第一節(jié) 河流水系流域與水情

第一節(jié)河流水系流域與水情第1頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

河

流一、河流、水系和流域（一）河流的分段和縱、橫斷面（二）水系和水系特征（三）流域和流域

二、河流的水情水情要素：水位、流速、流量、水溫與冰情、泥沙、礦化度三、河川徑流（一）河川徑流的形成與影響因素（二）河川徑流的變化（時(shí)變性、變化表征）（三）特征徑流（洪水和枯水）四、河流的補(bǔ)給（一）雨水補(bǔ)給（二）融水補(bǔ)給（三）湖泊水補(bǔ)給（四）沼澤水補(bǔ)給（五）地下水補(bǔ)給（六）人工補(bǔ)給五、河流水源的定量估算六、河川的利用和改造七、河流與自然地理環(huán)境的關(guān)系知識(shí)體系第2頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月一、河流、水系和流域預(yù)習(xí)思考題1河流的分段和縱、橫斷面河流分為哪五段？上游、下游、中游各自的特點(diǎn)？縱橫斷面的概念？河流縱比降？橫斷面的形態(tài)要素有哪些？2水系水系的概念？河長、河網(wǎng)密度和河流的彎曲系數(shù)的定義？水系分類？3流域流域？分界線？第3頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

河

流一、河流（stream）、水系(drainagesystem)和流域(drainagebasin)（一）河流分段和縱、橫斷面1.概念

“降水或由地下水涌出地表的水，匯集在地面低洼處，在重力作用下經(jīng)?；蛑芷诘匮亓魉旧碓斐傻耐莸亓鲃?dòng)?！钡?頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月上游是指緊接河源的河谷窄、呈“V”字形，比降和流速大，水量小、侵蝕強(qiáng)烈、河床多為基巖或礫石；縱橫面呈階梯狀并多急灘和瀑布的河段。2.河流的分段一條河流常?？梢愿鶕?jù)其地理－地質(zhì)特征分為河源、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態(tài)的地方；（確定原則？）金沙江虎跳峽金沙江虎跳峽雅魯藏布江河源唯遠(yuǎn),水量唯豐第5頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月中游水量逐漸增加，比降已較和緩；河谷呈“U”字形；下切力不大而側(cè)蝕顯著。下游河谷寬廣,呈“︶”形,；河道彎曲，河水流速小而流量大，淤積作用顯著，河床多為細(xì)砂或淤泥，到處可見淺灘和沙洲。河口是河流入海、入湖或匯入更高級(jí)河流處，經(jīng)常有泥沙堆積，有時(shí)分汊現(xiàn)象顯著，在入海、入湖處形成三角洲。西陵峽出口觀看錄象(黃河長江探源)第6頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.河流縱斷面：指沿河流軸線的河底高程或水面高程的變化?？煞譃楹拥卓v斷面和水面縱斷面兩種?？梢杂帽冉担↖）來表示。即：

式中：H上，H下，分別為河段上下游河槽（或水面）上兩點(diǎn)的高程；H上－H下則為河段的落差；L為河段的長度。

第7頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)河底高程沿程變化較大時(shí)，河流平均縱比降計(jì)算第8頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月大斷面，是指最大洪水時(shí)的水面線與河底線包圍的面積。由于科氏力、慣性離心力和流速分布不均等影響，河流橫斷面的水面并不是完全水平的。4.橫斷面：垂直于水流方向的斷面。過水?dāng)嗝妫汗鹊走^水的部分稱河槽，河槽的橫斷面稱過水?dāng)嗝?。?頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月常用的斷面形態(tài)要素有：

過水?dāng)嗝婷娣eF:確定方法是從已測得的過水?dāng)嗝鎴D上量算出來的。

濕周P：即過水?dāng)嗝嫔媳凰癫糠值闹荛L。

水面寬度B：可從過水?dāng)嗝鎴D上直接量出。

平均深度

H：過水?dāng)嗝婷娣e與水面寬度的比值。即

H=F/B

水力半徑R:過水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值。

R=F/P

糙度：指河槽上的泥沙、巖石、植物等對(duì)水流阻礙作用的程度,常用糙率系數(shù)n表示（可從表5．2查出）。

第10頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）水系水系:一條河流的干支流構(gòu)成的脈絡(luò)相通的水道系統(tǒng)。

