第二章-河川徑流

普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材21世紀(jì)交通版高等學(xué)校教材人民交通出版社橋涵水文（第四版）第二章河川徑流高冬光王亞玲編著李家春李朋麗課件編制高冬光校審自然界的水循環(huán)

地球表面的各種水體，在太陽幅射熱的作用下，不斷蒸發(fā)成水汽，上升至空中，隨氣流的運(yùn)動(dòng)散布到各處，并在適當(dāng)條件下凝結(jié)，以降水(雨、雪、霄、雹等)的形式降落到地面，到達(dá)地面的水分，除部分被植物截留和蒸發(fā)外，其余的一部分沿地表流動(dòng)匯入江河，另一部分滲入地下，隨含水層流動(dòng)并以泉水的形式匯入江河，匯入江河的水，大部分流入大海。然后又重新蒸發(fā)，繼續(xù)輸移、凝結(jié)形成降水，運(yùn)轉(zhuǎn)流動(dòng)，往復(fù)不已。這種過程，稱為自然界的水循環(huán)。第一節(jié)河流和流域一河流河流是一種天然水體，它由一定區(qū)域內(nèi)的地面水和地下水所補(bǔ)給，并經(jīng)?；蜷g歇地沿著由其自身所造成的連續(xù)延伸凹地流動(dòng)。流域把地面水和地下水補(bǔ)給河流的區(qū)域，即河流的地面集水區(qū)和地下集水區(qū)，合稱為流域。1.河流的形成和分段在橋涵水文中，對(duì)于地球上雨、雪、霄、雹等自然現(xiàn)象，統(tǒng)稱為降水。降水在重力的作用下沿一定方向和路徑流動(dòng)的水流稱為地面徑流。地面徑流長(zhǎng)期侵蝕地面，沖成溝壑，形成溪流，最后匯集而成河流，河流流經(jīng)的谷地稱為河谷。河谷底部（谷底）有水流的部分稱為河床。受重力作用沿河床流動(dòng)的水流稱為河川徑流。（1）河流的形成河谷河床水系

流域里大大小小的水流路線，構(gòu)成脈絡(luò)相通的系統(tǒng)，稱為河系，又稱河系或河網(wǎng)。水系由干流及其支流組成。一般把直接流入海洋或內(nèi)陸湖泊的河流稱為干流，匯入干流的稱為一級(jí)支流，匯入一級(jí)支流的稱為二級(jí)支流，其它類推。黃河流域水系略圖長(zhǎng)江流域水系水系形狀

扇形河系如手指狀分布。羽形河系支流從左右兩岸相間匯入于流，如羽毛。平行河系幾條支流平行排列，至下游或河口附近始行會(huì)合。樹枝狀河系干、支流的分布呈樹枝狀。大多數(shù)河流屬此類型。一般較大河流，難以用一種類型概括，而是由兩種或兩種以上水系類型組成。水系類型直接影響洪水水情變化。如扇形河系和平行河系，支流洪水幾乎同時(shí)匯入干流，易造成干流出現(xiàn)較大洪水，而羽形河系因支流洪水是先后匯入干流，洪水對(duì)干流威脅較小。一條河流從河源到河口通?？煞譃樯嫌巍⒅杏?、下游三部分。

河源是指河流的發(fā)源地，可以是溪澗、泉水、冰川、沼澤或湖泊等。

河口是河流流入海洋、湖泊或干流的地方。（2）河流的分段上游直接連著河源，其特點(diǎn)是河道坡度大，水流急，流量小，水情變化大，河谷窄、多急灘瀑布，河槽以沖刷下切占優(yōu)勢(shì)。中游特點(diǎn)是河道坡度變緩，流速減小，流量加大，沖淤不嚴(yán)重，河床比較穩(wěn)定，但側(cè)蝕力量增強(qiáng)，河糟逐漸拓寬和曲折，兩岸出現(xiàn)灘地。下游河道坡度更緩，流速更小，流量更大，淤積作用顯著，多淺灘或沙洲，河曲發(fā)育。河流各分段特點(diǎn)一般用河流斷面、河流長(zhǎng)度及河流比降來表示.2.河流的基本特征（1）河流斷面有橫斷面和縱斷面。

