水文学原理—径流.ppt

1、第八章 径流,径流（runoff）:,径流：流域内的大气降水，除掉部分耗损外，其余的在重力或静水压力作用下沿着地表面或地下运动的水流。 径流包括降水沿地表与地下汇入河网，并向出口断面汇集和输送的全部水流。其中，沿地表（坡面与河槽）流动的水流称为地表径流；在地表面以下岩石、土壤和冲积层空隙中流动的水流叫做地下径流。而从地表和地下汇入河川后，向流域出口断面汇集和排泄的水流称为河川径流。 由不同形式的降水（固态和液态）形成的径流，可分为降雨径流和冰雪融水径流。,河川径流是水循环的基本环节，又是水量平衡的基本要素，它是自然地理环境中最活跃的因素，是陆地上重要的水文现象，其变化规律集中反映了一个地区的自

2、然地理特征。 河川径流是可资人类长期开发利用的水资源。河川径流的运动变化，又直接影响着防洪。灌溉、航运、发电、城市供水等事业，以及人们的生命财产的安全。因此，河川径流是河流水文地理研究的重要内容。,径流（runoff）:,广义的径流包括：水、泥沙（固体径流）、溶质（化学径流）。,指从降水开始到水量流出河流出口断面为止的整个物理过程，称为径流形成过程。 降水形式不同，径流形成过程不一样。我国河流以降雨径流为主。 为便于说明，常将降雨径流形成过程概化为四个阶段：流域降雨阶段、流域蓄渗阶段、流域产流和坡地汇流阶段、河网汇流阶段。,第一节 径流形成过程概述,降雨过程为降雨径流的形成提供了必要的物质基础

3、，降雨引起径流。因此，降雨过程是降雨径流形成过程的首要环节。 降雨量大小、降雨历时、降雨强度及其时空变化对径流形成过程有着直接的影响。,第一节 径流形成过程概述,1、流域降雨阶段,降雨初期，除小部分雨水（一般不超过5%）直接降落到河槽水面上（称为槽上降水）直接形成径流外，绝大部分降水降落在流域表面上并不立即产生径流，而是消耗于植物截留、地表填洼、下渗与蒸散发，并在满足植物截留、地表填洼、下渗与蒸散发之后，才能产生地表径流。因此，降雨初期，流域内的植物截留、地表填洼、下渗与蒸散发过程，对于径流形成来讲，是降雨的耗损过程；但从减少水土流失和增加下渗补给地下水来说，这个阶段具有重要意义。,2、流域蓄

4、渗阶段（停蓄阶段）,第一节 径流形成过程概述,通常把降雨开始之后，到地表径流产生之前，降雨的截留、下渗、填洼及蒸散发等雨水的耗损过程概化为流域的蓄渗阶段（停蓄阶段）。 在一次降雨过程中，流域上各处的蓄渗量及蓄渗过程的发展是不均匀的。因此，地面径流产生的时间和地方并不一致，有前有后，先满足蓄渗的地方先产流。,2、流域蓄渗阶段（停蓄阶段）,第一节 径流形成过程概述,概念：指植物枝叶（茎叶、树冠、树干）或建筑物拦截雨水的现象。 截留的特点： 截留过程贯穿（持续）降雨过程的始终（随雨始而始，雨止而止）。 截留的雨水几乎全部消耗于蒸发。 影响因素： 影响截留的因素主要是降雨特性和植物特性。截留总量与降雨

5、量、降雨历时成正相关，与植物覆盖度、叶面积指数成正相关。,2、流域蓄渗阶段（停蓄阶段）,第一节 径流形成过程概述,1）植物截流,概念：雨水或地表水渗入到地下岩石、土壤空隙中的过程。 特点： 下渗过程持续于降雨过程的始终，并在雨停后还将持续一段时间，只要有地表水的地方，便会有下渗的存在。 下渗强度在降雨初期特别大，以后随土壤含水量的增加而逐渐减小，最后趋于稳定。原因是：降雨初期，土壤干燥，土壤分子吸力及毛管力很大，从而下渗能力大。随着土壤含水量增加，下渗能力迅速下降，土壤含水饱和后，便在重力作用下稳定下渗补给地下水，形成地下径流。,2）下渗（infiltration）,2、流域蓄渗阶段（停蓄阶段

