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河流与人类

山东大学通识教育选修 课程. 河流与人类. 张炯 jiongzhang@sdu.edu.cn. 背景. 河流是人类文明的发祥地. 第一章 绪论. 本章内容提要. 主要讲述河流、水系与流域的概念 河流对人类文明产生的重大作用 着重讲述我国河流的历史与现状及面临的各种问题. 第一节 河流. 河流的基本概念 河流是在一定气候和地质条件下形成的泄水输沙通道，是河槽与水流（挟沙水流）的总称。 我国的河流有江、河、水、川、溪等称谓， 长江、黄河、汉水、四川大金川、湖北香溪等等. 第一节 河流. 人类该如何对待河流.

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河流与人类

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Presentation Transcript

  1. 山东大学通识教育选修课程 河流与人类 张炯 jiongzhang@sdu.edu.cn

  2. 背景 • 河流是人类文明的发祥地

  3. 第一章 绪论

  4. 本章内容提要 • 主要讲述河流、水系与流域的概念 • 河流对人类文明产生的重大作用 • 着重讲述我国河流的历史与现状及面临的各种问题

  5. 第一节河流 • 河流的基本概念 河流是在一定气候和地质条件下形成的泄水输沙通道，是河槽与水流（挟沙水流）的总称。 • 我国的河流有江、河、水、川、溪等称谓， 长江、黄河、汉水、四川大金川、湖北香溪等等

  6. 第一节河流

  7. 人类该如何对待河流 • 一方面要研究河流的特性与规律，发挥河流的服务功能，设法让河流造福于人类； • 另一方面也要顺其河性，注意善待河流，与河为友，与河长期和谐共存。

  8. 河流的分类 • 按河流的归宿不同：外流河和内陆河 • 地理位置：南方河流与北方河流 • 含沙量大小：少沙河流与多沙河流 • 是否受到人为干扰：天然河流和非天然河流 • 流经地区不同：山区河流与平原河流

  9. 河流的分段 • 分为河源、上游、中游、下游和河口五段 • 河源：河流的发源地。为泉水、溪涧、冰川、或沼泽。 • 上游：紧接着河源，峡谷地形。落差大，坡陡流急，下切强烈，河谷狭，流量小。（V形） • 中游：坡度渐缓，河床比较稳定，下切力量减弱而旁蚀力量增强，河槽逐渐拓宽、曲折、开阔，两岸常有滩地，冲淤变化不明显。(U形) • 下游：河流的最下级，处于平原区，河床宽，坡度缓，水流慢，泥沙淤积作用较显著，沙洲较多。 • 河口：河流的终点。淤积，形成三角洲。

  10. 河流的分段 黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓的约古宗列盆地，河源至内蒙古自治区托克托(河口镇)为上游，河长3472 km；从托克托至河南省桃花峪为中游，河长1207 km；桃花峪至黄河河口为下游，全长768km。

  11. 河流的分段 • 河源

  12. 河流的分段 • 上游

  13. 河流的分段 • 中游

  14. 河流的分段 • 下游

  15. 河流的分级 流域水系中各种大小不等的沟道与河流，可用河流的级别来表示。

  16. 河流的落差与比降 • 河流落差指河流上、下游两地的高程差。 • 河源与河口的高程差，即为河流的总落差。 • 河流比降，一般是指河流纵比降，即单位河长的落差，也称坡度。 • 设某河段i的比降为Ji，则 Ji＝(Zi一Zi-1)／Li 式中：Ji— 河段i的河底或水面比降，常用以百分率（%）、千分率(‰)表示 Zi、Zi-1 —分别为河段i的上、下游断面的水面或河底高程（m）； Li——河段i的长度（m）。

  17. 河流的深泓线与中泓线 • 深泓线是指河流中沿水流方向各横断面最大水深点的连线。 • 在通航河道中，深泓线的位置往往就是航道的所在位置。 • 中泓线是指河流各横断面表面最大流速点的连线。 中泓线与深泓线位置示意图

