水-文-学-原-理(三流域和水系)

第三章流域和水系本章主要内容基本概念1.水系的地貌特征2.流域的地貌特征3.数字流域和数字水系4.§1基本概念分水线山峰、山脊和鞍部的连接线流域地面分水线包围的区域水系流域中河流交汇形成的树枝状或网状结构坡地流域中除水系以外的陆域部分流域基本单元流域中不可再划分的最小部分分水线地形等高线中的极大值称为山峰山峰的下坡方向为山脊相邻山峰之间的区域称为鞍部山峰、山脊和鞍部的连接线称为分水线分水线分水线有地面分水线和地下分水线之分。地面分水线将地面水流分开流向相邻的两条河流。地下分水线则将含水层中的地下水流分开流向相邻的两条河流。流域闭合流域非闭合流域流域地面分水线包围的区域称为流域。流域有闭合流域和非闭合流域之分。地面分水线与地下分水线重合的流域称为闭合流域。地面分水线与地下分水线不重合的流域称为非闭合流域。水系水系流域中大大小小河流交汇形成的树枝状或网状结构称为水系，亦称河系。自然形成的水系多为树状结构人工开挖形成的平原水系可为网状结构水系水系羽毛状水系的支流自上游而下游，在不同的地点依次汇入干流，相应的流域形状多为狭长形。平行状水系的支流与干流大体成平行趋势相交汇，相应的流域形状多为扇形。混合状水系的支流与干流的关系介于前两者之间，相应的流域形状也介于狭长和扇形之间。羽毛状水系平行状水系混合状水系水系对面积相同、水系形状不相同的流域，同样一场暴雨形成的流域出口断面流量过程线明显不同。平行状水系由于各支流汇集到流域出口断面的同时性强，所以产生较尖瘦的洪水过程。羽毛状水由于各支流汇集到流域出口断面的时间相互错开，所以产生较矮胖的洪水过程。混合状水系产生的洪水过程则介于以上两者之间。坡地流域中水系以外的陆域部分称为坡地。流域是由水系和坡地组成的。除平原水网地区外，一个流域的水系的水面面积约占全流域面积的10%左右，其余90%左右即为坡地。坡地按坡面的几何形状，可将坡地分为倾斜面、收敛曲面和发散曲面三种类型。流域基本单元一个流域按流域内的自然分水线可以划分成若干个不嵌套的子流域，每个子流域按其内部的自然分水线又可划分成一些更小的不嵌套的小流域，这样不断地划分下去，最后得到的不可再划分的部分就是流域基本单元，它是组成一个流域的最小单位。流域基本单元流域基本单元可分为四种形状，“一本打开的书”、扇形、倒扇形和马蹄形。§2水系的地貌特征拓扑学特征是指几何图形在连续改变形状情况下仍能保持不变的一些特征。水系的拓扑学特征主要表现为水系分叉、河流分级和满足河数定律上。大量的观测资料表明，自然界的天然水系一般属于二分叉树的形状。外链内链§2水系的地貌特征水系的拓扑结构水系组成河源节点出口§2水系的地貌特征河流的分级为了对水系中大小不同的河流进行区别，有必要对河流进行分级。在20世纪以前，人们对水系中大小不同的河流只有定性的认识，仅将水系中的河流区分为支流和干流两级。1914年以后，地貌学界普遍主张采用序列命名的法则，即将水系中各条河流按一定的次序排列成序列，并以序号对序列中的河流逐一加以命名。河流的分级格雷夫利厄斯(Gravelius)分级法霍顿(Horton)分级法斯特拉勒(Strahler)分级法施里夫(Shreve)分级法沙伊达格(Scheidagger)分级法霍顿(Horton)分级法将最小的不分叉的河流称为1级河流，只接纳1级河流汇入的河流称为2级河流；只接纳1，2两级河流汇入的河流称为3级河流，其余类推，直至将水系中所有的河流命名完毕。斯特拉勒(Strahler)分级法定义从河源出发的河流为1级河流；同级的两条河流交汇形成的河流的级比原来增加1级；不同级的两条河流交汇形成的河流的级等于两者中较高者。§2水系的地貌特征11111111111122222333444Strahler分级法§2水系的地貌特征河数定律§2水系的地貌特征河数定律1,,2,1,1NNRb,,2,1,bRN自然水系的分叉比：Rb=3~5§2水系的地貌特征河流长度老海坝九龙港天生港十二圩港口西界港口东界港口六干河口农场水闸6#七干河口望虞河口福山新塘海洋泾口5#任港姚港4#2#3#南通节制闸黄泥山1#营船港局部模型上边界（军用码头）新开港闸四号坝常浒河口徐六径水山码头汇丰码头测流平台13#徐六径塘口金泾塘口7#8#9#10#11#12#团结闸新江海河海门港局部模型下边界（白茆河口）新泾河钱泾口青龙港七浦河七丫口杨林口马桥荡茜口鹿鸣泾口圩角港浪港崇头沙长青沙通沙沙洪北横港沙沙州铁黄沙狼山沙新开沙新通海沙小白茆沙茆沙白永隆崇明000000000-50-50-50-50-50-50-50-50-50-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000