河川水文基础知识课件.ppt

第二章 河川水文基础知识本章重点：1.河流、流域的基本特征；2.河川径流的形成及影响因素；3.《河川水文基础知识》PPT课件河流是如何形成的？《河川水文基础知识》PPT课件第一节 河流和流域一、河流1．河流的形成和分段 定义：河流 河谷 河床形成： 水系， 干流， 支流分段：按照河谷和河床情况、冲淤程度、水情变化等特点，分为河源、上游、中游、下游和河口五段 《河川水文基础知识》PPT课件《河川水文基础知识》PPT课件长江上游长江上游《河川水文基础知识》PPT课件长江长江中游中游《河川水文基础知识》PPT课件淮河下游段《河川水文基础知识》PPT课件黄河黄河河口河口《河川水文基础知识》PPT课件湖口宜昌《河川水文基础知识》PPT课件河流分段及特征《河川水文基础知识》PPT课件长 江 水 系 略 图注意区分流域与水系的区别!《河川水文基础知识》PPT课件2.河流的基本特征河流的基河流的基本特征本特征河河 流流 断断 面面河河 流流 长长 度度河河 流流 比比 降降弯曲系数弯曲系数横断面横断面纵断面纵断面横比降横比降纵比降纵比降《河川水文基础知识》PPT课件1)河流断面横断面：垂直于水流方向的断面。

水位：横断面内，自由水面相对于某一水准基面的高程大断面：遭遇设计洪水（可能最大洪水）时的过水断面 中泓线：沿水流方向，各横断面上最大水深点的连线纵断面：沿中泓线的铅垂面《河川水文基础知识》PPT课件《河川水文基础知识》PPT课件2)河流长度3)河流的比降横比降：过水断面上，水面的横向坡度纵比降：单位长度河段的水面或河底落差分水面比降和河底比降4)4)弯曲系数弯曲系数《河川水文基础知识》PPT课件3.山区与平原河流的一般特性•1）山区河流 河谷横断面 河谷纵断面 汇流时间与水位变幅 河床组成《河川水文基础知识》PPT课件金沙江穿越的大峡谷《河川水文基础知识》PPT课件•平原河流 河床结构与组成 河谷形态 《河川水文基础知识》PPT课件河流的横断面水流流速与纵比降汇流时间与水位变幅《河川水文基础知识》PPT课件二、流域1．流域与流域面积(流域即集水面积)流域 分水线（分水岭） 闭合流域、非闭合流域 流域面积（F，单位为km2） 在实际工作中，除非有石灰岩溶洞等特殊的地质情况，一般多按闭合流域考虑《河川水文基础知识》PPT课件1、分水线：地形等高线中的极大值称为山峰，山峰的下坡、分水线：地形等高线中的极大值称为山峰，山峰的下坡方向为山脊，相邻山脊之间的区域称为鞍部。

