水系及其几何特征
树枝状水系
特点:支流较多,干支流及支流之间呈锐角相交,排列如树枝状。 主要发育在:地壳较稳定、岩性较均一的缓倾斜岩层分布地区。 例子:中国的长江、珠江和辽河,北美的密西西比河、南美的亚马逊河等 扇形水系
特点:各支流较集中地汇于干流,流域呈扇形。
水情:降雨时,各支流的洪水几乎同时到达流域出口处,很容易发生危害性洪水 例子:新安江支流的练江水系 羽状水系
特点:干流较长,支流从左右岸相间呈羽毛状汇入干流。
水情:由于干流较长,各支流到达干流出口的时间有先有后,河网汇流时间较长,调蓄作用大,洪水过程线较平缓。 例子:滦河水系、太湖水系
平行水系
特点:近似平行的支流汇入干流。
水情:洪水状况与暴雨中心的走向、分布关系密切。 1)2)流域内降雨均匀,各支流的洪水同时汇入干流;当暴雨中心由上游向下游移动时,易造成大洪水,反之则比较平缓。 例子:淮河蚌埠以上地区的水系 环形水系
放射状水系——河流在穹窿山地或火山地区,从高处顺坡流向四周低地,呈放射状(或辐散)分布。
辐合状水系——河流由四周山岭或高地向中心低洼地汇集,多发育在盆地中,如中国新疆的塔里木水系 交织状或网状水系
特点:交错排列,犹如网状 例子:河漫滩和三角洲上的水系
混合状水系
是指由两种以上的水系复合而成的水系。
例子:长江在金沙江近似于平行排列,宜宾以下为羽毛状排列
河长——从河口到河源,沿河道溪线量得的距离为河长(溪线是指河槽中各断面最低点的
连线)
河长是确定单位河长的落差、汇流时间和流量的重要参数
河网密度——指流域内单位面积的干、支流总长度,单位是km/km2。 河网密度=干、支流总长度 / 流域面积
河网密度是流域径流发展的标志之一
河网密度是表示一个地区河网的疏密程度和集流条件,能综合反映一个地区的地理条件
河网密度越大——流域被洪水切割程度越大,径流汇集越快; 河网密度越小——径流汇集慢,流域排水不畅。
河流的弯曲系数——指某河流的实际长度与河流直线长度之比。 特点:弯曲系数越大,表明河流越弯曲,径流排放相对较慢,对本区域的航运及排洪不利。
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河道级别
在水系中位于水系网顶端不再分支的河道称为一级河道;两条一级河道汇合而成的河道称作二级河道;? 直到把该水系的全部河道划分完毕。
级序分叉比 Rb?
Rb越大,流域越狭长。 Rb可以反映流域形状
NuNu?1河流的断面形态(纵断面、横断面)
纵断面:是指沿河流中线或溪线的剖面,即河底高程沿河长的变化情况 横断面:是指垂直于流向的断面,两边以河岸为界,下面以河床为界,上面以水面线为界。
河流的比降(纵比降、横比降)
纵比降:指河段高程落差与相应河段长之比(单位河长的落差)
横比降:河流表面横向水面的倾斜
分水岭(线)
当地形向两侧倾斜,使雨水分别汇集到两条河流中去,起着分水作用的山脊为分水岭(地下水分水岭不是这样定义的)。它可以是划分相邻流域的山岭或河间高地,也可能是高原、平原、或湖泊。
分水岭最高点的连线称为分水线。
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流域
河流出口断面以上汇集地表水和地下水的区域,即分水岭包围的区域 (特征:不同尺度、嵌套) 。
流域的几何特征:
流域面积——流域分水岭和出口断面所包围的面积(单位为 km2)
其它因素相同时,流域面积越大,则1)流域的流量越大 2)流域的调节作用越大→ 径流变化小,洪水过程线平缓。
流域长度(L)——流域长度为河源到河口几何中心的长度,单位为 km。(若流域左右岸对称的可用干流长度代替;若不对称的取流域几何长度。) 流域平均宽度(B)——流域面积与流域长度的比值。
特点:1)宽度大,流域接近圆形,水的流程短,径流易集中,洪峰流量较大。2)宽度小,流域比较狭长,水的流程长、径流不易集中,洪峰流量较小
流域的形状系数(Ke)——流域分水线的实际长度与流域同面积圆的周长之比,当流域概化为矩形时 Ke?F/L2?B/LKe 值接近于 1 时,特点:(1)说明流域的形状接近于圆形,这样的流域易造成大的洪水;
(2)Ke值也越小,说明流域形状与圆的形状相差越大,越狭长,径流变化越平缓 流域的不对称系数(Ka)——表示流域左右岸面积分布的不对称程度(左右岸面积之差与左
/FA?FB)右岸面积之和的比值 )。 Ka?(FA?FB)(特点:当 Ka 愈大时,流域愈不对称,左、右流域面积内的来水愈不均匀,径流不易集中,调节作用大
流域的地形特征:
