1、第六节 河流 河流功能河流功能主要是汇流和泄水排沙。但是，处于不同气候区的大河，不仅泥沙物质总输送量有很大的差别，而且泥沙物质输送量占总物质输送量的比率，也有很大的差别。从而说明，不同气候区的大河，具有不同的水环境特性。河流水环境指标体系河流水环境指标体系 包括流域水文水质特征、河流水文水质特征等，如干流、支流、水系、流域面积、流域形状系数、流域平均坡度、流域平均高度、流域气 候、流域生态等描述流域特征；河床、断面、湿周、河宽、河深、宽深比等描述 河道特征；水位、流速、流量、含沙量、迳流量、输沙量等描述水文特征；此 外，还有描述水质、水的理化性质等一系列的项目指标。2019年年4月月4日山东省
2、政府通报，这个省当年度首日山东省政府通报，这个省当年度首 次环保专项行动暗访的次环保专项行动暗访的43个河流断面中，仅有个河流断面中，仅有1个个 河流断面水质达到农灌标准，绝大多数被监测的河河流断面水质达到农灌标准，绝大多数被监测的河 流断面水质劣于地表水环境质量流断面水质劣于地表水环境质量类标准，环保人类标准，环保人 士表示，劣士表示，劣类水完全为废水，起码的农业灌溉也类水完全为废水，起码的农业灌溉也 不能使用。不能使用。v一、河流、水系和流域一、河流、水系和流域 陆地水以河流、湖泊、沼泽、冰川和地下水等形式存在。陆地水以河流、湖泊、沼泽、冰川和地下水等形式存在。（一）河流、水系和流域的概念
3、（一）河流、水系和流域的概念 河流河流：降水或由地下涌出地表的水，汇集在地面低洼处，：降水或由地下涌出地表的水，汇集在地面低洼处，在重力作用下经常地或周期地沿流水本身造成的洼地流动在重力作用下经常地或周期地沿流水本身造成的洼地流动 水系水系：河流沿途接纳众多支流，并形成复杂的干支流网河流沿途接纳众多支流，并形成复杂的干支流网 络系统，就是水系络系统，就是水系。流域：流域：每一条河流和每一个水系都从每一条河流和每一个水系都从 一定的陆地面积上获一定的陆地面积上获得补给，这部分得补给，这部分 陆地面积就是河流和水系的流域陆地面积就是河流和水系的流域,也就是河也就是河流和水系在地面的集水区。流和水系
4、在地面的集水区。（二）水系形式（二）水系形式 按照一定的按照一定的岩层构造、沉积物性质和新构造应力场岩层构造、沉积物性质和新构造应力场的反映，水系形式通常分为：树状、格状和长方形三的反映，水系形式通常分为：树状、格状和长方形三类。类。（按流域形状划分）（按流域形状划分）按照按照干支流相互配置的关系或它们构成的几何形态干支流相互配置的关系或它们构成的几何形态划分可分为：扇状水系、羽状水系、梳状水系和平行划分可分为：扇状水系、羽状水系、梳状水系和平行水系四类。平行水系易引发洪水。水系四类。平行水系易引发洪水。按照水系流向的相互关系划分：向心水系和辐散水按照水系流向的相互关系划分：向心水系和辐散水系
5、。系。树枝状水系树枝状水系：一般发育在抗侵蚀能力比较一致一般发育在抗侵蚀能力比较一致的沉积岩或变质岩区；的沉积岩或变质岩区；格状水系格状水系：经常出现在岩层软硬相间、地下水经常出现在岩层软硬相间、地下水源比较丰富的的平行褶皱构造区；源比较丰富的的平行褶皱构造区；长方形水系长方形水系：则往往和巨大的的断裂构造相联则往往和巨大的的断裂构造相联系。系。大帽山v在距福州约20公里的闽侯县南通乡境内，发源于县南古崖山尾东麓，为大樟溪下游南岸支流。流域面积约62平方公里，其间水平长度500米以上的溪流有24条，取名“十八”，形容其多。第三批省级风景名胜区。全区散布着由火山岩构成的峰、岩、崖、谷、洞、石，山
6、水交融，天然浑朴，有西溪瀑布、乌龙戏珠、大帽山、文笔峰、宝塔峰、三仙洞等景点。游客一般从三、四重溪开始游览。四重溪又称风光岩，附近的皇冠峰肃穆挺拔，峰下有一高米的独峰斜立，象探身招呼客人的侍者，人称“侍者峰”。五重溪又称黄坑口，主要景点有石人、石马、石风帆等。石风帆是在干流河道中残留的一块巨石，高出水面5.2米。六重溪、七重溪有鸳鸯洞、流纹岩、三层岩等景点。八重溪的龙潭、知音瀑布等都很出名。水深10余米，潭中山峰倒影，风景秀美。知音瀑布是当地大小12个瀑布的代表，瀑高40多米，宽10多米，丰水时甚为壮观。八重溪与九重溪间为宽40米的溪流所隔，有竹筏过渡。十三重溪以下人迹罕至。景区东北部的大帽山
