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1、2.1 河流和流域干流及支流(1)干流干流(Mainstream)在水系中汇集全流域径流的河流，例如：黄河、长江。第1页/共39页(2)支流支流(Tributary)流入一较大河流或湖泊的河流。流入一较大河流或湖泊的河流。支流是分级的：一级支流支流是分级的：一级支流(注入干流的支流注入干流的支流)；二级支流二级支流(注入一级支流的支流注入一级支流的支流)；三级支流三级支流(注入一级支流的支流注入一级支流的支流)；四级支流四级支流(注入一级支流的支流注入一级支流的支流)第2页/共39页(3)河网河网(Hydrographic Net)由河流的干流和各级支流，流域内湖泊、沼泽或由河流的干流和各级支
2、流，流域内湖泊、沼泽或地下暗河构成脉络相通的一个系统，称为地下暗河构成脉络相通的一个系统，称为河网河网，也，也叫叫河系河系或或水系水系。河流的分段 (1)河源；(2)上游；(3)中游；(4)下游；(5)河口 河流的基本特征河流的基本特征(1)河流断面河流断面 a.横断面：垂直于水流方向的断面横断面：垂直于水流方向的断面第3页/共39页图3-2 河床横断面图第4页/共39页深泓线：河道中各横断面水流最大流速点的连线。中泓线(溪线)：河道中各横断面最大水深点的连线。b.纵断面：沿河流中泓线切出来的断面纵断面：沿河流中泓线切出来的断面中泓线？中泓线？深泓线深泓线?第5页/共39页(2)河流长度(Ri
3、ver Length)1)定义：河流源头至河口 或 测站断面沿河槽中泓线或轴线 量取的距离L。2)作用：作用：河流特性的基本参数，可确定落差、比降和能量。河流特性的基本参数，可确定落差、比降和能量。(3)河流弯曲系数河流弯曲系数(Tortuosity)1)定义：定义：沿河流中泓线两点间的实际长度与其直线距离的沿河流中泓线两点间的实际长度与其直线距离的 比值。比值。2)特性：特性：任何河段都有它的弯曲系数；它可反映河流流经地任何河段都有它的弯曲系数；它可反映河流流经地 的地质地貌特征。的地质地貌特征。L1L2第6页/共39页(4)河流比降 1)横比降：河流沿横断面方向的水力坡度 产生横比降的原因
4、：a)弯曲河段中惯性离心力的作用；b)地球自转偏向力的作用；c)流速分布不均匀的影响。(a)平面图 (b)横断面图 (c)水面单元水体受力图第7页/共39页(4)河流比降 2)纵比降：纵比降：a)水面纵比降（水面坡度）：中泓线上单位长度内水面纵比降（水面坡度）：中泓线上单位长度内水面的落差。的落差。b)河底河底纵比降（河底河底坡度）：中泓线上单位长度内河底的落差。第8页/共39页 河流的平面形态特征(1)平原河流 特点：在环流、泥沙的冲刷和淤积作用下，蜿蜒曲折形态，即深槽、浅槽沿水流方向交替出现，呈规律性。专业术语：凹岸、凸岸、左岸、右岸、深槽、浅槽(2)山区河流 大多为岩石河床，异常复杂山区
5、河流山区河流1.1.峡谷河段峡谷河段2.2.开阔河段开阔河段第9页/共39页 流域流域(1)分水岭、分水线和流域分水岭、分水线和流域 1)分水岭：划分相邻水系的山岭或河间高地。分水岭：划分相邻水系的山岭或河间高地。2)分水线：分水岭最高点的连线（山脊线）。分水线：分水岭最高点的连线（山脊线）。3)流域：一个水系的集水区域。流域：一个水系的集水区域。(2)流域的几何特征流域的几何特征 1)流域面积：是流域的主要几何特征。通常先在适当比例尺的地形图上定出流域分水线，然后量出它所包围的面积。F（km2）方格法、求积仪法 2)流域长度：用河流的干流长度代替。L 3)流域平均宽度：4)流域形状系数：第1
