当前位置:首页 >> 理学 >>

河川径流


河川径流
王丽丽

径流(runoff):
?

?

?

径流:流域内的大气降水,除掉部分被蒸发耗损外, 其余的在重力或静水压力作用下沿着地表面或地下运 动的水流。 径流包括降水沿地表与地下汇入河网,并向出口断面 汇集和输送的全部水流。其中,沿地表(坡面与河槽) 流动的水流称为地表径流;在地表面以下岩石、土壤 和冲积层空隙中流动的水流叫做地下径流。而从地表 和地下汇人河川后,向流域出口断面汇集和排泄的水 流称为河川径流。 由不同形式的降水(固态和液态)形成的径流,可分 为降雨径流和冰雪融水径流。

?

河川径流是水循环的基本环节,又是水量平衡 的基本要素,它是自然地理环境中最活跃的因 素,是陆地上重要的水文现象,其变化规律集 中反映了一个地区的自然地理特征。河川径流 是可资人类长期开发利用的水资源。河川径流 的运动变化,又直接影响着防洪。灌溉、航运、 发电、城市供水等事业,以及人们的生命财产 的安全。因此,河川径流是河流水文地理研究 的重要内容。

一 径流的形成过程
?

?

?

指从降水开始到水量流出河流出口断面为止 的整个物理过程,称为径流形成过程。 因降水形式不同,径流形成过程不一样。我 国河流以降雨径流为主。 为便于说明,常将降雨径流形成过程概化为 四个阶段:流域降雨阶段、流域蓄渗阶段、 流域产流和坡地汇流阶段、河网汇流阶段。

1、流域降雨阶段
?

?

降雨过程为降雨径流的形成提供了必要 的物质基础,降雨引起径流。因此,降 雨过程是降雨径流形成过程的首要环节。 降雨量大小、降雨历时、降雨强度及其 时空变化对径流形成过程有着直接的影 响。

2、流域蓄渗阶段(停蓄阶段)
降雨初期,除小部分雨水直接降落到河槽水面上(称 为槽上降水)直接形成径流外,绝大部分降水降落在流 域表面上并不立即产生径流,而是消耗于植物截留、 地表填洼、下渗与蒸散发,并在满足植物截留、地表 填洼、下渗与蒸散发之后,才能产生地表径流。因此, 降雨初期,流域内的植物截留、地表填洼、下渗与蒸 散发过程,对于径流形成来讲,是降雨的耗损过程; 但从减少水土流失和增加下渗补给地下水来说,这个 阶段具有重要意义。 通常把降雨开始之后,到地表径流产生之前,降 雨的截留、下渗、填洼及蒸散发等雨水的耗损过程概 化为流域的蓄渗阶段(停蓄阶段)。

1)植物截流
? ? ? ?

?

?

(1)概念 指植物枝叶(茎叶、树冠、树干)或建筑物拦截雨水 的现象。 (2)截留的特点 ①截留过程贯穿(持续)降雨过程的始终(随雨始而 始,雨止而止)。 ②截留的雨水几乎全部消耗于蒸发 (3)影响因素 影响截留的因素主要是降雨特性和植物特性。截留总 量与降雨量、降雨历时成正相关,与植物覆盖度、叶 面积指数成正相关。

2)下渗(infiltration)
? ? ?

?

?

(1)概念 雨水或地表水渗入到地下岩石、土壤空隙中的过程。 (2)特点 ①下渗过程持续于降雨过程的始终,并在雨停后还将 持续一段时间,只要有地表水的地方,便会有下渗的 存在。 ②下渗强度在降雨初期特别大,以后随土壤含水量的 增加而逐渐减小,最后趋于稳定。原因是:降雨初期, 土壤干燥,雨水受到土壤分子力、毛管力及雨滴的重 力作用,下渗能力很大。随后,随着土壤含水量增加, 下渗能力迅速下降,直到土壤含水量达到饱和后,便 在重力作用下稳定下渗补给地下水,形成地下径流。

? ③下渗的水量一部分滞蓄于岩石土壤空隙中, 在无雨期耗于蒸发;另一部分补给地下水,产 生地下径流,补给河流。 ? (3)影响下渗的因素 ? 影响下渗的因素众多,主要与降雨特性、岩石 土壤性质、植物覆盖度等有关。一般地,降雨 强度越大、降雨历时越长、岩石土壤透水性能 越好、植物覆盖度越高,则下渗量就越大。

3)填洼(depression,detention)
? ?