流域平均高度——指流域范围内地表平均高程 流域平均坡度——影响坡地汇流过程的主要因素,在小流域洪水汇流计算时,是一个重要参数
流域自然地理特征:
地理位置——决定了流域的气候特征,反映了水文现象的区域性特点。 以流域中心或流域边界的地理坐标的经纬度来表示。 说明离海洋的距离以及与其他较大山脉的相对位置。 影响水汽的输送和降雨量的大小。
东西方向较长的流域,流域上各处的水文特征,有较大程度的相似性(同纬度地区气候较一致)
地形特征——是决定河流水情(水量、汇流速度、汇流时间、流量过程线形状)的重要因素之一,亦即流域地形特征反映了流域产流和汇流的条件。 包括:平均海拔高度、平均坡度、坡降、坡向等。
气候条件——是河流形成和发展的主要影响因素,决定流域水文特征的重要因素。 降水量的大小及分布,直接影响径流的多少,蒸发量对年月径流量也有重大影响。 气温、湿度、风速、气压、风速等主要通过影响降水和蒸发而对径流产生间接影响。
流域的影响因素
流域自然地理特征是影响水文现象的主要因素
包括:地理位置、地形特征、气候条件、土壤、岩石性质和地质构造、植被、水系、人类活动
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4降水及其特征
降水定义——大气中的水以液态或固态的形式到达地面的现象。
降水类型:
按降水性质
连续性降水:历时较长,强度变化小,降水面积较大。 阵性降水:历时较短,强度大,降水范围小且分布不均。 间歇性降水: 强度较弱, 伴有一定时间的断续现象。 毛毛状降水:强度很小、落在水面无波纹、落在地面无湿斑 按降水强度
降水强度(雨强):单位时间的降雨量
小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨,小雪、中雪、大雪
按降水形态
雨:自空中降落至地面的液体水滴。 雪:从云层中降落至地面的固态水。
霰:从云层中降落至地面的白色不透明的细小球状晶体(直径2~5mm),落地后会反跳,常见于降雪之前。
雹 :由透明和不透明的冰层相间组成的固体降水,呈球形,常降自积雨云。 按降水成因
(1)气旋雨(cyclonic precipitation)--气旋或低气压过境而产生的降雨
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a.非锋面雨:气旋中水平气流向低气压区辐合而引起的气流上升所致
特点:天气剧烈变化,水平向几百公里--三四千公里是人们最关心和最早研究的天气系统。
b.锋面雨:冷暖气团相遇而形成的降雨
冷锋雨:冷气团向暖气团推进,契入暖气团下方,暖气团沿锋面爬升,冷却凝结成雨。冷锋面较陡,降水强度大,历时短,雨区小,降雨多在锋后。
暖锋雨:暖气团向冷气团移动,暖气团沿锋面在冷气团上滑行,成云致雨。暖锋面较平缓,雨强小,历时长,雨区大,降雨多在锋前。
(2)对流雨(convective precipitation):冷暖空气上下对流形成的降雨。
(3)地形雨(orographic precipitation):由于受地形的抬升,湿暖空气团爬升后冷却形成降雨。 (4)台风雨(热带风暴):台风(产生于热带洋面上的一种强烈的热带气旋)过境形成的降雨,即台风登陆时将大量的湿热空气带到大陆,造成狂风暴雨。特点:雨强大、雨量大,易造成大的洪水灾害
降水的基本要素:
降水量——是指一定时段内降落在某一面积上的总水量(mm)。(次、日、月、年 / 最大、最小、平均)
降水历时——是指一场降水从开始到结束所经历的时间,一般以小时、分表示。 降水时间——是指对应于某一降水量的时间长。一般是人为划定的,如“一日最大降水量”的“一日”即为降水时间
区别:降水历时内的降雨一定是连续的,而降水时间内的降水不一定连续
降水强度——是指单位时间内的降水量(简称雨强),单位为 mm/h,mm/min 降水面积——是指某次降水所笼罩的水平面积,单位为km2
为了充分反映降水随时间的变化规律和空间分部规律,常用降水过程线(降水量随时间的变化曲线)、降水累计曲线(反映降水随时间变化的规律)、降水强度历时曲线(反映降水强度随降水历时的变化曲线)、等降水量线(区域内降水的空间分布与变化规律)、降水特性综合曲线表示降水的特性。
影响降水的因素:
地理位置(低纬&高纬、沿海&内陆)
地形(山脉迫使气流抬升(坡度、气流通道))
气旋、台风路径(梅雨、暴雨;长江流域、淮河流域、华北、东南沿海) 森林(蒸发散→林区空气湿度→内陆水分的小循环)
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