自4-2水文.ppt
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1、第三节 河流,一、河流、水系和流域,(一)河流 1、河流:指陆地表面经常性或周期性有水流动的 泄水凹槽。河流是流动的水与河谷的总称。 2、河流的分段:河源、上游、中游、下游、河口等五个部分。,河口的分段,近口段 潮区界潮流界,河口段 潮流界口门,单向水流,双向水流,口外海滨段 口门三角洲前缘,近口段、河口段、口外海滨段,陆,海,3、河流纵断面,指沿河流轴线的河底高程或水面高程的变化。 可分为河底纵断面和水面纵断面两种。 河流纵断面用比降( i )表示:,H上、H下 分别为河段上下游 河槽(或水面)上两点的高 程;H上H下 则为河段的落 差;L 为河段长度。,4、河流横断面 指河槽某处垂直于主流
2、方向河底线与水面线 所包围的平面。 过水断面:指某一时刻河底线与水面线所 包围的平面。,河流横断面形态要素,过水断面面积 W; 湿周 P(过水断面上被水浸湿的河槽部分); 水面宽度 B; 平均深度 HW B; 水力半径 RW P; 糙度系数 n(指河槽上的泥沙、岩石、植物 等对水流的阻碍作用程度)。,(二)水系,水系:指由干流和各级支流组成的河流系统。,河流的分级,4,4,3,河流的分级,1、水系特征,包括河长、河网密度和弯曲系数。 河长指从河口至河源沿河流轴线 所量得的长度。 河网密度指流域内干支流的总长 度与流域面积之比,即单位面积内的河 道长度。,kmkm2,km,km2,弯曲系数,弯曲
3、系数是指某河段的实际长度与该河段直线 距离之比。K 值越大,河段就越弯曲。,2、水系的类型 扇状水系:干支流呈扇状分布,各支流较集中 地汇入干流,流域呈扇形或圆形。如海河。 羽状水系:支流从两岸相间汇入干流。如滦河。 平行状水系:各支流平行排列。如淮河左岸。 树枝状水系:干支流分布呈树枝状。如西江。 格状水系:支流成90角汇入干流。河流发育 受两组互相垂直的构造线控制。如闽江。,3、水系的发育,初 期多湖泊分布,支流少而小; 伸长期溯源侵蚀,干支流系统初步形成; 扩张期溯源侵蚀、侧蚀强烈,水系密度最大; 合并期河流劫夺(袭夺),长期侵蚀后转向 堆积,水系越来越简单化。,风口,断头河(被夺河),
4、袭夺河,A,B,袭夺湾,(三)流域(河盆),河盆系统,流域的基本概念与特征,分水岭:指划分相邻水系或河流的山岭或 河间高地; 分水线(分水界):分水岭最高点的连线; 地表分水线受地形影响,地下分水线则受地 质构造和岩性控制; 流域(河盆):指分水线所包围的区域; 流域特征:包括流域面积、流域形状、流 域高度、流域坡度、干流流向等。,二、河流的水情要素,(一)水位 水位:指河流某处的水面高程。其零点称 为基面。 绝对基面:是以某一河口的平均海平面为 零点。我国规定统一采用青岛黄海基面。 资料可比 相对基面(测站基面):以观测点最枯水 位以下0.5 1 m 处作为零点的基面。 资料不可比,河流的水
5、情要素,水位变化:主要受水量影响;包括季节 变化、年际变化等; 水位过程线:是指水位随时间变化的曲 线。其纵坐标为水位,横坐标为时间。水 位过程线反映了水位变化的规律; 相应水位曲线:指在同一涨落水期间, 上下游站位相相同的水位。纵轴为上游站 的水位,横轴为下游站的水位。依据相应 水位曲线可做短期水文预报。,(二)流速,流速:指河流中水质点在单位时间内移动的 距离。即 v L t 其单位为 ms 河道中的流速分布:在纵断面上,由上游向下 游减少;在横断面上,从水面向河底递减。 谢才公式(天然河道平均流速计算):,v 为平均流速; c 为谢才系数,它与糙率等因 素有关,我国多采用满宁公式求得;R