?

?

?
?

(1)概念 指坡面流水或超渗雨在流域内大小坑洼停蓄起来的现 象。洼地蓄水的来源有两个: 其一 直接降落在洼地上的超渗雨 超渗雨:指降雨强度大于下渗强度的降雨。当降雨强 度大于下渗强度时,雨水除满足植物截留、下渗和蒸 发外,有一部分将蓄积在地面洼地中,或由于重力作 用沿坡面流动形成坡面水流。 其二 附近坡面流入的水量 只有当洼地蓄满以后,才会外流。

? ?

?

?

(2)填洼的特点 ①只有在有超渗雨或坡面流水的地方才 会产生填洼 即当降雨强度i小于下渗强度f时,全部降 雨下渗;当降雨强度大于下渗强度时, 就会有部分雨水被填洼。 ②填洼的水量最终消耗于蒸发和下渗。

? ?

?

(3)影响填洼的因素 填洼的水量大小与闭合洼地数量、大小 有关。 总之,在蓄渗过程中,植物截留、下渗、 填洼和蒸散发,都是降雨的损失过程, 只有当蓄渗得到满足之后才会产生地表 径流。

3 坡面产流或坡面漫流
? ?

?

1)坡地产流 当流域内的降雨量满足了流域蓄渗之后, 若降雨持续进行,则开始产生地表或地 下径流,称为产流。 根据气候条件,可将产流分成蓄满产流 和超渗产流两种主要形式。

Ⅰ、蓄满产流(饱和产流、超蓄产流)
是土壤含水量达到饱和时的产流方式。 包气带:指地表面与潜水面之间的岩石土壤层 带,包含有空气,为水、土、气三相系统 。 ? 蓄满产流:指包气带含水量达到田间持水量 (最大毛管水量)产流方式。
? 蓄满产流多发生在湿润地区,尤其发生在地下 水位较高、包气带薄、土壤透水性好的流域。 但干旱地区的多雨季节也可产生蓄满产流。我 国淮河流域及以南的大部地区和东北的东部, 以蓄满产流为主。

Ⅱ超渗产流(非饱和产流)
?

?

?

指包气带土壤层含水量未达到饱和,而降雨强 度>下渗强度产生地面径流的产流方式。 多发生在干旱、半干旱地区,但湿润地区久旱 初雨时期也可发生。尤其发生在地下水位低、 包气带厚、土壤透水性差、植被差的地区。 我国黄河流域和西北地区,以超渗产流为主。

项目\类型 产流条件

蓄满产流 降雨量大于包气带缺水量 即包气带饱和或蓄满

超渗产流 降雨强度大于下渗强 度,而包气带蓄水量 小于田间持水量,即 未饱和或未蓄满 下渗量F全为损失量、 雨期蒸发量E

损失量
径流量 径流成分 产流量的决定 因素 产生地区

包气带缺水量和蒸发量 (下渗量大于损失量)

满足包气带缺水量后的后续 径流率(产流强度) 雨量 地表径流、壤中流和地下径 流 降雨量、雨前土壤含水量 (影响包气带缺水量) 只有地表径流

降雨强度,雨前土壤 含水量(影响下渗 率),与降雨量关系 不大 湿润地区或半干旱、半湿润 干旱地区或半湿润、 地区的多雨季节 半干旱地区的多雨季 节

? 总之,无论哪一种产流方式,总是首先

在蓄渗得到满足的地方,局部产流。随 着降雨过程的持续进行,产流面积不断 扩大,最后达到全流域产流。

2)坡地漫流
?

?

