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水文学原理-第4章 河流与流域
2020年2月1日
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沿水流方向河流可分为:河 源、上游、中游、下游和河口 河源:河流的发源地,可以 是冰川、泉水、沼泽、湖泊等 上游:深山峡谷,落差大, 水流急,急滩瀑布 中游:两岸有滩地,河床较 稳定 下游:平原,河槽宽,比降 小,水流缓,浅滩河湾 河口:河流的终点,河口三 角洲
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河口
③流域平均宽度
流域平均宽度(B)——流域面积与流域长度的比值
B F L
若两个流域面积相等,L越大,则B越小,水的流程也越长,这 样的流域,洪峰流量较小。 反之,L小,B就大,这样的流域,洪水威胁就大。
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④流域形状 流域形状系数——流域平均宽度与流域长度的比值。
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(3)流域的自然地理特征主要包括: 地理位置 气候特征 下垫面条件
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流域地理位置:一般用流域中心或其边界的经纬度表示,如黄河 流域位于北纬32~42和东经96~11 9。还需要说明流域距离海洋 的远近以及与其他流域和周围较大山脉的相对位置,影响水汽的输 送条件,直接导致降雨量的大小和时空分布的不同。 流域气候条件:包括降水、蒸发、气温、湿度、气压、风速等。 降水量的大小及分布,直接影响河流年径流的多少;蒸发量则对年、 月径流有重大影响。气温、湿度、风速、气压等主要通过影响降水 和蒸发,从而间接影响流域径流。 流域下垫面条件:下垫面是相对于大气层而言的地球表面,流域 的下垫面条件指流域的地形地貌、地质构造、土壤和岩石性质、植 被、湖泊、沼泽、河网等情况。
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第二松花江与嫩江汇合流向东 北,经哈尔滨、佳木斯、同江等 市县,于同江县东北约7km处由 右岸注入黑龙江。 根据松花江干流的地形及河道 特性,可分为上、中、下三段, 即由三岔河至哈尔滨市为上段, 上段全长240km,区间集水面 积3万km2,河道流经松嫩平原 的草原、湿地。哈尔滨市至佳木 斯市是松花江干流中段,穿行于 断崖、低丘和草地之间。由佳木 斯至同江是松花江干流下段。
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扇状水系
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羽毛状水系
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树枝状结构
2020年2月1日 网状结构
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混合状水系
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三、分水线
当地形向两侧倾斜,使雨水分别汇入两条不同的河流中去,这一地形的 脊线起着分水的作用。分割相邻两个流域的高地称为分水岭,分水岭上最 高点的连线称为分水线,有对称与不对称(两坡岩性不同或两侧流域的侵 蚀基准面不同造成)两类。
线处处与等高线相垂直,且经
过一系列的山头和鞍部,可以
在地形图上直接确定。
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dc b
n gma
透明方格法通常是在透明纸上绘出边长为1mm的小方格,每个 方格的面积为1平方毫米,而所代表的实际面积则由地形图的比例 尺决定。
量测图上面积时,将透明方格纸固定在图纸上,先数出完整小方 格数n1,再数出图形边缘不完整的小方格数n2。然后,按下式计 算整个图形面积:
干(支)流:汇集的水流注入海洋或内陆湖泊的河流。汇入另 一条河流为支流。 支流可分为多级,直接汇入干流的河流为一级支流;直接汇入 一级支流的河流为二级支流,其余的可以此类推.还有其他分级 方法。
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2 2
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1
4
河网是由各级河流组成的网络。按斯特拉勒(Strahler)河流的级一般定 义为:从河源出发的河流称为一级河流,两条Ω级河流汇合成的河流称 为Ω+1级河流(Ω±1,2,...);两条不同级河流汇合成的河流的级是两 条河流中较高的级。
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第二节 流域与水系特征
1、 流域特征
流域特征主要: 流域的形状特征 流域的地形特征 流域的自然地理特征
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(1)流域的形状特征主要: 流域面积 流域长度 流域平均宽度 流域形状系数
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①流域面积
因地下分水线不易确定,通常所指的流域为地面分水线包围 的区域。地面分水线所包围区域的平面投影面积,称为流域面 积,记为F,以km2计。 可在适当比例尺的地形图上勾绘出流域地面分水线后,量出 流域面积。勾绘地面分水线时一定要保证其与每条等高线在相 交处垂直。因流域形状大多不规则,勾绘出分水线后,采用方 格法或求积仪法,定出流域的面积。 河流的流域面积可以计算到河流的任一河段,如水文站控制 断面、水库坝址断面或任一支流的汇合口处。如不特别说明, 流域面积是指河口断面以上地面分水线包围的面积。
