流到流域出口的河流溪线长度。 2）河流的弯曲系数：河源至河口的河长与两地间的直线 长度之比。 3）河流的横断面及横比降： a.河流的横断面：垂直于水流方向的断面（过水断面） b.河流横比降：河流沿横断面方向的水面坡度。
内的径流量变化与降水过程一致。（秦岭淮河以南） 雨雪类：这类河流的水量主要来自降雨和降雪，其 径流量变化是：3-4月和6-9月是汛期。（东北华北） 雪源类：这类河流的水量补给主要来自融雪，每年 4-5月气温上升积雪融化，河中流量增大，6-7月份 达到最高峰，以后气温下降流量随之减少（西北）
2.泥沙情势 河流的泥沙主要来自流域表面，当降水 或融雪形成坡面径流时，地表泥沙就被带 入河中。河流夹带泥沙量与流域特性及地 面径流量有关。因此，洪水期河水中含沙 量大，枯水期无地面径流，含沙量最少。
以上正方格 ，依次定出每个方格交叉上的高程以及与等高线正 交方向的坡度，取其平均值。
（2）自然地理特征：
地理位置：以流域所处的经纬度来表示，它反映流域 所处的气候带，说明流域距离海洋的远近，反映水文 循环的强弱。
气候：包括降水、蒸发、气温、气压、湿度、风等， 是决定流域水文特征的重要因素。 流域下垫面条件：下垫面指流域的地形、地质构造、 土壤和岩石性质、植被、湖泊、沼泽等情况。
m
3. 泥沙水力特性
1） 沉速——泥沙在静水中的均匀下沉速度。 2）起动流速——水中泥沙由静止状态转入运动时的 水流临界平均速度。 3）止动流速——运动泥沙停止时的临界流速。
三、泥沙的运动形式
推移质运动
推移质沿河床的运动，称为推移质运动。 分为：滑动、滚动、跳跃运动
悬移质运动
一般来说，粗颗粒泥沙易成推移质，细颗粒 泥沙易成为悬移质。但是，推移质与悬移质之分 取决与流速。对于同一粒径的泥沙，在流速较小 时为推移质，在流速较大时为悬移质。
3.坡面漫流阶段 净雨沿地表坡面的流动，称为坡面漫流。 坡面漫流最后将汇入河沟，汇流的速度与地面 坡度、植被情况及地质地貌有关。因此，封山育 林、水土保持、合理开发不但是保护水资源的治 本措施，而且可以消减汇流速度，延滞坡面径流 汇集过程，预防洪涝灾害。
4.河槽集流阶段 坡面径流经支流汇入干流最后到达流域出口断面 或河口的集流过程，称为河槽集流阶段。 沿河槽流动的水流称为河川径流。 径流系数 :
尼罗河 6650KM（世界之最） 亚马逊河 6437KM 长江 6300KM
产生横比降的原因： ①弯段离心力的作用 ②流速分布不均匀的影响 ③地球自转偏力的影响
4）河流的纵断面及纵比降： a.河流的纵断面：沿河流中泓线的剖面（水面、河底线） b.河流的纵比降：包括水面比降和河底比降
五、河川径流量的表示方法
1.流量Q 单位时间内通过 河流某一断面的水量 称为流量，以m³/s计。 可由水文年鉴刊布的 流量资料绘制如图的 流量过程线 Q ～ t
流量分为瞬时流量 和时段平均流量。
2.径流总量 W 指一定历时内流过某一断面的径流体积，以 m3、 亿m3计，按下式计算:
3.径流模数 M（径流率） 单位流域面积上的流量，以 m3 / (s.km2) 或 L / (s.km2) 计: M = Q / F 或 M =1000 Q / F
四、含沙量、挟沙力、输沙量
含沙量、挟沙力、输沙量是分析固体径流和河床演 变的基本参数 1. 含沙量S：单位浑水体积中所含泥沙的重量（含沙浓度） 2.挟沙力Sm：河流处于不冲不淤状态时，一定水流与泥 沙条件下，单位体积水流所能夹带泥沙的最大数量。 3.输沙率Qs：单位时间内通过过水断面的泥沙重量。 分为悬移质输沙率计算和推移质输沙计算
推移质和悬移质在物理上有着本质的不同
（1）运动规律不同：推移质运动取决于泥沙在床 面附近的受力情况；而悬移质运动既与其在床面 附近受力情况有关，又与水流对其悬浮作用有关。 （2）能量来源不同：推移质运动直接将水流的能 量转化为推移质颗粒的动能，形成对水流的阻力； 维持悬移质运动的能量来自于水流的紊动动能， 紊动动能是水流势能转化为热能过程中的一种过 渡形式，是水流已经消耗了的能量的一部分。悬 移质通过影响水流的紊动性质来影响水流的时均 流速，对水流能量损失的影响是间接的。
Y X
其中：X— 一场降水量 Y— 出口断面的径流量
径流系数实际上就是降水形成径流量的折减系数
二、河川水文情势
河流中的水位、 流量、泥沙及冰情 等变化情势，统称 为水文情势。 其中，水位、流 量的变化情势常用 水位过程线及流量 过程线来表示。
1.水位、流量情势的类型：
雨源类：这类河流的水量补给主要来自降雨，其年
2.流域基本特征
（1）几何特征： 流域面积F：在地形图上绘出流域的分水线，分水线包围
的面积，即流域面积，以km²计。 河网密度D：流域内河流干支流总长度与流域面积的比值 称为河网密度，以km/km2计。
流域长度 Lf：从流域出口到流域最远点的流域中线长度，
km计
平均宽度 B: B = F / Lf 流域形状系数: K = B / Lf 流域平均高程与平均坡度：将流域地形图划分为100个
4.径流深 R 为将径流总量W 平铺在流域面积F上的水深:
5.径流系数α 表示降雨形成的径流量与降雨量之比: α = R / P 且 α ≦ 1
§2-3 固体径流
一、悬移质与推移质
定义：固体径流、悬移质、推移质。 研究固体径流的意义
二、泥沙的主要特性
1.几何特性 泥沙的几何特性用粒径表示 平均粒径、级配粒径 2.泥沙的重力特性 泥沙的重力特性用重度 s 表示。即单位体积 内所含泥沙的重量，单位为 kN 3

降水是径流、蒸发及入渗等一切地表水的来源。 降水量及其时空分布，将影响径流量等的时空分 布特性。降水三要素由实测求得。
2.流域蓄渗阶段 降水开始时，并不会立即形成径流，而是先经 植物叶面截留、地面蓄洼、流域蒸发及土壤下渗， 此称为流域的蓄渗阶段。 扣除流域蓄渗后的降水量称为净雨量或超渗雨 量，此即坡面漫流的径流量；而入渗的水量除了 消耗于土壤的蒸发外，其余部分则以地下径流的 形式缓慢的补给河流，称为河川径流的一部分。
§2-4河床演变
河床形态的变化，称为河床演变 是水流冲蚀和泥沙运动共同作用的结果 纵向演变 河床演变 横向演变
课后自学：河床演变的影响因素、平原河床 演变、河相关系