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水文常識(shí)
發(fā)布時(shí)間：2012-06-20 點(diǎn)擊率：1784
(一)流域和水系
流域是地表水與地下水分水線所包圍的集水區(qū)或匯水區(qū)，因地下水分水線不易確定，習(xí)慣上將地表水的集水區(qū)稱(chēng)為流域。河道干流的流域是由所屬各級(jí)支流的流域所組成。流域面積的確定，可根據(jù)地形圖勾出流域分水線，然后求出分水線所包圍的面積。河流的流域面積可以計(jì)算到河流的任一河段，如水文站控制斷面，水庫(kù)壩址或任一支流的匯合口處。流域里大大小小的河流，構(gòu)成脈絡(luò)相通的系統(tǒng)，稱(chēng)為河系或水系。
(二)河流的分段及其特點(diǎn)
每條河流一般都可分為河源、上游、中游、下游、河口等五個(gè)分段。
(1）河源。河流開(kāi)始的地方，可以是溪澗、泉水、冰川、沼澤或湖泊等。
(2）上游。直接連著河源，在河流的上段，它的特點(diǎn)是落差大，水流急，下切力強(qiáng)，河谷狹，流量小，河床中經(jīng)常出現(xiàn)急灘和瀑布。
(3)中游。中游一般特點(diǎn)是河道比降變緩，河床比較穩(wěn)定，下切力量減弱而旁蝕力量增強(qiáng)，因此河槽逐漸拓寬和曲折，兩岸有灘地出現(xiàn)。
(4)下游。下游的特點(diǎn)是河床寬，縱比降小，流速慢，河道中淤積作用較顯著，淺灘到處可見(jiàn)，河曲發(fā)育。
(5)河口。河口是河流的終點(diǎn)，也是河流流入海洋、湖泊或其它河流的入口，泥沙淤積比較嚴(yán)重。
(三)河流的斷面
河流的斷面分為縱斷面及橫斷面。
(1)縱斷面。沿河流中線(也有取沿程各橫斷面上的河床最低點(diǎn))的剖面，測(cè)出中線上(或河床最低點(diǎn))地形變化轉(zhuǎn)折點(diǎn)的高程，以河長(zhǎng)為橫座標(biāo)，高程為縱座標(biāo)，即可繪出河流的縱斷面圖?？v斷面圖可以表示河流的縱坡及落差的沿程分布。
(2)橫斷面。河槽中某處垂直于流向的斷面，稱(chēng)為在該處河流的橫斷面。它的下界為河底，上界為水面線，兩側(cè)為河槽邊坡，有時(shí)還包括兩岸的堤防。橫斷面也稱(chēng)為過(guò)水?dāng)嗝?，它是?jì)算流量的重要參素。
(四)水尺與水位
水尺是直接觀讀江河、湖泊、水庫(kù)、灌渠水位的標(biāo)尺。水尺的歷史悠久，直至現(xiàn)代仍在廣泛使用。
河流或者其它水體的自由水面離某一基面零點(diǎn)以上的高程稱(chēng)為水位。水位的單位是米，一般要求記至小數(shù)2位，即0.01ｍ。以水位為縱軸，時(shí)間為橫軸，可繪出水位隨時(shí)間的變化曲線，稱(chēng)為水位過(guò)程線。
(五)基面
變化曲線基面是指計(jì)算水位和高程的起始面。在水文資料中涉及的基面有：絕對(duì)基面、假定基面、測(cè)站基面、凍結(jié)基面等四種。
（1）絕對(duì)基面。是將某一海濱地點(diǎn)平均海水面的高程定義為零的水準(zhǔn)基面。我國(guó)各地沿用的水準(zhǔn)高程基面有大連、大沽、黃海、廢黃河口、吳淞、珠江等基面。我國(guó)于1956年規(guī)定以黃海(青島)的多年平均海平面作為統(tǒng)一基面，為中國(guó)第一個(gè)國(guó)家高程系統(tǒng)，從而結(jié)束了過(guò)去高程系統(tǒng)繁雜的局面。但由于計(jì)算這個(gè)基面所依據(jù)的青島驗(yàn)潮站的資料系列（1950年～1956年）較短等原因，中國(guó)測(cè)繪主管部門(mén)決定重新計(jì)算黃海平均海面，以青島驗(yàn)潮站1952年～1979年的潮汐觀測(cè)資料為計(jì)算依據(jù)，并用精密水準(zhǔn)測(cè)量接測(cè)位于青島的中華人民共和國(guó)水準(zhǔn)原點(diǎn)，得出1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)高程和1956年黃海高程的關(guān)系為：
