现代水文中的流域面积、干流与支流概念

1.水圈

地球表层水体的总称。水体是指由天然或人工形成的水的聚积体，包括海洋、河流（运河）、湖泊（水库）、沼泽（湿地）、冰川、积雪、地下水和大气圈中的水等。这些水体形成一个围绕地球表层的水圈，水的总体积约为14.59亿km3，若将其均匀平铺在地球表面水深约为2860m。

2.水文循环

地球上的水分通过蒸发、水汽输送、降水、下渗、径流等过程不断转化、迁移的现象，又称水分循环或水循环。

3.流域

地表水和地下水的分水线所包围的集水区域或汇水区叫做流域，习惯上指地表水的集水区域。流域面积，指流域分水线与河口断面之间所包围的平面面积。集水面积，是指河流某一断面以上，汇集的降水面积，即河道的某一断面以上的流域面积。按照地表水的水线与地下水的水线是否重合，流域又可分为闭合流域与不闭合流域。闭合流域，指地表水分水线与地下水分水线重合的流域。不闭合流域，指地表水分水线与地下水分水线不重合的流域。

4.水系（河系）

由河流的干流和各级支流，流域内的湖泊、沼泽或地下暗河形成彼此连接的一个系统。在水系中汇集全流域径流的河流，称为干流；流入一较大河流或湖泊的河流，称为支流。

河流的分段及其特点：每条河流一般都可分为河源、上游、中游、下游、河口等五个分段。

（1）河源。河源是河流开始的地方，可以是溪涧、泉水、冰川、沼泽或湖泊等。

（2）上游。上游直接连着河源，在河流的上段，它的特点是落差大、水流急、下切力强、河谷狭、流量小，河床中经常出现急滩和瀑布。

（3）中游。中游一般特点是河道比降变缓，河床比较稳定，下切力量减弱而旁蚀力量增强，因此河槽逐渐拓宽和曲折，两岸有滩地出现。

（4）下游。下游的特点是河床宽，纵比降小，流速慢，河道中淤积作用较显著，浅滩到处可见。

（5）河口。河口是河流的终点，也是河流入海洋、湖泊或其他河流的入口，泥沙淤积比较严重。

5.水文要素

构成某一地点或区域在某一时间的水文情势的主要因素。是描述水文情势的主要物理量，包括降水、蒸发、径流量、水位、流速、流量、水温、含沙量、冰凌和水质等。通常由水文测验加以测定。

6.降水

从大气中降落到地面的液态水和固态水。湿空气被上升气流抬升到高空，膨胀、冷却，相对湿度不断增大，直至呈饱和或略过饱和，在悬浮于空气中的凝结核上凝结，形成云滴并不断增大，在克服上升气流的阻力后，降落到地面。

降水的衡量有降水量和降水强度两个指标，降水量指某一时段内降水的累积量通常为1h、3h、6h、12h、24h或降水从开始到结束的过程量，1h内的降水量称为降水强度。按降水量的大小，将降水划分为不同等级，见表4-1。

表4-1　降水等级划分表

7.蒸发

陆地和海洋中的液态水转化成大气中的气态水的过程。

8.径流

陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、含水层或沙漠的水流称径流。一年内流经河道上指定断面的全部水量，称为年径流量，单位为立方米（m3）。一个闭合流域的多年平均径流量，等于该流域相应时期的降水量减去蒸发量及散发量后的剩余水量。在河道中实测流量后计算所得的径流量，包括地表径流与地下径流两部分。坡面流、槽面净雨与表层土壤中流之和，即降水后除直接蒸发、植物截流、渗入地下、填充洼地外，其余在坡面上、河槽中以及在土壤表层中流动的水流，称地表径流（直接径流）。降水到达地面，渗入深层土壤及岩层中的部分成为地下水，仍循一定途径流动，然后归入河流，汇入海洋的水流，称地下径流。在径流计算中经常涉及径流深度、径流模数、径流系数三个概念。

（1）径流深度。河流上指定断面的径流量，除以该断面以上的流域面积，得出在一定时期内分布于该面积上的平均水深，称为径流深度，单位为毫米（mm）。

（2）径流模数。时段径流总量与相应集水面积的比值，或时段内单位集水面积所产生的平均流量。

（3）径流系数。同一地区及某一时段内的平均径流深度与相应降水量的比值。其值介于0～1之间，在干旱地区，径流系数几乎近于零，在湿润地区则较大。有时在小集水面积的径流计算中，地表径流量与降水量之比，亦称径流系数。

径流的形成过程：从降雨到达地面至水流汇集、流经流域出口断面的整个过程，称为径流形成过程。

径流的形成是一个极为复杂的过程，为了在概念上有一定的认识，可把它概化为两个阶段，即产流阶段和汇流阶段。

（1）产流阶段：当降雨满足了植物截留、洼地蓄水和表层土壤储存后，后续降雨强度又超过下渗强度，其超过下渗强度的雨量，降到地面以后，开始沿地表坡面流动称为坡面漫流，是产流的开始。如果雨量继续增大，漫流的范围也就增大，形成全面漫流，这种超渗雨沿坡面流动注入河槽，称为坡面径流。地面漫流的过程，即为产流阶段。

（2）汇流阶段：降雨产生的径流，汇集到附近河网后，又从上游流向下游，最后全部流经流域出口断面，叫做河网汇流，这种河网汇流过程，即为汇流阶段。

9.水位

自由水面相对于某一基面的高程，称水位，单位为米（m）。水位可用各式水尺按时观测读数后，换算成基准面上的高程或直接用测量方法而求得，也可由自记水位计所绘制的连续曲线来表示。水尺是直接观测河流、湖泊、水库、灌渠水位的标尺。水尺的利用历史悠久，直到现代仍在广泛使用。经过较长时期观测水位后，可得到水位过程线及历时线，由此求出按月、按年或多年的最高水位、最低水位、平均水位和不同历时的水位值。在河流、湖库上某一地点，经过长时期观测水位后得出的最高或最低值，称最高最低水位。最高最低水位必须指明其时间性，例如日最高最低、旬最高最低、月最高最低、年最高最低、若干年最高最低以及历年来最高最低。平均水位是指某一时段内，所观测水位的平均值。在防汛中经常提到的洪水位一般指河流水位因受流域上降雨或融雪影响，而超过滩地或主槽两岸地面的水位，还常遇到设计洪水位、警戒水位、保证水位、分洪水位等。

10.流速

流速是指水流的速度，单位为米每秒（m/s）。在明渠或河道中，水的流速可用仪器或漂浮物直接测定，亦可用理论公式计算，但均是短时间的平均流速，不是瞬时流速，用仪器测定流速仅限于断面上某一点的流速，根据全断面上若干点测定的流速，经过分析计算，才能得出全断面内的平均流速。

流速系数：计算流速时，如不考虑机械能在流动过程中的消耗，所得流速必须乘以小于1的系数，方能与实际流速相符，这个系数称为流速系数。

11.流量

流量是指单位时间内通过河渠或管道某一过水断面的水体体积，单位为立方米每秒（m3/s）。流量测算通常采用流速面积法，包括：①流速仪法；②比降面积法；③浮标法；④超声波测流法；⑤电磁测流法。此外，还有流量计法，多用于稳定的河渠或管道测量；体积法，主要用于潮汐河流中潮流量及潮量的计算。流量过程线：表示河道或渠道中某一横断面上流量随时间变化情况的连续曲线，以流量为纵坐标，以时间为横坐标绘制而成。如参照水位变化过程，将实测流量为纵坐标及对应时间为横坐标的各实测点连接成过程线，用以推求流量，就称为流量过程线法，这也是常用的一种流量推求计算方法。

