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這是一個關(guān)于河流PPT模板,這節(jié)課主要是了解河流、水系和流域,流域可分閉合流域和非閉合流域,河流的水情要素,三峽長江大通站水位測量。各種補給的特點,河流的分類等等介紹。河流是陸地表面上經(jīng)常或間歇有水流動的線形天然水道。河流在中國的稱謂很多,較大的稱江、河、川、水,較小的稱溪、澗、溝、曲等。藏語稱藏布,蒙古語稱郭勒。每條河流都有河源和河口。河源是指河流的發(fā)源地,有的是泉水,有的是湖泊、沼澤或是冰川,各河河源情況不盡一樣。河口是河流的終點,即河流流入海洋、河流(如支流流入干流)、湖泊或沼澤的地方,在干旱的沙漠區(qū),有些河流河水沿途消耗于滲漏和蒸發(fā),最后消失在沙漠中,這種河流稱為瞎尾河瞎尾河,歡迎點擊下載河流PPT模板哦。
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第六節(jié) 河 流
一、河流、水系和流域
(一)河 流
陸地表面經(jīng)常或間歇有水流動的泄水凹槽,稱為河流。
即為流動的水與凹槽的總稱,它主要是由于水流侵蝕作用的結(jié)果。
河流是水分循環(huán)的一個重要組成部分,是地球上重要的水體之一。它是塑造地表形態(tài)的動力,對氣候和植被等都有重要的影響。自古以來,河流與人類的關(guān)系很密切,它是重要的自然資源,在灌溉、航運、發(fā)電、水產(chǎn)和城市供水等方面發(fā)揮著巨大的作用。但河流也會給人類帶來洪澇災(zāi)害。因此,要開發(fā)利用河流,變水害為水利,就必須深入研究河流。
河流的分段:
較大的河流可分河源、上游、中游、下游、河口等五個部分,河源是河流的發(fā)源地。河口是河水的出口處。上游、中游、下游是從河源到河口之間的三個河段,它們有著不同的水文地貌特征。
這些特征是從上向下逐漸變化的。
上游的特點是:河谷呈“V”字形,河床多為基巖或礫石;比降大;流速大;下切力強;流量小;水位變幅大。中游的特點是:河谷呈“U”字形;河床多為粗砂;比降較緩;下切力不大而側(cè)蝕顯著;流量較大;水位變幅較小。下游的特點是:河谷寬廣,呈“︶”形,河床多為細砂或淤泥;比降很;流速也很小;水流無侵蝕力,淤積顯著;流量大;水位變幅較小。
(二)水系
一條河流的干支流構(gòu)成了脈絡(luò)相通的水道系統(tǒng),這個水道系統(tǒng)便稱為水系或河系。
水系特征主要包括河長、河網(wǎng)密度和河流的彎曲系數(shù)。
河長是從河口到河源沿河道的軸線所量得的長度。
河網(wǎng)密度是指流域內(nèi)干支流的總長度和流域面積之比,即單位面積內(nèi)河道的長度。可用下式表示:
D= ∑L/ F
式中:D為河網(wǎng)密度(km/km2);∑L為河流總長度(km);F為流域面積(km2)。
河網(wǎng)密度表示一個地區(qū)河網(wǎng)的疏密程度。河網(wǎng)的疏密能綜合反映一個地區(qū)的自然地理條件,它常隨氣候、地質(zhì)、地貌等條件不同而變化。一般地說,在降水量大,地形坡度陡,土壤不易透水的地區(qū),河網(wǎng)密度較大;相反則較小。例如我國東南沿海地區(qū)比西北地區(qū)河網(wǎng)密度大。
河流的彎曲系數(shù),是指某河段的實際長度與該河段直線距離之比值。
根據(jù)干支流分布的形狀,可進行水系分類,主要可分5類:
扇狀水系:干支流呈扇狀分布,即來自不同方向的各支流較集中地匯人干流,流域成扇形或圓形。我國的海河水系就屬此類。
羽狀水系:支流從左右兩岸相間匯人干流,形呈羽狀。如灤河水系。
平行狀水系:幾條支流平行排列。如淮河左岸的洪河、穎河、西浘河、渦河、澮河等。
樹枝狀水系:干支流的分布呈樹枝狀。大多數(shù)河流屬此種類型。如珠江的主流西江水系。
格狀水系:于支流分布呈格子狀,即支流多呈900角匯人于流。這是由于河流沿著互相垂直的兩組構(gòu)造線發(fā)育而成。如閩江水系。