6、）,第一节 径流形成过程概述,特点： 下渗的水量一部分滞蓄于岩石土壤空隙中，在无雨期耗于蒸发；另一部分补给地下水，产生地下径流，补给河流。 影响下渗的因素： 影响下渗的因素众多，主要与降雨特性、岩石土壤性质、植物覆盖度等有关。一般地，降雨强度越大、降雨历时越长、岩石土壤透水性能越好、植物覆盖度越高，则下渗量就越大。,2）下渗（infiltration）,2、流域蓄渗阶段（停蓄阶段）,第一节 径流形成过程概述,概念：指坡面流水或超渗雨在流域内大小坑洼停蓄起来的现象。 洼地蓄水的来源有两个： 其一直接降落在洼地上的超渗雨 超渗雨：指降雨强度大于下渗强度的降雨。当降雨强度大于下渗强度时，雨水除满足植

7、物截留、下渗和蒸发外，有一部分将蓄积在地面洼地中，或由于重力作用沿坡面流动形成坡面水流。 其二附近坡面流入的水量 只有当洼地蓄满以后，才会外流。,3）填洼,2、流域蓄渗阶段（停蓄阶段）,第一节 径流形成过程概述,特点： 只有在有超渗雨或坡面流水的地方才会产生填洼。即当降雨强度i小于下渗强度f 时，全部降雨下渗；当降雨强度大于下渗强度时，就会有部分雨水被填洼。 填洼的水量最终消耗于蒸发和下渗。 影响填洼的因素: 填洼的水量大小与闭合洼地数量、大小有关。 总之，在蓄渗过程中，植物截留、下渗、填洼和蒸散发，都是降雨的损失过程，只有当蓄渗得到满足之后才会产生地表径流。,3）填洼,2、流域蓄渗阶段（停蓄

8、阶段）,第一节 径流形成过程概述,当流域内的降雨量满足了流域蓄渗之后，若降雨持续进行，则开始产生地表或地下径流，称为产流。 根据气候条件，可将产流分成蓄满产流和超渗产流两种主要形式。,第一节 径流形成过程概述,3. 坡面产流或坡面漫流,1）坡地产流,I. 蓄满产流（饱和产流、超蓄产流）,蓄满产流：指包气带含水量达到田间持水量（最大毛管水量）产流方式。,蓄满产流多发生在湿润地区，尤其发生在地下水位较高、包气带薄、土壤透水性好的流域。但干旱地区的多雨季节也可产生蓄满产流。我国淮河流域及以南的大部地区和东北的东部，以蓄满产流为主。,第一节 径流形成过程概述,3. 坡面产流或坡面漫流,1）坡地产流,I

9、. 蓄满产流（饱和产流、超蓄产流）,第一节 径流形成过程概述,3. 坡面产流或坡面漫流,1）坡地产流,II. 超渗产流（非饱和产流）,指包气带土壤层含水量未达到饱和，而降雨强度大于下渗强度产生地面径流的产流方式。 多发生在干旱、半干旱地区，但湿润地区久旱初雨时期也可发生。尤其发生在地下水位低、包气带厚、土壤透水性差、植被差的地区。 我国黄河流域和西北地区，以超渗产流为主。,总之，无论哪一种产流方式，总是首先在蓄渗得到满足的地方，局部产流。随着降雨过程的持续进行，产流面积不断扩大，最后达到全流域产流。,第一节 径流形成过程概述,3. 坡面产流或坡面漫流,1）坡地产流,超渗雨水或超蓄雨水在重力作用

10、下沿着坡面流动的细小水流，叫做坡地漫流或坡面漫流。 当蓄渗得到满足以后，开始产生大量的地面径流，进入漫流阶段。在漫流过程中，坡面水流一方面继续接受雨水的补给，分别注入不同的河槽；另一方面又继续消耗于下渗和蒸发。其中下渗的水，一部分在一定条件下形成壤中流；另一部分补给地下水，以地下径流形式流入河槽。,2）坡地漫流,第一节 径流形成过程概述,3. 坡面产流或坡面漫流,坡地漫流是地表径流向河槽汇集的中间环节，分片流、沟流和壤中流三种形式，其中网状细沟流为主要形式，但无固定的槽沟。只有在地面坡度相当大的山区，降雨强度大的情况下，才可能在坡面上形成小的侵蚀沟。 片流不很常见，分布在坡度不大但坡面较平整的

