全屏显示专题章节

接纳地表径流和地下径流的天然泄水道称为河流(River)。河流沿途接纳众多支流，并形成复杂的干支流网络系统，叫做水系(River System)。直接注入干流的称为一级支流，直接注入一级支流的称为二级支流，依此类推。流入海洋的河流称为外流河，这种河流往往形成庞大的水系，并且水量丰富，它们把陆地上大量的径流输送到海洋，从而参与海陆间的水分循环；流入内陆湖泊或消失于沙漠之中的河流称为内陆河，这种河流多分布在降水稀少的半干旱和干旱地区，通常支流少且短小，水量亦少，多数为季节性的间歇河，它们只参与水分的内陆循环。每条河流和每个水系都从一定的陆地范围内获得水量的补给，这部分陆地上的集水区就是河流或水系的流域(Drainage Basin)。两个相邻集水区之间的地势最高点所联成的曲线为两条河流或水系的分水线，一条河流或水系分水线以内的面积就是它的流域面积。

2.河流的断面及分段

(1)河流的纵横断面。河源与河口的高度差，称河流的总落差：而某一河段两端的高度差，则是这一河段的落差；单位河长的落差，叫做河流的比降，通常以小数或千分数表示。河流纵断面能够很好地反映河流比降的变化。以落差为纵轴，距河口的距离为横轴，据实测高度值定出各点的坐标，连接各点即得到河流的纵断面图(见图10-2)。河流纵断面分为四种类型：全流域比降接近一致的，为直线形纵断面；河源比降大，而向下游递减的，为平滑下凹形纵断面；比降上游小而下游大的，为下落形纵断面；各段比降变化无规律的，可形成折线形纵断面。

流域内岩层的性质、地貌类型的复杂程度及河流的年龄，都会影响纵断面的形态。在软硬岩层交替处，纵断面常相应出现陡缓转折。山地和平原、盆地交接处，纵断面也会发生变化。年轻河流纵断面多呈上落形或折线形；老年河流则多呈平滑下凹曲线形。后者有时被称为均衡剖面。

河槽中垂直于流向并以河床为下界、水面为上界的断面，是河流的横断面。由于地转偏向力和弯曲河道中河水离心力的影响，水面具有横比降。由于流速分布不均匀，水面还发生凹凸变形。所以河水面几乎不可能是一个严格的平面。

(2)河流的分段。一条河流常常可以根据其地理－地质特征分为河源、上游、中游、下游和河口五段。河源指河流最初具有地表水流形态的地方，因此也是全流域海拔最高的地方，通常与山地冰川、高原湖泊、沼泽和泉相联系。上游指紧接河源的河谷窄、比降和

流速大、水量小、侵蚀强烈、纵断面呈阶梯状并多急滩和瀑布的河段。中游水量逐渐增加，但比降已较和缓，流水下切力已开始减小，河床位置比较稳定，侵蚀和堆积作用大致保持均衡，纵断面往往成平滑下凹曲线。下游河谷宽广，河道弯曲，河水流速小而流量大，淤积作用显著，到处可见浅滩和沙洲。河口是河流入海、入湖或汇入更高级河流处，经常有泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、湖处形成三角洲。

河源的确定通常是根据“河源唯远”和“水量最丰”的原则。其余各段的划分则应以河流的主要自然特征为依据。但实际上，由于不同研究者分别着重考虑地貌、水文或其他特征，因此，一条河流的上中下游常有不同的划分。

3.河流的水情要素

为了认识河流的特征及其地理意义，必须了解有关河流水情的一些基本概念。

(1)水位。指水体的自由水面高出某一基面以上的高程。高程起算的固定零点称基面。基面有两种：一为绝对基面，它是以某河河口平均海平面为零点，如长江流域的吴淞基面。为使不同河流的水位可以对比，目前全国统一采用青岛基面(即黄海基面)。另一为测站基面，指测站最枯水位以下0.5～1m作起算零点的基面，它便于测站日常记录。

水位高低是流量大小的主要标志。流域内的降水和冰雪消融状况等径流补给是影响流量，同时也是影响水位变化的主要因素。但是，其他因素也可以影响水位变化，例如：流水侵蚀或堆积作用造成河床下降或上升；河坝改变了河流的天然水位情势；河中水草或河流冰情等使水流不畅，水位升高；入海河流的河口段由于潮汐和风的影响而引起水位变化，等等。所以，水位变化是多种因素同时作用的结果。这些因素各具有不同的变化周期，如流水侵蚀作用具有多年变化周期，径流补给形式的变化具有季节性周期，潮汐影响具有日变化周期，等等。因而，河流的水位情势是非常复杂的。

河流水位有年际变化和季节变化，山区冰源河流甚至有日变化。水位变化具有重要的实际意义。根据水位观测资料，可以确定洪水波传播的速度和河流水量周期性变化的一般特征。用纵坐标表示不同时间的水位高度，用横坐标表示时间，可以绘出水位过程线。通过分析水位过程线，可以研究河流的水源、汛期、河床冲淤情况及湖泊的调节作用。

在实际工作中，除了解某一时期内水位变化的一般规律外，还必须知道水位变化中的某些特征值，例如平均水位、平均高水位、平均低水位、中水位、常水位，等等。平均水位是单位时间内水位的平均值。平均高水位与平均低水位则是各年最高水位与最低水位各自的平均值。中水位是一年中观测水位值的中值。常水位指一年中水位最常出现的值。

