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水文常識
發布時間：2012-06-20 點擊率：1980
(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或匯水區，因地下水分水線不易確定，習慣上將地表水的集水區稱為流域。河道干流的流域是由所屬各級支流的流域所組成。流域面積的確定，可根據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算到河流的任一河段，如水文站控制斷面，水庫壩址或任一支流的匯合口處。流域里大大小小的河流，構成脈絡相通的系統，稱為河系或水系。
(二)河流的分段及其特點
每條河流一般都可分為河源、上游、中游、下游、河口等五個分段。
(1）河源。河流開始的地方，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，它的特點是落差大，水流急，下切力強，河谷狹，流量小，河床中經常出現急灘和瀑布。
(3)中游。中游一般特點是河道比降變緩，河床比較穩定，下切力量減弱而旁蝕力量增強，因此河槽逐漸拓寬和曲折，兩岸有灘地出現。
(4)下游。下游的特點是河床寬，縱比降小，流速慢，河道中淤積作用較顯著，淺灘到處可見，河曲發育。
(5)河口。河口是河流的終點，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)的剖面，測出中線上(或河床最低點)地形變化轉折點的高程，以河長為橫座標，高程為縱座標，即可繪出河流的縱斷面圖。縱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，兩側為河槽邊坡，有時還包括兩岸的堤防。橫斷面也稱為過水斷面，它是計算流量的重要參素。
(四)水尺與水位
水尺是直接觀讀江河、湖泊、水庫、灌渠水位的標尺。水尺的歷史悠久，直至現代仍在廣泛使用。
河流或者其它水體的自由水面離某一基面零點以上的高程稱為水位。水位的單位是米，一般要求記至小數2位，即0.01ｍ。以水位為縱軸，時間為橫軸，可繪出水位隨時間的變化曲線，稱為水位過程線。
(五)基面
變化曲線基面是指計算水位和高程的起始面。在水文資料中涉及的基面有：絕對基面、假定基面、測站基面、凍結基面等四種。
（1）絕對基面。是將某一海濱地點平均海水面的高程定義為零的水準基面。我國各地沿用的水準高程基面有大連、大沽、黃海、廢黃河口、吳淞、珠江等基面。我國于1956年規定以黃海(青島)的多年平均海平面作為統一基面，為中國第一個國家高程系統，從而結束了過去高程系統繁雜的局面。但由于計算這個基面所依據的青島驗潮站的資料系列（1950年～1956年）較短等原因，中國測繪主管部門決定重新計算黃海平均海面，以青島驗潮站1952年～1979年的潮汐觀測資料為計算依據，并用精密水準測量接測位于青島的中華人民共和國水準原點，得出1985年國家高程基準高程和1956年黃海高程的關系為：
1985年國家高程基準高程=1956年黃海高程-0.029m。
1985年國家高程基準已于1987年5月開始啟用，1956年黃海高程系同時廢止。
(2)假定基面。為計算測站水位或高程而暫時假定的水準基面。常在水文測站附近沒有國家水準點，而一時不具備接測條件的情況下使用。
(3)測站基面。是水文測站專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以下0.5ｍ～1.0ｍ。
(4)凍結基面。也是水文測站專用的一種固定基面。一般測站將第一次使用的基面凍結下來，作為凍結基面。
(六)流速
流速是指水流質點在單位時間內所通過的距離。渠道和河道里的水流各點的流速是不相同的，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，為了計算簡便，通常用橫斷面平均流速來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。在某一時段內通過河流某一過水斷面的水量稱為該斷面的徑流量。徑流是水循環的主要環節，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 。指單位時間內通過某一過水斷面的水量。常用單位為立方米每秒（m３/s）。各個時刻的流量是指該時刻的瞬時流量，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。時段Δｔ內通過河流某一斷面的總水量。以所計算時段的時間乘以該時段內的平均流量，就得徑流總量W，即W=QΔｔ。它的單位是立方米(m３)。以時間為橫坐標，以流量為縱坐標點繪出來的流量隨時間的變化過程就是流量過程線。流量過程線和橫座標所包圍的面積即為徑流量。