超渗雨水或超蓄雨水在重力作用下沿着坡面流 动的细小水流,叫做坡地漫流或坡面漫流。 当蓄渗得到满足以后,开始产生大量的地面径 流,进入漫流阶段。在漫流过程中,坡面水流 一方面继续接受雨水的补给,分别注入不同的 河槽;另一方面又继续消耗于下渗和蒸发。其 中下渗的水,一部分在一定条件下形成壤中流; 另一部分补给地下水,以地下径流形式流入河 槽。

?坡地漫流是地表径流向河槽汇集的中间 环节,分片流、沟流和壤中流三种形式, 其中网状细沟流为主要形式,但无固定 的槽沟。只有在地面坡度相当大的山区, 降雨强度大的情况下,才可能在坡面上 形成小的侵蚀沟。 ?片流不很常见,分布在坡度不大但坡面 较平整的地区,大暴雨(降雨强度很大) 情况下,可能产生片流。

?

?

一般地,坡地漫流的流程不超过数百米,甚至 仅几米,汇流历时很短,故对小流域很重要, 而对大流域则因历时短而在整个汇流过程中可 以忽略。地面径流经过坡地漫流汇入河网。 壤中流和地下径流也同样具有沿坡地土层的汇 流过程,它们都是在有孔介质中的水流运动。 壤中流汇流速度比地表径流慢,但比地下径流 快得多,有时与地表径流相互转化,所以时常 将二者合称为直接径流。

?

?

地下径流运动慢,变化也慢,补给河水的地下 径流平稳而持续时间长,构成河流的基流。 地表径流、地下径流和壤中流,这三种径流成 分的汇流过程,构成了坡地汇流的全部内容。 流域上的净雨量(径流量)有85-95%都是 通过坡地汇流而进入河网的,只有5-15%的 净雨量直接降入河网。可见,坡地汇流在流域 汇流过程中占有十分重要的地位。

4、河槽集流阶段(河网汇流)
由降雨产生的地表径流、壤中流和地下 径流通过不同路径注入河网后,在河网 内沿河槽由上游向下游作纵向的流动和 汇集,直到最后流出出口断面的整个物 理过程,称为河槽集流或河网汇流。它 是降雨径流形成的最终环节。

在河槽集流过程中,随着地表径流和壤 中流不断地汇入河网(河槽),使河网水量 增加、水位上涨、流量增大,成为流量过程 线上的涨洪段(涨水段)。 在涨水过程中,由于大量地表径流和壤 中流的汇入,河流水量增加,大部分水量沿 河网迅速下泄,最后流出出口断面;而有一 部分水量被河网容蓄起来,使河网水位升高; 还有一小部分水量渗入到河谷两岸堆积物中, 补给地下水。

当降雨和坡地漫流停止时,河网蓄 水和河谷冲积层蓄水达到最大值,而河 网汇流过程仍在继续进行。 当上游河网补给量(河网总入流量) 小于出口断面排泄量时,灌网蓄水开始 消退,水位降低、流量减小,形成流量 过程线上的退水段。

可见,在涨水段河网(河槽)滞蓄一部分 水量,而退水段河网蓄水消退,称为河网调蓄 (河槽调节)。 另外,在河水与地下水有水力联系情况下, 涨水时河水位高于两岸冲积层地下水位,河水 向两岸冲积层渗漏补给地下水,即河岸蓄水; 退水时,河水位低于河岸地下水位,河流冲积 层地下水流出来补给河水,即河岸蓄水消退, 称为河岸调节。 河网调节和河岸调节作用的结果,使降雨 径流过程历时拉长,出口断面流量过程线变得 平缓。

?

在径流形成中通常把从降雨开始,到地 表径流和壤中径流产生的过程,称为产 流过程;而把坡地汇流和河网汇流过程, 统称为流域汇流过程 。径流形成过程实 质上是雨水在流域内的再分配与运行过 程。 产流过程中的水以垂向运行为主, 空间上的再分配 ;汇流过程中水以侧向 水平运行为主 ,时程上再分配。

二 径流的计算
?

为了便于对河川径流的分析研究和对不同河川径流进 行比较,就必须使用具有一定物理意义的,又能反映 径流变化尺度的径流特征值。它是说明径流特征的数 值。最常用的径流特征值有:
(l)流量Q 流量是指单位时间内通过某一横断面的水量,常用 单位为m3/s。其计算式:

?

? ?

Q=AV A为过水断面面积(m2);V为断面平均流(m/s)。 流量有瞬时流量、日平均流量、月平均流量、年平均 流量、多年平均流量等。
?

?