垂直于水流方向的斷面稱為河流橫斷面。

橫斷面內(nèi)，自由水面高出某一水準(zhǔn)基面的高程，稱為水位。河流斷面的一般形狀高水位以下部分由河槽與河灘兩部分組成。河槽宣泄洪水和輸送泥沙的主要通道，常年流水，底沙處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，植物不宜生長(zhǎng)。河灘只有在汛期才有水流，無明顯的底沙運(yùn)動(dòng)，通常生長(zhǎng)雜草、樹木，有的還種植農(nóng)作物。河槽中兩岸較高的、可移動(dòng)的泥沙堆，稱為邊灘，其余部分稱為主槽。河流中沿水流方向各橫斷面最大水深點(diǎn)的連線，稱為深泓線。河流的縱斷面是指沿河流深泓線的斷面。河流縱斷面的坡度一般從上游往下游逐漸變緩。只有河槽無河灘的橫斷面稱為單式斷面，有河槽又有河灘的稱為復(fù)式斷面。橫斷面內(nèi)通過水流的部分稱為過水?dāng)嗝妫^水?dāng)嗝娴拇笮‰S斷面的形狀和水位變化。（2）河流長(zhǎng)度從河源到河口的距離（3）河流比降任意河段兩端的高程差與其長(zhǎng)度之比稱為該河段的縱比降，即

式中i為河道縱比降，通常以千分率表示。河流比降自河源向河口逐漸減小，沿程各河段的比降都不相同。

二流域流域是河流的集水域。有時(shí)我們稱河流某一過水?dāng)嗝娴牧饔?，是指該斷面以上的集水區(qū)域，即此集水區(qū)域的地面水和地下水，匯集到河流以后，通過該斷面流出本區(qū)域。流域的周界稱為分水線。分水線就是流域四周最高點(diǎn)的連線，在山區(qū)是流域四周的山脈脊線；平原地區(qū)是四周地面最高點(diǎn)的連線。如秦嶺是黃河和長(zhǎng)江的分水線，而黃河和淮河的分水線則是黃河南岸大堤。（地上河）主要是流域面積和流域形狀河流集水區(qū)域的面積大小，稱為流域面積或匯水面積。如某水文測(cè)站的流域面積是指該水文站斷面以上的集水區(qū)域面積。流域面積是河流水量的主要影響因素之一。1.幾何特征思考題：流域面積和流域形狀是如何影響徑流的？在相同地理?xiàng)l件下，流域面積A越大，徑流量Q越大，流域?qū)搅髯兓恼{(diào)節(jié)作用也越大，因而洪水漲落平緩；流域面積A越小，Q越小，但洪水漲落較為急劇。流域形狀影響徑流匯集時(shí)間的長(zhǎng)短和徑流形成過程。若流域形狀狹長(zhǎng)為羽毛形，則出口斷面流量就小，徑流過程的變化較小而歷時(shí)較長(zhǎng)。相反，流域形狀為扇形，則出口斷面流量大，徑流過程的歷時(shí)較短。主要是流域的地理位置和地形

流域的地理位置一般以流域中心和流域邊界的經(jīng)緯度來表示。一切水文特征都與地理位置有密切關(guān)系。流域的地形一般以流域平均高程和流域平均坡度來表示。前者影響降雨和蒸發(fā)，后者是確定徑流匯流時(shí)間的重要因素。流域內(nèi)的地質(zhì)、土壤、森林植被、湖泊等也是流域的自然地理特征，都與徑流的形成過程有密切關(guān)系。2.流域的自然地理特征三山區(qū)河流和平原河流根據(jù)河流的流域地形特點(diǎn)，一般將河流分為山區(qū)河流和平原河流兩大類。對(duì)于較大的河流，上游段多為山區(qū)河流，下游段則為平原河流，而中游段常兼有兩類河流的特征，是過度性河段，稱為山前區(qū)、半山區(qū)河流。對(duì)于較小的河流，則上、中、下游河段，可能都屬于山區(qū)河流，也可能都屬于平原河流。1.山區(qū)河流流域內(nèi)坡面陡峻，巖石裸露，匯流時(shí)間短，降雨強(qiáng)度大，洪水暴漲暴落，水位、流量變幅大，洪水持續(xù)時(shí)間短。河床穩(wěn)定，容易受地震、山崩、滑坡、泥石流影響。2.平原河流匯流時(shí)間長(zhǎng)，洪水漲落平緩，水位流量變幅小，洪水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。河床穩(wěn)定性差。河床演變劇烈。