11、地区，大暴雨（降雨强度很大）情况下，可能产生片流。,2）坡地漫流,第一节 径流形成过程概述,3. 坡面产流或坡面漫流,一般地，坡地漫流的流程不超过数百米，甚至仅几米，汇流历时 很短，故对小流 域很重要，而对 大流域则因历时 短而在整个汇流 过程中可以忽略。 地面径流经过坡 地漫流汇入河网。,2）坡地漫流,第一节 径流形成过程概述,3. 坡面产流或坡面漫流,壤中流和地下径流也同样具有沿坡地土层的汇流过程，它们都是在有孔介质中的水流运动。壤中流汇流速度比地表径流慢，但比地下径流快得多，有时与地表径流相互转化，所以时常将二者合称为直接径流。 地下径流运动慢，变化也慢，补给河水的地下径流平稳而持续时间

12、长，构成河流的基流。 地表径流、地下径流和壤中流，这三种径流成分的汇流过程，构成了坡地汇流的全部内容。流域上的净雨量（径流量）有8595%都是通过坡地汇流而进入河网的，只有515%的净雨量直接降入河网。可见，坡地汇流在流域汇流过程中占有十分重要的地位。,2）坡地漫流,第一节 径流形成过程概述,3. 坡面产流或坡面漫流,由降雨产生的地表径流、壤中流和地下径流通过不同路径注入河网后，在河网内沿河槽由上游向下游作纵向的流动和汇集，直到最后流出出口断面的整个物理过程，称为河槽集流或河网汇流。它是降雨径流形成的最终环节。 在河槽集流过程中，随着地表径流和壤中流不断地汇入河网（河槽），使河网水量增加、水位

13、上涨、流量增大，成为流量过程线上的涨洪段（涨水段）。,第一节 径流形成过程概述,4. 河槽集流阶段（河网汇流）,在涨水过程中，由于大量地表径流和壤中流的汇入，河流水量增加，大部分水量沿河网迅速下泄，最后流出出口断面；而有一部分水量被河网容蓄起来，使河网水位升高；还有一小部分水量渗入到河谷两岸堆积物中，补给地下水。 当降雨和坡地漫流停止时，河网蓄水和河谷冲积层蓄水达到最大值，而河网汇流过程仍在继续进行。,第一节 径流形成过程概述,4. 河槽集流阶段（河网汇流）,当上游河网补给量（河网总入流量）小于出口断面排泄量时，灌网蓄水开始消退，水位降低、流量减小，形成流量过程线上的退水段。,第一节 径流形成

14、过程概述,4. 河槽集流阶段（河网汇流）,可见，在涨水段河网（河槽）滞蓄一部分水量，而退水段河网蓄水消退，称为河网调蓄（河槽调节）。 另外，在河水与地下水有水力联系情况下，涨水时河水位高于两岸冲积层地下水位，河水向两岸冲积层渗漏补给地下水，即河岸蓄水；退水时，河水位低于河岸地下水位，河流冲积层地下水流出来补给河水，即河岸蓄水消退，称为河岸调节。 河网调节和河岸调节作用的结果，使降雨径流过程历时拉长，出口断面流量过程线变得平缓。,第一节 径流形成过程概述,4. 河槽集流阶段（河网汇流）,在径流形成中通常把从降雨开始，到地表径流和壤中径流产生的过程，称为产流过程；而把坡地汇流和河网汇流过程，统称为

