第一节 河流与流域

一、河流

1.河流

河流是一种天然水道，它是在一定地质和气候条件下形成的河槽与在其中的水流的总称。落在地面的降雨，一部分在重力作用下沿着地面流动成为地表径流，一部分渗入地下成为沿着土壤空隙流动的地下径流。地表径流和地下径流均汇集于地面低洼的河谷内而继续流动，成为河流。

2.水系

降落在地面上的雨水在水流集中流动的过程中，逐渐由小溪、小河汇集成大河，这样便构成了脉络相通的河流系统，称为水系或河系。水系的最末一级，直接流入海洋或湖泊的河流，称为干流。汇入干流的河流称为一级支流，汇入一级支流的河流称为二级支流，以此类推。水系通常用干流的名称来命名，例如长江水系、黄河水系等。当研究某一支流或某一区域时，也可用支流的名称或区域的名称来命名的，如汉水水系、淮北水系等。

3.水系特征

由于各地区的自然地理条件不同，河流的发育阶段也不相同，根据干支流的分布及组合情况，可归纳为以下几种水系形状(图2-1)：树枝状、扇状、平行状、羽状、格状、人工几何状、辅合(散)状和编织状等。分析研究水系的组成及特征，对于了解河流的自然情势是十分必要的。

在这几种水系形状中，羽状水系的汇流时间较短，如果流域普遍降雨，各支流的洪水几乎同时汇入干流，易形成陡涨陡落的洪水过程；而扇状水系的汇流时间较长，各支流洪水先后汇入干流，干流洪水过程平缓。

水系的特征值有：河长、落差、比降，河网密度，河网(河道)发展系数，水系不均匀系数，河流弯曲系数，分岔系数等。

（1）河长。河长指从河源到河口沿河槽中各断面上最大水深点的连线（航线）所量的长度。它是结合河流落差、比降，估算水能和航程，决定汇流时间的重要参数。河段两端的河底高程之差称为落差，河源到河口两处的河底高程之差称为总落差。河流的平均比降是一条河流的总落差与这条河流总长度的比值。

（2）河网密度。河网密度指一个流域内各河道总长度与流域面积之比，即单位面积的河流长度。

（3）河网（河道）发展系数。某级支流的总河长与干流河长之比，称为该河某级河网发展系数。发展系数越大，表明支流长度超过干流长度越多，河网对径流的调节作用也就越大。

二、流域及其特征

1.流域的概念

流域是指地表水及地下水分水线所包围的集水区域的总称。根据地形图勾绘的地表水分水线，一般为山脊线。如果地面集水区和地下集水区相重合，称为闭合流域；不重合的，则称为非闭合流域。

2.流域的几何特征

流域的几何特征常用流域面积、流域长度、流域平均宽度、流域形状系数和流域平均高度来表示。

（1）流域面积。流域分水线与河口（或坝、闸址）断面之间所包围的面积称为流域面积，习惯上往往指地表水的集水面积，其单位以km²计。流域面积是河流的基本特征。一般地说，在自然条件基本相同的条件下，流域面积愈大，径流量也愈大，对径流过程所起的调节作用也愈大。

（2）流域的长度和平均宽度。指从河源到河口断面，流域的几何中心线长度。其求法：以出口断面为圆心，画出若干个不同半径的圆弧交于流域边界两点，圆心与这些弧线中点连线的长度即为流域长度。流域面积除以流域长度即为流域平均宽度。

3.流域的自然地理特征

流域的自然地理特征包括地理位置、气候条件、土壤性质、地形、地质构造、塘库、湖泊以及植被等。这些自然地理条件都将直接或间接地影响河川径流的形成及其过程。例如，地理位置和山川形势，直接影响内陆水分循环和水汽的运移；气候条件直接和间接影响径流大小；土壤性质与地质构造同河流的地下水补给量、下渗损失量、流域冲刷程度等有密切的关系；地形及植被与暴雨洪水直接相关；湖泊、塘库对河川径流起着均化的调节作用等。

【例2-1】 伏尔加河是世界第一大内河，发源于俄罗斯加里宁州奥斯塔什科夫区、瓦尔代丘陵东南的湖泊间，源头高程228.0m。自源头向东北流至雷宾斯克后，转向东南，至古比雪夫折向南，流至伏尔加格勒后，向东南注入里海。河口高程为-28.0m，河流全长3688km，流域面积138万km²。试确定该河流的总落差、比降和流域平均宽度。

解:（1）干流总落差：ΔH=Z_源头-Z_河口=228.0-（-28.0）=256.0（m）

（2）干流的平均坡降：J=ΔH/L=（256.0/3688.0）‰=0.07‰

（3）流域平均宽度：B=F/L=138.0×10⁴/3688.0=374.2（km）