6、0页/共39页第11页/共39页第12页/共39页(3)(3)流域的自然地理特征 流域的地理位置、气候、地形、植被、土壤特性，地质构造，沼泽及湖泊情况等，都是与流域水文特性密切有关的自然地理特征。1)1)流域的地理位置 2)2)流域的气候条件 3)3)流域的地形条件 4)4)流域的土壤、岩石性质和地质构造 5)5)流域的植被 森林度：6)6)流域的湖泊和沼泽 湖泊率：第13页/共39页2.2 2.2 河川径流形成河川径流形成径流的形成过程径流的形成过程 流域内的水自降落开始至水流汇集、流至出口断面的整个流域内的水自降落开始至水流汇集、流至出口断面的整个过程，称为过程，称为径流形成过程径流形成过
7、程。第14页/共39页(1)降雨阶段 降雨量对径流量的大小起决定性的作用。降雨强度（mm/minmm/min、mm/hmm/h）：单位时间内的降雨量。(2)流域蓄渗阶段 降雨开始时并不立即形成径流。雨水一部分会被地面植物截留，一部分会渗入地表土中，部分被蓄留在坡面的坑洼里。这一阶段称为流域蓄渗。(3)坡面漫流阶段 流域蓄渗阶段完成以后剩余雨水沿着坡面形成坡面漫流。它从局部区域开始，逐渐扩展到全流域。坡面漫流的雨水最后汇入河沟。(4)河槽集流阶段 汇入河沟的水，顺着河道由小沟到支流、由支流到干流、最后到达流域出口断面。这个阶段称为河槽集流。第15页/共39页河川径流的大小和变化，通常用流量和水位
8、来表示。一年内的最大洪峰流量，称为年最大流量。第16页/共39页2.2 2.2 河川径流形成河川径流的影响因素 从径流形成过程来看影响径流变化的主要因素可分为气候因素、下垫面因素和人类活动因素。(1)(1)气候因素 降水和蒸发直接影响径流的形成和变化。(2)(2)下垫面因素 1)1)地貌 2)2)地质和土壤 3)3)植被 4)4)湖泊和沼泽 5)5)流域面积与形状(3)(3)人类活动因素 1)1)增加河川径流量的措施 2)2)改变河川径流分配的措施 3)3)减少地表径流的措施第17页/共39页河川径流的特征值(1)(1)降水量 降水量 H H：一定时间内降落在某一点或某一集雨面积上的总水量，用
9、深度表示，mmmm 降水历时t t：降水的持续时间，min,hmin,h或d d 降水强度i i：单位时间内的降水量，mm/minmm/min、mm/hmm/h(2)(2)一次降雨所形成的径流深度 第18页/共39页河川径流的特征值(3)流量Q：m3/s(4)径流总量W：一段时间内通过河流过水断面的总水量，m3 (5)径流模数M：单位流域面积上平均产生的流量，L/skm2(6)径流深度R：它是径流总量W折算成全流域的平均水深，单位为mm，常用来与降水量作比较(7)径流系数：径流深度R与降水量X之比或净雨量h与毛雨量x之比，有第19页/共39页我国河流流量的主要补给类型(1)(1)雨源类(2)(
10、2)雨雪源类(3)雪源类第20页/共39页2.3 2.3 河川的泥沙运动河川泥沙及其特性(1)河流泥沙的来源 从流域地表充蚀而来。侵蚀模数：每平方公里流域地面上，每年侵蚀下来并汇入河流的泥沙吨数。(2)泥沙特性 1)几何特性：大小、形状第21页/共39页2)2)重力特性：含沙量（含沙浓度）：单位浑水体积中所含泥沙的质量。3)3)水力特性：a)a)沉速：单颗粒泥沙在无限大静止水体中匀速下沉的速度称为泥沙的沉降速度。b)b)水力粗度：泥沙沉降速度的数值主要与泥沙粒径的粗细有关故也称为泥沙的水力粗度。单位为cm/scm/s或mm/smm/s。第22页/共39页泥沙的运动形式(1)(1)推移质运动(2
11、)(2)悬移质运动第23页/共39页泥沙的运动形式(1)推移质运动 1)泥沙的起动、扬动和止动 a)起动流速 b)扬动流速 c)止动流速：起动流速止动流速 2)沙波运动 当推移质运动达到一定的规模时，河床表面便会形成波状起伏并向下游移动。这种泥沙颗粒在床面的集体运动，称为沙波运动。第24页/共39页泥沙的运动形式(2)悬移质运动 1)悬移质的分布与变化 2)水流挟沙能力 单位体积的水流能够挟带泥沙的最大数量。上游的来沙量 河段的水流挟沙能力，河槽淤积；上游的来沙量 河段的水流挟沙能力，河槽冲刷；上游的来沙量河段的水流挟沙能力，河槽不冲不积；3)河流输沙率 单位时间内通过过水断面处的泥沙质量。输