平原區(qū)河流的平面形態(tài)極為復(fù)雜，急彎、卡口比比皆是，兩岸和河心常有巨石突出，岸線極不規(guī)則，河寬變化很大。

平原河道的平面形態(tài)，根據(jù)河床的穩(wěn)定性情況可分為四種類型：順直型彎曲性分汊型散亂型順直微彎型河段彎曲型河段（長(zhǎng)江下荊江蜿蜒型河段）分叉型河段（長(zhǎng)江南京附近八卦洲）游蕩型河段（黃河花園口）順直微彎型彎曲型分汊型散亂型第二節(jié)河川徑流的形成

降落在流域表面的雨水，除去損耗外，剩余的部分從地面和地下匯入河槽中而形成河川徑流。其中來自地面的部分稱為地面徑流，來自地下的部分稱為地下徑流.

一徑流形成過程

流域內(nèi)，自降水開始到水量流過出口斷面為止的整個(gè)物理過程，稱為徑流形成過程。漫流漫流集流集流降雨蓄滲徑流形成過程示意圖1.降水過程降水是形成地面徑流的主要因素，降水的多少?zèng)Q定徑流量的大小。降水的形式：雨、雪、霰、雹、霜等。降水的特征要素：（1）降水量（mm）：以降水厚度表示。（2）降水歷時(shí)（min或h）：降水的持續(xù)時(shí)間。（3）降水強(qiáng)度（mm/min或mm/h）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的降水量降水的變化過程直接決定徑流過程的趨勢(shì)，降水過程是徑流形成過程的重要環(huán)節(jié)。2.流域蓄滲過程降水開始時(shí)并不能立即形成徑流。雨水被流域內(nèi)的樹木、雜草以及農(nóng)作物等的莖葉截留一部分，不能落到地面，稱為植物截留；落到地面上的雨水，部分滲入土壤，稱為入滲；單位時(shí)間內(nèi)的入滲量（mm）稱為入滲強(qiáng)度（mm/min或mm/h）。降雨開始時(shí)入滲較快，隨著降雨量的不斷增加，土壤中水分逐漸趨于飽和，入滲強(qiáng)度減緩，達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，稱為穩(wěn)定入滲；還有一部分雨水被蓄留在坡面的坑洼里，稱為填洼。植物截留、入滲和填洼的整個(gè)過程，稱為流域蓄滲過程。流域蓄滲這部分雨水不產(chǎn)生地面徑流，對(duì)降雨而言，稱為損失，扣除損失后剩余的余量，稱為凈雨量。3.坡面漫流過程流域蓄滲過程完成后，剩余雨水沿著坡面流動(dòng)，稱為坡面漫流。4.河槽集流過程坡面漫流的雨水匯入河槽后，順著河道由小溝到支流，由支流到干流，最后到達(dá)流域出口斷面，這個(gè)過程稱為河槽集流。匯流過程產(chǎn)流過程(蓄滲過程)徑流形成過程河槽集流