流量系数：建筑物测流的流量公式中，表达实际流量与理论流量相联系的系数，它等于流速系数与断面收缩系数的乘积。

洪峰：洪峰是指洪水由起涨至落平的整个过程，或洪水过程线的峰顶。

洪峰流量：一次洪水过程中的最大瞬时流量。

洪峰传播时间：洪峰从上游站到下游站的传播历时。

12.比降

比降是指沿水流分向，单位水平距离内铅直方向的落差。即高差和相应的水平距离比值。

河道比降：沿水流方向，单位水平距离河床高程差。一般山区河道比降较大，平原河道比降较小。

能面比降：沿水流方向，单位水平距离的总能量水头差。

水面比降：沿水流方向，单位水平距离水面的高程差。

水面横比降：在河流弯道处，由于水流受到离心力作用而形成的垂直于纵向水流的水面比降。

倒比降：沿水流方向，单位水平距离的负高程差。

水面线：沿水流方向，各断面水体自由水面的连线。

13.水位流量关系

河渠中某断面的实测流量与其相应水位之间所建立的相关关系。经过多次实测水位、流量，可在以水位为纵坐标，流量为横坐标的方格纸绘成关系曲线。每个水文测站都有它自己的水位流量关系曲线。测站观测流量的次数较少，而水位的观测次数较多，用水位流量关系曲线就可由水位推求出流量，或作水文上其他用途。

稳定水位流量关系：在较长时期内，河渠某断面的实测流量与其相应水位之间所建立的相关关系呈单值关系。

不稳定水位流量关系：河渠中某断面的实测流量及其相应水位之间所建立的相关关系呈非单值关系。

14.含沙量

单位体积浑水中所含干沙的质量，或浑水中干沙质量（容积）与浑水的总质量（总容积）的比值，称含沙量，单位为千克每立方米（kg/m3）。

输沙率：单位时间内通过河渠某一过水断面的干沙质量，单位为千克每秒（kg/s）。

输沙量：在一定时段内，通过水文测验断面的全部干沙质量，单位为吨每立方米（t/m3）。

输沙模数：时段总输沙量与相应集水面积的比值。

15.糙率

糙率是指与河槽边界的粗糙程度和几何特征等有关的各种影响水流阻力的一个综合系数。糙率对液体的流动具有显著影响。

谢才系数：明渠均匀流计算流速时，所使用的综合反映断面形状尺寸和粗糙程度的系数。同曼宁公式比较可得：

式中　R——水力半径；

n——糙率；

C——谢才系数。

谢才公式：计算明渠均匀流流速的公式之一。其基本形式：

式中　J——水力坡度。

曼宁公式：计算明渠均匀流速的经验公式。原式为V＝KR2/3J1/2，后人将其改为。

16.水温(www.xing528.com)

水体在某一点或某一水域的温度，单位为℃，是反映水体热状况的指标。水文低于0℃时，河流、湖泊、水库等水体出现冰情，湖水温度沿水深的分布有正温层、逆温层和温跃层三种情况。

17.水质

水质反映水体质量状况的指标。各种天然水系是工农业和生活用水的水源，还能借以发电和行舟等。作为一种资源来说，水质、水量和水能是度量水资源可利用价值的三个重要指标，而与水环境污染密切相关的则是水质指标。由于一般水体兼作汲取用水的水源和受纳废水的对象，且用水水源经常受到污染，废水排放前一般都要先经处理，所以用水和排水两者在水质方面有相接近的趋势，也存在着许多共同的水质指标。所谓水质指标，指的是水样中除水分子外所含杂质的种类和数量（或浓度）。显然，天然水在环境中迁移或加工、使用过程中都会发生水质变化。从应用角度看问题，水质只具有相对意义。例如经二重蒸馏处理后所得纯水只是在精密化学实验室中才称得上是优质水。相反，对饮用水则要求其中含有一定数量的杂质（含相当数量溶解态二氧化碳，适量钙、镁和微量铁、锰及某些有机物质等）。