7、，又名古灵山，海拔786.3米。晴日登顶，可一览十八重溪山水秀色。此外，宝塔峰俊秀凌空，玉女石、猴洞、倾缸瀑布、天柱瀑布等也各有特色。奇特的火山岩地貌、典型的季节河、成群的野生猕猴景区的三大特色。树树 枝枝 状状 水水 系系长洲长洲塘福塘福v塘福塘福，是香港大屿山的一处村落和地方，为其中一处假日渡假地点。v塘福泳滩在塘福南部，其景观常常吸引游客在此游泳，因此，塘福那里有大量短期客租屋提供给游客暂住。几条小河流经塘福，适合耕作，其中一条河流位处塘福西部。v其河流亦流经蔴埔坪，蔴埔坪地区有时亦视为塘福地区之一，那里有一座蔴埔坪监狱。蔴埔坪南方的海湾叫塘福庙湾，因紧接塘福庙而命名。塘福庙旁边是Fla
8、g光缆亚欧段海底电缆中转站，并通往南中国海。火星表面的树枝形河流火星表面的树枝形河流（三）河流的纵横剖面（三）河流的纵横剖面 河源与河口的高度差，就是河流的河源与河口的高度差，就是河流的总落差总落差。某一。某一河段两端的高度差，则是这一河段的河段两端的高度差，则是这一河段的落差落差。单位。单位河长的落差，叫做河流的河长的落差，叫做河流的比降比降。河流纵断面河流纵断面 能够很好地反映河流比降的变化。能够很好地反映河流比降的变化。如下图，河流的纵断面：如下图，河流的纵断面：河河流流的的纵纵断断面面河流纵断面的类型可分为四种：v直线形纵断面(年轻河流)：全流域比降接近一致的纵断面。v平滑下凹形纵断面
9、（成熟河流）：河源比降大，向下游递减的纵断面。v下落形纵断面（早期或中期河流）：比降上游小，下游大的纵断面。v折线形纵断面（中期）：各段比降变化无规律的纵断面。v纵断面的类型与地质、地貌及河流的年龄相关。河河 流流 纵纵 剖剖 面面河流的横断面v河槽中垂直于流向并以河床为下界、水面为上界的断面，就是河流的横断面。v由于地转偏向力和弯曲河道中河水离心力的影响，水面具有横比降。v由于流速分布不均匀，水面还发生凹凸变形，所以河水面不是一个严格的平面。（四）河流的分段（四）河流的分段 一条河流常常可以根据其一条河流常常可以根据其地理地质特征地理地质特征分为分为 河源、河源、上游、中游、下游和河口五段。
10、上游、中游、下游和河口五段。河源河源 是指河流是指河流最初具有地表水流形态最初具有地表水流形态的地方；的地方；上游上游 是指是指紧接河源的河谷窄、比降和流速大，水量小、紧接河源的河谷窄、比降和流速大，水量小、侵蚀强烈、纵横面呈阶梯状并多急滩和瀑布侵蚀强烈、纵横面呈阶梯状并多急滩和瀑布的河段。的河段。中游中游 水量逐渐增加，比降已较和缓水量逐渐增加，比降已较和缓；下游下游 河谷宽广河谷宽广,河道弯曲，河水流速小而流量大，淤河道弯曲，河水流速小而流量大，淤积作用显著，到处可见浅滩和沙洲积作用显著，到处可见浅滩和沙洲。河口河口 是是河流入海、入湖或汇入更高级河流处，经常有河流入海、入湖或汇入更高级河
11、流处，经常有泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、入湖处形成三泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、入湖处形成三角洲角洲。河床河床也叫河槽，是指线形低凹（河谷）中被水流淹没的 部分。枯水时期有水流的部分叫枯水河槽枯水河槽，也称基本河槽 或主槽；洪水时期被河水淹没部分叫洪水河槽洪水河槽。横剖面上水与河槽的接触界线称湿周湿周，水面线长称水面水面 宽宽，水面宽与湿周所包围的断面称水道断面水道断面，其中水流速 大于零的部分称过水断面过水断面，流速等于零的部分叫死水断死水断 面面，当死水断面面积很小时，可视水道断面为过水断面。过水断面面积（）除以湿周（X）称水力半径水力半径，过水 断面面积除以水面宽（B）为
12、平均水深平均水深（H）。河床上凹凸不平的岩块、泥沙堆等对于水流所发生的阻碍 作用称为河床糙度河床糙度，绝对糙度是河床表面各凸出部分高出 平均平滑曲线的平均值，相对糙度为绝对糙度与平均水深 之比。河槽水动力多以水流速度水流速度与流量流量来表示。一般河流上游的功能以一般河流上游的功能以汇水和流水侵蚀为主汇水和流水侵蚀为主，水环境特点是它被约束在峡谷，水环境特点是它被约束在峡谷 之中，之中，水流湍急，流速与水位变化快、变幅大，水动力作用特别强，侵蚀水流湍急，流速与水位变化快、变幅大，水动力作用特别强，侵蚀谷底并谷底并 发育深槽，侵蚀水下岸坡并导致崩塌滑坡等发育深槽，侵蚀水下岸坡并导致崩塌滑坡等 河流