一般較大的水系,難以用一種類型概括,大多是由兩種或兩種以上的水系類型所組成。
水系類型不同,對水情變化的影響不同。例如,扇狀水系,由于支流幾乎同時匯人干流,當整個水系普降大雨時,就易造成干流特大洪水。海河歷史上多水災(zāi)的原困之一即在于此。而羽狀水系因支流洪水是先后匯人干流的,因此各支流匯人的水量分先后排出,故不易形成水災(zāi)。灤河少水災(zāi)的原因之一,即是由于其為羽狀水系的緣故。
(三)流域
劃分相鄰水系(或河流)的山嶺或河間高地,稱為分水嶺。分水嶺最高點的連線,稱為分水線或分水界。如秦嶺是黃河和長江的分水嶺,而秦嶺的山脊線便為黃河和長江的分水線。分水線可分為地表分水線和地下分水線。地表分水線主要受地形影響,而地下分水線主要受地質(zhì)構(gòu)造和巖性控制。分水線不是一成不變的。河流的向源侵蝕、切割,下游的泛濫、改道等都能引起分水線的移動,不過這種移動過程一般進行得很緩慢。
分水線所包圍的區(qū)域,稱為流域。由于分水線有地表分水線和地下分水線,故流域也是指匯集地表水和地下水的區(qū)域。
流域可分閉合流域和非閉合流域。地表分水線與地下分水線重合的流域,稱為閉合流域。相反,稱為非閉合流域。
流域面積、流域形狀、流域高度、流域的坡度、流域的傾斜方向、干流流向等是流域的重要特征。這些特征對河川徑流的影響是明顯的。
例如:流域面積大,河水量也大,洪水歷時長,且漲落緩慢;流域形狀圓形較狹長形的洪水集中,且洪峰流量大;流域高度越高,河水量越多;流域向南傾斜的比向北的流域降雪易于消融;在中高緯度地區(qū),冬季有結(jié)冰的大河流,若在北半球,其流向自南往北流的,則易產(chǎn)生凌汛。
二、河流的水情要素
河流是通過它的流水活動影響和改變地理環(huán)境的。為了認識河流的特征及其地理意義,必須首先了解有關(guān)河流水情的一些基本概念。水情要素是反映河流水文情勢及其變化的因子。它主要包括水位、流速、流量、泥沙、水化學、水溫和冰情等。通過這些因素反映河流在地理環(huán)境中的作用,及其與自然地理環(huán)境各組成要素之間的相互關(guān)系,也是研究水文規(guī)律的基礎(chǔ)。
(一)水位
河流中某一標準基面或測站基面上的水面高度,叫做水位。水位高低是流量大小的主要標志。流域內(nèi)的降水和冰雪消融狀況等徑流補給是影響流量,同時也是影響水位變化的主要因素。但是,其他因素也可以影響水位變化。
例如:流水侵蝕或堆積作用造成河床下降或上升;河壩改變了河流的天然水位情勢;河中水草或河流冰情等使水流不暢,水位升高;入海河流的河口段和感潮段由于潮汐和風的影響而引起水位變化,等等?梢姡蛔兓嵌喾N因素同時作用的結(jié)果。這些因素各具有不同的變化周期,如流水侵蝕作用具有多年變化周期,徑流補給形式的變化具有季節(jié)性周期,潮汐影響具有日變化周期,等等,因而,河流的水位情勢是非常復(fù)雜的。
(二)流速
流速指水質(zhì)點在單位時間內(nèi)移動的距離。它決定于縱比降方向上水體重力的分力與河岸和河底對水流的摩擦力之比?梢赃\用等流速公式,即薛齊公式計算水流某一時段的平均流速v:
v = c RI
式中,R 為水力半徑;I 為河流縱比降;c 為待定系數(shù)。這是一個應(yīng)用很廣的基本公式。建立這一公式的基本出發(fā)點是:只有動力與摩擦力相等時,水流才沿河槽作等速運動
(三)流 量
流量是指單位時間內(nèi)通過某過水斷面的水的體積。常用Q表示,單位是m3/s。它可用下式表示:
Q= w v
式中:Q為流量(m3/s);w為過水斷面積(m2);v為流速(m/s)。
(四)河水溫度與冰情
河流的補給特征是影響河水溫度狀況的主要因素。由冰川和積雪補給的河流,水溫必然較低;從大湖泊流出的河流,春季水溫低而秋季水溫高;地下水補給量豐富的河流,冬春季水溫較高。還有許多其他因素影響河水溫度,例如,太陽輻射和流域的氣溫狀況,等等。河水溫度也隨時間而變化。夏季水溫有明顯的日變化,而且中低緯河流比高緯河流顯著。季節(jié)變化表現(xiàn)為夏季水溫高,冬季水溫低。北方河流并可以發(fā)生結(jié)凍現(xiàn)象。