河長：從河口到河源沿河道的軸線所量得的長度。水系特征：主要包括河長、河網(wǎng)密度和河流的彎曲系數(shù)。第11頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月河網(wǎng)密度：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?？捎孟率奖硎荆篋＝∑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）。

第12頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

式中：K為彎曲系數(shù)；L為河段實(shí)際長度（km）；l為河段的直線長度（km）。河流的彎曲系數(shù)：指某河段的實(shí)際長度與該河段直線距離之比值?？捎孟率奖硎?/p>

河流的彎曲系數(shù)K值越大，河段越彎曲，對(duì)航運(yùn)和排洪就越不利。第13頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)干支流分布的形狀，可進(jìn)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入干流，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入干流，形呈羽狀。如太湖、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：干支流分布呈格子狀，即支流多呈900角匯入干流。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。

第14頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月樹枝狀水系第15頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月上游：中游：下游：各大支流上修建水庫洼地上修筑蓄洪工程挖掘入海新河海河治理措施：第16頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）流域1.概念

分水嶺：劃分相鄰水系（或河流）的山嶺或河間高地。分水線或分水界：分水嶺最高點(diǎn)的連線，可分為地表分水線和地下分水線。

流域：分水線所包圍的區(qū)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。第17頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月閉合流域:地面分水線與地下分水線重合非閉合流域:地面分水線與地下分水線不一致。一般大、中河流多為閉合流域，可以不考慮地下分水線。對(duì)于一般小河一次洪水中地面徑流占主要部分，可以不考慮流域非閉合問題。對(duì)于年徑流，則非閉合問題應(yīng)當(dāng)考慮，尤其是巖溶地區(qū)的小河地面分水線與地下分水線不一致的影響是很大的。第18頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.流域的幾何特征流域面積、流域長度、流域形狀、流域平均寬度等是流域的重要特征。這些特征對(duì)河川徑流的影響是明顯的。第19頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)流域面積

流域分水線所包圍的面積，km2。

確定河流某一指定斷面控制的流域面積的方法：（1）搜集指定斷面以上河流所在地區(qū)的地形圖；（2）在地形圖上畫出地面集水區(qū)的分水線；（3）用求積儀量出地面分水線包圍的面積，即流域面積。第20頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

(2)流域長度：從流域出口到流域最遠(yuǎn)點(diǎn)的流域軸線長度，km計(jì)

若流域形狀不甚彎曲，也可采用河源至河口的直線來確定流域長度。B=F/L

(4)流域形狀系數(shù):

K=B/L

(3)流域平均寬度可用下式計(jì)算；第21頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3.流域的地形特征：1）流域平均高度：表示流域內(nèi)表面的平均高度。直接影響流域的氣溫和降水。計(jì)算方法如下：（1）方格法：將流域的地形圖劃分為100個(gè)以上的方格，求出交叉點(diǎn)高程的算術(shù)平均值，即為其平均高度。（2）加權(quán)法：在流域地形圖上，用求積儀分別量出兩相鄰等高線間的面積，按下式計(jì)算：H0:流域平均高度(m)；fi:相鄰兩等高線間的面積(km2)；hi:相鄰兩等高線的平均高度(m)；F:流域面積(km2)．第22頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2）流域平均坡度：流域乎均坡度對(duì)地表徑流的產(chǎn)生、集流、下滲、土壤水、地下水、土壤流失、河流的含沙量等均有很大影響。流域平均坡度(Jo)用下式計(jì)算：式中Ji——相鄰兩等簡線間的平均坡度(m／km)；fi一相鄰兩等高線間的面積(km2)；F——流域面積(km2)。第23頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月兩等高線間的平均坡度Ji為式中，l1l2l3為各等高線的長度設(shè)bi為相鄰兩根長為li和li+1等高線間的水平距離，則該兩等高線間的面積fi為fi與Ji的計(jì)算方法:第24頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