13、中游的功能以河流中游的功能以输水输沙输水输沙为主，水环境特点是水的为主，水环境特点是水的时聚时泄变时聚时泄变 化比较快，化比较快，因而水的蚀、积作用转换比较快因而水的蚀、积作用转换比较快；河流下游水环境特征河流下游水环境特征是比较稳定，水位流速流量变化相对比较小，有稳定的是比较稳定，水位流速流量变化相对比较小，有稳定的 淤沙、输沙和多样化的河道变迁淤沙、输沙和多样化的河道变迁，并逐步向河口海岸海洋水环境过渡；，并逐步向河口海岸海洋水环境过渡；河口水环境系统的特点，是河口水环境系统的特点，是河流水动力作用逐步被海岸海洋水动力作用所替代河流水动力作用逐步被海岸海洋水动力作用所替代 并以不同并以不同
14、 方式营造方式营造 三角洲三角洲。长江河长江河源和上游源和上游长江源头的各拉丹东雪山沱沱河的晚霞瀑瀑 布布尼罗河三角洲尼罗河三角洲河口及拦门沙河口及拦门沙 （五）流域特征对河流的影响（五）流域特征对河流的影响 流域面积是流域的重要特征之一。除干燥区外，一般流域面积是流域的重要特征之一。除干燥区外，一般是是流域面积越大，河流水量也越大流域面积越大，河流水量也越大。此外，流域形状对。此外，流域形状对河流水量变化也有明显的影响。河流水量变化也有明显的影响。流域中干支流总长度和流域面积之比，称为河网密度，流域中干支流总长度和流域面积之比，称为河网密度，计算式为：计算式为：D=L/F D的单位为的单位为
15、km/km2。河网密度是地表径流丰富与否的标志河网密度是地表径流丰富与否的标志之一。流域之一。流域气候气候、植植 被、地貌特征、岩石土壤渗透性和抗蚀能力被、地貌特征、岩石土壤渗透性和抗蚀能力，是河网密度，是河网密度 大小的决定性因素。大小的决定性因素。二、水情要素二、水情要素 （一）水位（一）水位 河流中某一标准基面或测站基面上的水面高度，叫做河流中某一标准基面或测站基面上的水面高度，叫做水位。水位。流域内的径流补给是影响流量、水位变化的主要因素。流域内的径流补给是影响流量、水位变化的主要因素。水位过程线：用纵坐标表示不同时间的水位高度，横水位过程线：用纵坐标表示不同时间的水位高度，横坐标表示
16、时间，即可绘出水位过程线。坐标表示时间，即可绘出水位过程线。相应水位线：用纵轴表示上游站水位，横轴表示下游相应水位线：用纵轴表示上游站水位，横轴表示下游站水位，即可绘出两个测站的相应水位曲线。站水位，即可绘出两个测站的相应水位曲线。相应水位：河流各站的水位过程线上，上下游站在同相应水位：河流各站的水位过程线上，上下游站在同一一 次涨落水期间位相相同的水位，叫相应水位。次涨落水期间位相相同的水位，叫相应水位。平均水位：是单位时间内水位的平均值。平均水位：是单位时间内水位的平均值。中水位：一年中观测水位值的中值。中水位：一年中观测水位值的中值。平均高水位和平均低水位：各年最高水位与最低水位平均高水
17、位和平均低水位：各年最高水位与最低水位各自的平均值。各自的平均值。中水位v某一时段内，取按大小顺序排列的某一时段内，取按大小顺序排列的逐日水位逐日水位值居中值居中的水位。的水位。v一年中，各有半数日期的水位高于和低于中一年中，各有半数日期的水位高于和低于中水位。水位。v与平均水位不同，可看作在时段内高于或低与平均水位不同，可看作在时段内高于或低于中水位的水位机会相等，而平均水位是时于中水位的水位机会相等，而平均水位是时段内水位的平均值。段内水位的平均值。相相应应水水位位曲曲线线 （二）流速（二）流速 流速指流速指水质点在单位时间内移动的距离水质点在单位时间内移动的距离。可用可用 等流速公式（薛
18、齐公式）等流速公式（薛齐公式）计算某一时段的平均流计算某一时段的平均流 速：速：V=C(RI)1/2 R：水力半径，为过水断面面积与水浸部分弧长之比；：水力半径，为过水断面面积与水浸部分弧长之比；I：河流纵比降；：河流纵比降；C：待定系数。：待定系数。建立等流速公式的基本出发点是：只有动力与摩擦力建立等流速公式的基本出发点是：只有动力与摩擦力相等时，水流才沿河槽作等速运动。相等时，水流才沿河槽作等速运动。如下图所示：如下图所示：推导平均流速公式的示意推导平均流速公式的示意v 薛齐公式中的薛齐公式中的 C 是一个不定值，可能决定于是一个不定值，可能决定于糙度、深度、过水断面形状等。下面是两个最常
19、糙度、深度、过水断面形状等。下面是两个最常用的计算用的计算C值的公式：值的公式：v 1.满宁公式：满宁公式：C=(1/N)R1/6;N：河槽粗糙系数（可查表得到）；：河槽粗糙系数（可查表得到）；R：水力半径。：水力半径。v 2.巴甫诺夫斯基公式：巴甫诺夫斯基公式：C=(1/N)Rx；x2.5N1/20.130.75R1/2(N1/20.10)流速的测定：浮标法，流速仪流速的测定：浮标法，流速仪 流速的分布规律v1.河底与河岸附近流速最小，流速从水底向水面和从岸边向主流线递增。v2.绝对最大流速出现在水深110 310处，弯曲河道的最大流速接近凹岸处。v3.平均流速与水深的610处的点流速相等。