河槽內(nèi)的過程坡面漫流

流域面上的過程河川徑流的大小和變化，通常用流量和水位來表示。河流的流量和水位都是隨時(shí)間不斷變化的，流量和水位隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線，分別稱為流量過程線和水位過程線曲線最高峰處的流量和水位，分別稱為洪峰流量和洪峰水位。一年內(nèi)的最大洪峰流量，稱為年最大流量。二影響徑流的因素1.氣候因素（1）降雨降水強(qiáng)度、降水歷時(shí)和降水面積對(duì)徑流的影響及其變化過程都有很大的影響。降水強(qiáng)度大，雨水來不及入滲，使徑流量增大；降水強(qiáng)度小，雨水大部分深入土壤，徑流量減小。降水歷時(shí)長(zhǎng)，降水面積大，產(chǎn)生的徑流量必然大，反之則小。流域內(nèi)一次降水強(qiáng)度最大的地方，稱為暴雨中心；暴雨中心在流域下游時(shí)，出口斷面的洪峰流量就大些，暴雨中心在流域上游時(shí)，則洪峰流量就小些。（2）蒸發(fā)流域內(nèi)的蒸發(fā)是指水面蒸發(fā)、陸面蒸發(fā)、植物散發(fā)等各種蒸發(fā)的總和。在一次降雨過程中，蒸發(fā)對(duì)徑流影響不大，但對(duì)降雨前的流域蓄滲影響卻很大；如蒸發(fā)強(qiáng)度大，則雨前土壤的含水率就小，降雨的入滲損失量就增大，而徑流量就減小。因此，蒸發(fā)也是影響徑流變化的重要因素。2.下墊面因素流域的地形、土壤、地質(zhì)、植被、湖泊等自然地理因素，相對(duì)于氣候因素而言，稱為下墊面因素。流域的地理位置直接影響降雨量的多少，流域的地形對(duì)降雨、蒸發(fā)以及蓄滲和回流過程都有影響，流域面積的大小、形狀又與徑流量有直接關(guān)系。土壤和地質(zhì)因素決定著入滲和地下徑流的狀況。植物莖葉截留部分降雨，植物根系又能貯藏大量水分，可改造土壤和氣候。湖泊也有貯存水量、調(diào)節(jié)徑流的作用。3.人類活動(dòng)因素人類活動(dòng)對(duì)河川徑流也有重要影響。封山育林和水土保持將增加降雨的截留和入滲，減少汛期水量和洪峰流量；同時(shí)增大地下徑流，能補(bǔ)給枯水期的水量。修建水庫對(duì)河流起蓄洪調(diào)節(jié)的作用，并使流域內(nèi)的蒸發(fā)面積增大，從而加大蒸發(fā)量。三我國(guó)河流的水量補(bǔ)給

雨源型

雪源型

雨雪源型宜昌站6－10月流量過程線

流入海洋的河流，稱為外河流；

流入內(nèi)陸湖泊或消失于沙漠之中的河流，稱為內(nèi)流河。1.雨源類

地區(qū)分布：秦嶺、淮河以南直到臺(tái)灣、海南島、云南等地區(qū)。

特點(diǎn)：一年內(nèi)徑流量的變化與降雨變化完全一致。水量充沛。西部和北部地區(qū)的河流以秋汛為主，東南沿海地區(qū)常因臺(tái)風(fēng)影響而發(fā)生大洪水，多出現(xiàn)夏汛。年流量過程線：雙峰或多峰肥胖型長(zhǎng)江漢口水文站1954年和1955年流量過程線2.雨雪源類

華北、東北地區(qū)年流量過程線：雙峰型（夏汛、秋汛）黃河花園口水文站流量過程線3.雪源類

西北地區(qū)新疆、青海等地年流量過程線：?jiǎn)畏逍皖~爾齊斯河某水文站年流量過程線

我國(guó)幅員遼闊，江河眾多，各地區(qū)的自然條件相差很大，因而各地區(qū)的河流也具有不同特性。以下列舉了我國(guó)幾大河流，具體說明其特征長(zhǎng)江長(zhǎng)江洪水主要由暴雨形成，汛期時(shí)間長(zhǎng)達(dá)半年之久，洪水發(fā)生時(shí)間一般是中下游洪水早于上游，江南先于江北。洞庭湖、鄱陽湖水系洪水多發(fā)生于5～7月金沙江和長(zhǎng)江上游北岸支流洪水發(fā)生時(shí)間為6～9月。受支流影響，長(zhǎng)江上游干流洪水發(fā)生時(shí)間為7～9月，中下游干流為5～10月。長(zhǎng)江洪水峰高量大，歷時(shí)長(zhǎng)，上游一次洪水過程短則7～10d，長(zhǎng)的可達(dá)一月以上，中下游由于眾多支流匯入，常形成多次洪峰的連續(xù)洪水，持續(xù)30～60d，甚至更長(zhǎng)。黃河黃河洪水主要由暴雨和冰凌形成。暴雨洪水發(fā)生在7～8月的稱“伏汛”，9～10月的稱“秋汛”，“伏秋大汛”是黃河的主汛期。2～3月上游寧、蒙河段和下游山東河段易發(fā)生冰凌型洪水，稱“凌汛”。黃河上游洪水過程平緩，含沙量小，一次洪水歷時(shí)平均40d左右；黃河下游洪水主要來自中下游地區(qū)。含沙量大、水少沙多、水沙異源、水沙過程不同步以及年際變化大是黃河下游洪水的最大特點(diǎn)，使黃河防洪具有特殊難度。淮河淮河流域洪水發(fā)生時(shí)間主要集中在6～8月。從梅雨期開始，大范圍連續(xù)多次暴雨可形成歷時(shí)達(dá)2個(gè)月以上的流域型洪水；而由臺(tái)風(fēng)或渦切變天氣系統(tǒng)暴雨則往往形成的局地性洪水，且洪峰流量很大?；春铀禐榉菍?duì)稱的羽狀河流，來自淮南山區(qū)的暴雨洪水源短流急，暴漲暴落，而來自北部平原支流的洪水在比降平緩的中游河段相繼匯入。