(2)径流总量W 径流总量是指在一定 时段内通过河流某一横断面的总水量 (一般指出口断面)。常用单位为m3, 其计算式为:

? ?

W = QT
式中:Q为流量(m3/s);T为时段 (如日、月、年等)长(s)。

?(3)径流深度R(y) ? 径流深度是指单位流域面积上的径 流总量。也即是把径流总量平铺在整个 流域面积上所得到的水层深度,常用单 位为毫米(mm)。其计算式为:

W 1 R? ? F 1000
?式中:W为径流总量(m3);F为流域 面积(km2);为单位换算系数。

?

(4) 径流模数。径流模数是指单位时间在单位 流域面积上的产水量。常用单位为dm3 / (s·km2),其计算式为:

?

Q m ? ? 1000 F

?式中;Q为流量(m3/s);F为流域面积 (km2);1000为单位换算系数(即lm3水为 l000dm3)。

?(5)径流系数α。径流系数是指任一时段内 的径流深度(或径流总量)与该时段的降水量 (或降水总量)之比值。为无量纲,一般用小 数或百分率表示。其计算式为: ?

?

?

R P

式中:R为径流深度(mm);P为降水量(mm)。

?(6)模比系数K ? 模比系数又称径流变率,是指某一时段 径流值(mi,Q或Ri等),与同时段的多年 平均径流值(mi,Q或Ri等)之比。其计算 式为

mi Qi Ri Ki ? ? ? m0 Q0 R0
式中,m,Q,R含义同上。

问题:径流系数为1的含义?
上述这些径流特征值之间都存在着一定的关系, 并且可互相转换(表5.3)。

三 正常年径流量

1、年径流量 指在一年中通过河流某一断面的水量。它可用年平均 流量Q(m3/s)、年径流深度R(mm)、年径流总量W 或年径流模数M表示。 2、正常年径流量概念 由于受气候、下垫面等因素的影响,对于任意一条河 流,不同年份的径流量是不相同的,有的年份水量偏多, 有的年份水量偏少,有的年份则一般。年径流量的多年 平均值称为多年平均径流量。即 式中,Q为历年的年径流 量,n为年数。

1 Q ? ? Qi n i ?1

?

n

实践证明,在气候和下垫面条件基本稳定的情况 下,随着年数n的不断增加,多年平均流量逐渐趋于 一个稳定的数值,这个稳定的数值称为正常年径流量, 以Q0表示,即 从数理统计看,若把河 流年径流量Qi看成一个随机 变量,则它的总体平均值就 是正常年径流量。

Q0 ? lim
n??

1 ? Qi n i ?1

n

正常年径流量也可用其他径流特征值来表示。如正 常年径流总量W0,正常年径流深度R0等。 可见,正常年径流量可以看作是正常年份或平均每 年中通过河流某一断面的水量。它反映了河流所蕴藏的 水资源数量,是水文水利计算中的一个重要特征值。

3、水文变量的统计参数
水文变量如水位、流量等均是随机变量。 在统计数学上,把随机变量所有可能取值的 全体称为总体。若从总体中任意抽取的一部 分则称为样本。水文现象的总体是无限的, 它是指自古到今以来,以至未来长远岁月所 有的水文系列。显然,水文变量的总体是无 限的,是不知道的和无法取得的。人们所能 掌握的实测水文资料仅仅是总体中的一部分, 甚至是很小一部分,属于有限样本序列。下 面介绍常用的样本统计参数。

(1)算术平均值
设水文变量X的观测系列为 x1,x2,‥‥‥,xn,则其均 值为 均值反映了系列的平均水平, 是频率曲线方程中的一个重要 参数,为水文现象的一个重要 特征值。 上式两端同除以均值,则有:

xi 式中 常用ki表示, x
则有:

为模比系数,

x1 ? x2 ? ...? xn 1 x? ? ? xi n n i?1 n xi 1 ? x ?1 n i ?1
n
n

k1 ? K 2 ? ... ? K n 1 k? ? ? ki ? 1 n n i ?1 可见,模比系数的均值为1。

(2)离差(离均差)D
?指样本系列中某一个值xi与其均值之差。即

Di ? xi ? x或D i ? ki ? 1 xi 式中ki ? 为模比系数 x
?离差D反映了各随机变量偏离均值的大小。离差有正 有负,离差之和及其平均值为0,因此离差均值不能反 映系列的离散程度。