河流各站的水位过程线上，上下游站在同一次涨落水期间位相相同的水位，叫相应水位。可以用纵轴表示上游站水位，以横轴表示下游站水位，绘制出两个测站的相应水位曲线(见图10-3)。相应水位曲线可用于插补或改正另一测站的观测资料，或推断某一未设站河段的水位变化过程。根据相应水位出现的时序，可以预报洪水、推算洪峰水位高度及变化情况等。

(2)流速。流速是指水质点在单位时间内移动的距离，它决定于纵比降方向上水体重力的分力与河岸和河底对水流的摩擦力之比。

可以运用等流速公式(即薛齐公式)计算水流某一时段的平均流速v；

建立等流速公式的基本出发点是：只有动力与摩擦力相等时，水流才沿河槽作等速运动。根据推导公式时所做的假设，系数C决定于糙度、深度、过水断面形状等。

(3)流量。在单位时间内通过某过水断面的水量，叫做流量，单位是m³/s。测出流速和断面的面积，就可以知道流量：

式中：A为断面积：

为平均流速。

流量是河流的重要特征值之一。流量的变化将引起流水蚀积过程和水流的其他特征值的变化。随着流量的变化，水位也发生变化。流量和水位之间有着如下内在联系。

这个公式所表示的曲线就是水位流量关系曲线(见图10-4)。它的实际意义在于，可以利用水位资料推求流量，所以在水文工作中用途很广。

在实际工作中，还常常需要绘制另一种曲线——流量过程线。以横轴表示时间，纵轴表示流量，连接各坐标点，得出Q=f(t)曲线，即流量过程线(见图10-5)。在横轴和两纵线间，过程线所包围的面积，等于相应期间的径流总量。一条河流的流量过程线是这一河流各种特征的综合。分析流量过程线相当于综合研究一个流域的特征。

洪水灾害指的是因暴雨急流或河湖泛滥所造成的灾害。洪水除危害农作物外，还破坏房屋、建筑、水利工程设施、交通设施、电力设施等，并造成不同程度的人员伤亡。由于洪水和因渍水、淹没造成的涝灾往往同时或连续发生在同一地区，所以有时统称为洪涝灾害。

据统计，我国近两千年来共发生较大洪水和大洪水灾害2397次，其中20世纪就高达987次。1998年长江、嫩江、松花江、珠江大水，全国共有29个省(区、市)遭受了不同程度的洪涝灾害，受灾面积2120亿公顷，成灾面积1306亿hm²，受灾人口2.23亿，死亡3004人，直接经济损失1666亿元。

(1)洪涝灾害形成条件。洪涝灾害的形成必须具备两方面条件：第一，洪水是形成洪水灾害的直接原因。只有当洪水自然变异强度达到一定标准时，才可能出现灾害。主要影响因素有地理位置、气候条件和地形地势。第二，只有当洪水发生在有人类活动的地方时才能成灾。受洪水威胁最大的地区往往是江河中下游地区，而中下游地区因其水源丰富、土地平坦又常常是经济发达地区。

(2)洪涝灾害的类型。洪水可分为河流洪水、湖泊洪水和风暴洪水等。其中河流洪水依照成因不同，又可分为以下几种类型：暴雨洪水、山洪、融雪洪水、冰凌洪水和溃坝洪水。影响最大、最常见的洪涝是河流洪水，尤其是流域内长时间暴雨造成河流水位居高不下而引发堤坝决口，对地区发展损害最大，甚至会造成大量人口死亡。

(3)洪涝灾害的特点。从洪涝灾害的发生机制来看，洪涝具有明显的季节性、区域性和可重复性。如我国长江中下游地区的洪涝几乎全部都发生在夏季，并且成因也基本上相同，而在黄河流域则有不同的特点。

同时，洪涝灾害具有很大的破坏性和普遍性。洪涝灾害不仅对社会有害，甚至能够严重危害相邻流域，造成水系变迁。并且，在不同地区均有可能发生洪涝灾害，包括山区、滨海、河流入海口、河流中下游以及冰川周边地区等。

但是，洪涝仍具有可防御性。人类不可能彻底根治洪水灾害，但通过各种努力，可以尽可能地缩小灾害的影响。

(4)洪涝灾害的防治。20世纪洪水的发生频率越来越高，这一趋势与全球气候变化相联系。由于全球温度继续升高，未来洪水发生的频率还会更高。因此洪涝灾害的防治变得愈益重要。

目前国内外针对洪水的防治措施主要分为防洪工程措施和防洪非工程措施。其中，防洪工程措施包括：修筑堤防、整治河道，将洪水约束在河槽里并顺利向下游输送；修建水库控制上游洪水来量，调蓄洪水、削减洪峰；在重点保护地区附近修建分洪区(或蓄滞洪区)，使超过水库、堤防防御能力的洪水有计划地向分滞洪区内分减，以保护下游地区的安全。而防洪非工程措施，则是在充分发挥防洪工程作用前提下，通过法令、政策、行政管理、经济手段和直接控制洪水的工程手段以外的其他技术手段，去适应洪水特性，以减少洪灾损失的措施。其基本内容包括：洪泛区土地管理；建立洪水预报预警系统，拟定居民的应急撤离计划和对策；制定超标准洪水的紧急措施方案；实行防洪保险，建立防洪基金和救灾组织等。

工程措施和非工程措施都在防洪减灾中发挥重要作用。加强堤防建设、河道整治以及水库工程建设是避免洪涝灾害的直接措施，长期持久地推行水土保持可以从根本上减少发生洪涝的机会。切实做好洪水、天气的科学预报与滞洪区的合理规划可以减轻洪涝灾害的损失。建立防汛抢险的应急体系，是减轻灾害损失的最后措施。遥感与地理信息系统的结合将在洪涝灾害防治中发挥极其重要的作用。