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1、3.3河流的水情河流的水文情势主要指河川径流的分布与变化，洪水和枯水特征等。世界河流之最最长的：尼罗河含沙量最大的：黄河流量最大流域最广：亚马逊河干流流经国家最多：多瑙河海拔最高：雅鲁藏布江谁能资源最丰富：刚果河3.3河流的水情水情要素年径流的有关概念正常年径流量的计算径流的年际变化径流的年内变化洪水与枯水一、水情要素水情要素是用以表达河流水文情势变化的主要尺度。它包括水位、流速、流量等。因此充分掌握水情要素资料，是研究河流水文的重要基础。1.水位(waterlevel、stage)定义：指水体的自由水面高出某一基面以上的高程。基面又称基准面，即高程的起算面。1.水位(waterlevel、s
2、tage)定义：指水体的自由水面高出某一基面以上的高程。基面又称基准面，即高程的起算面。绝对基面：以某河河口平均海平面为零点。青岛基面1.水位(waterlevel、stage)定义：指水体的自由水面高出某一基面以上的高程。基面又称基准面，即高程的起算面。绝对基面：以某河河口平均海平面为零点。青岛基面测站基面（相对基面）：测站最枯水位以下0.5-1m为基面，便于测站日常记录相对基面可减少记录和计算工作量，但与其他水文站的水文资料不具有可比性。1.水位(waterlevel、stage)定义：指水体的自由水面高出某一基面以上的高程。基面又称基准面，即高程的起算面。绝对基面：以某河河口平均海平面为
3、零点。青岛基面测站基面（相对基面）：测站最枯水位以下0.5-1m为基面，便于测站日常记录相对基面可减少记录和计算工作量，但与其他水文站的水文资料不具有可比性。影响水位变化的主要因素是水量的增减，此外还受河道冲淤、风、潮汐、冰凌、支流顶托和人类活动等影响以水位过程线和历时曲线表示.一般利用水尺和水位计(按传感器原理分浮子式、跟踪式、压力式和反射式)测定。观测时间和观测次数要适应一日内水位变化的过程，要满足水文预报和水文情报的要求。水位传感器在一般情况下，日测12次。有洪水、结冰、流冰、产生冰坝和有冰雪融水补给河流时，增加观测次数，使测得的结果能完整地反映水位变化的过程。水位变化与水位过程线河流水
4、位随季节和年际变化而变化。水位过程线：水位随时间的变化曲线水位变化与水位过程线河流水位随季节和年际变化而变化。水位过程线：水位随时间的变化曲线水位历时曲线：大于等于某一数值的水位与其在研究时段中出现的累积天数（历时）所点汇而成的曲线。2.流速(currentvelocity)指河流中水质点在单位时间内移动的距离。河道中流速的分布：天然河道中流速的分布十分复杂，在垂线上（水深方向），从河底至水面，流速随着糙度影响的减小而增大，最小流速在河底，最大流速在水面下某一深度。河流横断面上各点流速，随着在深度和宽度上的位置以及水力条件变化而不同，一般都由河底向水面，由两岸向河心逐渐增大，最大流速出现在水流
5、中部。最大流速分布在水面以下0.30.6m处，平均流速相当于0.6m水深处的流速。2.流速(currentvelocity)指河流中水质点在单位时间内移动的距离。式中，V为流速(米秒)L为距离(米)t为时间(秒)。谢才公式中v为断面平均流速R为水力半径I为水面比降c为与糙率等因素有关的流速系数。3.流量（discharge）:指单位时间内流经某一过水断面的水量通常用Q表示单位是立米秒。t时段内的径流总量W，可以求平均流量3.流量（discharge）:指单位时间内流经某一过水断面的水量通常用Q表示单位是立米秒。流量表达式为：式中，v为断面平均流速；F为过水断面面积。通常可用Q=vF。以流量过程