D1 ? D2 ? ... ? Dn 1 D? ? ? Di ? 0 n n i ?1
n

? 从上面可知,均值和离差均值都不能反 映系列的离散或集中程度。为了使离差 的正值和负值不致相互抵消,一般取原 离差平方的平均值,再取平方根,作为 鉴定系列离散程度的参数。 ? 均方差或标准差是指系列中各离差平方 的均值的算术平方根。即 ? 在工程水文中,通常采用无偏估值公式。 ? 均方差永远取正号,其单位与x相同,反 映系列的离散程度。 ? 如甲系列10,50,90和乙系列45,50, 55。显然两个系列均值相同,但甲系列 离散程度比乙系列大。有

(3)均方差(标准差)σ

??

? ( x ? x)
i ?1 i

n

2

n
有偏估值公式

?σ 甲=40>σ 乙=5。

??

? ( x ? x)
i ?1 i

n

2

无偏估值公式

n ?1

(4)离差系数(变差系数)Cv
?均方差σ 反映系列的绝对离散程度,在系列均值相同的 情况下,能够反映系列的离散程度。但对于两个不同的总 体,如果它们的单位不同或均值相差很大,就不能用均方 差σ 大小来比较其离散程度。例如 ?丙系列 45,50,55 ?丁系列4995,5000,5005 ?两个系列均方差相同,σ 丙=σ 丁=5;但均值不同, 丙系列均值=50,丁系列均值=5000,二者相差100倍。 显然丙系列的离散程度比丁系列大得多。 ?因此,比较离散程度除应考虑均方差σ 外,还应考虑系 列的平均水平即系列的均值。数理统计中,常用离差系数 Cv值来反映系列的相对离散程度。

?离差系数Cv:又叫变差系数,指系列的均方差σ 与 该系列的均值之比值。即有: ?有偏估值公式

? 1 Cv ? ? x x

? ( x ? x)
i

2

n

?

? (k ?1)
i

2

n

?水文计算中,通常采用无偏估值公式。则Cv丙= 5/50=0.1;Cv丁=5/5000=0.001<Cv丙,说明丙 系列离散程度远大于丁系列。

? 1 Cv ? ? x x

? ( x ? x)
i

2

n ?1

?

? (k ?1)
i

2

n ?1

4、正常年径流量的计算
?

正常年径流量是河川年径流量总体的均 值。但由于河川年径流量的总体是无限 的和无法取得的。因此,一般情况下, 只要有一定长度的系列资料,则可用采 用多年平均年径流量近似代替正常年径 流量.由于资料情况不同,推求正常年径 流量的方法也不相同。根据实测资料年 限长短或有无,分三种情形

四 径流的变化
1、河川径流的年际变化
?

?

由于受气象气候条件、下垫面等因素的影响,不 同年份的径流量不相同。河川径流在多年期间的 变化即不同年份之间的变化称为径流年际变化。 通常用年径流的离差系数Cv值来表示径流的年际 变化。年径流Cv值大,表明径流年际变化越大, 丰枯悬殊,不利于水资源的利用,在丰水年水量 特别大,易发生洪涝灾害;在枯水年水量又特别 小,易发生旱灾。反之,年径流Cv值小,有利于 径流资源的利用。

(1)具有长期观测资料时正常年径流量的推求 ? 指实测资料系列有30-40年或更长,可以用年径流量 的算术平均值近似代替正常年径流量。 (2)资料不足时正常年径流量的推求 ? 只具有短期实测资料时,选择参证流域、参证站或选 取与径流量有成因联系的参证变量进行相关分析,相 关展延系列资料,然后再计算多年平均年径流量。 (3)缺乏实测资料时正常年径流量的推求 ? 可以用径流等值线法或经验公式法估算。

2、河川径流的年内变化
?

?

河川径流在一年内的分配也是不均匀的, 有的季节、月份水量偏多,有的季节、 月份水量偏少。 河川径流在一年内不同季节或月份的变 化称为径流的年内变化或年内分配、季 节变化。

? ?