三、河川徑流
(一)徑流的形成和集流過程
徑流的形成是一個連續(xù)的過程,但是可以劃分為幾個不同的特征階段。了解這些階段的特點,對于水文分析是重要的。
1.停蓄階段 降水落到流域內(nèi)一部分被植物截留,另一部分被土壤吸收,然后經(jīng)過下滲,進入土壤和巖石孔隙中,形成地下水。所以降水初期不能立即產(chǎn)生徑流。降水進行到大于上述消耗時,便在一些分散洼地停蓄起來。這種現(xiàn)象稱為填洼。停蓄于洼地的水也不能立即變?yōu)閺搅,所以這個階段叫做停蓄階段。對于徑流形成而言,停蓄階段是一個耗損過程;但是,從增加雨水對地下水的補給和減少水土流失來說,這個階段是具有重要意義的。
2漫流階段 降水進行到植物截留和填洼都已達到飽和,降水量超過下滲量時,地表便開始出現(xiàn)沿天然坡向流動的細小水流,即坡面漫流。坡面漫流逐漸擴大范圍,并分別流向不同的河槽里,叫漫流階段。
3.河槽集流階段 坡面漫流的水進入河道中,沿河網(wǎng)向下游流動,使河流流量大為增加,叫做河槽集流。河槽集流階段,大部分河水流出河口外,只有小部分滲過河谷堆積物補給地下水,待洪水消退后,地下水又反過來補給河流(圖5-7)。河槽集流過程在降水停止后還將繼續(xù)很長時間。這個階段包括雨水由坡面進入河網(wǎng),最后流出出口斷面的整個過程,它是徑流形成的最終環(huán)節(jié)。
上述三個階段是指長時間連續(xù)降水下發(fā)生的典型模式。實際上由于每次降水的強度和持續(xù)時間不同,各流域自然條件也不一樣,所以,無論是不同流域,或是同一流域在不同降水過程中的徑流形成,都可能有不同程度的差別。
(二)徑流計量單位
在研究某時段內(nèi)河流水量變化和比較各河流的徑流量時,都必須采用適當?shù)牧恐祦碛嬎。常用的量有以下幾種:
(l)流量Q
前已述及,流量是指單位時間內(nèi)通過某一橫斷面的水量,常用單位為m3/s。其計算式詳見前述水情部分。
(2)徑流總量W 徑流總量是指在一定時段內(nèi)通過河流某一橫斷面的總水量(一般指出口斷面)。常用單位為m3其計算式為:
W = QT
式中:Q為流量(m3/s);T為時段(如日、月、年等)長(s)。
(3) 徑流模數(shù) 徑流模數(shù)是指單位流域面積上產(chǎn)生的流量。常用單位dm3/(s· km2),其計算式為:
式中;Q為流量(m3/s);F為流域面積(km2);1000為單位換算系數(shù)(即lm3水為l000dm3)。
(4)徑流深度R 徑流深度是指單位流域面積上的徑流總量。也即是把徑流總量平鋪在整個流域面積上所得到的水層深度,常用單位為毫米(mm)。其計算式為:
式中:W為徑流總量(m3);F為流域面積(km2);為單位換算系數(shù)。
(6)徑流系數(shù) 徑流系數(shù)是指任一時段的徑流深度(或徑流總量)與該時段的降水量(或降水總量)之比值。其計算式為:
式中:R為徑流深度(mm);P為降水量(mm)。
三.河川徑流的變化
流是多變的,其變化具有必然性和偶然性 (l)年正常徑流量 :如果實測資料的年數(shù)增加到無限大時,多年平均徑流量將趨于一個穩(wěn)定的數(shù)值,此稱為年正常徑流量。(2)河川徑流的年際變化。由于影響徑流的重要因素——氣候具有年際變化,因此,河川徑流量和徑流過程也有年際變化,再加上其他自然地理因素的綜合作用的結(jié)果,使河川徑流的年際變化十分復(fù)雜。研究和掌握河川徑流的年際變化規(guī)律,對于一個地區(qū)自然地理條件的綜合分析評價,以及為水利工程的規(guī)劃設(shè)計都是很重要的資料。
反映年徑流量變化幅度主要是年徑流量的變差系數(shù)Cv值和絕對比率。
l)年徑流量的變差系數(shù) Cv值:其計算公式為:
即用常用年徑流變率的反差來表示,式中:K為第i年的年徑流變率(即: );n為觀測資料數(shù)列的年數(shù)。