-30-30-30-30-30-30-30-30-30-40-40-40-40-40-40-40-40-40000000000000000000000000000000000000-20-20-20-20-20-20-20-20-20-30-30-30-30-30-30-30-30-30-10-10-10-10-10-10-10-10-10-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10-30-30-30-30-30-30-30-30-30-20-20-20-20-20-20-20-20-20000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10-30-30-30-30-30-30-30-30-30-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000000000000000000000000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10-30-30-30-30-30-30-30-30-30000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10-30-30-30-30-30-30-30-30-30000000000000000000000000000-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-40-40-40-40-40-40-40-40-40-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000000000000000000000000000000000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-20-20-20-20-20-20-20-20-20-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000000000000-20-20-20-20-20-20-20-20-20-30-30-30-30-30-30-30-30-30-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-20-20-20-20-20-20-20-20-20测流断面及垂线潮位站临时潮位站AB一条河流的长度是指从其起始断面，沿河流中心线至终了断面的距离。§2水系的地貌特征河流长度ω级河流总长度：ω级河流平均长度：水系中全部河流总长度：L显然是决定水系槽蓄量的一个重要参数,,2,1,1NjjLL,,2,1,11NjjLNL,,2,1,11NjjLL§2水系的地貌特征河长定律水系中ω级河流的平均长度与比其低一级即(ω-1)级河流的平均长度的比值称为河长比,,3,2,1LLRL自然水系的河长比：Rb=1.5~3.5,,2,1,11LRLL§2水系的地貌特征§2水系的地貌特征121NLJ链长度横断面Bd11kacfbmcQdaQBkQfbm§2水系的地貌特征弯曲率老海坝九龙港天生港十二圩港口西界港口东界港口六干河口农场水闸6#七干河口望虞河口福山新塘海洋泾口5#任港姚港4#2#3#南通节制闸黄泥山1#营船港局部模型上边界（军用码头）新开港闸四号坝常浒河口徐六径水山码头汇丰码头测流平台13#徐六径塘口金泾塘口7#8#9#10#11#12#团结闸新江海河海门港局部模型下边界（白茆河口）新泾河钱泾口青龙港七浦河七丫口杨林口马桥荡茜口鹿鸣泾口圩角港浪港崇头沙长青沙通沙沙洪北横港沙沙州铁黄沙狼山沙新开沙新通海沙小白茆沙茆沙白永隆崇明000000000-50-50-50-50-50-50-50-50-50-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000-30-30-30-30-30-30-30-30-30-40-40-40-40-40-40-40-40-40000000000000000000000000000000000000-20-20-20-20-20-20-20-20-20-30-30-30-30-30-30-30-30-30-10-10-10-10-10-10-10-10-10-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10-30-30-30-30-30-30-30-30-30-20-20-20-2