20、v4.顺风时最大流速常出现在水面，逆风时，上层流速减小，甚至为负数，最大流速往往在下层水流的上部。v5.河底有障碍时，最大流速常在水面。v6.水面冰封时，最大流速在水深的610处。v7.在深槽，深度越大，最大流速距水面较近。v8.在浅滩，其上游最大流速往往在水面，浅滩处最大流速则在水下较深处。（三）流量（三）流量 1.定义：单位时间内通过某过水断面的水量，叫做定义：单位时间内通过某过水断面的水量，叫做流量流量。计算式为：计算式为：Q=Av；A为断面积，为断面积，v为平均流速。为平均流速。2.流量和水位之间的内在联系：流量和水位之间的内在联系：V=C(RI)1/2=f1(H),A=f2(H),那
21、么，那么，Q=f1(H)f2(H)=F(H)这个公式所表示的就是水位流量关系曲线，如下图：这个公式所表示的就是水位流量关系曲线，如下图：在实际工作中，常常还需绘制另一种曲线在实际工作中，常常还需绘制另一种曲线流量过程流量过程线线。如下图所示：。如下图所示：流流量量过过程程线线 （四）水温与冰情（四）水温与冰情 1.影响影响水温水温的因素：的因素：（1）河流的）河流的补给特征补给特征；【主要因素】；【主要因素】（2）河水温度也随）河水温度也随时间时间变化；变化；（3）河水温度还）河水温度还随流程远近随流程远近而发生变化；而发生变化；（4）河流水温）河流水温受河流流向受河流流向的影响。黄河的春汛的
22、发生。的影响。黄河的春汛的发生。2.冰情冰情 当气温降到当气温降到0 oC以下，水温降到以下，水温降到0 oC时，河中开始出现时，河中开始出现冰晶，岸边形成岸冰。冰晶扩大，浮在水面形成冰块。冰晶，岸边形成岸冰。冰晶扩大，浮在水面形成冰块。随着冰块增多和体积增大，河流狭窄处和浅水处首先发随着冰块增多和体积增大，河流狭窄处和浅水处首先发生阻塞，最后使整个河面封冻。生阻塞，最后使整个河面封冻。（1）结冰期：与流速有关，缓慢流动易结冰）结冰期：与流速有关，缓慢流动易结冰（2）封冰期（封冻期）封冰期（封冻期）（3）解冻期）解冻期三、河川径流三、河川径流 （一）径流的形成和集流过程（一）径流的形成和集流过
23、程 径流的形成是一个连续的过程，但可以划分为几个特径流的形成是一个连续的过程，但可以划分为几个特征阶段：征阶段：1.停蓄阶段停蓄阶段 降水落在流域内，降水落在流域内，一部分一部分被植物截留，被植物截留，另另一部分一部分被土壤吸收，然后经过下渗，进入土壤和岩石孔被土壤吸收，然后经过下渗，进入土壤和岩石孔隙中，隙中，形成地下水形成地下水。降水量超过上述消耗而有余时，便。降水量超过上述消耗而有余时，便在一些分散洼地停蓄起来，这种现象叫做填洼。在一些分散洼地停蓄起来，这种现象叫做填洼。2.漫流阶段漫流阶段 植物截留和填洼都已达到饱和，降水量超植物截留和填洼都已达到饱和，降水量超过下渗量时，地面便开始出
24、现沿天然坡向流动的细小水过下渗量时，地面便开始出现沿天然坡向流动的细小水流，即坡面漫流流，即坡面漫流。坡面漫流逐渐扩大范围，并分别流向。坡面漫流逐渐扩大范围，并分别流向不同的河槽里，叫漫流阶段。不同的河槽里，叫漫流阶段。土壤、岩石的下渗强度，从一开始下渗就逐渐减弱，一定土壤、岩石的下渗强度，从一开始下渗就逐渐减弱，一定 时间后成为稳定值，这个稳定值称为稳渗率。漫流阶段的时间后成为稳定值，这个稳定值称为稳渗率。漫流阶段的 产流强度，决定于降水强度和土壤稳渗率之差。产流强度，决定于降水强度和土壤稳渗率之差。坡面漫流是地表径流向河槽汇集的中间环节，分为：坡面漫流是地表径流向河槽汇集的中间环节，分为：
25、片流、沟流和壤中流三种形式。其中，片流、沟流和壤中流三种形式。其中，沟流是主要形式沟流是主要形式。3.河槽集流阶段河槽集流阶段 坡面漫流的水进入河道后，沿河网向坡面漫流的水进入河道后，沿河网向下游游动，使河流流量增加，叫做河槽集流。下游游动，使河流流量增加，叫做河槽集流。（二）径流计算单位（二）径流计算单位 1.流量流量Q 单位时间内通过河道过水断面的水量。单位时间内通过河道过水断面的水量。Q=Av A为过水断面面积，为过水断面面积，v为平均流速。为平均流速。2.径流总量径流总量W 在一特定时间内通过河流测流断面的总在一特定时间内通过河流测流断面的总水量。水量。WQT T为时间，为时间，Q为时