山峰、山脊方向为山脊，相邻山脊之间的区域称为鞍部山峰、山脊和鞍部的连接线称为分水线和鞍部的连接线称为分水线《河川水文基础知识》PPT课件2、、流域：地面分水线包围的区域流域：地面分水线包围的区域 1 1）流域面积）流域面积F F （（kmkm2 2）：）：流域分水线包围区域的水平投影流域分水线包围区域的水平投影 面积，称为流域面积面积，称为流域面积  2 2）闭合流域：地表与地下分水线重合的流域闭合流域：地表与地下分水线重合的流域 3 3）非闭合流域：地表与地下分水线不重合，本流域与外）非闭合流域：地表与地下分水线不重合，本流域与外流域有水量交换流域有水量交换《河川水文基础知识》PPT课件地面分水线和地下分水线示意图地面分水线和地下分水线示意图《河川水文基础知识》PPT课件《河川水文基础知识》PPT课件3、流域的自然地理特征、流域的自然地理特征•流域的地理位置：一般以流域所处的经纬度来表示流域的地理位置：一般以流域所处的经纬度来表示 •流域的气候特征：包括降水、蒸发、湿度、气温、气压、流域的气候特征：包括降水、蒸发、湿度、气温、气压、风等要素风等要素 •流域的下垫面条件：流域的地形、地质构造、土壤和岩石流域的下垫面条件：流域的地形、地质构造、土壤和岩石性质、植被、湖泊、沼泽情况等性质、植被、湖泊、沼泽情况等 《河川水文基础知识》PPT课件第二节第二节   径流形成过程及其主要影响因素径流形成过程及其主要影响因素河川径流河川径流地表径流地表径流地下径流地下径流径流径流形成形成过程过程产流产流过程过程汇流汇流过程过程降水过程降水过程流域蓄渗过程流域蓄渗过程坡面漫流过程坡面漫流过程河槽集流过程河槽集流过程《河川水文基础知识》PPT课件一一径流的形成过程径流的形成过程1 1、径流：指降落到流域表面的雨水，由地面与地下汇入河、径流：指降落到流域表面的雨水，由地面与地下汇入河川，最终流出流域出口断面的水流。

其中，沿着地面流动川，最终流出流域出口断面的水流其中，沿着地面流动的水流称为的水流称为地面径流地面径流；沿土壤岩石孔隙流动的水流称为；沿土壤岩石孔隙流动的水流称为地地下径流下径流；汇集到河流后，在重力作用下沿河床流动的水流；汇集到河流后，在重力作用下沿河床流动的水流称为称为河川径流河川径流 《河川水文基础知识》PPT课件一、径流形成过程一、径流形成过程•地地面面水水流流和和地地下下水水流流汇汇集集到到河河网网并并沿沿河河槽槽流流出流域的出口断面称为出流域的出口断面称为河川径流河川径流•由由降降水水开开始始到到水水流流流流经经流流域域出出口口断断面面的的全全部部物物理理过过程程，，称称为为径径流流形形成成过过程程可可将将其其概概化化为为四四个个阶阶段段：：降降水水过过程程、、流流域域蓄蓄渗渗过过程程、、坡坡面面漫漫流流过过程程和和河河槽槽集集流流过过程程降降水水和和流流域域蓄蓄渗渗过过程程统统称称产产流过程；坡面漫流和河槽集流过程统称汇流过程流过程；坡面漫流和河槽集流过程统称汇流过程《河川水文基础知识》PPT课件降雨过程降雨过程→ 扣除损失扣除损失→ 净雨过程净雨过程→流域汇流流域汇流→流量过程流量过程⑴⑴产流过程：产流过程：降雨降雨扣除损失后形成扣除损失后形成净雨净雨。

⑵⑵汇流过程：汇流过程：净雨净雨沿坡面和地下汇入河网，经河道汇集形成流沿坡面和地下汇入河网，经河道汇集形成流域出口断面的域出口断面的流量过程流量过程径流形成过程径流形成过程产流过程产流过程汇流过程汇流过程坡地汇流坡地汇流河网汇流河网汇流《河川水文基础知识》PPT课件2 2）） 流域蓄渗过程流域蓄渗过程 植植物物截截留留、、入入渗渗和和填填洼洼的的整整个个过过程程，，统统称称为为流流域域蓄蓄渗渗过过程程；；这这部部分分雨雨水水不不产产生生地地面面径径流流，，对对降降雨雨径径流流而而言言，，称称为为损损失失，，扣扣除除损损失失后后剩剩余余的的雨雨量量，，称称为为净净雨雨所所谓谓的的产产流流过过程程，，就就是是由由降降雨雨扣扣除除损损失失求求净净雨雨的的过过程1 1）） 降水过程降水过程 降水过程的特征降水过程的特征: : 降水量降水量、降水强度、时程分配、雨型、、降水强度、时程分配、雨型、空间分布、笼罩面积、暴雨中心位置和暴雨移动路径等空间分布、笼罩面积、暴雨中心位置和暴雨移动路径等《河川水文基础知识》PPT课件3 3）） 坡面漫流过程坡面漫流过程 流流域域蓄蓄渗渗过过程程完完成成以以后后，，剩剩余余雨雨水水沿沿着着坡坡面面流流动动，，称称为坡面漫流。