6、 为水力 半径; i 为水面比降。,满宁公式, n 为糙率系数,(三)流量,流量:指单位时间内通过某过水断面的水的 体积。 即 Q w v 单位为 m3s ; 式中,w 为过水断面面积;v 为流速。 流量过程线:是流量随时间变化过程曲线。 纵坐标为流量,横坐标为时间。反映径流变化规律 水位流量关系曲线:是水位随流量变化的 曲线。 即 Q f(H);纵坐标为水位,横坐标 为流量。可用水位资料推算流量,(四)河流泥沙,河流泥沙:指组成河床和随水流运动的 矿物、岩石固体颗粒。随水流运动的泥沙 又称固体径流。 含沙量:河水中泥沙的含量。 单位为 kgm3 。 输沙率:指单位时间内通过一定过水断 面的泥
7、沙总量。单位为 kgs 或 ts 。 输沙量:指在一定时段内通过一定过水 断面的泥沙总量。单位为 t 或 万t 。 侵蚀模数:是指每 km2 流域面积上,每 年被侵蚀并汇入河流的泥沙重量。 单位为 t(km2 a),(五)水温与冰情,水温与冰情的变化,主要受太阳辐射、气温 等地带性因素控制,其分布具有地带性规律。 如我国秦岭淮河一线,以南冬季不结冰,以 北则冬季结冰。 河流水温的地区分布与气温分布基本一致, 或略高 1 2 。 河流冰情的三个发展阶段: 结冰、封冻、解冻。 凌汛: 如果河流由低纬流向高纬,会出现上游解冻早, 而下游解冻晚的现象,向下游移动的冰块可能 壅积成冰坝,使水位抬高,称为
8、凌汛。,三、河川径流,径流:指大气降水到达陆地后,除了蒸发而 余存在地表或地下,从高处向低处流动的水流。 径流可分为地表径流和地下径流。 河川径流:指从地表和地下汇入河川后,向 流域出口断面汇集的水流。 (一)径流特征值 1、流量 Q :指单位时间内通过某过水断面的 水的体积,单位为 m3s ; 2、径流总量 W :指在一定时段内通过某一横 断面的总水量,单位为 m3 ; 即 W Q T T 时段长( s ,如年、月、日等)。,3、径流深度(R),指单位流域面积上的径流总量,即把径流 总量平铺在整个流域面积上所得到的水层深 度,单位为 mm 。,W 径流总量;F 流域面积; 11000为单位换
9、算系数。,4、径流模数(m) 是指单位流域面积上产生的流量,单位为 dm3 (s km2 )。,Q 流量(m3s) ;F 流域 面积( km2);1000为单位 换算系数 1 m3 1000 dm3,5、模比系数(K,又称径流变率),指某一时段径流值(mi,Qi,Ri 等),与同 期的多年平均径流值(m0,Q0,R0等)之比。,m 径流模数;Q 流量; R 径流深度。,6、径流系数( ),指某一时段的径流深度(或径流总量)与该 时段的降水量(或降水总量)之比。 R 为径流深度( mm ); RP P 为降水量( mm )。,(二)河川径流的形成,1、流域蓄渗阶段(产流) 指在降水开始之后,地表
10、径流产生之前的 降水损失过程。有蓄满产流和超渗产流两种。 植物截留:降水被植物茎叶拦截的现象; 下渗:水分渗入土壤和地下的运动过程; 填洼:水在地面凹洼处停蓄的过程。 2、坡地漫流阶段(汇流) 指降水产流后,水在重力作用下沿着坡地 流动的过程,又称坡地汇流。 三种主要形式:片流、沟流、壤中流。以 沟流为主。流域上的净雨量有 85 95 是通过坡地漫流而进入河网的。,3、河网汇流阶段(汇流),指坡地漫流到达河网后,沿着河网向下游 干流出口断面汇集的过程。是径流形成的最 终环节。 河网调蓄作用:包括河岸调节作用和河槽 调蓄作用。 涨洪时河水补给河岸地下水; 落洪时河岸地下水补给河水; 河槽调蓄作用
11、与河流形状、河网密度和河 槽纵比降有关。河流长而宽、深度大、河网 密度大、河槽蓄水量多,调节作用显著;河 槽纵比降大、泄流快、调节作用较小。,(三)河川径流的变化,1、年内变化 汛期:指河流处于高水位的时期,如夏季; 枯水期:指河流处于低水位的时期,如冬季; 平水期:指河流处于中常水位的时期,如秋季; 2、年际变化 通常用径流的离差系数表示年径流的变化程度。 正常径流量:指多年径流量的算术平均值。,离 差 系 数 见课本P158,离差系数 Cv 值的水文含义,Cv 反映总体的相对离散程度(即不均匀性)。 Cv 值大,表示年径流的年际变化大,容易发 生洪、旱灾,水利建设费用大;Cv 值小则相反。
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