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2、 水系 河流长度与河网密度
河流长度指从河口到河源区河流最初具有地表水流形态的地点的 河道水面中心线的距离,简称河长。一般可由一定比例尺的地形图 上量得。
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河网密度指流域内河流总长度与流域面积的比值。即:
KD L F
河网密度↗,流域切割程度↗,径流汇集速度↗;反之, 河网密度↘,流域排水不畅,径流汇集速度↘。
K
B L
F L2
K值越小,流域越狭长,径流变化越平缓; K值越大,流域近于扇形,易形成洪水。
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(2)流域的地形特征主要体现在: 流域平均高程 流域平均坡度 面积高程曲线
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流域平均高程指流域地面分水线内地表的平均高程。直接影响流 域的气温和降水。
闭合流域
注意:流域是相对于某一出口断面的。 当不指明断面时,即指对河口断面以上 区域。
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非闭合流域
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五、坡地
流域中水系以外的陆域部分称为坡地。 坡地的几何形状:倾斜面、收敛曲面、发散曲面
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六、流域基本单元
一个流域按流域内的自然分水线划分成若干不嵌套的子流域, 再划分成更小的不嵌套的子流域……最后划分成不可在划分 的部分就是流域基本单元,它是组成流域的最小单位。 基本形状:书型、扇形、倒扇形、马蹄形
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第三节 河流的纵横断面
1、河流的横断面
垂直于流向方向的断面称为横断面,简称断面。 枯水期水流流经部分称为基本河床;洪水期被水被水淹没称为洪 水河床 断面内有水流流经的部分称为过水断面。
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(1)横断面类型 按水力特性河流横断面可分为:单式断面,复式断面
两等高线间的平均坡度Ji为
式中,l1l2l3为各等高线的长度
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面积高程曲线 某些水文要素,如降水、蒸发等,与高程之间具有一定的 关系,为研究高程对水文特征值的影响,就需要了解流域面 积随高程的分布变化情况。 具体作法是量算出相邻两条等高线之间的面积,统计出大 于等于某一高程的面积与流域面积之比,然后以高程为纵坐 标,面积比为横坐标绘出光滑曲线,如图3—5所示。
Hale Waihona Puke 山脊线山谷线倾斜变换点
方向变换点
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四、流域
流域是汇集地面水和地下水的区域,也即是分水线
包围的集水区。有地面集水区和地下集水区两类。平时所指 的流域一般指地面集水区。 (大中型流域、小流域或者 石灰岩地区)
地面分水线与地下分水线重合的流域 称为闭合流域;完全闭合流域是不存在 的 地面分水线与地下分水线不重合的流 域称为非闭合流域。
◎宜昌
◎ 湖口
上海◎
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河流
外流河:最终汇入海洋的河流。如长江、黄河等。
内流河:汇入内陆湖泊或消失于沙漠的河流。如青海的 格尔木河、新疆的塔里木河等。
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二、水系(河系) 流域中干流及其全部支流交汇形成的树枝状或网状结构称为 水系、河系或河网.
树状结构:自然形成的水系多为树状结构; 羽毛状:多为狭长型流域 平行状:多为扇形流域 混合状:介于上述二者之间 网状结构:人工开挖形成的平原水系可为网状结构。
分别为河段上下游 河槽(或水面)上
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伊勒呼里山
三岔河◎
◎
哈尔滨
同江 佳木斯
◎
白头山天池
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长江源于唐古拉山脉,在唐古拉山脉主峰各拉丹冬西南侧。 从江源到入海口,可分为三大段:湖北宜昌以上为长江上游;宜昌至江西湖口 为长江中游;从湖口至入海口(崇明岛)为下游。
格拉丹东雪山
河源
上游 分段 中 游
下游
河口
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山峰:地形等高线中的极大值 山脊:山峰的下坡方向 鞍部:相邻山峰之间的区域 河流水源包括地下水和地表水,分水线也有地面分水线和地下分水线。 垂直方向上不重合。 地表分水线:将地面河流分开流向相邻两条河流 地下分水线:将含水层中的地下水流分开流向相邻两条河流
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山顶点
鞍部点
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通常是在地形图上确定汇水面积。
汇水面积是由山脊线所构成的
区域。如图,某公路经过山谷
地区,欲在m处建造涵洞,cn
和em为山谷线,注入该山谷的
e
雨水是由山脊线(即分水线)a、
b、c、d、e、f、g及公路所围
成的区域。
f
区域汇水面积可通过面积量测
方法得出。
根据等高线的特性可知,山脊
流域平均坡度:对地表径流的产生、集流、下渗、土壤水、地下 水、土壤流失、河流的含沙量等均有很大影响。可用下式计算: