河川水文基础知识.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.径流的度量单位。,河流是如何形成的？,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。,长江上游,长江中游,淮河下游段,黄河河口,湖口,宜昌,河流分段及特征,长 江 水 系 略 图,注意区分流域与水系的区别!,2.河流的基本特征,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。,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)弯曲系数,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,金沙江穿越的大峡谷,平原河流 河床结构与组成 河谷形态,河流的横断面水流流速与纵比降汇流时间与水位变幅,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。,1、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、山脊和鞍部的连接线称为分水线。,2、流域：地面分水线包围的区域。1）流域面积F（km2）：流域分水线包围区域的水平投影 面积，称为流域面积。2）闭合流域：地表与地下分水线重合的流域。3）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。,地面分水线和地下分水线示意图,3、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 流域的气候特征：包括降水、蒸发、湿度、气温、气压、风等要素 流域的下垫面条件：流域的地形、地质构造、土壤和岩石性质、植被、湖泊、沼泽情况等,第二节 径流形成过程及其主要影响因素,河川径流,地表径流,地下径流,径流形成过程,产流过程,汇流过程,降水过程,流域蓄渗过程,坡面漫流过程,河槽集流过程,一径流的形成过程1、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，沿着地面流动的水流称为地面径流；沿土壤岩石孔隙流动的水流称为地下径流；汇集到河流后，在重力作用下沿河床流动的水流称为河川径流。,一、径流形成过程地面水流和地下水流汇集到河网并沿河槽流出流域的出口断面称为河川径流。由降水开始到水流流经流域出口断面的全部物理过程，称为径流形成过程。可将其概化为四个阶段：降水过程、流域蓄渗过程、坡面漫流过程和河槽集流过程。降水和流域蓄渗过程统称产流过程；坡面漫流和河槽集流过程统称汇流过程。,降雨过程 扣除损失 净雨过程流域汇流流量过程产流过程：降雨扣除损失后形成净雨。汇流过程：净雨沿坡面和地下汇入河网，经河道汇集形成流域出口断面的流量过程。,径流形成过程,产流过程,汇流过程,坡地汇流,河网汇流,2）流域蓄渗过程 植物截留、入渗和填洼的整个过程，统称为流域蓄渗过程；这部分雨水不产生地面径流，对降雨径流而言，称为损失，扣除损失后剩余的雨量，称为净雨。所谓的产流过程，就是由降雨扣除损失求净雨的过程。,1）降水过程 降水过程的特征:降水量、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。,3）坡面漫流过程 流域蓄渗过程完成以后，剩余雨水沿着坡面流动，称为坡面漫流。,4）河槽集流过程 坡面漫流的雨水汇入河槽后，顺着河道由小沟到支流，由支流到干流，最后达到流域出口断面，这个过程称为河槽集流。,产流过程,坡面汇流,河网汇流,流域汇流过程,流域出口,二、影响径流的主要因素,1）气象气候因素（1）降雨（2）蒸发 2）下垫面因素（1）地形（2）土壤和地质（3）植被与湖沼（4）流域形状和面积 3）人类活动对径流的影响 农业、林牧业和水利措施,第三节 河川水文情势,一、河川水文情势1.不重复性2.地区性3.周期性4.模糊性,二、径流的度量单位,（1）流量（Q）m3/s；（2）径流总量（W）指某时段内流过断面的总径流体积；（3）径流深（y）是径流总量平均分布在流域面上的水深，常用单位为mm。（4）径流模数（M）是单位流域面积上所“产生”的“流量”，常用单位为L/（skm2），计算式为（5）径流系数（a）是某时段降雨量（mm）所形成径流深（mm）的比例数，以小于1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1,其计算式为,例：已知某流域F=100km2，多年平均年降水量=1200mm，多年平均年径流深600mm。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M。,Q=0.6*100*1000*1000/(365*24*3600)=1.9m3/s Z=1200-600=600 mm a=600/1200=0.5M=19 L/s.km2,1已知某断面2000年年平均流量为2000m3/s，该断面以上的积水面积为688421 km2，分别计算年径流量、径流深、径流模数。,（四）我国河流的水量补给,1）雨源类 这类河流的洪水由降雨形成。主要分布在秦岭、淮河以南直至台湾、海南岛、云南广大南方地区。2）雨雪源类 这类河流的洪水三、四月间主要由融雪形成春汛，之后有一段枯水期，入夏以后降雨量增多，在六至九月形成夏汛和秋汛，主要分布在我国华北、东北地区。3）雪源类 西北地区新疆、青海等地的河流，水量补给以融雪为主。,思考题,1.将全球的陆地作为一个系统，设年降水量为Pc、年蒸发量为Ec、陆地流入海洋的径流量为R、陆地蓄水量年末与年初之差为S，试根据质量守恒原理列出R的计算方程。2.为什么我国的年降水量从东南沿海向西北内陆递减？3.时段的长短对水量平衡计算没有影响，对吗？,1.答案：R=Pc-Ec-S2.答: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利，使西北内陆的降水量也就逐渐减少。3.答：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，甚至可以忽略不计，如多年平均水量平衡那样。,思考题,如何确定河流某一指定断面控制的流域面积？实际上，从哪些方面判别一个流域是否为闭合流域？毁林开荒为什么会加剧下游的洪水灾害？围垦湖泊，为什么会使洪水加剧？5.径流是由降水形成的，故年径流与年降水量的关系。a、一定密切；b、一定不密切；c、在湿润地区密切；d、在干旱地区密切。,1.答：（1）搜集指定断面以上河流所在地区的地形图；（2）在地形图上画出地面集水区的分水线；（3）用求积仪量出地面分水线包围的面积，即流域面积。2.答:闭合流域：（1）流域在非岩溶地区，没有暗河、天坑；（2）径流系数小于1；（3）出口断面能下切至岩层。3.答:（1）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；（2）裸露的坡地，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。4.答: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。5.c,思考题,1.某流域（为闭合流域）上有一场暴雨洪水，其净雨量将（）a.等于其相应的降雨量 b.大于其相应的径流量 c.等于其相应的径流量 d.小于其相应的径流量2.对于闭合流域来说，为什么径流系数必然小于1？3.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？,答案,1.答：c.等于其相应的径流量2.答：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，所以径流系数必然小于1。3.答：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、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，尤其是地下汇流速度极其缓慢，使河川径流常年不断。,本章小结,河流的基本特征；2.流域的基本特征；3.河川径流形成过程及其影响因素；4.径流的度量单位。,有目标和追求,经常保持微笑,