(1)河流的水情特征期 径流的年内变化主要取决于补给水源及 其变化,而河川径流补给条件的变化又 主要取决于气候因素,因而随气候条件 的周期性变化,河川径流也发生相应变 化。根据一年内河流水情变化特征,可 以分成若干个水情特征期,即汛期、平 水期、枯水期或冰冻期等。

?汛期:指河流牌高水位的时期。我国绝大多数河流的高 水位是夏季集中降雨形成的,故叫夏汛或伏汛。夏汛期径 流量大,洪峰起伏变化急剧,是全年最重要的水情阶段。 各河流夏汛期长短不一,南方河流因雨季早而持续时间长, 夏汛期长。春季积雪融化形成的河流高水位,叫做春汛。 东北、华北地区的河流都有春汛,但水量比夏汛小,历时 也不长。

?枯水期:系指河流处于低水位时期。我国河流的枯水期 一般出现在冬季。在枯水期,流域内降雨稀少,河流靠流 域蓄水,并主要靠地下水补给,水位、流量变化很小。若 此时河流封冻,又称封冻期。
?平水期:系指河流处于中常水位时期。汛期过后,水位 逐渐消退,至枯水期之间有一段过渡时期,水位处于中常 状况。我国河流平水期大多出现在秋季,时间不长。

(2)径流的年内变化类型
?

根据补给水源不同,可分为三类: ①雨水补给类 以雨水补给为主的河流(雨源河流),河流水量 随雨量的增减而涨落,径流的年内变化趋势与降 水一致。即雨水多的季节和月份,河川径流量也 多;反之,河川径流量也少。 汛期集中在雨季,汛期水量呈现陡涨陡落的变化, 常形成峰高、量大的洪水过程,流量过程线呈锯 齿状、梳状或双峰状。 如我国南方河流,雨水补给为主,受季风影响, 夏秋季降水量多,径流量大,处于汛期;冬春季 节则相反,降水少,处于枯水期。

? ?

?

?

②积雪和冰川融水补给类 ?以冰雪融水补给为主的河流(冰源河流),河 流水量主要随气温变化而变化。如我国西北地区 的河流,降雨量很少,而高山积雪和冰川融水补 给量大,在夏季气温最高的季节形成明显的夏汛。 而华北、东北地区的河流,因受季节性积雪融水 补给的影响,常在春季气温回升的季节,形成明 显的春汛。 ③地下水补给类 ?地下水是河流经常性的、稳定可靠并且均匀的 补给来源。以地下水补给为主的河流,水量稳定、 变幅小。

五 特征径流——洪水和枯水
?

? ? ?

洪水和枯水是河川径流两个十分重要的特征值, 是水文学的研究重点之一。 1、洪水(flood) (1)洪水概念 洪水是一种复杂的自然现象。目前对洪水的定 义还不统一。一般地,洪水通常是指由大量降 雨或冰雪融化及水库溃坝等引起的突发性高水 位水流,其根本特征是水体水位的突发性上涨, 超过正常水位,淹没平时干燥的陆地,使沿岸 遭受洪涝灾害。

(2)洪水成因与分类
?根据成因,洪水可分为暴雨洪水(雨洪)、融雪洪水 (雪洪)、溃坝洪水和冰凌洪水等。其中暴雨洪水是我国 大多数河流的主要洪水类型,也是水文学的研究重点。 ?流域的暴雨特性、流域特性、河槽特性和人类活动等因 素,对洪水大小及其性质都有直接影响。

?按气象方面规定:24小时降雨量超过50mm或12小时降 雨量超过30mm的降雨称为暴雨。其中24小时降水量超过 100mm者称大暴雨,24小时降水量超过200mm者称特大 暴雨。

?暴雨特性:包括暴雨强度、暴雨持续时间(历时) 和空间分布等,尤其暴雨中心移动路线和笼罩面积, 对洪水有着巨大的影响。如暴雨中心向下游移动, 雨洪同步,常造成灾害性大洪水。
?流域特性:包括流域面积、形状、坡度、河网密 度及湖沼率、土壤、植被和地质条件等。如流域面 积大的流域,暴雨常是局地性的,大面积连续降水 是造成洪水的主要原因。而对小流域,暴雨笼罩整 个流域的机会多,易于形成洪水。