15、流域汇流过程 。径流形成过程实质上是雨水在流域内的再分配与运行过程。 产流过程中的水以垂向运行为主，空间上的再分配 ；汇流过程中水以侧向水平运行为主 ，时程上再分配。,第一节 径流形成过程概述,4. 河槽集流阶段（河网汇流）,第二节 河流水情要素,一. 水情要素,1. 水位,水位是指河流或其它水体的自由水面在某一指定基面以上的高程，以m为单位。,影响水位变化的因素 （1）直接因素 由水体自身水量变化所引起，如降水、融雪、蒸发、渗漏等。 （2）间接因素 水体约束条件的改变，如冲淤、人类活动（闸门开关、河道工程等）、特殊情况（垮坝决堤、分洪、冰塞、冰坝的产生及消融等）。 水体受干扰，如干支流汇合产

16、生的顶托、潮汐的周期变化、河道横比降、风浪作用等。,第二节 河流水情要素,一. 水情要素,1. 水位,水位过程线是以水位Z为纵轴，时间t为横轴点绘的水位与时间的关系图，即Z=f(t)。,水位历时曲线：一年中大于等于某一水位出现的天数之和称为历时。将一年内逐日平均水位按递减次序排列，以水位为纵坐标、历时为横坐标绘成的曲线，称为水位历时曲线。,流速在断面上沿水深和横断面方向皆有变化。研究这种变化规律，对解决泥沙运动、河床演变及水文测验（如怎样布设测速垂线和垂线上测速点位置）等都具有重要作用。 河道流速分布的影响因素很多，主要包括：糙率、冰冻、气流、水深、水草生长情况、河床地形、河床组成物、潮汐、上

17、下游河道形势等。,第二节 河流水情要素,一. 水情要素,2. 流速,第二节 河流水情要素,一. 水情要素,3. 流量,流量: 单位时间内流过江河某一横断面的水量。 式中，Q为流量，m3/s； 为断面平均流速，m/s；A为过水断面面积，m2。,Q =qi ；qi = vifi,流量有瞬时流量、日平均流量、月平均流量、年平均流量、多年平均流量等。,为了便于对河川径流的分析研究和对不同河川径流进行比较，就必须使用具有一定物理意义的，又能反映径流变化尺度的径流特征值。它是说明径流特征的数值。最常用的径流特征值有： （1）流量Q （2）径流总量W 径流总量是指在一定时段内通过河流某一横断面的总水量（一般

18、指出口断面）。常用单位为m3，其计算式为： W = QT 式中：Q为流量（m3/s）；T为时段（如日、月、年等）长（s）。,第二节 河流水情要素,二. 径流的表示,（3）径流深度R（y） 径流深度是指单位流域面积上的径流总量。也即是把径流总量平铺在整个流域面积上所得到的水层深度，常用单位为毫米（mm）。其计算式为： 式中：W为径流总量（m3）；F为流域面积（km2）。,第二节 河流水情要素,二. 径流的表示,（4） 径流模数M：径流模数是指单位时间在单位流域面积上的产水量。常用单位为dm3/(skm2)，其计算式为：,式中；Q为流量（m3/s）；F为流域面积（km2）；1000为单位换算系数（

19、即1m3水为1000dm3）。,第二节 河流水情要素,二. 径流的表示,（5）径流系数：径流系数是指任一时段内的径流深度（或径流总量）与该时段的降水量（或降水总量）之比值。为无量纲量，一般用小数或百分率表示。其计算式为： 式中：R为径流深度（mm）；P为降水量（mm）。,第二节 河流水情要素,二. 径流的表示,（6）模比系数K 模比系数又称径流变率，是指某一时段径流值（mi，Q或Ri等），与同时段的多年平均径流值（m0，Q0或R0等）之比。其计算式为 式中，m，Q，R含义同上。,第二节 河流水情要素,二. 径流的表示,问题：径流系数为1的含义？ 上述这些径流特征值之间都存在着一定的关系，并且可

20、互相转换（下表）。,1. 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,第二节 河流水情要素,三. 正常年径流量,式中，Q为历年的年径流量，n为年数。,第二节 河流水情要素,三. 正常年径流量,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

21、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。,第二节 河流水情要素,三. 正常年径流量,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

22、法也不相同。根据实测资料年限长短或有无，分三种情形：,第二节 河流水情要素,三. 正常年径流量,（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3040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。,第二节 河流水情要素,三. 正常年径流量,四. 水文变量的统计参数,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