13~19世紀(jì)黃河奪淮期間，大量泥沙淤積在淮河下游，使淮河喪失了自己的入海通道，在淮河平原洼地上蓄積成洪澤、高郵等湖泊后，被迫向南匯入了長(zhǎng)江。而在干流中游入洪澤湖的河段甚至形成了倒比降，使得中游洪水消退緩慢，汛期長(zhǎng)時(shí)間處于高水行洪狀態(tài)，不得不沿河設(shè)置大量行洪區(qū)與蓄洪區(qū)以分滯大量的洪水。海河海河洪水來自夏季暴雨，可分南系洪水和北系洪水，南系洪水主要來源于太行山區(qū)，北系洪水主要來源于燕山山區(qū)。海河洪水發(fā)生時(shí)間主要集中在7月下旬至8月上旬，洪水季節(jié)最為集中。大部分河道中游段短，洪水源短流急，洪量集中。洪水洪峰流量量級(jí)和洪水年際變化大是本流域洪水的最大特點(diǎn)。遼河遼河暴雨洪水多出現(xiàn)在7~8月份，其主要支流大都流經(jīng)山丘地區(qū)，集水面積小，流程短，故洪水一般為陡漲陡落，一次洪水過程一般不超過7d，最長(zhǎng)為半個(gè)月左右。兩大支流渾河與太子河相鄰，常處于同一暴雨區(qū)，洪水同時(shí)發(fā)生且在下游遭遇，因而量級(jí)很大。遼河洪水年際變化大，僅次于海河洪水。松花江松花江的暴雨洪水多發(fā)生在7～9月，干流洪水漲落緩慢，洪水過程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，一次洪水過程歷時(shí)可達(dá)90d甚至更長(zhǎng)。干流(哈爾濱以上)大洪水主要來自于嫩江和第二松花江，干流下游大洪水則是由干流上游洪水和支流呼蘭河或牡丹江或湯旺河洪水相遭遇而形成。

我國(guó)東南部沿海還有許多獨(dú)流入海的中小河流，具有河流比降大、源短流急、洪水暴漲暴落的特點(diǎn)。西北地區(qū)一些內(nèi)陸河流，包括季節(jié)性河流，行洪能力較弱，一旦遭遇暴雨也時(shí)有泛濫發(fā)生。