河

流

一、河流、水系和流域（一）河流的分段和縱、橫斷面（二）水系和水系特征（三）流域和流域二、河流的水情水情要素：水位、流速、流量、水溫與冰情、泥沙、礦化度三、河川徑流（一）河川徑流的形成與影響因素（二）徑流特征值（三）河川徑流的變化（時(shí)變性、變化表征）（四）特征徑流（洪水和枯水）四、河流的補(bǔ)給（一）雨水補(bǔ)給（二）融水補(bǔ)給（三）湖泊水補(bǔ)給（四）沼澤水補(bǔ)給（五）地下水補(bǔ)給（六）人工補(bǔ)給五、河流水源的定量估算六、河川的利用和改造七、河流與自然地理環(huán)境的關(guān)系知識(shí)體系第25頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月二、河流的水情要素預(yù)習(xí)思考題1.什么是水情要素？主要包括哪些？2.水位、三種水位圖及其各自作用：水位過程線？水位歷時(shí)曲線？相應(yīng)水位曲線？特征水位：中水位、平均水位、平均高水位、平均低水位、常水位？3.流速？河流縱、橫斷面流速分布規(guī)律？謝才（薛齊）公式。4.流量？流量過程線的繪制及其作用？水位-流量關(guān)系曲線及其作用？第26頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月5.泥沙淤積對(duì)河道的影響？6.推移質(zhì)、懸移質(zhì)？含沙量、輸沙率和輸沙量？7.侵蝕模數(shù)？8.河流水溫的時(shí)變規(guī)律和原因？第27頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月二、河流的水情要素

水情要素：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(xué)、水溫和冰情等第28頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）水位１.概念河流水位：河流的自由水面高出某一基面的高程，以m計(jì)?；妫焊叱唐鹚愕墓潭泓c(diǎn)稱為基面．分為絕對(duì)基面與測站基面．絕對(duì)基面（又叫標(biāo)準(zhǔn)基面）：

將某一海濱地點(diǎn)平均海水面的高程定為0.000m，作為水準(zhǔn)基面。我國現(xiàn)在統(tǒng)一規(guī)定的基面為青島黃?；?。測站基面：某些水文測站專用的一種假定基面，一般選擇在河床最低點(diǎn)或歷年最低水位以下0.5～1.0m處的水平面作為零點(diǎn)來計(jì)算水位高度。第29頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月２.水位觀測與數(shù)據(jù)整理（１）水位觀測：一般情況下，每日８：００和２０：００

各觀測一次水尺，在汛期水位變化較大時(shí)應(yīng)增加為每日０２：００，０８：００，１４：００，２０：００時(shí)各一次或更多測次，水位變化急劇時(shí)甚至０.５hr或幾min需觀測一次，以能記下洪水過程及洪峰水位值．

第32頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（２）水位數(shù)據(jù)整理（包括日平均水位，月平均水位和年平均水位）日平均水位整理方法：方法一：算術(shù)平均法式中n為觀測次數(shù)．適用于當(dāng)一日內(nèi)水位變化平緩，或變化雖較大，但為等時(shí)距觀測，可采用算術(shù)平均法求日平均水位第33頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月方法二：加權(quán)平均法（面積包圍法）H０H１H２Hn-1Hnabmn第34頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月月平均水位由各日平均水位之和除以該月天數(shù)可得，年平均水位則由全年各日平均水位之和除以全年日數(shù)求得．第35頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月水位過程線：是指水位隨時(shí)間變化的曲線。（３）整理水位觀測資料的三種圖第36頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月水位過程線的主要作用：可以研究河流的水源、汛期、河床沖淤情況和湖泊的調(diào)節(jié)作用；反映流域內(nèi)自然地理因素（特別是氣候）對(duì)該流域水文過程的綜合影響。同一測站各年綜合水位過程線圖可進(jìn)行水位歷史分析；各站同一年的綜合水位過程線圖可比較上下游各站水位，看出洪水波沿河的傳播情形．可分析水位的變化規(guī)律，能直接看出特征水位（如最高水位和最低水位）的高度和出現(xiàn)的日期；第37頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月水位歷時(shí)曲線：指大于和等于某一數(shù)值的水位與其在研究時(shí)段中出現(xiàn)的累積天數(shù)（歷時(shí)）所點(diǎn)繪而成的曲線。水位歷時(shí)曲線的作用：

主要是可從圖上看出一年內(nèi)超過某一水位高度出現(xiàn)的總天數(shù)，這對(duì)航運(yùn)、灌溉、防汛都有重要的意義。第38頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月繪制歷時(shí)曲線的方法日平均水位（m）天數(shù)累計(jì)天數(shù)50

121249.58204942448.55294843347.5639………35.57357308365第39頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月相應(yīng)水位曲線相應(yīng)水位：在同一漲落水期間，上下游站位相相同的水位。繪制方法：以縱軸為上游站的水位,以橫軸為下游站的水位，把上下游站相應(yīng)的水位點(diǎn)繪在坐標(biāo)紙上，過點(diǎn)群中心連成的圓滑曲線。作用：校驗(yàn)上、下游水位觀測成果；用已知站水位推求鄰近斷面未設(shè)站的水位變化;根據(jù)相應(yīng)水位出現(xiàn)的時(shí)序，可以預(yù)報(bào)洪水，推算洪水位高度及變化情況等。第40頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月特征水位（水位變化的特征值）：

2．最低水位即研究時(shí)段內(nèi)水位的最小值。最低水位對(duì)航運(yùn)、槽溉有重要意義。如月最低水位、年最低水位、多年最低水位等．3.平均水位即研究時(shí)段內(nèi)水位平均值。如月平均水位、年平均水位、多年平均水位(又叫正常水位)。平均水位對(duì)河流用水及流量調(diào)節(jié)有一定意義。

4．平均最高水位與平均最低水位平均最高水位是指各年最高水位的算術(shù)平均值,平均最低水位是指各年最低水位的算術(shù)平均值。5：中水位研究時(shí)段內(nèi)，水位歷時(shí)曲線上相當(dāng)于歷時(shí)50%的水位。中水位對(duì)考慮用水保證率有重要意義。1．最高水位即研究時(shí)段內(nèi)水位的最大值。最高水位在防洪上具有重要意義。如月最高水位、年最高水位、多年最高水位等．第41頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月1.河流水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)形式

層流：水質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)過程中相對(duì)位置保持平行的一種水流

湍流（亂流、紊流）：水質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)過程中，彼此相對(duì)位置隨時(shí)變化（二）水流運(yùn)動(dòng)與流速第42頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)流：水質(zhì)點(diǎn)作螺旋形的運(yùn)動(dòng)，在過水?dāng)嗝嫔贤队盀榄h(huán)狀。單向環(huán)流：水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡在過水?dāng)嗝嫔系耐队盀閱蜗颦h(huán)

雙向環(huán)流：水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡在過水?dāng)嗝嫔系耐队盀閮蓚€(gè)環(huán)渦流：河流中水質(zhì)點(diǎn)繞軸旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象2.幾種特殊形式的河流運(yùn)動(dòng)第43頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2、流速

(1)概念流速指河流中水質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離。單位是m/s?？捎孟率奖硎荆?/p>

流速的脈動(dòng)現(xiàn)象：是指在紊流的水流中，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度和方向不斷地變化，而且圍繞某一平均值上下跳動(dòng)的現(xiàn)象。較長時(shí)段中，脈動(dòng)的時(shí)間平均值為零（為測流速提供了思路和要求）。第44頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）河道中的流速分布特點(diǎn)一般地說，河流縱斷面流速：上游河段流速最大，中游河段流速較小，下游河段流速最小。河流過水?dāng)嗝娲咕€上:流速從水面向河底遞減，從兩岸向最大水深方向增大。絕對(duì)最大流速出現(xiàn)在水面向下水深的1/10～3/10處；平均流速出現(xiàn)于水深的6/10處；在水面,由于空氣的摩擦阻力,流速較?。辉诤拥?，流速趨于零。

第45頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月斷面上流速的分布可用等流速線來表示，即斷面上流速相等各點(diǎn)的連線。（1）在河底與河岸附近流速最??；（2）水面的流速，在岸邊最小，向最大水深方向增加；(3)流速從水底向水面增加，但有冰蓋等阻礙物時(shí)例外。應(yīng)用：逆水行船，船靠岸邊行使，反之，第46頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)習(xí)思考題河道斷面流速分布特點(diǎn)表述正確的有：

Ａ、河底與河岸最小；Ｂ、河面上，由岸邊向最大水深方向增大；C、最大流速出現(xiàn)在水面；Ｄ、絕對(duì)最大流速在河心附近。第47頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）天然河道中平均流速的計(jì)算可用等流速公式（薛齊公式）計(jì)算某一時(shí)段的平均流速：V=C(RI)1/2

第48頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月推導(dǎo)平均流速公式的示意第49頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月薛齊公式中的C是一個(gè)不定值，可能決定于糙度、深度、過水?dāng)嗝嫘螤畹取Ｏ旅媸莾蓚€(gè)最常用的計(jì)算C值的公式：