例如,甲系列某5年的徑流深度(mm)分別為:220 210 200 190 180 乙系列某5年的徑流深度(mm)為:2020 2010 2000 1990 1980
從Cv值的物理意義可知,它能反映徑流總體的相對離散程度(即不均勻性)。年徑流量Cv值大,則年徑流量的年際變化劇烈,易發(fā)生洪、旱災(zāi)害,水工建筑物費用大;相反,Cv值小,則年徑流量的年際變化小,水工建筑物費用就小。
Cv值的變化與自然地理因素有著密切的關(guān)系,歸納起來有如下幾方面 降水量少的地區(qū),其Cv值大于降水量多的地區(qū)。因為降水量大的地區(qū),水汽輸送量大而穩(wěn)定,降水量的年際變化較小。同時,降水量豐富的地區(qū)地表供水充分,蒸發(fā)比較穩(wěn)定,故使年徑流Cv值;降水量少的地區(qū),降水量集中而不穩(wěn)定,蒸發(fā)量年際變化較大,致使年徑流Cv值大 以雨水補給為主的河流,其Cv值大于以地下水補給為主的河流,也大于以冰雪融水補給為主的河流。因為冰雪融水量主要取決于氣溫,氣溫年際變化較降雨年際變化小,故冰雪融水的Cv值很小。例如我國天山、昆侖山、祁連山一帶河流的Cv值只有0.l-0,2。以地下水補給為主的河流,因其補給量較穩(wěn)定,故其Cv值也較小。例如,無定河上游,雖降水少,但地下水補給量大,故Cv值較小,在 0.4以下,甚至只有 0.2- 0.3。
2.年際變化 徑流量的年際變化往往是由降水量的年際變化引起的。通常以徑流的離差系數(shù)來表示年徑流的變化程度。我國中等河流的離差系數(shù),長江以南一般在0.30 以下,長江下游及黃河中游各河流和東北山區(qū)河流為0.40,淮河為0.60,海河為0.70。這種大致從南向北增長的趨勢,與我國降水量變率的分布趨勢基本一致。
(五)特征徑流
1.洪水 河流的水位達到某一高度,致使沿岸城市、村莊、建筑物、農(nóng)田受到威脅的水位,稱為洪水位。連續(xù)的強烈降水是造成洪水的主要原因,積雪融化也可以造成洪水。流域內(nèi)的降水分布、強度、降水中心移動路線,以及支流排列方式,對洪水性質(zhì)有直接影響
2.枯水
枯水就是特別小的徑流?菟畯搅靼l(fā)生在以地下徑流補給為主的時期,故此時期稱為枯水期。
3、洪水、枯水期的調(diào)整洪水與枯水對國民經(jīng)濟均有不良的影響,因此,如何對洪水與枯水期進行調(diào)整就非常重要。目前調(diào)整的方法主要有:興修水利調(diào)整、天氣預(yù)報調(diào)整、人工降雨等
四、河流的補給
(一)河流補給的形式
降落在地表的雨水,除部分被植物截留、下滲和蒸發(fā)以外,其余的形成地表徑流,匯入河網(wǎng),補給河流。冰川、積雪、地下水、湖泊和沼澤,也都可以構(gòu)成河流的水源。
根據(jù)降水形式及其向河流運動的路徑的不同,河流補給可分為:
降水補給
融水補給
湖泊和沼澤水補給
地下水補給
(二)各種補給的特點
1.降水補給 雨水是全球大多數(shù)河流最重要的補給來源。降水補給為主的河流的水量及其變化,與流域的降水量及其變化有著十分密切的關(guān)系。我國廣大地區(qū),尤其是長江以南地區(qū)的河流,降水補給占絕對優(yōu)勢。據(jù)估計,我國河流的年徑流量中,降水補給約占70%,河流水量與降水量分布一樣,表現(xiàn)出由東南向西北遞減的趨勢;河流多在夏秋兩季發(fā)生洪水,也與降水集中于夏秋兩季有關(guān)。
2.融水補給 融水補給為主的河流的水量及其變化,與流域的積雪量和氣溫變化有關(guān)。這類河流在春季氣溫回升時,常因積雪融化而形成春汛。春季氣溫和太陽輻射的變化,不像降水量變化那樣大,所以春汛出現(xiàn)的時間較為穩(wěn)定,變化也較有規(guī)律。我國東北北部地區(qū)有的河流融水補給可占全年水量的20%,松花江、遼河、黃河的融水補給,可以形成不太突出的春汛。西北山區(qū)河流中山地帶的積雪及河冰融水,是山下綠洲春耕用水的主要來源。高山冰川的融水補給時間略遲,常和雨水一起形成夏季洪峰。