1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)高程=1956年黃海高程-0.029m。
1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)已于1987年5月開(kāi)始啟用，1956年黃海高程系同時(shí)廢止。
(2)假定基面。為計(jì)算測(cè)站水位或高程而暫時(shí)假定的水準(zhǔn)基面。常在水文測(cè)站附近沒(méi)有國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)，而一時(shí)不具備接測(cè)條件的情況下使用。
(3)測(cè)站基面。是水文測(cè)站專(zhuān)用的一種假定的固定基面。一般選為低于歷年最低水位或河床最低點(diǎn)以下0.5ｍ～1.0ｍ。
(4)凍結(jié)基面。也是水文測(cè)站專(zhuān)用的一種固定基面。一般測(cè)站將第一次使用的基面凍結(jié)下來(lái)，作為凍結(jié)基面。
(六)流速
流速是指水流質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)所通過(guò)的距離。渠道和河道里的水流各點(diǎn)的流速是不相同的，靠近河(渠)底、河邊處的流速較小，河中心近水面處的流速最大，為了計(jì)算簡(jiǎn)便，通常用橫斷面平均流速來(lái)表示該斷面水流的速度。
(七)徑流與徑流量
流域地表面的降水，如雨、雪等，沿流域的不同路徑向河流、湖泊和海洋匯集的水流叫徑流。在某一時(shí)段內(nèi)通過(guò)河流某一過(guò)水?dāng)嗝娴乃糠Q(chēng)為該斷面的徑流量。徑流是水循環(huán)的主要環(huán)節(jié)，徑流量是陸地上最重要的水文要素之一，是水量平衡的基本要素。(八)徑流量的表示方法及其度量單位
(1)流量Q 。指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一過(guò)水?dāng)嗝娴乃?。常用單位為立方米每秒（m３/s）。各個(gè)時(shí)刻的流量是指該時(shí)刻的瞬時(shí)流量，此外還有日平均流量、月平均流量、年平均流量和多年平均流量等。
(2)徑流總量W。時(shí)段Δｔ內(nèi)通過(guò)河流某一斷面的總水量。以所計(jì)算時(shí)段的時(shí)間乘以該時(shí)段內(nèi)的平均流量，就得徑流總量W，即W=QΔｔ。它的單位是立方米(m３)。以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以流量為縱坐標(biāo)點(diǎn)繪出來(lái)的流量隨時(shí)間的變化過(guò)程就是流量過(guò)程線。流量過(guò)程線和橫座標(biāo)所包圍的面積即為徑流量。
(3)徑流深R。指計(jì)算時(shí)段內(nèi)的徑流總量平鋪在整個(gè)流域面積上所得到的水層深度。它的常用單位為毫米（mm）。
若時(shí)段為Δｔ(s)，平均流量為Q(m3/s)，流域面積為A(km２)，則徑流深R(mm)由下式計(jì)算：
R=QΔｔ / (1000A)
(4)徑流模數(shù)M。一定時(shí)段內(nèi)單位面積上所產(chǎn)生的平均流量稱(chēng)為徑流模數(shù)M。它的常用單位為m3/(s·km2)，計(jì)算公式為：
M=Ｑ／Ａ
(5)徑流系數(shù)α。為一定時(shí)段內(nèi)降水所產(chǎn)生的徑流量與該時(shí)段降水量的比值，以小數(shù)或百分?jǐn)?shù)計(jì)。
(九)徑流的形成過(guò)程
從降雨到達(dá)地面至水流匯集、流經(jīng)流域出口斷面的整個(gè)過(guò)程，稱(chēng)為徑流形成過(guò)程。
徑流的形成是一個(gè)極為復(fù)雜的過(guò)程，為了在概念上有一定的認(rèn)識(shí)，可把它概化為兩個(gè)階段，即產(chǎn)流階段和匯流階段。