12、沙率输沙率1.1.悬移质输沙率悬移质输沙率2.2.推移质输沙率推移质输沙率很小，忽略不计很小，忽略不计第25页/共39页2.4 2.4 河床演变河床演变基本特征(1)河床特征 a)一定的河床形态及河床组成，有一定的与之相适应的水流结构与水流条件；b)一定的河床形态及河床组成，有一定的与之相适应的输沙率。(2)河床演变的基本分类 1)河床的横向变形 指河湾发展，河槽拓宽、塌岸、分汊、改道、裁弯等河床平面形状的变化。2)河床的纵向变形 指沿水流方向河床高程的变化，亦即河床纵断面的变化。河床纵向变形主要表现为河床冲淤不平衡所引起的高程变化，其原因是河流纵向输沙不平衡。第26页/共39页河床演变基本特
13、征(3)影响河床演变的主要因素 1)流量大小及变化 2)河段来沙量及来沙组成 3)河段比降 4)河床地质情况 5)河床形态 6)人类生产活动第27页/共39页不同类型河段的河床演变一般规律(1)山区河段 1)山区河流的洪峰特征：a)洪峰暴涨暴落；b)流量和水位变化幅度很大；c)中水历时短暂 2)山区河流的纵横断面特征：a)横断面：多呈v字形或U字形 b)纵断面：河底比降较大，变化急剧，存在一系列折点，急滩与深潭交错，且常因落差集中而形成陡跌水甚至瀑布。第28页/共39页不同类型河段的河床演变一般规律(2)平原河段 1)顺直微弯型河道：a)浅滩和深槽文替发生冲淤，不但浅滩多，而且浅滩、深槽和土流
14、线位置很不稳定，河床附近时而为深槽，时而为浅滩，水深变化大。b)边滩和深槽同步顺流下移。c)河床周期性展宽和缩窄。第29页/共39页 2)游荡型（宽浅型）河道：a)多年平均情况下，河床不断淤积抬高，形成“地上河”。b)年内的冲淤变化，一般为汛期主槽冲刷，滩地淤积，而非汛期则相反。c)沙洲移动迅速，河道外形经常改变，冲淤变化幅度极大。一次洪水后，河床面目全非。d)主槽经常摆动，而且摆动的速度和幅度都很大。第30页/共39页 3)弯曲型（蜿蜒型）河道：a)凹岸崩退和凸岸淤长；b)河湾发展、河线蠕动；c)自然的裁弯取直，并伴随又一轮的河湾消长。第31页/共39页 4)分汊型河道：a)洲滩的移动；b)
15、河岸的崩坍和弯曲；c)汊道的交替兴衰。第32页/共39页2.5 河川水文资料的收集和整理水文资料的收集 (1)水文站资料的取得 水文年鉴 (2)洪水调查 (3)洪水考证水文资料的测验方法 (1)水位观测 水位：水面相对于标准基面（绝对基面）的高程。m 标准基面：我国统一采用青岛附近黄海海平面作为标准基面。水位过程线：不同时刻的水位变化曲线。流量过程线：不同时刻的流量变化曲线。水位观测仪器：水尺和自记水位计。第33页/共39页水文资料的测验方法 (2)断面测量 形态断面（水文断面）：计算流量所依据的河流横断面。断面测量的方法：先测水位再沿水面宽度取若干点测水深计算河底高程连接各测深点绘出过水断面
16、图。第34页/共39页水文资料的测验方法 (2)断面测量 测深工具：测深杆、测深锤、回声测深仪。测时水位：H水尺零点高程测时水尺读数 相应某一水位时的河段水面比降：第35页/共39页水文资料的测验方法 (3)流速测量 岸边流速中间流速，河底流速表面流速 流速测量的方法：流速仪法、浮标法。流速仪法的基本原理：水流冲击旋杯而发生旋转，旋杯旋转的转数与水的流速是一致的，据此可得出测试点的河水流速。第36页/共39页水文资料的测验方法 (4)流量计算 1)垂线平均流速计算 2)部分面积平均流速的计算3)部分面积的计算 中间部分：梯形 岸边部分：三角形 4)流量计算第37页/共39页水文资料的整理 (1)资料的审查分析 1)资料的可靠性审查 2)洪水系列的代表性分析 频率计算时，一般要求实测年份多于20年。3)洪水资料样本的选择 (2)洪水要素关系曲线的确定 (3)水位流量关系曲线的移用第38页/共39页感谢您的观看。第39页/共39页