26、段平均流量。为时段平均流量。3.径流模数径流模数 单位时间单位面积上产出的水量。单位时间单位面积上产出的水量。M=Q/F Q为流量，为流量，F为流域面积。为流域面积。4.径流深度径流深度y y=W/F 5.径流变率（模比系数径流变率（模比系数K）任何时段的径流值任何时段的径流值M1、Q1或或y1等，与同时段多年平均值等，与同时段多年平均值Mo、Qo或或yo之比。之比。K=M1/Mo=Q1/Qo=y1/yo 6.径流系数径流系数 一定时期的径流深度一定时期的径流深度y与同期与同期 降水量降水量x之比。之比。y/x 降水量大部分形成径流则降水量大部分形成径流则值大，降水量大部分消耗于值大，降水量大
27、部分消耗于蒸发和下渗，则蒸发和下渗，则值小。值小。（三）正常径流值（三）正常径流值 河流的年正常径流量河流的年正常径流量是指多年径流量的算术平均值，是指多年径流量的算术平均值，即平均每年中流过河流某一断面的水量。即平均每年中流过河流某一断面的水量。数理统计中用均方差与均值之比作为衡量相对离散程数理统计中用均方差与均值之比作为衡量相对离散程度的参数，即度的参数，即离差系数离差系数Cv。Cv=(1/x)(xi-xo)2/n1/2 Cv值反映各年中具体径流量计算的准确程度的关系，如值反映各年中具体径流量计算的准确程度的关系，如 下图：下图：Cv值、观测年数和准确程度的关系值、观测年数和准确程度的关系
28、 （四）径流的变化（四）径流的变化 1.年内变化年内变化 根据一年内河流水情的变化，可以分为若根据一年内河流水情的变化，可以分为若干个水情特征时期，如：汛期、平水期、枯水期或冰冻干个水情特征时期，如：汛期、平水期、枯水期或冰冻期。期。河流处于高水位的时期称为汛期。枯水期是河流处于河流处于高水位的时期称为汛期。枯水期是河流处于低水位的时期。如果此时河流封冻，则又称冰冻期。平低水位的时期。如果此时河流封冻，则又称冰冻期。平水期是河流处于中常水位的时期。水期是河流处于中常水位的时期。2.年际变化年际变化 径流量的年际变化往往由降水量的年际变径流量的年际变化往往由降水量的年际变化引起。通常以径流的离差
29、系数来表示年径流的变化程化引起。通常以径流的离差系数来表示年径流的变化程度度。我国河流年季变化特点v1.南方河流比北方河流的年季变化小（南北方）；v2.山区河流比平原河流变化小（山区和平原）；v3.大河比小河变化小（大小河）；v4.冰雪补给形成的河流比雨水补给的河流变化小（河流补给）；v5.高山高原河流比邻近平原、盆地变化小（高山和平原）；v6.流域面积大的河流比流域面积小的年季变化小。（五）特征径流（五）特征径流1.洪水洪水 河流水位河流水位达到达到某一高度，某一高度，致使致使沿岸村庄、城市建筑物、沿岸村庄、城市建筑物、农田农田受到威胁受到威胁时，称为洪水位。时，称为洪水位。影响洪水性质的因
30、素：流域内的影响洪水性质的因素：流域内的降水分布、强度、降水中心降水分布、强度、降水中心移动路线、支流排列方式移动路线、支流排列方式。分类分类 按照来源可分为按照来源可分为 上游演进洪水上游演进洪水 和和 当地洪水当地洪水。洪水期间，在没有大支流加入的河段中，同一断面上总是首洪水期间，在没有大支流加入的河段中，同一断面上总是首先出现最大比降，接着出现最大流速，然后是最大流量，最先出现最大比降，接着出现最大流速，然后是最大流量，最后是最高水位。后是最高水位。2.枯水枯水 一年中没有洪水时期的径流，成为枯水径流。一年中没有洪水时期的径流，成为枯水径流。枯水径流主要来源于流域的地下水补给。枯水径流主
31、要来源于流域的地下水补给。我国大多数河流的我国大多数河流的枯水径流出现在枯水径流出现在10月至次年月至次年34月月。四、河流的补给四、河流的补给 （一）河流补给的形式（一）河流补给的形式 河流补给的几种主要形式：降水、冰川积雪融水、地河流补给的几种主要形式：降水、冰川积雪融水、地下水、湖泊和沼泽。下水、湖泊和沼泽。（二）各种补给的特点（二）各种补给的特点 1.降水补给降水补给 雨水是全球大多数河流雨水是全球大多数河流最重要最重要的补给来源的补给来源据估计，我国河流年径流量降水补给据估计，我国河流年径流量降水补给约占约占70。2.融水补给融水补给 融水补给为主的河流的融水补给为主的河流的水量及其