1.滿寧公式：C=(1/n)R1/6;n：河槽粗糙系數(shù)（可查表得到）；

R：水力半徑。

2.巴甫諾夫斯基公式：C=(1/n)Rx；

x＝ 2.5n1/2－0.13－0.75R1/2(n1/2－0.10)

第50頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）流量1.定義：單位時(shí)間內(nèi)通過某過水?dāng)嗝娴乃浚凶隽髁俊Ｓ?jì)算式為：Q=Av；A為斷面積，v為平均流速。2.流量和水位之間的內(nèi)在聯(lián)系：

Q=f(H)推導(dǎo)：因Q=AV而A=f1(H),V=f2(H)則有Q=f1(H)?f2(H)=f(H)這個(gè)公式所表示的就是水位流量關(guān)系曲線，如下圖：第52頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月在實(shí)際工作中，常常還需繪制另一種曲線－流量過程線,如下圖所示：第53頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月流速流量測量

第54頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第55頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月暢流期用精測法測流時(shí),如采用懸桿懸吊，當(dāng)水深大于1.0m可用五點(diǎn)法測流，即在相對(duì)水深(測點(diǎn)水深與所在垂線水深之比值)分別為0.0、0.2、0.6、0.8和1.0處施測。為了消除流速的脈動(dòng)影響,各測點(diǎn)的測速歷時(shí),可在60~100秒之間選用。但當(dāng)受測流所需總時(shí)間的限制時(shí),則可選用少線少點(diǎn)、30秒的測流方案。第56頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月流量計(jì)算

介紹常用的分析法。具體步驟及內(nèi)容如下(圖)：

1.垂線平均流速的計(jì)算視垂線上布置的測點(diǎn)情況,分別按下列公式進(jìn)行計(jì)算:一點(diǎn)法Vm=Vo.6

二點(diǎn)法Vm=0.5*(V0.2+V0.8)三點(diǎn)法Vm=(V0.2+V0.8+V0.6)五點(diǎn)法Vm=0.1*(V0.0+3V0.2+3V0.6+2V0.8+V1.0)式中，Vm為垂線平均流速V0.0、V0.2、V0.6、V0.8、V1.0均為與腳標(biāo)數(shù)值相應(yīng)的相對(duì)水深處的測點(diǎn)流速。第57頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.部分平均流速的計(jì)算岸邊部分:由距岸第一條測速垂線所構(gòu)成的岸邊部分(兩個(gè),左岸和右岸,多為三角形,按下列公式計(jì)算:vl=αVml

vn+1=αVmn式中，α稱岸邊流速系數(shù),其值視岸邊情況而定。斜坡岸邊α=0.67~0.75,一般取0.70,陡岸α=0.80~0.90,死水邊α=0.60。中間部分:由相鄰兩條測速垂線與河底及水面所組成的部分,部分平均流速為相鄰兩垂線平均流速的平均值，按下式計(jì)算：Vi=0.5*(Vmi-1+Vmi)第58頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3.部分面積的計(jì)算因?yàn)閿嗝嫔喜荚O(shè)的測深垂線數(shù)目比測速垂線的數(shù)目多,故首先計(jì)算測深垂線間的斷面面積。計(jì)算方法是距岸邊第一條測深垂線與岸邊構(gòu)成三角形,按三角形面積公式計(jì)算(左右岸各一個(gè)）;其余相鄰兩條測深垂線間的斷面面積按梯形面積公式計(jì)算。其次以測速垂線劃分部分,將各個(gè)部分內(nèi)的測深垂線間的斷面積相加得出各個(gè)部分的部分面積。若兩條測速垂線(同時(shí)也是測深垂線)間無另外的測深垂線,則該部分面積就是這兩條測深(同時(shí)是測速垂線）間的面積。

第59頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月4.部分流量的計(jì)算由各部分的部分平均流速與部分面積之積得到部分流量,即qi=ViAi