1.產(chǎn)流階段。當(dāng)降雨滿(mǎn)足了植物截留、洼地蓄水和表層土壤儲(chǔ)存后，后續(xù)降雨強(qiáng)度又超過(guò)下滲強(qiáng)度，其超過(guò)下滲強(qiáng)度的雨量，降到地面以后，開(kāi)始沿地表坡面流動(dòng)，稱(chēng)為坡面漫流，是產(chǎn)流的開(kāi)始。如果雨量繼續(xù)增大，漫流的范圍也就增大，形成全面漫流，這種超滲雨沿坡面流動(dòng)注入河槽，稱(chēng)為坡面徑流。地面漫流的過(guò)程，即為產(chǎn)流階段。
2.匯流階段。降雨產(chǎn)生的徑流，匯集到附近河網(wǎng)后，又從上游流向下游，最后全部流經(jīng)流域出口斷面，叫做河網(wǎng)匯流，這種河網(wǎng)匯流過(guò)程，即為匯流階段。
(十)潮汐
在太陽(yáng)和月球引潮力作用下，地球表面的大氣圈、海水和地殼發(fā)生周期性相對(duì)運(yùn)行的現(xiàn)象，稱(chēng)為潮汐。這些相對(duì)運(yùn)行分別稱(chēng)為大氣潮汐、海洋潮汐和地殼潮汐。由于地球、月球和太陽(yáng)三者運(yùn)行的相對(duì)位置周期性變化，潮汐的大小和漲落時(shí)間逐日不同。又因各地緯度不同和受地形、水文、氣象等因素的影響，各地潮汐也有差異和各自的變化。月球距地球較近，其引潮力為太陽(yáng)的2.17倍，故潮汐現(xiàn)象主要隨月球的運(yùn)行而變。
(十一)潮汐的分類(lèi)
潮汐類(lèi)型按周期不同，可分為日周潮、半日周潮和混合潮。在一個(gè)太陰日（約24h50min）內(nèi)發(fā)生一次高潮和一次低潮的現(xiàn)象稱(chēng)為全日周潮；發(fā)生兩次高潮和兩次低潮的現(xiàn)象稱(chēng)為半日周潮。在半日周潮海區(qū)中，如兩次高潮和低潮的潮位、漲落潮歷時(shí)不等，且通常半月中有數(shù)天出現(xiàn)全日周潮的現(xiàn)象，稱(chēng)為混合潮?；旌铣庇挚煞譃椴徽?guī)日周潮和不正規(guī)半日周潮。各地潮汐的類(lèi)型，可根據(jù)主要太陰日分潮與主要太陰半日分潮的平均潮高的比值來(lái)確定。
流域是地表水與地下水分水線所包圍的集水區(qū)或匯水區(qū)，因地下水分水線不易確定，習(xí)慣上將地表水的集水區(qū)稱(chēng)為流域。河道干流的流域是由所屬各級(jí)支流的流域所組成。流域面積的確定，可根據(jù)地形圖勾出流域分水線，然后求出分水線所包圍的面積。河流的流域面積可以計(jì)算到河流的任一河段，如水文站控制斷面，水庫(kù)壩址或任一支流的匯合口處。流域里大大小小的河流，構(gòu)成脈絡(luò)相通的系統(tǒng)，稱(chēng)為河系或水系。
(二)河流的分段及其特點(diǎn)
每條河流一般都可分為河源、上游、中游、下游、河口等五個(gè)分段。
(1）河源。河流開(kāi)始的地方，可以是溪澗、泉水、冰川、沼澤或湖泊等。
(2）上游。直接連著河源，在河流的上段，它的特點(diǎn)是落差大，水流急，下切力強(qiáng)，河谷狹，流量小，河床中經(jīng)常出現(xiàn)急灘和瀑布。
(3)中游。中游一般特點(diǎn)是河道比降變緩，河床比較穩(wěn)定，下切力量減弱而旁蝕力量增強(qiáng)，因此河槽逐漸拓寬和曲折，兩岸有灘地出現(xiàn)。
(4)下游。下游的特點(diǎn)是河床寬，縱比降小，流速慢，河道中淤積作用較顯著，淺灘到處可見(jiàn)，河曲發(fā)育。
(5)河口。河口是河流的終點(diǎn)，也是河流流入海洋、湖泊或其它河流的入口，泥沙淤積比較嚴(yán)重。
(三)河流的斷面
河流的斷面分為縱斷面及橫斷面。
(1)縱斷面。沿河流中線(也有取沿程各橫斷面上的河床最低點(diǎn))的剖面，測(cè)出中線上(或河床最低點(diǎn))地形變化轉(zhuǎn)折點(diǎn)的高程，以河長(zhǎng)為橫座標(biāo)，高程為縱座標(biāo)，即可繪出河流的縱斷面圖?？v斷面圖可以表示河流的縱坡及落差的沿程分布。
(2)橫斷面。河槽中某處垂直于流向的斷面，稱(chēng)為在該處河流的橫斷面。它的下界為河底，上界為水面線，兩側(cè)為河槽邊坡，有時(shí)還包括兩岸的堤防。橫斷面也稱(chēng)為過(guò)水?dāng)嗝?，它是?jì)算流量的重要參素。