32、变化，与水量及其变化，与流域的积雪量和气温变化有关流域的积雪量和气温变化有关。这类河流在。这类河流在春季气温回春季气温回升时，常因积雪融化而形成春汛升时，常因积雪融化而形成春汛。3.地下水补给地下水补给 河流从地下所获得的水量补给，称为地下河流从地下所获得的水量补给，称为地下水补给。地下水补给一般约占河流径流总量的水补给。地下水补给一般约占河流径流总量的1530地下水补给具有稳定和均匀两大特点。地下水补给具有稳定和均匀两大特点。4.湖泊与沼泽水补给湖泊与沼泽水补给 一般来说，湖泊沼泽补给的河流一般来说，湖泊沼泽补给的河流水量变化变化缓慢而且稳定。水量变化变化缓慢而且稳定。5.人工补给人工补给
33、从水量多的河流、湖泊中把水引入水量缺乏从水量多的河流、湖泊中把水引入水量缺乏的河流，向河流中排放废水等，都属于人工补给的河流，向河流中排放废水等，都属于人工补给 范围。范围。（三）河流水源的定量估计（三）河流水源的定量估计 为了准确地从河流总水量中划分出地表径流和地下径为了准确地从河流总水量中划分出地表径流和地下径流流,常常需要从河流的流量过程线中，把各种形式的补常常需要从河流的流量过程线中，把各种形式的补给分割出来。所以河流水源的定量估算，也叫做给分割出来。所以河流水源的定量估算，也叫做流量过流量过程线的分割程线的分割。1.直线分割法直线分割法 如下图所示：如下图所示：2.退水曲线法退水曲线
34、法 实际上是根据标准退水曲线，从流量过实际上是根据标准退水曲线，从流量过 程线两端向内延伸，退水曲线以下部分就是地下径流。如程线两端向内延伸，退水曲线以下部分就是地下径流。如 下图所示：下图所示：以上所述两种方法只限于分割地面径流和地下径流两部分。以上所述两种方法只限于分割地面径流和地下径流两部分。地表径流的进一步分割，请看下面的一个例子：地表径流的进一步分割，请看下面的一个例子：图中很明确地指图中很明确地指 出了洪水和降水出了洪水和降水 持续时间。持续时间。流量过程曲线分流量过程曲线分 为涨水曲线、洪为涨水曲线、洪 峰曲线、和退水峰曲线、和退水 曲线三部分。曲线三部分。以上所有数值都用水深表
35、示，则一条河流任意时段的以上所有数值都用水深表示，则一条河流任意时段的水量平衡方程式可写为：水量平衡方程式可写为：x=y+(z2-z1)+(w2-w1)+(u2-u1)令令 z=z2-z1;u=u2-u1;w=w2-w1。u、w可正可负，则可正可负，则平衡方程变为：平衡方程变为：x=y+z+u+w 当其它条件相同时，流域面积越大，当其它条件相同时，流域面积越大，w就越小，因此，就越小，因此，当计算大流域时，当计算大流域时，w可忽略，即公式变为：可忽略，即公式变为：x=y+z+u 当计算一年的时：当计算一年的时：x=y+z+u年 ；当计算多年水量平衡时：当计算多年水量平衡时：xo=yo+zo;x
36、o为多年平均降水量，为多年平均降水量，yo为正常径流量为正常径流量zo为正常蒸发量。为正常蒸发量。对于内陆流域，多年水量平衡式为对于内陆流域，多年水量平衡式为:xo=zo,即多年平均降水量等于多年平均蒸发量。即多年平均降水量等于多年平均蒸发量。六、河流的分类六、河流的分类 （一）河流分类的意义和原则（一）河流分类的意义和原则 河流分类的原则包括：河流分类的原则包括：1.以河流的水源作为河流最重要的典型标志，按照气候以河流的水源作为河流最重要的典型标志，按照气候 条件对河流进行分类；条件对河流进行分类；2.根据径流的水源和最大径流发生季节来划分；根据径流的水源和最大径流发生季节来划分；3.根据径
37、流年内分配的均匀程度来划分；根据径流年内分配的均匀程度来划分；4.根据径流的季节变化，按河流月平均流量过程线的动根据径流的季节变化，按河流月平均流量过程线的动态来划分；态来划分；5.根据河槽的稳定性来划分；根据河槽的稳定性来划分；6.根据河流及流域的气候、地貌、水源、水量、水情、根据河流及流域的气候、地貌、水源、水量、水情、河床变化等综合因素来划分。河床变化等综合因素来划分。（二）我国河流的分类（二）我国河流的分类 我国河流常以河流径流的年内动态差异为标志进行河我国河流常以河流径流的年内动态差异为标志进行河流分类：流分类：1.东北型河流，包括东北的大多数河流；东北型河流，包括东北的大多数河流；