3.地下水補給 河流從地下所獲得的水量補給,稱地下水補給。地下水是河流較經(jīng)常的水源,一般約占河流徑流總量的15—30%。地下水補給具有穩(wěn)定和均勻兩大特點。深層地下水因受外界條件影響較小,其補給通常沒有季節(jié)變化,淺層地下水補給狀況則視地下水與河流之間有無水力聯(lián)系而定。
4.湖泊與沼澤水補給 湖泊、沼澤水補給量的大小和變化,取決于湖泊和沼澤對水量的調(diào)節(jié)作用。湖泊面積愈大,水量愈多,調(diào)節(jié)作用就愈顯著。一般說來,湖泊沼澤補給的河流,水量變化緩慢而且穩(wěn)定。
5.人工補給 從水量多的河流、湖泊中,把水引入水量缺乏的河流,向河流中排放廢水等,都屬于人工補給范圍。
五、河流的分類
依據(jù)河流的補給和洪水進行分類,將世界河流分成四類九型
融水補給的河流
(l)平原和1000m以上山地融雪水補給的河流。
(2)山中冰雪融水補給的河流。
(3)春季或夏初雪水補給為主,常年有多量雨水補給的河流。
雨水補給的河流
(l)雨水補給,夏季有洪水的河流。
(2)冬季雨水補給為主,全年分配較均勻的河流。
(3)冬季雨水補給豐足,夏季降水很少的河流。
(4)由于氣候干燥而不成河流。
矚目及雨水補給都不足的河流
干涸河流。
冰川補給的河破
冰川補給的河流為南極洲和格陵蘭島所特有。
按河流最終流入地將河流分為:內(nèi)陸河、外流河
按河流流經(jīng)的國家分類:國際性河流、非國際性河流
按平面形態(tài)分類即按河型分類,分為順直型、彎曲型、分汊型、游蕩型。(見河床地貌)
按河型動態(tài)分類分河流為穩(wěn)定和不穩(wěn)定,或相對穩(wěn)定和游蕩兩大類,然后再按平面形態(tài)分為順直、彎曲、分汊等。
按地區(qū)分類一般分為山區(qū)(包括高原)河流和平原河流兩類,
七、河流與地理環(huán)境的相互影響
河流是所在流域內(nèi)自然地理總背景下的產(chǎn)物。河水是以不同形態(tài)和經(jīng)過不同轉(zhuǎn)化途徑的降水為補給來源的。顯然,只有進入河床的水量足以保持經(jīng)常流動,即在足以補償蒸發(fā)和滲漏所造成的損耗時,才能夠形成河流。濕潤地區(qū)河網(wǎng)密集,徑流充沛而干燥地區(qū)河網(wǎng)稀疏徑流貧乏,說明河流的地理分布受著氣候的嚴格控制。實際上,河流的水文特征,包括水源的補給形式及其比例,水位、流量及其季節(jié)變化,結(jié)冰與否及結(jié)冰期長短,等等,無一不受氣候條件制約 。
另一方面,河流對地理環(huán)境也有顯著的影響。河流是地球水分循環(huán)的一個重要的、不可缺少的環(huán)節(jié),內(nèi)陸河流把水分從高山輸送到內(nèi)陸盆地底部或湖泊中,實現(xiàn)水分小循環(huán);外流河把大量水分由陸地帶入海洋,彌補海水的蒸發(fā)損耗,實現(xiàn)水分大循環(huán)。同時,熱量和礦物質(zhì)也隨水分一起輸送。南北向河流把溫度較高的水送往高緯地區(qū),或者相反,對流域氣溫都具有調(diào)節(jié)作用。而固體物質(zhì)的隨河水遷移,則使地表的高處不斷夷平和低處不斷被充填。所以河流既是山地景觀的創(chuàng)造者,又是大小沖積平原的奠基者,還是內(nèi)陸和海洋盆地中鹽類的積累者。
荒漠地區(qū)絕大多數(shù)綠洲的形成與河流有密切的聯(lián)系。流入干旱區(qū)的河流,不僅給那里帶來水分,而且使荒漠河岸林和灌溉農(nóng)業(yè)得以發(fā)展,從而形成了生機勃勃的綠洲景觀。
河流對于人類社會的發(fā)展也具有重要意義。它在交通運輸、灌溉、發(fā)電和水產(chǎn)事業(yè)等方面都為人類帶來了重要財富。
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