为坡面漫流《河川水文基础知识》PPT课件4 4）） 河槽集流过程河槽集流过程 坡坡面面漫漫流流的的雨雨水水汇汇入入河河槽槽后后，，顺顺着着河河道道由由小小沟沟到到支支流流，，由由支支流流到到干干流流，，最最后后达达到到流流域域出出口口断断面面，，这这个个过过程程称为河槽集流称为河槽集流《河川水文基础知识》PPT课件产流过程《河川水文基础知识》PPT课件坡面汇流坡面汇流河网汇流河网汇流流域汇流过程流域汇流过程流域出口流域出口《河川水文基础知识》PPT课件二、影响径流的主要因素二、影响径流的主要因素•1 1）气象气候因素）气象气候因素 （（1 1）降雨）降雨 （（2 2）蒸发）蒸发 •2 2）下垫面因素）下垫面因素 （（1 1）地形）地形 （（2 2）土壤和地质）土壤和地质 （（3 3）植被与湖沼）植被与湖沼 （（4 4）流域形状和面积）流域形状和面积 •3 3）人类活动对径流的影响）人类活动对径流的影响 农业、林牧业和水利措施农业、林牧业和水利措施《河川水文基础知识》PPT课件第三节第三节 河川水文情势河川水文情势•一、河川水文情势一、河川水文情势1.1.不重复性不重复性2.2.地区性地区性3.3.周期性周期性4.4.模糊性模糊性《河川水文基础知识》PPT课件二、径流的度量单位二、径流的度量单位（（1 1）流量）流量（（Q））m3/s；；（（2 2）径流总量）径流总量（（W））指某时段内流过断面的总指某时段内流过断面的总径流体积；径流体积；（（3 3）径流深（）径流深（y）是径流总量平均分布在流域）是径流总量平均分布在流域面上的水深，常用单位为面上的水深，常用单位为mm。

（（4 4）径流模数（）径流模数（M）是单位流域面积上所）是单位流域面积上所“产产生生”的的“流量流量”，常用单位为，常用单位为L L/ /（（s s·kmkm2 2），），计算式为计算式为 （（5 5）径流系数（）径流系数（a a）是某时段降雨量（）是某时段降雨量（mm））所形成径流深（所形成径流深（mm）） 的比例数，以小于的比例数，以小于1 1的数或百分数表示，因为降落到流域上的雨的数或百分数表示，因为降落到流域上的雨水总有损失，所以一般只能小于水总有损失，所以一般只能小于1,1,其计算式其计算式为为                          《河川水文基础知识》PPT课件例：已知某流域例：已知某流域F=100kmF=100km2 2，多年平均年降水量，多年平均年降水量=1200mm=1200mm，多年平均年径流深＝，多年平均年径流深＝600mm600mm。

试求：多年平均流量、多年平均年蒸发量、多试求：多年平均流量、多年平均年蒸发量、多年平均年径流系数、多年平均年径流模数年平均年径流系数、多年平均年径流模数M M《河川水文基础知识》PPT课件Q=0.6*100*1000*1000/(365*24*3600)=1.9m3/s Z= 1200-600=600 mm a a = 600/1200=0.5M = 19 L/s.km2《河川水文基础知识》PPT课件1．已知某断面．已知某断面2000年年平均流量为年年平均流量为2000m3/s，该断面以上的积水面积为，该断面以上的积水面积为688421 km2，分，分别计算年径流量、径流深、径流模数别计算年径流量、径流深、径流模数《河川水文基础知识》PPT课件 《河川水文基础知识》PPT课件（四）我国河流的水量补给（四）我国河流的水量补给•1 1）雨源类）雨源类 这这类类河河流流的的洪洪水水由由降降雨雨形形成成主主要要分分布布在在秦秦岭岭、、淮河以南直至台湾、海南岛、云南广大南方地区淮河以南直至台湾、海南岛、云南广大南方地区•2 2）雨雪源类）雨雪源类 这这类类河河流流的的洪洪水水三三、、四四月月间间主主要要由由融融雪雪形形成成春春汛汛，，之之后后有有一一段段枯枯水水期期，，入入夏夏以以后后降降雨雨量量增增多多，，在在六六至至九九月形成夏汛和秋汛，主要分布在我国华北、东北地区。