23、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。,第二节 河流水情要素,（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：,四. 水文变量的统计参数,第二节 河流水情要素,式中 为模比系数，常用ki表

24、示，则有： 可见，模比系数的均值为1。,四. 水文变量的统计参数,第二节 河流水情要素,（1）算术平均值,四. 水文变量的统计参数,第二节 河流水情要素,（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。,四. 水文变量的统计参数,第二节 河流水情要素,（ 3 ）均方差（标准差）,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。即均方差或标准差是指系列中各离差平方的均值

25、的算术平方根。,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 甲=40 乙=5。,四. 水文变量的统计参数,第二节 河流水情要素,（ 3 ）均方差（标准差）,均方差 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 大小来比较其离散程度。例如：,四. 水文变量的统计参数,第二节 河流水情要素,（ 4 ）离差系数（变差系数）Cv,丙系列：45，50，55

26、 丁系列：4995，5000，5005,两个系列均方差相同， 丙= 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 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。,四. 水文变量的统计参数,第二节 河流水情要素,（ 4 ）离差系数Cv,离差系数Cv：又叫变差系数，指系列的均方差 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=0.001Cv丙，说明丙系列离散程度远大

27、于丁系列。,四. 水文变量的统计参数,第二节 河流水情要素,（ 4 ）离差系数Cv,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。,第二节 河流水情要素,五. 径流的变化,1. 河川径流的年际变化,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

28、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。,第二节 河流水情要素,五. 径流的变化,2. 河川径流的年内变化,第二节 河流水情要素,五. 径流的变化,2. 河川径流的年内变化,（1）河流的水情特征期,汛期：指河流高水位的时期。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

29、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。,第二节 河流水情要素,五. 径流的变化,2. 河川径流的年内变化,（1）河流的水情特

30、征期,根据补给水源不同，可分为三类： 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。 我国黄土高原沟壑去地下水补给在年径流中的比例可达50%，青藏高原的一些河流也能获得大量的地下水补给。西南岩溶地区，地下水系发达，明暗河交替出现，为特殊的地下水补给区。,第二节 河流水情要素,五. 径流的变化,2. 河川径流的年内变化,（2）径流的年内变化类型,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

31、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。,第二节 河流水情要素,五. 径流的变化,2. 河川径流的年内变化,（2）径流的年内变化类型,第二节 河流水情要素,五. 径流的变化,2. 河川径流的年内变化,（2）径流的年内变化类型,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

32、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。,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。,第三节 洪水、枯水和冰情,一. 洪水（flood）,（2）洪水成因与分类 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

33、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。,第三节 洪水、枯水和冰情,一. 洪水（flood）,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。如果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

34、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。流域内高大山脉的迎风坡，易形成地形雨。,第三节 洪水、枯水和冰情,一. 洪水（flood）,（3）洪水的影响因素,第三节 洪水、枯水和冰情,一. 洪水（flood）,（3）洪水的影响因素,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。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。 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。,（4）洪水的分类,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

35、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。 （5）洪水特性 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。,第三节 洪水、枯水和冰情,一. 洪水（flood）,（4）洪水的分类,第三节 洪水、枯水和冰情,二. 枯水（ low water ）,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

36、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。,第三节 洪水、枯水和冰情,二. 枯水（ low water ）,3. 枯水消退规律,枯水期，径流的消退主要依靠流域蓄水量的消退形成。通常认为枯水期无降雨时流域蓄水量W与出流量Q之间存在下列平衡关系：,可推出：,式中，Qt为t时刻的流量，m3/s，Q0为枯水期开始时刻的流量，K为消退系数，s。,第三节 洪水、枯水和冰情,二. 枯水（ low water ）,3. 枯水消退规律,实测资料表明，各次退水过程基本相似，但退水曲线仍存在差别，原因在于消退系数K不是常数。,（1）流域蓄水量越大，枯水径流越大，退水越快，K越小。 （2）蓄水集中在上游，则流程长，消退慢，K值大。 （3）若地表蓄水量较大，则退水快，K较小。,实际应用时，确定K值有两种方法：相邻时段流量相关法和标准退水曲线法。,第三节 洪水、枯水和冰情,二. 枯水（