總之，我國(guó)各地河流特性差別較大，洪水特性也有顯著的不同。汛期到來早晚，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短，洪峰流量大小，洪水漲落快慢，水位變幅高低，超額水量多少等，都與河流治理方略和防洪對(duì)策的選擇有關(guān)。其他第三節(jié)水文測(cè)驗(yàn)對(duì)各項(xiàng)水文因素的觀測(cè)，稱為水文測(cè)驗(yàn)。水文站是進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)的觀測(cè)站，在固定的測(cè)流斷面上，按國(guó)家水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范的要求，定時(shí)進(jìn)行水位、流速、流向、流量、比降、降雨、蒸發(fā)、泥沙、地下水位等各項(xiàng)水文因素的觀測(cè)和資料整編工作。1.水位觀測(cè)某一時(shí)刻該水文站測(cè)流斷面的水面高程叫水位。水位是河流最基本的水文因素，河流的水位變反應(yīng)河道中水量的增減，是工程建設(shè)中不可缺少的水文資料，并可用以推算流量。水位觀測(cè)必須連續(xù)進(jìn)行,以便掌握水位變化的規(guī)律。通過水位觀測(cè)，能得到各種特征水位、平均水位、水位過程線，水面比降和過水?dāng)嗝鎴D等資料。觀測(cè)水位設(shè)備：水尺、自記水位計(jì)水尺讀數(shù)加水尺零點(diǎn)高程就是水位。自記水位計(jì)測(cè)量水位測(cè)量水位沿?cái)嗝鎸挾冗x若干個(gè)測(cè)點(diǎn)及測(cè)深垂線測(cè)量各垂線的水深將水位減去水深得到河底高程繪制河槽斷面圖計(jì)算過水?dāng)嗝婷娣e過水?dāng)嗝娴臏y(cè)繪過程某河道過水?dāng)嗝鎴D2.流速測(cè)驗(yàn)天然河道過水?dāng)嗝娴牧魉俜植?，一般是由河岸向河心逐漸增大，由河底向水面逐漸增大，斷面流速分布水面以下0.2倍水深處流速最大，垂線平均流速約在水面以下0.6倍水深處。流速測(cè)驗(yàn)的目的是通過實(shí)際的流速測(cè)量，推算過水?dāng)嗝娴牧髁?。流速測(cè)量常用的方法有：流速儀法和浮標(biāo)法兩種。（1）流速儀測(cè)流速流速儀分為旋杯式和旋槳式兩種。旋杯式旋槳式采用流速儀測(cè)流速，應(yīng)先測(cè)定過水?dāng)嗝妫傺厮鎸挾炔荚O(shè)測(cè)速垂線，確定測(cè)速垂線上的測(cè)點(diǎn)數(shù)和測(cè)點(diǎn)位置，測(cè)出每一條垂線上哥測(cè)點(diǎn)的流速，并按下式計(jì)算各垂線平均流速。五點(diǎn)法三點(diǎn)法二點(diǎn)法一點(diǎn)法式2-3-1常用的流速儀法測(cè)速垂線數(shù)及垂線測(cè)點(diǎn)數(shù)與位置表常用測(cè)速垂線數(shù)測(cè)速垂線上的測(cè)點(diǎn)數(shù)及位置注：△——流速儀凈空（2）浮標(biāo)法測(cè)流速浮標(biāo)：帶有識(shí)別標(biāo)志的漂浮體。浮標(biāo)測(cè)流速應(yīng)選擇順直河段，并布設(shè)基本測(cè)流斷面，如右圖，在上浮標(biāo)斷面投放浮標(biāo)，在基線處觀測(cè)浮標(biāo)漂浮并記下浮標(biāo)經(jīng)上、下浮標(biāo)斷面的時(shí)間t，河段長(zhǎng)度L可預(yù)先測(cè)定，由此可得流速v=L/t。按此法在上浮標(biāo)斷面沿水面寬度每隔一定距離投放浮標(biāo)，即可得沿過水?dāng)嗝鎸挾鹊牧魉俜植?。浮?biāo)法測(cè)流速，測(cè)點(diǎn)平均流速可按下式計(jì)算——相鄰浮標(biāo)流速——兩岸近岸區(qū)流速——流速系數(shù)。斜坡岸邊，陡岸邊，死水區(qū)，式2-A3.流量計(jì)算河流的流量：是過水?dāng)嗝娴拿娣e與斷面平均流速的乘積。過水?dāng)嗝娴牧魉俜植际遣痪鶆虻?，上述流速測(cè)驗(yàn)的方法只能測(cè)得某點(diǎn)的流速或睡眠流速，不能直接測(cè)得斷面平均流速，也不能利用實(shí)測(cè)流速計(jì)算斷面平均流速。因此，流量的計(jì)算需采用間接的分塊計(jì)算方法。流速儀測(cè)流速，流量的計(jì)算步驟（1）以測(cè)速垂線將測(cè)流斷面劃分成若干部分，計(jì)算各部分過水面積，岸邊部分按三角形計(jì)算，中間部分按梯形計(jì)算。如下圖。（2）根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)流速，計(jì)算各測(cè)速垂線的垂線平均流速。按式2-3-1計(jì)算（3）計(jì)算各個(gè)部分面積的斷面平均流速。按式2-A計(jì)算（4）計(jì)算各個(gè)部分面積的流量（5）計(jì)算全斷面流量全斷面的過水面積為，斷面平均流速為浮標(biāo)法測(cè)流速，流量的計(jì)算步驟（1）以測(cè)深垂線將測(cè)流斷面劃分為若干部分，并分別計(jì)算各部分的面積。如下圖（2）根據(jù)各浮標(biāo)的漂行速度和起點(diǎn)距，在測(cè)流斷面上繪出水面流速分布曲線，并從該曲線上讀出各測(cè)深垂線處的水面流速。（3）將各測(cè)深垂線的水面流速直接作為垂線平均流速，按上述流速儀測(cè)流速時(shí)流量的計(jì)算方法，計(jì)算部分平均流速、部分流量和全斷面流量。注：浮標(biāo)法計(jì)算的全斷面流量并不是全斷面的實(shí)際流量，稱為全斷面虛流量,而全斷面的實(shí)際流量為——浮標(biāo)系數(shù)，一般水深較大的大河約為0.85~0.9，而小河約為0.75~0.85。4.相應(yīng)水位的計(jì)算測(cè)流過程中，水位是不斷變化的，觀測(cè)各條垂線的流速時(shí)，水位也各不相同。全斷面流量所對(duì)應(yīng)的水位即相應(yīng)水位，需通過計(jì)算確定。1）算術(shù)平均法測(cè)流過程中，平均水深大于1m時(shí)，由水位變化而引起的過水?dāng)嗝婷娣e的變化，不超過5%~10%；或平均水深小于1m時(shí)，由水位變化而引起的過水?dāng)嗝婷娣e的變化，不超過10%~20%，一般可取測(cè)流開始和結(jié)束時(shí)，兩側(cè)觀測(cè)水位的算術(shù)平均值作為相應(yīng)水位。2）加權(quán)平均法測(cè)流過程中，水位變化引起的過水?dāng)嗝婷娣e的變化，超過上述限度時(shí)，可按下式計(jì)算相應(yīng)水位H（m）——第i條測(cè)速垂線的垂線平均流速（m/s）。——第i條測(cè)速垂線上測(cè)速時(shí)觀測(cè)的水位?！趇條測(cè)速垂線所代表的水面寬度（m），對(duì)于斷面中間部分的垂線，應(yīng)為該垂線至兩側(cè)相鄰垂線間距的平均值；對(duì)于岸邊垂線，則為水邊至該垂線的間距加該垂線至相鄰垂線間距的一半。如右圖，第三條測(cè)速垂線所代表的水面寬度第一條測(cè)速垂線所代表的水面寬度第四節(jié)水文資料的收集和整理水文資料是河流水情變化的記錄，是進(jìn)行水文分析和計(jì)算的基本數(shù)據(jù)。