式中,qi、vi、Ai分別為第i個(gè)部分的流量、平均流速和斷面積第60頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月5·斷面流量及其他水力要素的計(jì)算斷面流量Q=∑qi觀看實(shí)習(xí)錄像第61頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）河流泥沙河流泥沙：組成河床和隨水流運(yùn)動(dòng)的礦物、巖石固體顆粒。隨水流運(yùn)動(dòng)的泥沙也稱固體徑流。泥沙淤積河槽容量減小洪水泛濫或使河流改道河床抬高影響航運(yùn)水庫淤高使用年限和效益減小，易引發(fā)洪澇災(zāi)害三門峽水庫在“暢泄排沙”觀看錄象第62頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月在水流侵蝕和泥沙控制方面，水文工作者的任務(wù)是根據(jù)所給的條件，確定系統(tǒng)所需的輸入量，觀測計(jì)算通過系統(tǒng)各部分的流量和泥沙量。第63頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月推移質(zhì)：河流中滾動(dòng)、滑動(dòng)、跳躍運(yùn)動(dòng)形式的泥沙；懸移質(zhì)：懸浮運(yùn)動(dòng)的泥沙（其中較粗顆粒參與河床泥沙的交換和沖淤變化的叫床沙質(zhì)）。河床質(zhì)：相對(duì)靜止而停留在河床上的泥沙。三者可相互轉(zhuǎn)化；一般情況，河流中泥沙以懸移質(zhì)為主.

1.泥沙運(yùn)動(dòng)形式第64頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月d:推移質(zhì)的直徑V:水流速度G:推移質(zhì)的重量k,f：系數(shù)推移質(zhì)的直徑和重量與水流速度的關(guān)系---------------艾里定律d=kv2G=fv62.推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)（1）單顆泥沙的推移運(yùn)動(dòng)

1）泥沙的起動(dòng)條件卵石推移質(zhì)測驗(yàn)第65頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2）起動(dòng)流速

沙莫夫（T.N.

WlaMoB）公式：沙莫夫公式推導(dǎo)時(shí)，僅考慮重力，未考慮粘結(jié)力的影響，因此該式僅適用于d≥0.2毫米的粗沙。該式計(jì)算簡便，廣為采用。第66頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月張瑞瑾公式：式中h，d分別為水深及粒徑，均以米計(jì)。r為單位體積水重；rs為泥沙的容重。該公式對(duì)粗細(xì)沙均適用。第67頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3）止動(dòng)流速起動(dòng)流速是泥沙從靜止到運(yùn)動(dòng)的臨界值，當(dāng)流速減小到某數(shù)值時(shí)，運(yùn)動(dòng)著的泥沙便停止在河床上不動(dòng)了，此時(shí)的臨界流速稱為泥沙的止動(dòng)流速。一般比起動(dòng)流速小，起動(dòng)流速為止動(dòng)流速的1.2-1.4倍4）揚(yáng)動(dòng)流速當(dāng)流速超過起動(dòng)流速時(shí)，河床泥沙開始滑動(dòng)，流速增大，泥沙間歇性躍動(dòng)，流速再增大，躍動(dòng)的高度和距離隨之增大。當(dāng)流速增大到一定程度后，泥沙不再回到河床上，而懸浮在水中，隨水流一起下移，這時(shí)的水流速度稱為揚(yáng)動(dòng)流速，它是泥沙從推移到懸移運(yùn)動(dòng)的一個(gè)參數(shù)。第68頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)P動(dòng)流速的經(jīng)驗(yàn)公式為：泥沙沉速w的基本公式為：a.處于層流狀態(tài)，則：b.處于紊流狀態(tài)，則：第69頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）群體泥沙的推移運(yùn)動(dòng)沖積河流推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，河床表面便逐漸形成外形與風(fēng)成沙丘類似的起伏的水下沙波，稱沙波運(yùn)動(dòng)。沙波運(yùn)動(dòng)是推移質(zhì)群體運(yùn)動(dòng)的一種主要形式，也是構(gòu)成河床地形的基本單位。第70頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）推移質(zhì)輸沙率

推移質(zhì)輸沙率是指單位時(shí)間內(nèi)通過河槽單寬的推移質(zhì)數(shù)量，其單位為公斤/米·秒或米3/米·秒。如果上游推移質(zhì)來量小于本河段推移質(zhì)輸沙率，就形成沖刷；反之，則發(fā)生淤積。研究輸沙率的規(guī)律，就可以從水力泥沙條件來判斷河槽的沖淤。第71頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3.懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)

(1)

