河流的分段
一条河流常常可以根据其地理-地质特征分为 河源、上游、中游、下游和河口五段。
河源 是指河流最初具有地表水流形态的地方;上游 是指紧接河源的河谷窄、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的河段。中游 水量逐渐增加,比降已较和缓;下游 河谷宽广,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。河口 是河流入海、入湖或汇入更高级河流处,经常有泥沙堆积,有时分汊现象显著,在入海、入湖处形成三角洲。
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,一般是流域面积越大,河流水量也越大。此外,流域形状对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,计算式为: D=ΣL/F D的单位为km/km2。河网密度是地表径流丰富与否的标志之一。流域气候、植被、地貌特征、岩石土壤渗透性和抗蚀能力,是河网密度大小的决定性因素。
二、水情要素
(一)水位:河流中某一标准基面或测站基面上的水面高度,叫做水位。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,上下游站在同一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。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各自的平均值。
(二)流速:流速指水质点在单位时间内移动的距离。可用等流速公式(薛齐公式) 计算某一时段的平均流速: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;I:河流纵比降;C:待定系数。建立等流速公式的基本出发点是:只有动力与摩擦力相等时,水流才沿河槽作等速运动。如下图所示:
薛齐公式中的 C 是一个不定值,可能决定于糙度、深度、过水断面形状等。下面是两个最常用的计算C值的公式:1.满宁公式:C=(1/N)R1/6;
N:河槽粗糙系数(可查表得到);R:水力半径。2.巴甫诺夫斯基公式:C=(1/N)Rx;x=2.5N1/2-0.13-0.75R1/2(N1/2-0.10)。
(三)流量1.定义:单位时间内通过某过水断面的水量,叫做流量。计算式为:Q=Av;A为断面积,v为平均流速。2.流量和水位之间的内在联系: V=C(RI)1/2, A=f2(H),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
(四)水温与冰情
1.影响水温的因素:
(1)河流的补给特征;【主要因素】(2)河水温度也随时间时间变化;(3)河水温度还随流程远近而发生变化。
2.冰情 当气温降到0 oC以下,水温降到0 oC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。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。
三、河川径流
(一)径流的形成和集流过程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:
1.停蓄阶段 降水落在流域内,一部分被植物截留,另一部分被土壤吸收,然后经过下渗,进入土壤和岩石孔隙中,形成地下水。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。
2.漫流阶段 植物截留和填洼都已达到饱和,降水量超过下渗量时,地面便开始出现沿天然坡向流动的细小水流,即坡面漫流。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。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。漫流阶段的产流强度,决定于降水强度和土壤稳渗率之差。坡面漫流时地表径流向河槽汇集的中间环节,分为:片流、沟流和壤中流三种形式。其中,沟流是主要形式。
3.河槽集流阶段 坡面漫流的水进入河道口,沿河网向下游游动,使河流流量增加,叫做河槽集流。
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