6、线和历时曲线来分析。水位与流量关系密切即Q=f(H).以水位流量关系曲线推求流量，用水位-面积曲线和水位-流速曲线加以校正。流量过程线及历时曲线另外，课本113页图3-33水位流量关系曲线实验四、流量的测验步骤过水断面面积的测量：流速的测量断面流量的计算测流断面的测量布置测深垂线测量各测深点的水深测定各测深点的横向位置（起点距）测定各测深点水位绘出过水断面图流速仪法测速和流量计算断面上测速垂线和测速点的布设当水面宽度5m测速垂线的数目5测速垂线上测速点的布置，常有一点式、二点、三点和五点流量计算计算步骤：测点流速求垂线平均流速相邻而垂线面积的平均流速部分面积上的流量过水断面面积的总流量。年径流
7、量：一个年度内通过河流某断面的水量称为该断面以上流域的年径流量.用年平均流量Q(m3s)或年径流总量W(m3)表示，也可以年径流深R(mm)及径流模数M(公升skm2)表示.它是最基本的数据围湖造田、兴建水库、跨流域引水等影响稳中有变。二、年径流的有关概念年径流量：一个年度内通过河流某断面的水量称为该断面以上流域的年径流量.用年平均流量Q(m3s)或年径流总量W(m3)表示，也可以年径流深R(mm)及径流模数M(公升skm2)表示.它是最基本的数据围湖造田、兴建水库、跨流域引水等影响稳中有变。多年平均径流量：实测各年径流量的平均值。正常年净流量：若统计的实测资料较多，多年平均流量趋于一个稳定常
8、数。二、年径流的有关概念三、正常年径流量的计算正常年径流量反映了河流某断面多年平均来水情况是水资源可能被利用的最大限度因而在水利工程的设计和水文计算中是很重要的资料.资料掌握的程度不同推求正常年径流量的方法也不同。1.资料充分时正常年径流量的推求以算术平均法计算.(30年)三、正常年径流量的计算正常年径流量反映了河流某断面多年平均来水情况是水资源可能被利用的最大限度因而在水利工程的设计和水文计算中是很重要的资料.资料掌握的程度不同推求正常年径流量的方法也不同。1.资料充分时正常年径流量的推求以算术平均法计算.(30年)2.资料不足时正常年径流量的推求以相关分析法计算.(20年)3.缺乏实测径流
9、资料时正常年径流量的推求以等值线图法、水文比拟法间接途径计算。有短期实测资料时正常年径流量的推算.doc无实测资料时正常年径流量的推求.doc资料缺乏时的计算方法1）等值线图法：根据实测资料与水文特征的地理分布规律汇成的等值线图。在流域型心位置代表多年平均径流量。资料缺乏时的计算方法如流域面积小，等值线分布均匀，则流域形心等值线的数值就代表多年平均径流量。资料缺乏时的计算方法如果流域面积较大，等值线分布不均匀，则采用面积加权法计算。资料缺乏时的计算方法2）水文比拟法是将参证流域的水文特征值移植于研究流域上来的一种方法。是对流域的气候和自然条件等全面调查基础上进行的。当研究流域与参证流域的各项因
10、素相似，而且参证流域具有比较葱粉的长期水文实测资料时，才可移植，即直接移用参证流的水文特征值。个别因素有差异，可以适当修正；如降雨情况有差别，则可按照雨量比加以修正：式中，R0为研究流域的多年平均径流深度，X年研为研究流域的年降雨深度；R0参为参证流域的多年平均年径流深度；X年参为参证流域的年降雨深度。此外，也可由流域内雨量站的资料计算出流域多年平均降雨量X，然后利用经验公式或参考邻近流域的资料确定多年平均的径流系数a0，则可计算出口断面的正常径流深为：四、径流的年际变化年径流量的多年变化规律是水利工程的规模和效益的基本的依据对中长期水文预报及跨流域引水十分重要。一般是指年径流量年际间的变化幅
11、度和多年变化过程两个方面。1.年径流量年际变化幅度反映年径流量年际相对变化幅度的特征值主要是年径流量的变差系数Cv值和年际变化的绝对比率(多年最大年径流量与多年最小年径流量的比值)。1）变差系数Cv值变差系数变差系数是一个表示标准差相对于平均数大小的相对量。年净流量CV值反映年径流总体系列离散程度。CV值大，年径流的年际变化剧烈，对水力资源利用不利，而且易发生洪涝灾害。CV值小，则年径流量的年际变化小，有利于径流资源的利用。变差系数的影响因素影响年径流CV值大小的因素主要有年净流量、径流补给来源和流域面积的大小三方面。年径流量年径流量大的地区降水丰富，水汽输送量大而稳定，降水年际变化小；同时，
12、地表供水充分，蒸发比较稳定，故年径流CV值小。降水量少的地区，降水集中而不稳定，加之蒸发量年际变化较大，致使年径流cv值大。我国河流年径流量CV值明显分带性，从东南向西北增大，与年径流量分布的趋势相反；即东南的风水带CV值为0.2-0.3，到西北缺水带，CV值增至0.8-1.0变差系数的影响因素补给来源以高山冰雪融水或地下水补给为主的河流，年径流CV值较小，而已雨水补给为主的河流CV值较大流域面积流域面积小的河流，CV值大于流域面积大的河流。大河集水面积大，而且流经不同的自然区域，各支流径流变化情况不一，丰枯年可以相互调节，加上大河河床切割很深，得到地下水补给量多而稳定，因此CV值较小。年径流
13、量年际变化幅度2）年际极值比年径流量年际变化的绝对值比例，即多年最大年径流量与多年最小年径流量的比值。可反映年际变化幅度。2.年径流量的多年变化过程河流各年年径流量的丰、枯情况，可按照一定的保证率P的年径流标准划分保证率：获得保证的年份数占计算总年数的百分比径流量Q的保证率值为25%：保证有超过25%的年份的径流量比Q值大某工程供水保证率为75%：表示该工程就长期平均而言，100年中有75年可保证正常供水。保证率P值越小，对应的Q值越大通常以P75%为枯水年25%P75%为平水年保证率与重现期重现期：某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现一次，又称多少年一遇研究暴雨洪水时，一般设计频率50%
14、重现期=1（1=保证率）如某灌溉设计保证率为80%，则重现期为5年，年为中国南、北方河流丰、枯水段的年径流量多年变化特征中国南、北方河流丰、枯水段的年径流量多年变化特征松花江、永定河和黄河为代表的北方河流其枯水年和丰水年出现的机会(分别占统计年数的26-28和22-26)多；淮河、长江、珠江为代表的南方河流的枯、丰水年出现的机会(分别为19-22和19-23)少。五、径流的年内变化河川径流在一年内不同季节或月份的变化称为径流的年内变化或年内分配、季节变化表示河川径流年内分配的方法很多，可归纳为两大类：一类是多年平均季（或月）径流量占多年平均径流量的百分比；另一类是采用某些特征值来综合反映径流量
15、的年内变化。径流的年内变化也称径流的年内分配或季节分配.径流的季节分配影响到河流对工农业的供水和通航时间的长短.天然河流由于受气候因素及与流域调蓄能力有关的下垫面因素的影响径流量在年内的分配是不均匀的。五、径流的年内变化1.径流的季节分配2.径流年内变化的特征值五、径流的年内变化1.径流的季节分配研究河川径流的季节变化首先要确定统一的季节划分.根据我国气候情况，取12月至2月为冬季(枯水)3月至5月为春季(增水)6月至8月为夏季(洪水)9月至11月为秋季(减平)。.冬季枯水.春季少水:普遍增多，到增长程度相差悬殊.夏季洪水：夏季是我国河川径流最丰沛的季节，统称为夏季洪水.秋季平水:普遍减退1.
16、径流的季节分配2.径流年内变化的特征值1)不均匀系数Cvy：(2)完全年调节系数Cr：径流年内变化的特征值1.洪水定义：大量降水或积雪融水在短时间内汇入河槽形成特大的径流，称为洪水。洪水的形成和运动规律对抗洪、防洪是非常重要的。洪水过程线：暴雨洪水在出口断面上的相应，也可以通过流量过程线表达。六、洪水与枯水（特征径流）1.洪水若先后两次降水由于前期降雨所形成的洪水过程尚未泄完，第二次降雨所形成的洪水又接踵而来，就形成了复合式洪水过程线。基流：河川流量中基本稳定的部分，主要来自地下水补给，有时也包括来自湖泊和冰川的补给。1.洪水以洪水过程线分析洪峰流量Qm、洪水总量W、洪水总历时T三个要素，它是水利工程设计的重要依据.“百年一遇”即为水库的设计标准.天气和下垫面为洪水的主要影响因素1.洪水洪水的影响因素天气因素：气旋波动、台风、暴雨（特性、轻度、
