第二章河流概论.

1、第一节、河流和流域第一节、河流和流域第二节、河流径形成第二节、河流径形成第三节、河川的泥沙运动及第三节、河川的泥沙运动及河床演变河床演变第四节、第四节、河川水文资料的收集和整理河川水文资料的收集和整理一一.河流河流1、河流的形成和分段、河流的形成和分段河流河流汇集地面径流和地下径流的水道汇集地面径流和地下径流的水道河水流经的谷地称为河谷。河水流经的谷地称为河谷。河谷底部有水流的部分为河床。河谷底部有水流的部分为河床。脉络相通的大小河流所构成的系统为水系脉络相通的大小河流所构成的系统为水系（或河系）。（或河系）。第一节第一节 河流与流域河流与流域 一般天然河流，按照河谷和河床的情况，一般天然河流

2、，按照河谷和河床的情况，冲淤程度，水情变化等特点，分为：冲淤程度，水情变化等特点，分为：河源河源上游上游中游中游下游下游河口河口 由河流的干流、支流、溪涧和湖泊等构成的由河流的干流、支流、溪涧和湖泊等构成的脉络相连的系统，称为河系、水系或河网。脉络相连的系统，称为河系、水系或河网。按照几何形态，河系可以分为：按照几何形态，河系可以分为： 扇形河系：河系如手指状分布。扇形河系：河系如手指状分布。 羽形河系：干流沿途纳入许多支流，河系形如羽毛。羽形河系：干流沿途纳入许多支流，河系形如羽毛。 平行河系：几条支流并行排列，在河口附近才汇入平行河系：几条支流并行排列，在河口附近才汇入干流。干流。 混合型

3、河系：包括了以上两种或混合型河系：包括了以上两种或 两种以上形式的河系。两种以上形式的河系。 大河河系往往为混合型河系。大河河系往往为混合型河系。 2.2.河系：河系：3.河流的基本特征河流的基本特征河流河流比降比降河流河流长度长度河流河流断面断面河流基河流基本特征本特征河流断面河流断面河流横断面：垂直于水流方向的断面。河流横断面：垂直于水流方向的断面。水位：自由水面用某一水准基面的高程水位：自由水面用某一水准基面的高程（m）标定。）标定。河流纵断面：沿河流中泓线的断面。河流纵断面：沿河流中泓线的断面。中泓线：河流中沿水流方向各断面最大水中泓线：河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线。深点的连

4、线。l 河流长度河流长度从河源到河口的距离。从河源到河口的距离。l 河流比降河流比降单位长度河段的落差。单位长度河段的落差。lHlHHi/21i21,HHl 河底或水面比降。河底或水面比降。河段上游端和下游端水面或河底的高程河段上游端和下游端水面或河底的高程。 河段长度。河段长度。 H水面或河底落差。水面或河底落差。 4.4.山区与平原河流的一般特性山区与平原河流的一般特性l 山区河流山区河流 流经地势高峻、地形复杂的山区。流经地势高峻、地形复杂的山区。受水流不断的纵向切割和横向拓宽，河谷断面受水流不断的纵向切割和横向拓宽，河谷断面形成发育不完全的形成发育不完全的“V”V”字和字和“U”U”字

5、形。字形。l 平原河流平原河流 流经地势平坦的平原地区。流经地势平坦的平原地区。河谷多为发育完全的河漫滩形态。河谷多为发育完全的河漫滩形态。平原河流的横断面形状根据所在位置的不同平原河流的横断面形状根据所在位置的不同有抛物线、不对称三角形和有抛物线、不对称三角形和WW形等数种形等数种。二二.流域流域1.流域分水线与流域面积流域分水线与流域面积 降水落到地面形成的径流，被高地、山岭分隔降水落到地面形成的径流，被高地、山岭分隔而汇集到不同的河流中，汇集水流的同一区域而汇集到不同的河流中，汇集水流的同一区域为某河流的流域。概括说就是河流的集水区域。为某河流的流域。概括说就是河流的集水区域。 分隔水流