懸移質(zhì)分布、變化規(guī)律:斷面分布規(guī)律:懸移質(zhì)含沙量和粒徑從河底向水面減?。粰M向上，通?？拷髁骱途植繘_刷處的含沙量比河流兩岸大；沿河長的分布：懸移質(zhì)粒徑沿河床向下游逐漸變小。懸移質(zhì)時(shí)間變化規(guī)律:含沙量汛期多于枯水期，并以枯季后的第一次大洪水時(shí)期含沙量為最多。

第72頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)水流挾沙能力水流挾沙能力：單位水體積所含懸移質(zhì)中，床沙質(zhì)部分的飽和含沙量；淤積條件：河流床沙質(zhì)含量大于水流夾沙能力；沖刷條件：河流床沙質(zhì)含量小于水流夾沙能力；第73頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月水流挾沙能力經(jīng)驗(yàn)公式：1）扎馬林（E.A.3amapИH）公式（適用于土質(zhì)渠道）2）黃河挾沙能力經(jīng)驗(yàn)公式：W0=wwhilew=0.002-0.008m/sW0=0.002m/swhilew=0.0004-0.002m/s第74頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月為泥沙沉降速度，g為重力加速度（米/秒2）；H為水深（米）余同上。3）長江公式（長江流域規(guī)劃辦公室）第75頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3.含沙量、輸沙率、輸沙量、總輸沙量

含沙量：每1m3水中所含泥沙的重量。單位是kg/m3,或g/m3。輸沙率：單位時(shí)間內(nèi)通過一定的過水?dāng)嗝娴哪嗌晨偭俊挝?t/s或kg/s。

輸沙量：一定時(shí)段內(nèi)通過一定過水?dāng)嗝娴哪嗌晨偭?，稱為輸沙量。單位是t或萬t。

河流總輸沙量：應(yīng)為推移質(zhì)與懸移質(zhì)輸沙量之總和。

第76頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月4.侵蝕模數(shù)每km2流域面積上，每年被侵蝕、匯入河的泥沙重量。單位是萬t/km2。

在水流侵蝕和泥沙控制方面，修建雨水的攔蓄和引流工程等，這些都被證明是有效的方式。第77頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：

河流泥沙輸運(yùn)規(guī)律的研究是水利學(xué)研究的熱點(diǎn)。也逐漸為生態(tài)環(huán)境地理科學(xué)研究所關(guān)注。第78頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）河水化學(xué)

1.天然河水的化學(xué)組成成分主要由HCO3-，SO42-，Cl－，Ca2+，Na+，Mg2+，K+等離子組成。河水中除上述離子外，還有生物有機(jī)質(zhì)、溶解氣體和一些微量元素等。

2.河水化學(xué)成分含量的表征-礦化度礦化度：1升水中含有各種離子的總量(g/L)。礦化度>1g/L的水屬高礦化度水。人類生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一般要求低礦化度。

第79頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3.河水化學(xué)組成的時(shí)空變化時(shí)間變化：季節(jié)變化。由河水補(bǔ)給源隨季節(jié)變化引起?？臻g變化：一般離河源越遠(yuǎn)，河水的礦化度越大。第80頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月4.水體污染（1）水體的自凈能力：水體通過物理的、化學(xué)的和生物的作用使溶解和懸浮于水中的物質(zhì)稀釋、轉(zhuǎn)化的能力。

（2）水污染：人類向天然河水中施加的能量和物質(zhì)超過了水體自凈能力，從而是水體變得不適于人類使用的現(xiàn)象。（3）污染途徑：徑流搬運(yùn)；降水；直接排放。第81頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）水污染主要類型耗氧有機(jī)物污染：碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸等在生物化學(xué)作用下分解耗氧。毒污染：

非金屬無機(jī)毒物污染，如氰化物是劇毒物質(zhì),經(jīng)人體消化道或呼吸道進(jìn)入肌體后,迅速被吸收,與高鐵型細(xì)胞素氧化酶結(jié)合,變成氰化高鐵型細(xì)胞色素氧化酶,失去傳遞氧的作用,引起組織缺氧而導(dǎo)致中毒。人服0.1g則死，來自電鍍水，焦?fàn)t，煤氣等。

重金屬污染，通過食物進(jìn)入人體，積累。（甲基汞易在腦部積累，其次肝腎，鎘主要集中在腎臟、骨骼中，患者表現(xiàn)為骨痛病，采礦、冶煉、煤、石油燃燒，是重金屬主要來源）

第82頁，課件共86頁，