(3)徑流深R。指計算時段內的徑流總量平鋪在整個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)由下式計算：
R=QΔｔ / (1000A)
(4)徑流模數M。一定時段內單位面積上所產生的平均流量稱為徑流模數M。它的常用單位為m3/(s·km2)，計算公式為：
M=Ｑ／Ａ
(5)徑流系數α。為一定時段內降水所產生的徑流量與該時段降水量的比值，以小數或百分數計。
(九)徑流的形成過程
從降雨到達地面至水流匯集、流經流域出口斷面的整個過程，稱為徑流形成過程。
徑流的形成是一個極為復雜的過程，為了在概念上有一定的認識，可把它概化為兩個階段，即產流階段和匯流階段。
1.產流階段。當降雨滿足了植物截留、洼地蓄水和表層土壤儲存后，后續降雨強度又超過下滲強度，其超過下滲強度的雨量，降到地面以后，開始沿地表坡面流動，稱為坡面漫流，是產流的開始。如果雨量繼續增大，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注入河槽，稱為坡面徑流。地面漫流的過程，即為產流階段。
2.匯流階段。降雨產生的徑流，匯集到附近河網后，又從上游流向下游，最后全部流經流域出口斷面，叫做河網匯流，這種河網匯流過程，即為匯流階段。
(十)潮汐
在太陽和月球引潮力作用下，地球表面的大氣圈、海水和地殼發生周期性相對運行的現象，稱為潮汐。這些相對運行分別稱為大氣潮汐、海洋潮汐和地殼潮汐。由于地球、月球和太陽三者運行的相對位置周期性變化，潮汐的大小和漲落時間逐日不同。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，其引潮力為太陽的2.17倍，故潮汐現象主要隨月球的運行而變。
(十一)潮汐的分類
潮汐類型按周期不同，可分為日周潮、半日周潮和混合潮。在一個太陰日（約24h50min）內發生一次高潮和一次低潮的現象稱為全日周潮；發生兩次高潮和兩次低潮的現象稱為半日周潮。在半日周潮海區中，如兩次高潮和低潮的潮位、漲落潮歷時不等，且通常半月中有數天出現全日周潮的現象，稱為混合潮。混合潮又可分為不正規日周潮和不正規半日周潮。各地潮汐的類型，可根據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確定。
流域是地表水與地下水分水線所包圍的集水區或匯水區，因地下水分水線不易確定，習慣上將地表水的集水區稱為流域。河道干流的流域是由所屬各級支流的流域所組成。流域面積的確定，可根據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算到河流的任一河段，如水文站控制斷面，水庫壩址或任一支流的匯合口處。流域里大大小小的河流，構成脈絡相通的系統，稱為河系或水系。
(二)河流的分段及其特點
每條河流一般都可分為河源、上游、中游、下游、河口等五個分段。
(1）河源。河流開始的地方，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，它的特點是落差大，水流急，下切力強，河谷狹，流量小，河床中經常出現急灘和瀑布。
(3)中游。中游一般特點是河道比降變緩，河床比較穩定，下切力量減弱而旁蝕力量增強，因此河槽逐漸拓寬和曲折，兩岸有灘地出現。
(4)下游。下游的特點是河床寬，縱比降小，流速慢，河道中淤積作用較顯著，淺灘到處可見，河曲發育。
(5)河口。河口是河流的終點，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)的剖面，測出中線上(或河床最低點)地形變化轉折點的高程，以河長為橫座標，高程為縱座標，即可繪出河流的縱斷面圖。縱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，兩側為河槽邊坡，有時還包括兩岸的堤防。橫斷面也稱為過水斷面，它是計算流量的重要參素。
(四)水尺與水位
水尺是直接觀讀江河、湖泊、水庫、灌渠水位的標尺。水尺的歷史悠久，直至現代仍在廣泛使用。
河流或者其它水體的自由水面離某一基面零點以上的高程稱為水位。水位的單位是米，一般要求記至小數2位，即0.01ｍ。以水位為縱軸，時間為橫軸，可繪出水位隨時間的變化曲線，稱為水位過程線。
(五)基面
變化曲線基面是指計算水位和高程的起始面。在水文資料中涉及的基面有：絕對基面、假定基面、測站基面、凍結基面等四種。
