河流与流域的基本知识

河流与流域的基本知识

小蝌蚪找妈妈啊

小蝌蚪找妈妈啊 Lv.2

2021年04月27日 09:58:01

来自于水文与水资源工程

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河川水流是最便于开发利用的水资源。目前，水利工程主要是控制和利用河川水流为国民经济服务。因此，水利工作者必须首先了解河流与流域的基本知识。

河川水流是最便于开发利用的水资源。目前，水利工程主要是控制和利用河川水流为国民经济服务。因此，水利工作者必须首先了解河流与流域的基本知识。

一、河流与水系

（1）河流我国大多数河流的水源补给主要依赖于降水。雨水降落至地面后，除下渗、蒸发和洼地容蓄外，其余水量以地面径流的形式汇集成小的溪流，再由溪流汇集成江河；渗入土壤和岩层中的水分，除蒸发外大部分成为地下水，以地下径流的形式也逐渐汇入江河。这种汇集地面径流的天然水道称为河流。

（2）水系自然情况下由高向低、由小到大逐渐汇流的河流系统，称为水系。汇流的最末一级，直接流入海洋或湖泊的河流，通常称为干流。汇入干流的河流称为一级支流；汇入一级支流的为二级支流，以此类推。干流及其支流系统即为水系。水系通常用干流的名称来称呼，例如长江水系、黄河水系等。当研究某一支流或某一区域时，也有用支流的名称或区域的名称来称呼的，如汉江水系、淮北水系等。

（3）水系特征由于各地区的自然地理条件不同，河流的发育阶段也不相同，因此，各地区的水系形状及其组成特征也各不相同，见图1～图3。不同的水系其汇流条件和暴雨洪水过程是不同的。分析研究水系的组成及其特征，对于了解河流的自然情势是十分必要的。

图1 扇状水系

图2 羽毛状水系

图3 平行状水系

二、流域及其特征

（1）流域河流的集水区域，称之为流域。地面高低不平，当地形向两侧倾斜时，降落到地面的雨水分别向两侧流动，雨水分别汇集到不同的两条河流中去。这一地形上的脊线起着分水的作用，称为分水线，或称分水岭。分水线是流域的边界线，可根据地形图勾绘，它一般通过山岭脊背的高处。

（2）流域面积流域的分水线和出流断面所包围的面积称为流域面积，其单位为km2。流域面积的大小应根据出流断面来确定，如图4所示。出流断面为I时，其相应流域面称为A（有斜线部分）；出流断面为Ⅱ时，其相应流域面积为A与B之和，即虚线包围的全部区域的面积。

图4 流域示意图

流域面积是河流的基本特征。一般地说，在自然条件基本相同的条件下，流域面积愈大，径流量也愈大，对径流过程所起的调节作用也愈大。例如，小流域暴雨洪水常常陡涨陡落，而大流域的洪水过程比较平缓；小流域径流变差大，而大流域径流变差较小；一般河流的水量是越往下游越大。

（3）流域的长度和平均宽度流域长度是指从河源到出口断面流域的几何中心线长度。其求法是，以出口断面为圆心，画出若干不同半径的圆弧交流域边界于两点，则这些弧线中点连线的长度即为流域长度。当流域左右岸的流域面积大致对称时，可用干流的河长作为流域长度。流域面积除以流域长度的数值，即为流域的平均宽度。

流域长度与流域平均宽度的比值，反映流域形状的特征。一般地说，其比值大的，即流域狭长，它的洪水过程较为平缓。

（4）流域的自然地理条件包括地理位置、气候条件、土壤性质、地形、地质构造、塘库、湖泊以及植被等。这些自然地理环境都将直接或间接地影响河川径流的形成及其过程。例如，地理位置和山川形势，直接影响内陆水分循环和水汽的运移；气候条件直接和间接地影响径流大小；土壤性质与地质构造，同河流的地下水补给量、下渗损失量、流域冲刷程度等有密切的关系；地形及植被，与暴雨洪水直接相关；湖泊、塘库对河川径流起着均化的调节作用等等。