6、的高地、山岭的山脊线，就是相邻流分隔水流的高地、山岭的山脊线，就是相邻流域的分界线，称分水线（或分水岭）域的分界线，称分水线（或分水岭） 流域的分水线和出口断面所包围的面积，称为流域的分水线和出口断面所包围的面积，称为流域面积，或称为集水面积（流域面积，或称为集水面积（km2） 地面分水线和地下分水线相重合的流域为地面分水线和地下分水线相重合的流域为闭合流域；地面与地下分水线不重合的流闭合流域；地面与地下分水线不重合的流域叫做非闭合流域域叫做非闭合流域。l 几何特征几何特征 主要指流域面积和流域形状主要指流域面积和流域形状2.流域特征流域特征流域面积（流域面积（F F）：在地形图上定出流）：在

7、地形图上定出流域分水线，分水线所包围面积为流域域分水线，分水线所包围面积为流域面积，单位面积，单位kmkm2 2。流域长度（流域长度（L L）：流域长度是流域的）：流域长度是流域的轴长轴长流域平均宽度（流域平均宽度（B）：流域面积与流）：流域面积与流域长度的比值域长度的比值流域地形系数（流域地形系数（）：流域平均宽度：流域平均宽度与流域长度的比值与流域长度的比值（1）地理位置：处的经纬度）地理位置：处的经纬度（2）气候：温度、湿度、降水、蒸发）气候：温度、湿度、降水、蒸发（3）地形）地形（4）土壤、地质）土壤、地质（5）植被）植被（6）湖泊、沼泽）湖泊、沼泽（7）人类活动措施）人类活动措施l

8、自然地理特征自然地理特征 主要是流域的地理位置和地形主要是流域的地理位置和地形第二节河川径流形成第二节河川径流形成1. 径流形成过程和集流过程径流形成过程和集流过程 产流过程产流过程降水过程降水过程流域蓄渗过程流域蓄渗过程汇流过程汇流过程坡面漫流过程坡面漫流过程河网汇流过程河网汇流过程2.2.影响径流的主要因素影响径流的主要因素气象气候因素气象气候因素降水降水蒸发蒸发下垫面因素下垫面因素地形地形土壤和地质土壤和地质植被和湖沼植被和湖沼流域形状流域形状和面积和面积人类活动人类活动农业措施农业措施林牧业措施林牧业措施水利措施水利措施3.3.径流的特征值径流的特征值l 流量（流量（QQ）：单位时间内

9、流过断面的水体体积。）：单位时间内流过断面的水体体积。(m(m3 3/s)/s)l 径流总量（径流总量（WW）：某时段）：某时段T T内流过断面的总径流体积。内流过断面的总径流体积。(m(m3 3) )l 径流深度（径流深度（R R）：径流总量平均分布在流域上的水深。）：径流总量平均分布在流域上的水深。(mm)(mm)TQW)(1000101036mmFTQFTQyl 径流模数（径流模数（MM）：单位流域面积上所产生的流量）：单位流域面积上所产生的流量。310FQMxRl 径流系数（径流系数（）：某时段降雨量）：某时段降雨量x x所形成径流深所形成径流深R R的的比例数比例数因为降雨总是会有损

10、失，所以一般因为降雨总是会有损失，所以一般只能小于只能小于1 1。3/3)/(2kmsL第三节第三节 泥沙运动与河床演变泥沙运动与河床演变一、泥沙运动基本规律一、泥沙运动基本规律1. 1. 泥沙特征泥沙特征（1 1）泥沙粒径）泥沙粒径等容粒径：泥沙颗粒外形不规则，一般采用等容粒径：泥沙颗粒外形不规则，一般采用体积体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。与泥沙颗粒相等的球体的直径。 设某一颗粒的体积为设某一颗粒的体积为V V，则其等容粒径为：，则其等容粒径为：3/1)/6(Vd （2 2）泥沙的容重和干容重）泥沙的容重和干容重 泥沙各个颗粒实有重量与实有体积的比值，称泥沙各个颗粒实有重量与实有体积的比值

11、，称为泥沙的容重（为泥沙的容重（N/mN/m3 3）；）； 沙样经沙样经100100105105的温度烘干后，其重量与原的温度烘干后，其重量与原状沙样整个体积的比值状沙样整个体积的比值。（3 3） 泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度 泥沙在静水中等速下沉时的速度泥沙在静水中等速下沉时的速度。dgdds95.1309. 195.1322.2.泥沙运动形式泥沙运动形式推移质运动推移质运动 泥沙的起动泥沙的起动 河床面上的泥沙颗粒由静止状态变为运动状态河床面上的泥沙颗粒由静止状态变为运动状态的临界水流条件。起动流速、起动拖曳力的临界水流条件。起动流速、起动拖曳力72. 0614. 01010605. 06