?河槽特性:包括河槽断面、河槽坡度、糙率等, 是河网调蓄能力的决定因素。
?人类活动:如修建蓄水工程,可拦蓄部分洪水, 削减洪峰,调节径流。

?根据洪水发生的区域差异可分为流域洪水(河流洪水) 和海岸洪水等类型。 ?根据洪水来源可分为上游演进洪水和当地洪水两类。上 游演进洪水是指上游径流量增大,使洪水自上而下推进, 洪峰从上游传播到下游有一段时间间隔;而当地洪水是指 由当地大量降水等原因引起地表径流大量汇聚河槽而造成 的洪水。 ?同一河流,一般上游洪峰比较尖锐,水位暴涨暴落,变 幅大;下游洪峰则渐趋平缓,水位变幅也减小。 ?洪水传播速度与河道形状有关,顺直河道洪水传播速度 快,弯曲河道洪水传播速度较慢,经过湖泊的河段洪水传 播速度更慢。 ?洪水期间,在没有旁侧支流加入的河段,同一断面上总 是首先出现最大比降,接着出现最大流速,然后出现最大 流量,最后出现最高水位。

2、枯水(low water)
(1)枯水概念 枯水是指长期无雨或少雨,缺少地表径流,河槽水位下降出现 较小流量甚至枯竭的现象。枯水期内的河川径流又称枯水径流。一 般地将月平均水量≤全年水量的5%的月份,算作枯水期。我国河流 枯水期一般为5个月左右。 (2)枯水径流的特点 枯水期间,由于降水很少,主要依靠流域蓄水,尤其地下水的 补给,并随着流域蓄水的消退,径流呈递减规律。当久旱之后,流 域蓄水量消耗最多,河流可能出现一年中的最小流量,小河甚至出 现干涸断流现象。 (3)枯水径流对国民经流的影响 枯水期,河流水量小,径流呈递减趋势,因此:水电站发电量 将减小;河道水浅,大船通航受到限制;灌溉用水、工业用水和城 市供水也将受到影响。因此,枯水期要特别注意节约用水、节约用 电、保护水资源。

(4)影响枯水径流的因素
枯水期,河流水源一方面是枯水期内的少量降水,但 更主要的是流域蓄水尤其地下水补给。也即是说,枯水径 流过程,实质上是流域蓄水量的消退过程。因此影响枯水 径流的因素与影响流域蓄水量的因素密切相关。

影响枯水径流的因素很多,主要有流域的水文地质条 件、流域面积大小、河流切割深度和河网密度等。例如, 砂砾层地区有较大的储水能力,枯水期可以缓慢补给河流; 粘土层地区则缺少这种补给。又如,流域面积大、河槽下 切较深的河流,获得的地下水补给量也较多。湖泊、沼泽、 森林和水库的调蓄作用都能增加枯水径流。 我国河流大多数枯水径流出现在10月至次年3-4月。

六、河流的分类
? ? ? ? ? ? ? ?

?
?

依据河流的补给和洪水进行分类,将世界河流分成四类九型 融水补给的河流 (l)平原和1000m以上山地融雪水补给的河流。 (2)山中冰雪融水补给的河流。 (3)春季或夏初雪水补给为主,常年有多量雨水补给的河流。 雨水补给的河流 (l)雨水补给,夏季有洪水的河流。 (2)冬季雨水补给为主,全年分配较均匀的河流。 (3)冬季雨水补给丰足,夏季降水很少的河流。 (4)由于气候干燥而不成河流。

? ? ?

干涸河流。 冰川补给的河流 冰川补给的河流为南极洲和格陵兰岛所 特有。

?按河流最终流入地将河流分为:内陆河、外流河 ?按河流流经的国家分类:国际性河流、非国际性河 流 ?按平面形态分类即按河型分类,分为顺直型、弯曲 型、分汊型、游荡型。(见河床地貌) ?按河型动态分类分河流为稳定和不稳定,或相对稳 定和游荡两大类,然后再按平面形态分为顺直、弯 曲、分汊等。 ?按地区分类一般分为山区(包括高原)河流和平原 河流两类,

七、河流与地理环境的相互影响
? ?

? ?