水文資料，是指江河、湖泊、渠道、水庫的水位、流量、水質(zhì)、水溫、泥沙、冰情、水下地形和地下水資源以及降水量、蒸發(fā)量、墑情等監(jiān)測(cè)調(diào)查數(shù)據(jù)和經(jīng)整編后的成果資料。

水文資料的來源：水文站觀測(cè)資料、洪水調(diào)查資料、文獻(xiàn)考證資料。橋涵水文計(jì)算所需的水文資料，1990年以前的大部分可查閱《水文年鑒》，1990以后的則應(yīng)向水資源局?jǐn)?shù)據(jù)庫查詢，但有時(shí)也需要到水文站詳細(xì)了解。其內(nèi)容包括：搜集水文站歷年最大洪峰流量（同一洪水成因）及其相應(yīng)的洪峰水位、洪水比降、粗糙系數(shù)、流速等實(shí)測(cè)資料，并應(yīng)了解水文站的設(shè)站歷史、測(cè)流方法和設(shè)備、測(cè)流斷面和河段的情況以及水文站所掌握的水文調(diào)查資料。

一、水文站觀測(cè)資料水文站觀測(cè)資料，由于天然或人為的原因，往往會(huì)存在一些差錯(cuò)，整編時(shí)也可能未加改正，在使用水文站的整編資料時(shí)，應(yīng)進(jìn)行復(fù)核，一般重點(diǎn)復(fù)核水位和流量資料。1．洪水水位資料的復(fù)核

應(yīng)了解水文站的水準(zhǔn)基面和基本水尺歷年有無變動(dòng)；了解水位觀測(cè)過程中有無水毀、中斷、漏測(cè)等情況。若發(fā)現(xiàn)異常水位，也應(yīng)注意檢查。一般可利用水位過程線或水位與流量關(guān)系曲線，檢查洪水位的變化規(guī)律。2．洪峰流量資料的復(fù)核

應(yīng)了解水文站測(cè)流河段，洪水時(shí)斷面的變化情況，上下游有無分洪、決堤的情況，以及流量的測(cè)算方法和精度。洪峰流量若由觀測(cè)的流速計(jì)算而得，應(yīng)了解流速的觀測(cè)和計(jì)算方法；若由水位與流量關(guān)系曲線外延而得，則應(yīng)注意其外延部分是否合理。