月形成夏汛和秋汛，主要分布在我国华北、东北地区•3 3）雪源类）雪源类 西西北北地地区区新新疆疆、、青青海海等等地地的的河河流流，，水水量量补补给给以以融融雪为主《河川水文基础知识》PPT课件思考题1.1. 将全球的陆地作为一个系统，设年降水量为将全球的陆地作为一个系统，设年降水量为PcPc、、年蒸发量为年蒸发量为EcEc、陆地流入海洋的径流量为、陆地流入海洋的径流量为R R、陆、陆地蓄水量年末与年初之差为地蓄水量年末与年初之差为ΔSΔS，试根据质量守，试根据质量守恒原理列出恒原理列出R R的计算方程的计算方程 2.2.为什么我国的年降水量从东南沿海向西北内陆递为什么我国的年降水量从东南沿海向西北内陆递减？减？3.3.时段的长短对水量平衡计算没有影响，对吗？时段的长短对水量平衡计算没有影响，对吗？《河川水文基础知识》PPT课件•1.1.答案：答案：      R = Pc-Ec-ΔSR = Pc-Ec-ΔS•2.2.答答: :    因为降水是水文循环过程中输送的因为降水是水文循环过程中输送的水汽在适当的条件下形成的，而这些水汽主要来水汽在适当的条件下形成的，而这些水汽主要来自海洋的蒸发，在向内陆的输送中，距离海洋愈自海洋的蒸发，在向内陆的输送中，距离海洋愈近，水汽愈丰沛，形成降水的条件愈有利，所以近，水汽愈丰沛，形成降水的条件愈有利，所以降水丰沛；水汽输送途中，随着不断的降水，气降水丰沛；水汽输送途中，随着不断的降水，气流中的水汽不断减少，形成降水的条件愈来愈不流中的水汽不断减少，形成降水的条件愈来愈不利，使西北内陆的降水量也就逐渐减少。

利，使西北内陆的降水量也就逐渐减少•3.3.答：答：  不对时段越长，水量平衡方程式中的不对时段越长，水量平衡方程式中的蓄水变量相对其他各项将愈小，当时段很长时，蓄水变量相对其他各项将愈小，当时段很长时，甚至可以忽略不计，如多年平均水量平衡那样甚至可以忽略不计，如多年平均水量平衡那样《河川水文基础知识》PPT课件思考题1.1.如何确定河流某一指定断面控制的流域面积？如何确定河流某一指定断面控制的流域面积？2.2.实际上，从哪些方面判别一个流域是否为闭合流域？实际上，从哪些方面判别一个流域是否为闭合流域？3.3.毁林开荒为什么会加剧下游的洪水灾害？毁林开荒为什么会加剧下游的洪水灾害？4.4.围垦湖泊，为什么会使洪水加剧？围垦湖泊，为什么会使洪水加剧？5. 5. 径流是由降水形成的，故年径流与年降水量的关系径流是由降水形成的，故年径流与年降水量的关系   a a、一定密切；、一定密切； b b、一定不密切；、一定不密切；   c c、在湿润地区密切；、在湿润地区密切； d d、在干旱地区密切在干旱地区密切《河川水文基础知识》PPT课件•1.1.答：（答：（1 1）搜集指定断面以上河流所在地区的地形图；）搜集指定断面以上河流所在地区的地形图；（（2 2）在地形图上画出地面集水区的分水线；（）在地形图上画出地面集水区的分水线；（3 3）用求积仪）用求积仪量出地面分水线包围的面积，即流域面积。