一)河流是流域内自然环境的产物,是气候的 一面镜子 河流的形成、发育、河流的水情变化等无 一不与自然地理环境密切联系,可以说,河流 是流域内自然地理各要素综合作用的产物。在 自然地理诸要素中,气候起主导作用。 1、河流是气候的产物 河流的补给水源、径流的形成过程及河流 的水情变化和河流的发育与地理分布都严格地 受气候条件制约。

例如,降水的形式、降水量多寡、降水强 度大小、降水时空分布、降水中心位置及其移 动方向直接影响着径流的形成和洪峰流量;而 蒸发的强弱又制约着降水转变为径流量的多少。 气温、风、空气饱和差也通过影响降水和蒸发 来影响着径流。通常,气候湿润地区,降水多、 河网密集、径流充沛;而气候干燥地区,降水 少、河网稀疏、蒸发强烈、径流贫乏。这说明 河流的发育和地理分布严格地受着气候条件的 控制。因此,有人把河流看成是气候的一面镜 子。

2、下垫面因素对河流的影响
? ? ?

?

?

? ?

(1)地貌因素 坡度 流域坡度直接影响流域汇流和下渗。坡度大、切割深,坡地 汇流和河网汇流速度快,汇流时间短,蒸发和下渗等损失少,则 径流量集中;反之,径流分散,蒸发和下渗损失量多,流量过程 线平缓。 流域高程 一般地,随着流域地势增高,降水量增加,四面固态降水比 重增加;同时,高程增加,气温降低,蒸发减弱。因此,地势增 高,径流增多,山区常成为多水中心。 坡向 迎风坡多地形雨,径流丰沛;背风坡处于雨影区,径流少。

(2)地质和土壤
岩石土壤性质、构造条件直接影响着下渗过程和地 下水的储存条件,进而影响着径流的形成。

(3)植被因素

植被,尤其森林植被能够拦截雨水,增大地表糙度, 增加下渗量,滞缓地表径流,削减洪峰,增加枯水径流, 对径流的年内分配具有重要调节作用。 (4)湖泊沼泽因素

湖泊和沼泽是天然的蓄水体,对径流有一定的调节 作用。

此外,人类活动对河川径流的形成也具有重要影响。

(二)河流对地理环境和人类社会发展有着重要影响
?

?

?

?

?

1、河流是陆地水体中最重要的组成部分,是水分循环的一 个重要环节 内陆河流把水分从山地输送到内陆盆地或湖泊中,实现 水分小循环;外流河则把大量水分由陆地带入海洋,为海陆 大循环的纽带。 2、河流能够挟带泥沙,进行冲刷、搬运、堆积等,是塑造 地表形态的主要动力之一 河流既是山地景观的创造者,又是大小冲积平原的奠基 者,还是内陆和海洋盆地中盐类的积累者。 3、河流是重要的自然资源,不仅给人类提供饮用所需的淡 水资源,而且在灌溉、发电、航运、水产养殖等方面发挥巨 大作用。

八、河流部分复习思考题

1.什么是凌汛? 2、从水源、分布地区、发生季节、补 给特征等多方面比较河流各补给类型。 3、掌握地表径流与地下径流分割方法。 4、掌握降雨径流形成过程。

5、从产生地区、产流条件和产流因素等方面比较蓄满 产流与超渗产流。 6、掌握径流主要特征值。 7、什么是正常年径流量? 8、河流在一年内通常包括哪几个水情特征期? 9、比较雨水补给类河流与融水补给类河流的不同。 10、什么是洪水和枯水? 11、掌握流域水量平衡方程。 12、了解河流分类。 13、了解河流与地理环境的相互作用。

14、某流域集水面积为600km2,其多年平均径流 总量为5亿m3,试问其多年平均流量、多年平均径 流深、多年平均径流模数为多少? [Q=15.9m3/s,R=833mm,M=26.6L/s.km2]

15、某水文站测得多年平均流量Q=822m3/s,该 站控制流域面积F=121000km2,多年平均降水量 P=767mm,试推求多年平均径流总量W、多年平 均径流深R、多年平均流量模数M和多年平均年径 流系数α。
[W=259×104m3,R=214mm, M=6.8L/(s.km2), α=0.28]


相关文章:
更多相关标签: