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河流與流域的基本知識

 zqbxi 2021-06-22

河川水流是最便于開發(fā)利用的水資源。目前，水利工程主要是控制和利用河川水流為國民經(jīng)濟服務(wù)。因此，水利工作者必須首先了解河流與流域的基本知識。

一、河流與水系
（1）河流 我國大多數(shù)河流的水源補給主要依賴于降水。雨水降落至地面后，除下滲、蒸發(fā)和洼地容蓄外，其余水量以地面徑流的形式匯集成小的溪流，再由溪流匯集成江河；滲入土壤和巖層中的水分，除蒸發(fā)外大部分成為地下水，以地下徑流的形式也逐漸匯入江河。這種匯集地面徑流的天然水道稱為河流。
（2）水系 自然情況下由高向低、由小到大逐漸匯流的河流系統(tǒng)，稱為水系。匯流的最末一級，直接流入海洋或湖泊的河流，通常稱為干流。匯入干流的河流稱為一級支流；匯入一級支流的為二級支流，以此類推。干流及其支流系統(tǒng)即為水系。水系通常用干流的名稱來稱呼，例如長江水系、黃河水系等。當研究某一支流或某一區(qū)域時，也有用支流的名稱或區(qū)域的名稱來稱呼的，如漢江水系、淮北水系等。
（3）水系特征 由于各地區(qū)的自然地理條件不同， 河流的發(fā)育階段也不相同， 因此， 各地區(qū)的水系形狀及其組成特征也各不相同， 見圖1～圖3。不同的水系其匯流條件和暴雨洪水過程是不同的。分析研究水系的組成及其特征， 對于了解河流的自然情勢是十分必要的。

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圖1 扇狀水系
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圖2 羽毛狀水系
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圖3 平行狀水系


二、流域及其特征
（1）流域 河流的集水區(qū)域，稱之為流域。地面高低不平，當?shù)匦蜗騼蓚?cè)傾斜時，降落到地面的雨水分別向兩側(cè)流動，雨水分別匯集到不同的兩條河流中去。這一地形上的脊線起著分水的作用，稱為分水線，或稱分水嶺。分水線是流域的邊界線，可根據(jù)地形圖勾繪，它一般通過山嶺脊背的高處。
（2）流域面積 流域的分水線和出流斷面所包圍的面積稱為流域面積，其單位為km2。流域面積的大小應(yīng)根據(jù)出流斷面來確定，如圖4所示。出流斷面為I時，其相應(yīng)流域面稱為A（有斜線部分）；出流斷面為Ⅱ時，其相應(yīng)流域面積為A與B之和，即虛線包圍的全部區(qū)域的面積。
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圖4 流域示意圖
流域面積是河流的基本特征。一般地說，在自然條件基本相同的條件下，流域面積愈大，徑流量也愈大，對徑流過程所起的調(diào)節(jié)作用也愈大。例如，小流域暴雨洪水常常陡漲陡落，而大流域的洪水過程比較平緩；小流域徑流變差大，而大流域徑流變差較小；一般河流的水量是越往下游越大。
（3）流域的長度和平均寬度 流域長度是指從河源到出口斷面流域的幾何中心線長度。其求法是，以出口斷面為圓心，畫出若干不同半徑的圓弧交流域邊界于兩點，則這些弧線中點連線的長度即為流域長度。當流域左右岸的流域面積大致對稱時，可用干流的河長作為流域長度。流域面積除以流域長度的數(shù)值，即為流域的平均寬度。
流域長度與流域平均寬度的比值，反映流域形狀的特征。一般地說，其比值大的，即流域狹長，它的洪水過程較為平緩。
（4）流域的自然地理條件 包括地理位置、氣候條件、土壤性質(zhì)、地形、地質(zhì)構(gòu)造、塘庫、湖泊以及植被等。這些自然地理環(huán)境都將直接或間接地影響河川徑流的形成及其過程。例如，地理位置和山川形勢，直接影響內(nèi)陸水分循環(huán)和水汽的運移；氣候條件直接和間接地影響徑流大小；土壤性質(zhì)與地質(zhì)構(gòu)造，同河流的地下水補給量、下滲損失量、流域沖刷程度等有密切的關(guān)系；地形及植被，與暴雨洪水直接相關(guān)；湖泊、塘庫對河川徑流起著均化的調(diào)節(jié)作用等等。
三、河流的縱橫斷面
（一）河槽與河谷
河流實質(zhì)上有兩個方面：一是流動著的水；二是水在其中流動的河槽。在枯水期和平水期行水的河槽，叫基本河槽或枯水河槽，習慣上又簡稱河床。在洪水期才有水通過的叫洪水河槽。
自然河流在其發(fā)展與演變過程中，由于水流的侵蝕作用，不斷地縱向下切和橫向拓寬，逐步發(fā)展形成河流兩岸的洼谷地形，我們稱之為河谷。河槽只是河谷的一部分，即河槽只是河谷底部有河水流過的那一部分。通常河谷由谷底、谷坡、坡麓、谷緣等部分組成。有的河谷還有多級臺地，如圖5和圖6所示。

圖5 河谷的組成部分
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圖6 河谷的臺地
河谷的形成和發(fā)展，除河流的侵蝕作用外，還有搬運作用和沉積作用。河流的搬運能力取決于流速的大小。一般地說，上游比下游的搬運能力大；洪水期比枯水期搬運能力大。在搬運和沉積的過程中，對泥沙還有顯著的分選性。上游河床多為較大的卵石，中游則為細礫石和粗砂，下游僅有沙和泥。河流沉積所造成的地形主要有：沖積扇、淤積平原、三角洲等。
（二）河槽縱斷面
河槽最深處的連接線稱為溪線或深泓線。沿深泓線逐段量出河長及各點的河底高程，以河底高程為縱坐標，河長為橫坐標，可繪出河槽縱斷面圖，如圖7所示。
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圖7 河槽縱斷面圖
從河槽縱斷面圖上可以得出任一河段的長度、落差和比降。所謂落差是指河段兩端的河底或水面的高程差。所謂比降是指河段的落差與相應(yīng)河段長度之比，即表示單位河長的落差。一般以百分率、千分率或萬分率表示。
（三）河槽橫斷面
河槽中垂直于主流方向的斷面，稱河槽橫斷面，或稱過水斷面。洪水位以下的斷面叫洪水橫斷面，枯水位以下的斷面叫枯水橫斷面或稱主槽。
按照水力特性，河槽橫斷面通常概括地分為單式斷面和復(fù)式斷面兩大類，如圖8所示。
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圖8 河槽橫斷面的類型

圖9 水面橫比降
橫斷面的水面通常并不呈嚴格的水平面，特別是在河彎處，因離心力的作用，在凹岸附近水面高，凸岸附近水面低，見圖9。
在順直河段，也有可能產(chǎn)生橫比降，例如在漲水時，中間水面較兩岸高，河中的漂浮物向兩岸移動；在落水時，中間水面較兩岸低，漂浮物向河流的主槽移動。

四、河流的分段
河流按其河谷和河床特點、河床比降、沖淤程度、流速及流量大小、以及水情變化等特點，從上到下一般分為河源、上游、中游、下游及河口五段。
（1）河源 河流發(fā)源的地方叫河源，一般指河流開始的局部地區(qū)。一般河流多發(fā)源于山嶺，但也有的河流發(fā)源于平原、湖泊、沼澤或涌泉地區(qū)。
（2）上游 直接與河源相接的河流上段叫上游，其特征是：比降陡，水流急，下切作用強烈；一般河谷狹，兩岸多高山，成V形河谷；多急灘、瀑布，洪水猛漲猛落變化劇烈。例如，黃河在河口鎮(zhèn)以上稱上游，長江在宜昌以上稱上游。
（3）中游 上游以下稱中游，其特征是：河床比降較平緩，水流下切作用弱，兩側(cè)侵蝕使河面逐漸加寬，沖刷和淤積作用比較顯著，河床中出現(xiàn)淺灘或沙洲。
（4）下游 河流的最下一段稱下游，其特征是：河床比降平緩，流速小，河床大部分處于淤積狀態(tài)，淺灘、沙洲到處可見，并且河谷寬，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。由于河口突然擴大，流速降低，加之潮汐的影響，水流中的泥沙大量淤積，形成多汊的河口三角洲。有的河流消失在沙漠中，沒有河口，俗稱瞎尾河。

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