三、河流的纵横断面

（一）河槽与河谷

河流实质上有两个方面：一是流动着的水；二是水在其中流动的河槽。在枯水期和平水期行水的河槽，叫基本河槽或枯水河槽，习惯上又简称河床。在洪水期才有水通过的叫洪水河槽。

自然河流在其发展与演变过程中，由于水流的侵蚀作用，不断地纵向下切和横向拓宽，逐步发展形成河流两岸的洼谷地形，我们称之为河谷。河槽只是河谷的一部分，即河槽只是河谷底部有河水流过的那一部分。通常河谷由谷底、谷坡、坡麓、谷缘等部分组成。有的河谷还有多级台地，如图5和图6所示。

图5 河谷的组成部分

图6 河谷的台地

河谷的形成和发展，除河流的侵蚀作用外，还有搬运作用和沉积作用。河流的搬运能力取决于流速的大小。一般地说，上游比下游的搬运能力大；洪水期比枯水期搬运能力大。在搬运和沉积的过程中，对泥沙还有显著的分选性。上游河床多为较大的卵石，中游则为细砾石和粗砂，下游仅有沙和泥。河流沉积所造成的地形主要有：冲积扇、淤积平原、三角洲等。

（二）河槽纵断面

河槽最深处的连接线称为溪线或深泓线。沿深泓线逐段量出河长及各点的河底高程，以河底高程为纵坐标，河长为横坐标，可绘出河槽纵断面图，如图7所示。

图7 河槽纵断面图

从河槽纵断面图上可以得出任一河段的长度、落差和比降。所谓落差是指河段两端的河底或水面的高程差。所谓比降是指河段的落差与相应河段长度之比，即表示单位河长的落差。一般以百分率、千分率或万分率表示。

（三）河槽横断面

河槽中垂直于主流方向的断面，称河槽横断面，或称过水断面。洪水位以下的断面叫洪水横断面，枯水位以下的断面叫枯水横断面或称主槽。

按照水力特性，河槽横断面通常概括地分为单式断面和复式断面两大类，如图8所示。

图8 河槽横断面的类型

图9 水面横比降

横断面的水面通常并不呈严格的水平面，特别是在河弯处，因离心力的作用，在凹岸附近水面高，凸岸附近水面低，见图9。

在顺直河段，也有可能产生横比降，例如在涨水时，中间水面较两岸高，河中的漂浮物向两岸移动；在落水时，中间水面较两岸低，漂浮物向河流的主槽移动。

四、河流的分段

河流按其河谷和河床特点、河床比降、冲淤程度、流速及流量大小、以及水情变化等特点，从上到下一般分为河源、上游、中游、下游及河口五段。

（1）河源河流发源的地方叫河源，一般指河流开始的局部地区。一般河流多发源于山岭，但也有的河流发源于平原、湖泊、沼泽或涌泉地区。

（2）上游直接与河源相接的河流上段叫上游，其特征是：比降陡，水流急，下切作用强烈；一般河谷狭，两岸多高山，成V形河谷；多急滩、瀑布，洪水猛涨猛落变化剧烈。例如，黄河在河口镇以上称上游，长江在宜昌以上称上游。

（3）中游上游以下称中游，其特征是：河床比降较平缓，水流下切作用弱，两侧侵蚀使河面逐渐加宽，冲刷和淤积作用比较显著，河床中出现浅滩或沙洲。

（4）下游河流的最下一段称下游，其特征是：河床比降平缓，流速小，河床大部分处于淤积状态，浅滩、沙洲到处可见，并且河谷宽，流量大，河道蜿蜒曲折、多汊流。

（5）河口河流注入海洋、湖泊，或注入其他河流，其注入口叫河口。由于河口突然扩大，流速降低，加之潮汐的影响，水流中的泥沙大量淤积，形成多汊的河口三角洲。有的河流消失在沙漠中，没有河口，俗称瞎尾河。

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