量出地面分水线包围的面积，即流域面积•2.2.答答: :闭合流域：（闭合流域：（1 1）流域在非岩溶地区，没有暗河、天坑；）流域在非岩溶地区，没有暗河、天坑；（（2 2）径流系数小于）径流系数小于1 1；（；（3 3）出口断面能下切至岩层出口断面能下切至岩层•3.3.答答: :（（1 1）毁林开荒使山区的植被受到破坏，暴雨时将会造）毁林开荒使山区的植被受到破坏，暴雨时将会造成严重的水土流失，使下游河道淤塞，排水不畅；（成严重的水土流失，使下游河道淤塞，排水不畅；（2 2）裸）裸露的坡地，下渗差，暴雨时产生地面径流大，汇流速度快，露的坡地，下渗差，暴雨时产生地面径流大，汇流速度快，将使洪峰大大增高将使洪峰大大增高•4.4.答答: :  围垦湖泊，主要使湖泊的蓄洪容积大大减小；同围垦湖泊，主要使湖泊的蓄洪容积大大减小；同时，被围垦的土地，还要大量排渍，使河流洪水显著加剧时，被围垦的土地，还要大量排渍，使河流洪水显著加剧 •5. c5. c《河川水文基础知识》PPT课件思考题思考题•1.1.某流域（为闭合流域）上有一场暴雨洪水，其某流域（为闭合流域）上有一场暴雨洪水，其净雨量将（净雨量将（     ））   a.a.等于其相应的降雨量等于其相应的降雨量     b.b.大于其相应的径流量大于其相应的径流量   c.c.等于其相应的径流量等于其相应的径流量     d.d.小于其相应的径流量小于其相应的径流量 2.2.对于闭合流域来说，为什么径流系数必然小于对于闭合流域来说，为什么径流系数必然小于1 1？？     3.3.河川径流是由流域降雨形成的，为什么久晴不雨河川径流是由流域降雨形成的，为什么久晴不雨河水仍然川流不息？河水仍然川流不息？ 《河川水文基础知识》PPT课件答案答案•1.1.答：答：   c.c.等于其相应的径流量等于其相应的径流量•2.2.答：答：   因为流域出口的径流过程是相应的降雨扣除损因为流域出口的径流过程是相应的降雨扣除损失后的净雨形成的，其径流量必然比相应的降雨量小，失后的净雨形成的，其径流量必然比相应的降雨量小，所以径流系数必然小于所以径流系数必然小于1 1。

•3.3.答：答：    河川径流是流域降雨通过产流、汇流过程形成河川径流是流域降雨通过产流、汇流过程形成的，汇流包括地面汇流和地下汇流，前者主要受河网、的，汇流包括地面汇流和地下汇流，前者主要受河网、湖泊的调蓄作用，后者主要受地下水库的调蓄作用，使湖泊的调蓄作用，后者主要受地下水库的调蓄作用，使径流过程变的远远比降雨过程平缓和滞后，尤其是地下径流过程变的远远比降雨过程平缓和滞后，尤其是地下汇流速度极其缓慢，使河川径流常年不断汇流速度极其缓慢，使河川径流常年不断《河川水文基础知识》PPT课件本章小结本章小结1.1.河流的基本特征；河流的基本特征；2. 2. 流域的基本特征；流域的基本特征；3. 3. 河川径流形成过程及其影响因素；河川径流形成过程及其影响因素；4.4.径流的度量单位径流的度量单位《河川水文基础知识》PPT课件有目标和追求有目标和追求《河川水文基础知识》PPT课件经常保持微笑经常保持微笑《河川水文基础知识》PPT课件。