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1、会计学 1桥涵水文(shuwn)河川水文(shuwn)基础知识第一页，共39 页。2.1 河流和流域(liy)干流及支流(1)干流(Mainstream)在水系中汇集全流域径流(jngli)的河流，例如：黄河、长江。第 1 页/共 39 页第二页，共39 页。(2)支流(Tributary)流入一较大(jio d)河流或湖泊的河流。支流是分级的：一级支流(注入干流的支流)；二级支流(注入一级支流的支流)；三级支流(注入一级支流的支流)；四级支流(注入一级支流的支流)第 2 页/共 39 页第三页，共39 页。(3)河网(Hydrographic Net)由河流的干流(gnli)和各级支流，流域
2、内湖泊、沼泽或地下暗河构成脉络相通的一个系统，称为河网，也叫河系或水系。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 河流断面 a.横断面：垂直于水流方向的断面第 3 页/共 39 页第四页，共39 页。图3-2 河床(hchung)横断面图第 4 页/共 39 页第五页，共39 页。深泓线：河道(hdo)中各横断面水流最大流速点的连线。中泓线(溪线)：河道(hdo)中各横断面最大水深点的连线。b.纵断面：沿河流(hli)中泓线切出来的断面中泓线？深泓线?第 5 页/共 39 页第六页，共39 页。(2)河流长度(River Length)1)定义：河流
3、源头至河口 或 测站断面沿河槽中泓线或轴线(zhu xin)量取的距离L。2)作用：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(Tortuosity)1)定义：沿河流中泓线两点间的实际长度与其直线距离的 比值。2)特性：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。L 1L 2第 6 页/共 39 页第七页，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：a)弯曲河段中惯性离心力的作用；b)地球自转(zzhun)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(dnyun)水体受力图第 7
4、 页/共 39 页第八页，共39 页。(4)河流(hli)比降 2)纵比降：a)水面纵比降（水面坡度）：中泓线上单位长度内水面的落差。b)河底纵比降（河底坡度）：中泓线上单位长度内河底的落差。第 8 页/共 39 页第九页，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(qzh)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(zu n)、右岸、深槽、浅槽(2)山区河流 大多为岩石河床，异常(ychng)复杂 山区河流 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 页第十页，共39 页。
5、流域(1)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。2)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。(2)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(shdng)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 10 页/共 39 页第十一页，共39 页。第 1 1 页/共 39 页第十二页，共39 页。第 12 页/共 39 页第十三页，共39 页。(3)流域的自然地理特征 流域的地理位置、气候、地形、植被、土
6、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(yugun)的自然地理特征。1)流域的地理位置 2)流域的气候条件 3)流域的地形条件 4)流域的土壤、岩石性质和地质构造 5)流域的植被 森林度：6)流域的湖泊和沼泽 湖泊率：第 13 页/共 39 页第十四页，共39 页。2.2 河川(hchun)径流形成径流的形成过程 流域内的水自降落开始至水流汇集、流至出口断面的整个过程，称为径流形成过程。第 14 页/共 39 页第十五页，共39 页。(1)降雨阶段 降雨量对径流量的大小(dxio)起决定性的作用。降雨强度（mm/min、mm/h）：单位时间内的降雨量。(2)流域蓄渗阶段
7、 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 页第十六页，共39 页。河川径流的大小和变化，通常用流量和水位(shuwi)来表示。一年内的最大洪峰流量，称为(chn wi)年最大流量。第 16 页/共 39 页第十七页，共39 页。2.2 河川径
8、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)气候因素 降水和蒸发直接影响径流的形成和变化。(2)下垫面因素 1)地貌 2)地质和土壤 3)植被 4)湖泊和沼泽(zhoz)5)流域面积与形状(3)人类活动因素 1)增加河川径流量的措施 2)改变河川径流分配的措施 3)减少地表径流的措施第 17 页/共 39 页第十八页，共39 页。河川径流的特征值(1)降水量 降水量 H：一定时间内降落在某一点或某一集雨面积(min j)上的总水量，用深度表示，mm 降水历时t：降水的持续时间，min,h或d 降水强度i：单位时间内的降水量，
9、mm/min、mm/h(2)一次降雨所形成的径流深度 第 18 页/共 39 页第十九页，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(pngjn)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(pngjn)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 页第二十页，共39 页。我国河流流量的主要(zhyo)补给类型(1)雨源类(2)雨雪源类(3)雪源类第 20 页/共 39 页第二十一
10、页，共39 页。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(dxio)、形状第 21 页/共 39 页第二十二页，共39 页。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)水力特性：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(chn wi)泥沙的沉降速度。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(chn wi)泥沙的水力粗度。单位为cm/s或mm/s。第 22 页/共 39 页第二十三页，共39 页
11、。泥沙的运动(yndng)形式(1)推移质运动(yndng)(2)悬移质运动(yndng)第 23 页/共 39 页第二十四页，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(kl)在床面的集体运动，称为沙波运动。第 24 页/共 39 页第二十五页，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
12、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(tnggu)过水断面处的泥沙质量。输沙率 输沙率1.1.悬移质输沙率 悬移质输沙率2.2.推移 推移(tuy)(tuy)质输 质输沙率 沙率 很小，忽略不计 很小，忽略不计第 25 页/共 39 页第二十六页，共39 页。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(z chn)，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(z chn)，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
13、，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 页第二十七页，共39 页。河床演变基本特征(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(shngchn)活动第 27 页/共 39 页第二十八页，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)
14、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(z xn)或U字形(z xn)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 页第二十九页，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(binhu)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 页第三十页，共39 页。2)游荡型（宽浅型）河道：a)多年平均情况下，河
15、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(bidng)，而且摆动(bidng)的速度和幅度都很大。第 30 页/共 39 页第三十一页，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(rdng)；c)自然的裁弯取直，并伴随又一轮的河湾消长。第 31 页/共 39 页第三十二页，共39 页。4)分汊型河道(hdo)：a)洲滩的移动；b)河岸的崩坍和弯曲；c)汊道的交替兴衰。第 32 页/共 39 页第三十三
16、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(shk)的水位变化曲线。流量过程线：不同时刻(shk)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 页第三十四页，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(shu min)宽度取若干点测水深计算河底高程连接
17、各测深点绘出过水断面图。第 34 页/共 39 页第三十五页，共39 页。水文资料的测验方法(2)断面测量 测深工具(gngj)：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 页第三十六页，共39 页。水文资料的测验方法(fngf)(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(fngf)：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 页第三十七页，共39 页。水文资料的测验方法(4)流量计算 1)垂线平均流速(li s)计算 2)部分面积平均流速(li s)的计算3)部分面积的计算 中间部分：梯形(txng)岸边部分：三角形 4)流量计算第 37 页/共 39 页第三十八页，共39 页。水文资料的整理(zhngl)(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 页第三十九页，共39 页。