天然水（也兼及各种用水、废水）的水质指标，可分为物理、化学、生物、放射性四类。有些指标可直接用某一种杂质的浓度来表示其含量；有些指标则是利用某一类杂质的共同特性来间接反映其含量，如有机物杂质可用需氧量（化学需氧量、生物化学需氧量、总需氧量）作为综合指标（也被称之为非专一性指标）。常用的水质指标有数十项，现将有关指标的意义列举如下。

（1）物理指标。

1）温度。影响水的其他物理性质和生物、化学过程。

2）嗅和味。感官性指标，可借以判断某些杂质或有害成分存在与否。

3）颜色。感官性指标，水中悬浮物、胶体或溶解类物质均可生色。

4）浊度。由水中悬浮物或胶体状颗粒物质引起。

5）透明度。与浊度意义相反，但两者同是反映水中杂质对透过光的阻碍程度。

6）悬浮物。水中悬浮物是指水中含有的不溶性物质。它会使水体产生浑浊，降低其透明度，影响水生生物的呼吸和代谢，甚至造成鱼类等窒息。

（2）化学指标。

1）非专一性指标。

a）电导率。表示水样中可溶性电解质总量，单位为西门子每米（s/m）。

b）pH值。水样酸碱性。

c）硬度。由可溶性钙盐和镁盐组成，引起用水管路中发生沉积和结垢。

d）碱度。一般来源于水样中OH-、、离子。关系到水中许多化学反应过程无机酸度，源于工业酸性废水或矿井排水，有腐蚀作用。

2）无机物指标。

a）铁（Fe）。在不同条件下可呈Fe2+或胶粒Fe（OH）3状态，造成水有铁锈味和混浊，形成水垢、繁生铁细菌。

b）锰（Mn）。常以Mn2+形态存在，其很多化学行为与铁相似。c）铜（Cu）。影响水的可饮用性，对金属管道有侵蚀作用。

d）锌（Zn）。很多化学行为与铜相似。

e）钠（Na）。天然水中主要的易溶成分，对水质不发生重要影响。

f）硅（Si）。多以H4SiO4形态普遍存在于天然水中，含量变化幅度大。

g）有毒金属。常见的有镉、汞、铅、铬等，一般来源于工业废水。

h）有毒准金属。常见的有砷、硒等，砷化物有剧毒，硒引起嗅感和味觉。

i）氯化物。影响可饮用性，腐蚀金属表面。

j）氟化物。饮水浓度控制在1mg/L可防止龋齿，高浓度时有腐蚀性。

k）硫酸盐。水体缺氧条件下经微生物反硫化作用转化为有毒的H2S。

l）硝酸盐氮。通过饮用水过量摄入婴幼儿体内时，可引起变性血红蛋白症。

m）亚硝酸盐氮。亚硝酸盐氮是亚铁血红蛋白症的病原体，与仲胺类作用生成致癌的亚硝胺类化合物氨氮呈NH+4和NH3形态存在，NH3形态对鱼有危害，用Cl2处理水时可产生有毒的氯胺。