  18. 河流的长度与宽度 • 从河源到河口的长度称为河流长度。 • 河流长度可沿河道深泓线或中轴线在河道地形图上量取。 • 河道中轴线是指在平面上沿河流各断面中点的平顺连接线。

  19. 河流宽度指河槽两岸间的距离，它随水位变化而变化。河流宽度指河槽两岸间的距离，它随水位变化而变化。 • 水位常有洪、中、枯水之分，因而河槽宽度相应有洪水河宽、中水河宽和枯水河宽。

  20. 河流的纵剖面与横断面 • 河流纵剖面可分为河床纵剖面和水流纵剖面两类。 • 河床纵剖面是沿河床深泓线切取数据绘制的河床剖面，反映的是河床高程的沿程变化。 • 水流纵剖面代表水面高程的沿程变化。

  21. 河流的纵剖面与横断面 • 河流横断面是指垂直于水流方向的剖面，可据实测河道地形高程数据绘出横断面图。 • 水面与河床之间的区域为过水断面，相应的面积为过水断面面积。

  22. 河流侵蚀基准面与侵蚀基点 • 河流侵蚀基准面的含义是指，河流在冲刷下切过程中其侵蚀深度并非无限度，往往受某一基面所控制，河流下切到这一基面后侵蚀下切即停止，此平面称为河流侵蚀基准面。 • 它可以是能控制河流出口水面高程的各种水面，如海面、湖面、河面等,也可以是能限制河流向纵深方向发展的抗冲岩层的相应水面。 河流侵蚀基准面示意图

  23. 第二节 水系与流域 • 水系是河流的集合，是地表径流对地表土的漫长侵蚀以后，逐渐从面蚀到沟蚀、槽蚀，以至发展到由众多支流和干流所构成的复杂的河流网络系统。

  24. 水系 • 干流 ( Main stream ) 在水系中汇集全流域径流的河流，例如：黄河、长江。 • 支流 ( Tributary ) 流入一较大河流或湖泊的河流。 • 支流是分级的： 一级支流(注入干流的支流)； 二级支流(注入一级支流的支流)； 三级支流(注入一级支流的支流)； 四级支流 (注入一级支流的支流)

  25. 水系 • 水系的名称通常以干流的河名命名

  26. 流域 • 流域是指河流的集水区域，凡降落在流域上的雨水都沿着地面斜坡直接流入该河或经过支流注入该河。 • 流域的周界称为分水线(或分水岭)。 • 流域分水线通常是流域四周最高点的连线，亦是流域四周山脉的脊线。

  27. 流域 • 流域的几何特征包括流域面积和流域形态两个方面。 • 流域面积又称集水面积，它是河水出口断面以上流域分水线所包围的面积。 • 流域形态指标包括流域的长度、平均宽度、长宽比、对称性和平均坡度等项。

  28. 流域 • 流域的自然地理特征，主要包括流域的气候因素和下垫面因素两个方面。 • 其中决定流域径流形成和洪水特性的关键性因素是降水与蒸发。 • 流域的下垫面因素主要包括：流域的地理位置、地形、植被、土壤及地质构造、湖泊沼泽等方面。

  29. 第三节我国的河流概况 • 我国河流众多:河流总长度达43万km。流域面积在100km2以上的河流有50000多条，在1000 km2以上的河流有1500多条，超过10000 km2的河流有79条。长度在1000km以上的河流有20多条。其中境内主要大河有7条。 • 水量丰富：年径流总量26600亿立方米，仅次于巴西、俄罗斯、加拿大、美国，居世界第五位。 • 水能蕴藏量极大：水力资源蕴藏量达6.8亿千瓦，居世界首位。

  30. 我国的河流概况 内流区面积占全 国总面积的1/3， 河流水量占全国 总水量不到5% 外流区面积占全 国总面积的2/3， 河流水量占全国 总水量95%以上。