(四)水尺與水位
水尺是直接觀讀江河、湖泊、水庫(kù)、灌渠水位的標(biāo)尺。水尺的歷史悠久，直至現(xiàn)代仍在廣泛使用。
河流或者其它水體的自由水面離某一基面零點(diǎn)以上的高程稱(chēng)為水位。水位的單位是米，一般要求記至小數(shù)2位，即0.01ｍ。以水位為縱軸，時(shí)間為橫軸，可繪出水位隨時(shí)間的變化曲線，稱(chēng)為水位過(guò)程線。
(五)基面
變化曲線基面是指計(jì)算水位和高程的起始面。在水文資料中涉及的基面有：絕對(duì)基面、假定基面、測(cè)站基面、凍結(jié)基面等四種。
（1）絕對(duì)基面。是將某一海濱地點(diǎn)平均海水面的高程定義為零的水準(zhǔn)基面。我國(guó)各地沿用的水準(zhǔn)高程基面有大連、大沽、黃海、廢黃河口、吳淞、珠江等基面。我國(guó)于1956年規(guī)定以黃海(青島)的多年平均海平面作為統(tǒng)一基面，為中國(guó)第一個(gè)國(guó)家高程系統(tǒng)，從而結(jié)束了過(guò)去高程系統(tǒng)繁雜的局面。但由于計(jì)算這個(gè)基面所依據(jù)的青島驗(yàn)潮站的資料系列（1950年～1956年）較短等原因，中國(guó)測(cè)繪主管部門(mén)決定重新計(jì)算黃海平均海面，以青島驗(yàn)潮站1952年～1979年的潮汐觀測(cè)資料為計(jì)算依據(jù)，并用精密水準(zhǔn)測(cè)量接測(cè)位于青島的中華人民共和國(guó)水準(zhǔn)原點(diǎn)，得出1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)高程和1956年黃海高程的關(guān)系為：
1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)高程=1956年黃海高程-0.029m。
1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)已于1987年5月開(kāi)始啟用，1956年黃海高程系同時(shí)廢止。
(2)假定基面。為計(jì)算測(cè)站水位或高程而暫時(shí)假定的水準(zhǔn)基面。常在水文測(cè)站附近沒(méi)有國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)，而一時(shí)不具備接測(cè)條件的情況下使用。
(3)測(cè)站基面。是水文測(cè)站專(zhuān)用的一種假定的固定基面。一般選為低于歷年最低水位或河床最低點(diǎn)以下0.5ｍ～1.0ｍ。
(4)凍結(jié)基面。也是水文測(cè)站專(zhuān)用的一種固定基面。一般測(cè)站將第一次使用的基面凍結(jié)下來(lái)，作為凍結(jié)基面。
(六)流速
流速是指水流質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)所通過(guò)的距離。渠道和河道里的水流各點(diǎn)的流速是不相同的，靠近河(渠)底、河邊處的流速較小，河中心近水面處的流速最大，為了計(jì)算簡(jiǎn)便，通常用橫斷面平均流速來(lái)表示該斷面水流的速度。
(七)徑流與徑流量
流域地表面的降水，如雨、雪等，沿流域的不同路徑向河流、湖泊和海洋匯集的水流叫徑流。在某一時(shí)段內(nèi)通過(guò)河流某一過(guò)水?dāng)嗝娴乃糠Q(chēng)為該斷面的徑流量。徑流是水循環(huán)的主要環(huán)節(jié)，徑流量是陸地上最重要的水文要素之一，是水量平衡的基本要素。(八)徑流量的表示方法及其度量單位
(1)流量Q 。指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一過(guò)水?dāng)嗝娴乃?。常用單位為立方米每秒（m３/s）。各個(gè)時(shí)刻的流量是指該時(shí)刻的瞬時(shí)流量，此外還有日平均流量、月平均流量、年平均流量和多年平均流量等。