n）磷酸盐。基本上有三种形态：正磷酸盐、聚磷酸盐和有机键合的磷酸盐，是生命必须物质，可引起水体富营养化问题。

o）氰化物。剧毒，进入生物体后破坏高铁细胞色素氧化酶的正常作用，致使组织缺氧窒息。

3）非专一性有机物指标。

a）生物化学需氧量（BOD）。水体通过微生物作用发生自然净化的能力标度。废水生物处理效果标度。

b）化学需氧量（COD）。有机污染物浓度指标。

c）高锰酸盐指数。易氧化有机污染物及还原性无机物的浓度指标。

d）总需氧量（TOD）。近于理论耗氧量值。

e）总有机碳（TOC）。近于理论有机碳量值。

f）酚类。多数酚化合物对人体毒性不大，但有臭味（特别是氯化过的水），影响可饮用性。

g）洗涤剂类。仅有轻微毒性，有发泡性。

h）石油类。影响空气-水界面间氧的交换，被微生物降解时耗氧，使水质恶化。

4）溶解性气体。

a）氧气（O2）。氧气为大多数高等水生生物呼吸所需，腐蚀金属，水体中缺氧时又会产生有害的CH4、H2S等。

b）二氧化碳（CO2）。大多数天然水系中碳酸体系的组成物。（3）生物指标。

a）细菌总数。对饮用水进行卫生学评价时的依据。

b）大肠菌群。水体被粪便污染程度的指标。

c）藻类。水体营养状态指标。

（4）放射性指标。总α、总β、铀、镭、钍生物体受过量辐照时（特别是内照射），对人身体可引起各种放射病或烧伤等。

18.水文预报

根据前期或现时已出现的水文、气象等信息，运用水文学、气象学、水力学的原理和方法，对河流、湖泊等水体未来一定时段内的水文情势作出定量或定性的预报。水文预报按预报内容，可分为流域水文预报（降雨径流预报）、区域水文预报、洪水预报、实时联机水文预报（实时水文预报）、风暴潮预报、枯季径流预报、冰情预报（冰凌预报）、水库水文预报、湖泊水文预报、施工水文预报、泥沙预报、墒情预报（旱情预报）、地下水动态预报等。按预见期长短，可分为紧急、短期、中长期、超长期水文预报。

（1）洪水预报。根据洪水形成和运动规律，利用前期和现时水文、气象等信息，对未来的洪水情况所作的预报。洪水预报可分为洪峰水位、水位过程、洪峰流量和流量过程预报等。

（2）墒情预报（旱情预报）。根据土壤含水量及气象、水文信息，对农作物根系层中未来的土壤含水量的消退、增长、竖直分布及其对作物生长影响所作的预报。

（3）短期水文预报。预见期不超过流域汇流时间的水文预报，预见期通常为数小时至数天。

（4）中长期水文预报。根据气象预报作出的水文预报，预见期通常为3天以上至1年以内。

（5）超长期水文预报。预见期在1年以上的水文预报。

（6）预见期。从发布预报起至预报事件发生的时间间隔。

19.水文测站

为经常收集水文数据而在河、渠、湖、库上或流域内设立的各种水文观测场所的总称。

（1）水文站。设在河、渠、湖、库上以测定水位和流量为主的水文测站，根据需要还可兼测降水、水面蒸发、泥沙、水质等有关项目。根据其集水面积大小、所处地理位置以及作用的不同可划分为：大河重要控制站、大河一般控制站、区域代表站和小河站四级。具体划分标准见表4-2。

表4-2　水文站级别划分标准表

（2）水位站是指以观测水位为主，可监测降水量等项目的水文站。

（3）流量站是指以观测流量为主，可监测降水量等项目的水文站。

（4）潮水位站是指设在潮水河上记录潮位涨落变化的水文测站。

（5）雨量站是指观测降水量的水文测站，又称降水量站。根据所承担的任务划分为面雨量站和配套雨量站，其中承担报汛任务的雨量站为报汛雨量站，其他为非报汛雨量站。配套雨量站，为分析中小河流降水径流关系而在水文站以上集水区域内设置的一定数量的雨量站。

（6）地下水站是主要观测地下水的水文测站。

（7）水质站是指以定性或定量监测水环境质量的断面（水域）。

（8）实验站是指有实验研究任务的站。

根据流量站、水位站所在河流的级别，并比照水文站级别划分原则，分为大河流量站（或水位站）、中等河流流量站（或水位站）和小河流量站（或水位站）。潮水位站划分在大河水位站级别中。

20.水文年鉴

按照规定逐年编印的水文资料，全国共10卷74册，其中，辽河流域4册。随着计算机和数据库技术的发展，在水文年鉴的基础上又建立了全国统一的水文数据库，一般分为通用数据库和专用数据库两类。