38、(四个特点四个特点)2.华北型河流，包括辽河、海河、黄河以及淮河北侧各华北型河流，包括辽河、海河、黄河以及淮河北侧各支流；（三个特点）支流；（三个特点）3.华南型河流，包括淮河南侧支流，长江中下游干支流华南型河流，包括淮河南侧支流，长江中下游干支流浙、闽、粤沿海及台湾省各河，以及除西江上游以外的浙、闽、粤沿海及台湾省各河，以及除西江上游以外的珠江流域大部分；珠江流域大部分；（三个特点）（三个特点）4.西南型河流，包括中下游干支流以外的长江、汉水、西南型河流，包括中下游干支流以外的长江、汉水、西江上游以及云贵高原的河流；西江上游以及云贵高原的河流；5.西北型河流，包括新疆和甘肃河西地区发源于高山
39、的西北型河流，包括新疆和甘肃河西地区发源于高山的河流；河流；（两个特点）（两个特点）6.阿尔泰型河流，我国境内属于此类的河流很少；阿尔泰型河流，我国境内属于此类的河流很少；7.内蒙古型河流内蒙古型河流 8.青藏型河流青藏型河流 七、河流与地理环境的相互影响七、河流与地理环境的相互影响 1.河流的地理分布受气候的严格控制；流域的海拔高度河流的地理分布受气候的严格控制；流域的海拔高度坡度、切割密度直接影响着径流汇聚条件；地表组成物坡度、切割密度直接影响着径流汇聚条件；地表组成物质决定着径流下渗情况；植被则通过降水的截留影响径质决定着径流下渗情况；植被则通过降水的截留影响径流。流。2.河流对地理环境
40、也有显著的影响。河流对地理环境也有显著的影响。我国河流类型及其特点东北型河流，冰雪融水补给，夏季雨水补给，冬季河水结冰，封冻，低温蒸发小。华北型河流，两汛两枯：春汛和夏汛，多暴雨华南型河流，亚热带季风气候，雨季长，汛期长，水量丰沛西南型河流，夏汛，深切河谷，无冰冻西北型河流，（新疆，甘肃）高山冰雪补给，供水与气温有关，在夏季，河床多渗漏。阿尔泰型河流，积雪补给，兼雨水补给，春汛显著。内蒙古型河流，地下水补给，兼雨水补给，半年冰冻青藏型河流，内陆冰雪补给，边缘冰雪，雨水补给，冬季枯水期分析方向：补给方式、汛期、枯水期、结冰期、凌汛状况新疆阿尔泰山区克兰河上游v额尔齐斯河支流克兰河上游发源于西风带
41、水汽影响的阿尔泰山南坡,主要由融雪径流补给,年内积雪融水可占年径流量的 45%.年最大月径流一般出现在 6 月份,融雪季节 46 月径流量占65%.克兰河（阿尔泰型河流）水文特征v 克兰河地表径流以季节性积雪融水补给为主,夏季降水补给为辅,冬季主要靠地下水补给,属于融雪水和雨水混合补给型河流.其特点是全年水量集中在56 月,以春汛的形式出现,年最大流量多发生在 5 月下旬和 6 月下旬,沙峰出现在洪峰之后.冬季为枯水期,径流量稳定.所以,克兰河在分类 上属于阿尔泰型河流.v由于该区冬季严寒漫长,所以冬季降水(11翌年 3 月)以积雪形式存在流域内,进入春季以后,主要是融水在 56 月进入河槽,
42、使该地区河流具有明显的春汛特点.河流冬季结冰,冰期较长,整个冬季河流由冻土层以下的地下水补给,因此,十分稳定。第七节第七节 湖泊与沼泽湖泊与沼泽v一、湖泊一、湖泊 （一）湖泊的成因和类型（一）湖泊的成因和类型 1.定义：定义：地面地面洼地积水洼地积水形成较为宽广的水域称为形成较为宽广的水域称为湖泊湖泊。湖盆是形成湖泊的必要条件，水则是形成湖泊不可或缺的湖盆是形成湖泊的必要条件，水则是形成湖泊不可或缺的 物质基础。物质基础。2.湖泊的分类：湖泊的分类：1）按照湖水来源，海迹湖、陆面湖；）按照湖水来源，海迹湖、陆面湖；2）依据湖水与径流的关系，内陆湖、外流湖；）依据湖水与径流的关系，内陆湖、外流湖
43、；3）根据湖水的矿化程度）根据湖水的矿化程度,淡水湖、咸水湖；淡水湖、咸水湖；4）按湖水温度状况，热带湖、温带湖、极地湖；）按湖水温度状况，热带湖、温带湖、极地湖；5）以湖水存在时间久暂，间歇湖、常年湖。）以湖水存在时间久暂，间歇湖、常年湖。湖泊水环境湖泊是陆地表面上的重要水体。沼泽往往占有比较大的面积。中国有面积1km2以上的湖泊2300多个，总面积71787km2，总贮水量7 088108m3。面积最大的是青海湖(4200km2)湖泊水环境贮水量最多的是西藏纳木错(768108m3)，唐古拉山纳木错湖泊水环境洞庭湖洞庭湖(高水位面积高水位面积2 740km2、贮水、贮水178108m3)、
44、洞庭湖湖泊水环境太湖太湖(2 338km2、44.4108m3)、湖泊水环境洪泽湖洪泽湖(1851km2、24.4108m3)湖泊水环境南四湖(1225km2、19.3108m3)、巢湖(753km2、18108m3)等。巢湖 湖泊的实质是于低洼地中蓄水。湖盆洼地的成因，如断陷或拗陷构造下沉形成的构造盆地湖，如洱海；火山口积水成火山(口)湖，如天池；冰蚀洼地湖，如北美五大湖；冰碛堤冰碛岗丘间的洼地湖；堰塞湖陡壁崩塌滑坡、熔岩流或冰流甚至风沙丘阻塞河谷而形成，如川西的海子，山西星子县沙岭沙山以西的小湖，东北的五大莲池等；风蚀洼地湖，如河北康保的一些浅水湖；喀斯特溶蚀洼地湖；河流裁弯取直留下的弯道