(2)徑流總量W。時(shí)段Δｔ內(nèi)通過(guò)河流某一斷面的總水量。以所計(jì)算時(shí)段的時(shí)間乘以該時(shí)段內(nèi)的平均流量，就得徑流總量W，即W=QΔｔ。它的單位是立方米(m３)。以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以流量為縱坐標(biāo)點(diǎn)繪出來(lái)的流量隨時(shí)間的變化過(guò)程就是流量過(guò)程線。流量過(guò)程線和橫座標(biāo)所包圍的面積即為徑流量。
(3)徑流深R。指計(jì)算時(shí)段內(nèi)的徑流總量平鋪在整個(gè)流域面積上所得到的水層深度。它的常用單位為毫米（mm）。
若時(shí)段為Δｔ(s)，平均流量為Q(m3/s)，流域面積為A(km２)，則徑流深R(mm)由下式計(jì)算：
R=QΔｔ / (1000A)
(4)徑流模數(shù)M。一定時(shí)段內(nèi)單位面積上所產(chǎn)生的平均流量稱(chēng)為徑流模數(shù)M。它的常用單位為m3/(s·km2)，計(jì)算公式為：
M=Ｑ／Ａ
(5)徑流系數(shù)α。為一定時(shí)段內(nèi)降水所產(chǎn)生的徑流量與該時(shí)段降水量的比值，以小數(shù)或百分?jǐn)?shù)計(jì)。
(九)徑流的形成過(guò)程
從降雨到達(dá)地面至水流匯集、流經(jīng)流域出口斷面的整個(gè)過(guò)程，稱(chēng)為徑流形成過(guò)程。
徑流的形成是一個(gè)極為復(fù)雜的過(guò)程，為了在概念上有一定的認(rèn)識(shí)，可把它概化為兩個(gè)階段，即產(chǎn)流階段和匯流階段。
1.產(chǎn)流階段。當(dāng)降雨滿(mǎn)足了植物截留、洼地蓄水和表層土壤儲(chǔ)存后，后續(xù)降雨強(qiáng)度又超過(guò)下滲強(qiáng)度，其超過(guò)下滲強(qiáng)度的雨量，降到地面以后，開(kāi)始沿地表坡面流動(dòng)，稱(chēng)為坡面漫流，是產(chǎn)流的開(kāi)始。如果雨量繼續(xù)增大，漫流的范圍也就增大，形成全面漫流，這種超滲雨沿坡面流動(dòng)注入河槽，稱(chēng)為坡面徑流。地面漫流的過(guò)程，即為產(chǎn)流階段。
2.匯流階段。降雨產(chǎn)生的徑流，匯集到附近河網(wǎng)后，又從上游流向下游，最后全部流經(jīng)流域出口斷面，叫做河網(wǎng)匯流，這種河網(wǎng)匯流過(guò)程，即為匯流階段。
(十)潮汐
在太陽(yáng)和月球引潮力作用下，地球表面的大氣圈、海水和地殼發(fā)生周期性相對(duì)運(yùn)行的現(xiàn)象，稱(chēng)為潮汐。這些相對(duì)運(yùn)行分別稱(chēng)為大氣潮汐、海洋潮汐和地殼潮汐。由于地球、月球和太陽(yáng)三者運(yùn)行的相對(duì)位置周期性變化，潮汐的大小和漲落時(shí)間逐日不同。又因各地緯度不同和受地形、水文、氣象等因素的影響，各地潮汐也有差異和各自的變化。月球距地球較近，其引潮力為太陽(yáng)的2.17倍，故潮汐現(xiàn)象主要隨月球的運(yùn)行而變。
(十一)潮汐的分類(lèi)
潮汐類(lèi)型按周期不同，可分為日周潮、半日周潮和混合潮。在一個(gè)太陰日（約24h50min）內(nèi)發(fā)生一次高潮和一次低潮的現(xiàn)象稱(chēng)為全日周潮；發(fā)生兩次高潮和兩次低潮的現(xiàn)象稱(chēng)為半日周潮。在半日周潮海區(qū)中，如兩次高潮和低潮的潮位、漲落潮歷時(shí)不等，且通常半月中有數(shù)天出現(xiàn)全日周潮的現(xiàn)象，稱(chēng)為混合潮?；旌铣庇挚煞譃椴徽?guī)日周潮和不正規(guī)半日周潮。各地潮汐的類(lèi)型，可根據(jù)主要太陰日分潮與主要太陰半日分潮的平均潮高的比值來(lái)確定。
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