（1）絕對基面。是將某一海濱地點平均海水面的高程定義為零的水準基面。我國各地沿用的水準高程基面有大連、大沽、黃海、廢黃河口、吳淞、珠江等基面。我國于1956年規定以黃海(青島)的多年平均海平面作為統一基面，為中國第一個國家高程系統，從而結束了過去高程系統繁雜的局面。但由于計算這個基面所依據的青島驗潮站的資料系列（1950年～1956年）較短等原因，中國測繪主管部門決定重新計算黃海平均海面，以青島驗潮站1952年～1979年的潮汐觀測資料為計算依據，并用精密水準測量接測位于青島的中華人民共和國水準原點，得出1985年國家高程基準高程和1956年黃海高程的關系為：
1985年國家高程基準高程=1956年黃海高程-0.029m。
1985年國家高程基準已于1987年5月開始啟用，1956年黃海高程系同時廢止。
(2)假定基面。為計算測站水位或高程而暫時假定的水準基面。常在水文測站附近沒有國家水準點，而一時不具備接測條件的情況下使用。
(3)測站基面。是水文測站專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以下0.5ｍ～1.0ｍ。
(4)凍結基面。也是水文測站專用的一種固定基面。一般測站將第一次使用的基面凍結下來，作為凍結基面。
(六)流速
流速是指水流質點在單位時間內所通過的距離。渠道和河道里的水流各點的流速是不相同的，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，為了計算簡便，通常用橫斷面平均流速來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。在某一時段內通過河流某一過水斷面的水量稱為該斷面的徑流量。徑流是水循環的主要環節，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 。指單位時間內通過某一過水斷面的水量。常用單位為立方米每秒（m３/s）。各個時刻的流量是指該時刻的瞬時流量，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。時段Δｔ內通過河流某一斷面的總水量。以所計算時段的時間乘以該時段內的平均流量，就得徑流總量W，即W=QΔｔ。它的單位是立方米(m３)。以時間為橫坐標，以流量為縱坐標點繪出來的流量隨時間的變化過程就是流量過程線。流量過程線和橫座標所包圍的面積即為徑流量。
(3)徑流深R。指計算時段內的徑流總量平鋪在整個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)由下式計算：
R=QΔｔ / (1000A)
(4)徑流模數M。一定時段內單位面積上所產生的平均流量稱為徑流模數M。它的常用單位為m3/(s·km2)，計算公式為：
M=Ｑ／Ａ
(5)徑流系數α。為一定時段內降水所產生的徑流量與該時段降水量的比值，以小數或百分數計。
(九)徑流的形成過程
從降雨到達地面至水流匯集、流經流域出口斷面的整個過程，稱為徑流形成過程。
徑流的形成是一個極為復雜的過程，為了在概念上有一定的認識，可把它概化為兩個階段，即產流階段和匯流階段。
1.產流階段。當降雨滿足了植物截留、洼地蓄水和表層土壤儲存后，后續降雨強度又超過下滲強度，其超過下滲強度的雨量，降到地面以后，開始沿地表坡面流動，稱為坡面漫流，是產流的開始。如果雨量繼續增大，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注入河槽，稱為坡面徑流。地面漫流的過程，即為產流階段。
2.匯流階段。降雨產生的徑流，匯集到附近河網后，又從上游流向下游，最后全部流經流域出口斷面，叫做河網匯流，這種河網匯流過程，即為匯流階段。
(十)潮汐
在太陽和月球引潮力作用下，地球表面的大氣圈、海水和地殼發生周期性相對運行的現象，稱為潮汐。這些相對運行分別稱為大氣潮汐、海洋潮汐和地殼潮汐。由于地球、月球和太陽三者運行的相對位置周期性變化，潮汐的大小和漲落時間逐日不同。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，其引潮力為太陽的2.17倍，故潮汐現象主要隨月球的運行而變。
(十一)潮汐的分類
潮汐類型按周期不同，可分為日周潮、半日周潮和混合潮。在一個太陰日（約24h50min）內發生一次高潮和一次低潮的現象稱為全日周潮；發生兩次高潮和兩次低潮的現象稱為半日周潮。在半日周潮海區中，如兩次高潮和低潮的潮位、漲落潮歷時不等，且通常半月中有數天出現全日周潮的現象，稱為混合潮。混合潮又可分為不正規日周潮和不正規半日周潮。各地潮汐的類型，可根據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確定。
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