45、或支流河口洼地，被干流自然堤封堵形成的洼地湖(牛轭湖和自然堤后湖)；侵蚀洼地湖，它多与后来的水位上升有关；由地下冰融化产生的地面塌陷洼地积水成湖，也称热融湖；人工筑坝形成的水库，人工湖，如洪泽湖，千岛湖；另外还有多种多样混合成因的湖盆洼地湖。各种不同成因的沿海洼地由于海面上升而被海水占据，再被海堤封闭而形成泻湖或沼泽湿地，或者是被沙嘴、离岸坝(离岸堡礁)分隔的浅海湾、浅海水域也称泻湖。可能还有陨石坑湖。湖泊水环境 另外，可根据多种不同的标志进行湖泊的分类。如据湖水的来源分为冰雪融化补给的湖、海水补给的湖、以大气降水直接补给为主的湖与以河流水直接补给为主的湖。汇集河流水复泄入河、海的湖，有人称为
46、吞吐湖；据湖水排泄特征分为完全没有径流入海的内陆湖与以河流为排泄水道最终注入海洋的外流湖；据湖水的矿化程度分为淡水湖与咸水湖。淡水湖水含盐量24.7者为咸水湖。咸水湖又按主要溶解盐种类分碳酸盐湖、硫酸盐湖、氯化物盐湖等；按湖泊水温状况又分热带湖、温带湖、极地湖等；另外还有间歇性蓄水的间歇湖与常年湖之分。湖泊水环境湖泊成因之构造（裂谷）湖湖泊成因之构造（裂谷）湖 贝加尔湖，最深（贝加尔湖，最深（1741m），），淡水蓄水量最大的湖淡水蓄水量最大的湖湖泊水环境 湖泊成因之构造湖洱海湖泊成因之构造湖洱海湖泊水环境 湖泊成因之冰蚀湖湖泊成因之冰蚀湖湖泊水环境 湖泊成因之河迹湖（牛轭湖）湖泊成因之河迹湖
47、（牛轭湖）-瘦西湖瘦西湖湖泊成因之河迹湖（牛轭湖）湖泊成因之河迹湖（牛轭湖）-下荆江下荆江湖泊水环境湖泊成因之火湖泊成因之火 山熔岩堰塞湖山熔岩堰塞湖 五大连池五大连池湖泊水环境 九寨沟海子九寨沟海子湖泊水环境湖泊成因之湖泊成因之 火山口湖火山口湖 天池天池湖泊水环境冰雪融水补给的湖 羊卓雍错湖泊水环境 外流湖吞吐湖鄱阳湖外流湖吞吐湖鄱阳湖湖泊水环境 古泻湖西湖湖泊水环境死海大咸湖，死海大咸湖，湖面海拔湖面海拔 395m，盐度达盐度达30湖泊水环境人工湖 洪泽湖、高邮湖、邵伯湖湖泊水环境人工湖 如千岛湖（二）湖水的性质（二）湖水的性质 1.颜色与透明度颜色与透明度 湖水一般呈湖水一般呈浅蓝、青
48、蓝、黄绿或黄褐浅蓝、青蓝、黄绿或黄褐色色。湖水透明度与太阳光线。湖水透明度与太阳光线、湖水含沙量湖水含沙量和颗粒大小、和颗粒大小、湖泊水深湖泊水深、水底物质的颜色水底物质的颜色、温度及浮游生物都有关系。温度及浮游生物都有关系。2.温度温度 太阳辐射热是湖水的主要热量来源。水汽凝结太阳辐射热是湖水的主要热量来源。水汽凝结潜热、有机物分解产生的热和地表传导热，也是热量收潜热、有机物分解产生的热和地表传导热，也是热量收入的组成部分。湖水向外辐射和蒸发，则是热量损耗的入的组成部分。湖水向外辐射和蒸发，则是热量损耗的主要方式。高山和极地湖泊的水温常年低于主要方式。高山和极地湖泊的水温常年低于4摄氏度。摄
49、氏度。3.化学成分化学成分 湖水的化学成分大致相同，但化学元素及湖水的化学成分大致相同，但化学元素及其变化，却可以因时因地而有较大差异。其变化，却可以因时因地而有较大差异。湖泊水体的温度温度 主要取决于湖泊水体吸收太阳辐射热转换，其次有水汽凝结、有机物分解和地表层热传导的补充，夏季还有地表径流带入热量，消耗于湖泊水体的热辐射、蒸发散热和水生物的生命过程等。由于淡水在4时密度最大，所以当湖表层水温4，则以表层水温为高，随水深增加而水温下降，称正列状态正列状态，多发生在夏季。较深的湖泊，夏季自上而下的水温变化，并不均匀，有时在水深4-20m范围内会有一个温度急剧下降的水层，它称温跃层温跃层。热带湖
50、水温常年处正列状态，温带湖水温序列有明显的季节变化，高山地区与极地湖泊水温常多处逆列状态。湖泊水环境 湖泊水中的溶解盐以及细微的固态颗粒主要来自入湖径流，有的湖泊有海水漫入带来的盐份与从大气中直落入湖的盐份与固态颗粒。对于湖泊水质来说，或许重要的不是盐份与颗粒物质盐份与颗粒物质的补给，而是它们在湖内的滞留、被吸附甚至不断的富集湖内的滞留、被吸附甚至不断的富集，尤其是那些湖泊水以蒸发消耗为主与换水周期比较长的湖泊。湖泊水质营养类型划分标准(引自王洪道等，1987)另外，为了反映水质的营养状况，在评价时还增加了总氮、总磷、藻类数量等参数。湖泊水环境 湖泊水体的颜色和透明度颜色和透明度，与与含泥沙的