12、 .17dHddHvsc悬移质运动悬移质运动 水流挟沙率：一定水流条件下，河床处于不水流挟沙率：一定水流条件下，河床处于不冲不於平衡状态时，单位体积水流挟带悬冲不於平衡状态时，单位体积水流挟带悬移质泥沙的数量。移质泥沙的数量。二、河床演变二、河床演变1. 1. 基本原理基本原理：输沙不平衡，淤积、冲刷。：输沙不平衡，淤积、冲刷。 由输沙不平衡所产生的河床变形是朝着使变形由输沙不平衡所产生的河床变形是朝着使变形停止的方向发展的。河流的自动调整作用。停止的方向发展的。河流的自动调整作用。 河床纵向变形、河床横向变形河床纵向变形、河床横向变形影响河床演变的主要因素：影响河床演变的主要因素： 进口条件

13、：来水、来沙进口条件：来水、来沙 出口条件：出口处的侵蚀基点条件出口条件：出口处的侵蚀基点条件河床周界条件：河谷比降、宽度、河床河岸组成河床周界条件：河谷比降、宽度、河床河岸组成 及抗冲性。及抗冲性。第五节第五节 河川水文资料的收集和整理河川水文资料的收集和整理一一.水文资料收集水文资料收集 水文资料来源有水文年鉴、水文数据库、水文手水文资料来源有水文年鉴、水文数据库、水文手册、水文图集和各种水文调查及气象部门的水文册、水文图集和各种水文调查及气象部门的水文气象资料等。气象资料等。（1 1）水文年鉴（）水文年鉴（7474册）和水文数据库册）和水文数据库 卷卷册册年年索引，黑龙江索引，黑龙江5

14、5册、辽河册、辽河4 4册、海河册、海河6 6册、黄河册、黄河9 9册、淮河册、淮河6 6册、长江册、长江2020册、浙闽台册、浙闽台6 6册、册、珠江珠江1010册、藏滇国际河流册、藏滇国际河流2 2册、内陆湖泊册、内陆湖泊6 6册册（2 2）水文手册和水文图集）水文手册和水文图集（3 3）水文调查）水文调查二二.水文资料的测验水文资料的测验1.水位观测水位观测 指河流、湖泊、水库及海洋等水体的自由水面离开固定基指河流、湖泊、水库及海洋等水体的自由水面离开固定基面的高程。面的高程。 目前全国统一基面：黄海基面目前全国统一基面：黄海基面 水位观测设备水位观测设备：水尺、自记水位计：水尺、自记水

15、位计 水位变化平缓时，每日水位变化平缓时，每日8 8时和时和2020时各观测时各观测1 1次；枯水期每日次；枯水期每日8 8时观测时观测1 1次；次；汛期一般每日观测汛期一般每日观测4 4次。次。 水位观测资料整理：水位观测资料整理：日平均水位、月平均水位、年平均水日平均水位、月平均水位、年平均水位的计算。位的计算。 （1 1）算术平均法）算术平均法 （2 2）面积包围法）面积包围法)()(.)()(4811132221110nnnnntZttZttZttZtZZ2.2.流量测验流量测验单位时间通过河流某一断面的水量，单位时间通过河流某一断面的水量，mm3 3/s /s。1 1）流速仪测流）流

16、速仪测流（1 1）测流原理：）测流原理：Q = vQ = v 将河道断面划分为若干部分，用普通测量方将河道断面划分为若干部分，用普通测量方法测算出各部分断面的面积，用流速仪施测法测算出各部分断面的面积，用流速仪施测流速并计算各部分面积上的平均流速，两者流速并计算各部分面积上的平均流速，两者的乘机，称为部分流量，各部分流量之和为的乘机，称为部分流量，各部分流量之和为全断面的流量。全断面的流量。 测流工作分为：河道断面测量、流速测量。测流工作分为：河道断面测量、流速测量。（2) 2) 断面测量断面测量 测深垂线起点距：测深垂线至基线上的起点桩之间测深垂线起点距：测深垂线至基线上的起点桩之间的水平距离，常用经纬仪、平板仪、六分仪、全的水平距离，常用经纬仪、平板仪、六分仪、全球定位系统（球定位系统（GPSGPS）等测量。）等测量。 水深：水深： 一般用测深杆、一般用测深杆、测深锤或测深铅鱼、测深锤或测深铅鱼、超声波回声测声仪