一般可利用水文站歷年水位與流量關(guān)系曲線的綜合比較進(jìn)行檢查，也可以利用上下游水文站觀測(cè)資料或洪水調(diào)查資料對(duì)比檢查。二、洪水調(diào)查洪水調(diào)查是搜集水文資料的一種有效方法，不論有無水文站觀測(cè)資料，都是非常重要的。通過洪水調(diào)查，能補(bǔ)充水文站觀測(cè)資料和文獻(xiàn)考證資料的不足，提高水文分析和計(jì)算的精度。

洪水調(diào)查，是對(duì)某一流域或地區(qū)歷史上或近期發(fā)生洪水情況的調(diào)查。洪水調(diào)查包括考察洪水痕跡和收集有關(guān)資料，推算一次洪水的總量、洪峰流量、洪水過程以及重現(xiàn)期的全部技術(shù)工作。歷史洪水痕跡常留于古廟、碑石、老屋、祠堂、堰壩、橋梁、老樹等處，實(shí)地調(diào)查即可發(fā)現(xiàn)。洪水調(diào)查主要是在橋位上下游調(diào)查歷史上各次較大洪水的水位，確定洪水比降，推算相應(yīng)的歷史洪水流量，作為水文分析和計(jì)算的依據(jù)；同時(shí)，調(diào)查橋位附近河道的沖淤變形及河床演變，作為確定歷史洪水計(jì)算斷面和橋梁墩臺(tái)天然沖刷深度的依據(jù)。歷史洪水位相應(yīng)的洪水流量，可按水力學(xué)中明渠均勻流復(fù)式斷面的方法計(jì)算。1.水文斷面的選擇計(jì)算流量所依據(jù)的河流橫斷面，稱為水文斷面，又稱形態(tài)斷面。水文斷面應(yīng)選在近似于均勻流的河段上，一般要求河道順直，水流通暢，河床穩(wěn)定，河灘較小，河灘與河槽的洪水流向一致，并且無河灣、河汊、沙洲等阻塞水流的現(xiàn)象。水文斷面應(yīng)盡量靠近調(diào)查的歷史洪水位，但距橋位也不宜過遠(yuǎn)。水文斷面與橋位斷面之間，應(yīng)既無支流匯入，又無分流或壅水現(xiàn)象。水文斷面的數(shù)量應(yīng)結(jié)合實(shí)際需要而定，一般可在橋位上下游各選一個(gè)斷面，以便核對(duì)計(jì)算結(jié)果。符合條件的橋位斷面，也可以作為水文斷面使用。選定水文斷面以后，應(yīng)進(jìn)行斷面測(cè)量，繪制河流橫斷面圖。水文斷面必須垂直洪水流向。水文斷面的形狀應(yīng)盡量符合歷史洪水發(fā)生時(shí)的實(shí)際情況，一般可根據(jù)調(diào)查資料對(duì)河道變遷及河床沖淤作出定量估計(jì)，在斷面圖上適當(dāng)修正。2.水文斷面的流速和流量的計(jì)算水文斷面的斷面平均流速，用謝才——曼寧公式計(jì)算——斷面平均流速（m/s），對(duì)于復(fù)式斷面，河槽與河灘的斷面平均流速應(yīng)分別計(jì)算?！植谙禂?shù)。——水力半徑（m）?！樗冉?，以小數(shù)計(jì)?！獫裰軐?duì)于寬淺式河流（水面寬度大于斷面平均水深10倍以上），濕周可近似應(yīng)水面寬度來代替，則水利半徑等于斷面平均水深。用表示斷面平均水深，則斷面流量為單式斷面時(shí)復(fù)式斷面時(shí)3.洪水比降的確定河流中出現(xiàn)洪峰時(shí)的水面比降，稱為洪峰比降。天然河流中每次洪水的洪水比降各不相同，水文斷面計(jì)算流速時(shí)，應(yīng)采用斷面所在河段的洪水比降；根據(jù)歷史洪水位計(jì)算歷史洪水流速時(shí)，應(yīng)采用與歷史洪水相對(duì)應(yīng)的洪水比降。洪水比降可根據(jù)水文站觀測(cè)資料推算，也可根