  31. 非季风区，降水少， 河流流量小，河流 流程短，多内流河 季风区，降水多， 河流水量大，流 程长，多外流河

  32. 注意 内流区中的外流区: 额尔齐斯河 内流区 外流区中的内流区: 鄂尔多斯高原松嫩平原 外流区 位于黄土高原,海拔地势较高,降水稀少,气候干燥河水被大量蒸发,下渗,加上沿途灌溉用水,使河水量迅速减少 所以中途就消失了成了内流区 松嫩平原是因为地势低洼，地表水不能外泄，成为沼泽地，为内流区。 分界线: 注意与季风区和非季风区界线相似 大兴安岭---阴山---贺兰山---祁连山(东端)---巴颜喀拉山---冈底斯山

  33. 辽 河 黑龙江 额尔齐斯河 塔里木河 太平洋 海河 黄河 淮河 江怒 雅鲁藏布江 长 江 珠 江 澜沧江

  34. 外流河分布概况 黑龙江、海河、黄河、淮河、长江、珠江、澜沧江等。 三大水系 太平洋水系： 印度洋水系： 怒江、雅鲁藏布江等。 北冰洋水系： 额尔齐斯河。 黑龙江、乌苏里江等。 中俄界河： 边界河 鸭绿江、图们江等。 中朝界河： 中越界河： 北仑河。 黑龙江（阿穆尔河）（俄罗斯） 国际性河流 额尔齐斯河（鄂毕河） （俄罗斯） 雅鲁藏布江（布拉马普特拉河）（印度） 怒江（萨尔温江）（缅甸） 澜沧江（湄公河）（缅、泰、老、柬、越）

  35. 河流水文特征分析 • 径流量大小（以雨水补给的河流，看降水量的多少；流域面积大，一般流量大）。 • 水位季节变化（决定于河流补给类型，以雨水补给的河流，水位变化由降水特点决定；冰川融水补给的河流，水位变化由气温特点决定；地下水湖泊补给的河流，径流季节变化小）。 • 含沙量（决定于流域内地面植被状况）， • 结冰期有无或长短 (凌汛)（最冷月月0℃）。 • 水能（由流域内的地形坡度，河流落差，河流水量大小）。

  36. 1、根据资料，说明长江的水文特征： 水量丰富；汛期长（夏秋）；干流年径流量的变化较大；含沙量少，输沙量大；无结冰期；水能丰富。

  37. 2、根据地图，说明长江的水系特征： 长江南北对称状，自西向东注入太平洋。流域面积广阔。上游地势陡峻，河道狭窄，水流速度快；下游地势低平，河道宽广。泥沙淤积河床较浅，河流曲折。中下游河网密度大。 流向 流域面积 形态 河道 流速 河网密度

  38. 讨论河流的水文特征 A B C D

  39. 东北 外流河和内流河的水文特征 秦岭—淮河以北 秦岭—淮河以南 丰富 （流经湿润、半湿润地区） 有春汛、夏汛两个汛期 黑龙江 松花江 雨水、季节性积雪融水 小 （森林茂密） 结冰期长 辽河 海河 黄河 较小 （流经半湿润、半干旱地区） 大 （植被破坏严重） 雨水 为主 汛期短 （雨季较短） 结冰期短 丰富 （流经湿润地区） 较小 （流域内植被覆盖较好） 长江 珠江 雨水 为主 汛期长 （雨季长） 无结冰期 夏季水量丰富 其他季节水量较少，甚至断流 （多为季节性河流） 塔里 木河 西北内陆 高山冰雪融水 和山地降水 较大 小 有结冰期 ★内流河流程不长 原因：蒸发、下渗、灌溉用水多

  40. 思考题 • 1. 河流、水系与流域的概念，基本要素，分类？ • 2. 我国的河流概况是什么？

  41. 推荐教材及主要参考书 • 推荐教材： • 1、张小峰,河流动力学,水利水电出版社,2010.6 • 2、沈冰,水文学原理,水利水电出版社,2008.9 • 主要参考书： • 1、Chanson H.,The Hydraulics of Open Channel Flow: An Introduction Linacre House,2004 • 2、金相灿、王超,城市河湖水生态与水环境,建筑工业出版社,2010.10

  42. 谢谢大家！

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