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河流的基本概念及类型一
2006年01月29日 来源: 景观水利网 作者: 佚名 浏览：
一、河流的地理概念
河流由雨水、冰川或者地下水在地球引力的作用下汇集，从细小的水流逐渐发展成为汹涌的激流，奔流于蜿蜒的河床（槽）中。因此，河流包括河床与在河床中流动的水流两个部分。大小不同的河流形成的相互流通的水道系统称为河系或者水系，而供给地面和地下径流的集水区域成为流域。
二、河流的形成
河流形成的过程极为复杂，可以分为以下阶段。
1．流域的蓄渗和径流的形成
降水初期，除一小部分（一般不超过5％）降落在河槽水面上的雨水直接形成径流外，其余雨水均降落在地表。地表径流的形成与植被类型和郁闭程度有关。茂密的森林，全年最大截留量可达年降雨量的20％－30％，而被截留的雨水最终消耗于蒸发。下渗发生在降雨期间及雨停后地面尚有积水的地方，下渗强度的时空变化很大。在降雨过程中，当降雨强度小于下渗能力时，雨水将全部渗入土壤中。渗入土中的水，首先满足土壤吸收的需要，一部分滞蓄于土壤中，在于雨停后耗于蒸发，超出土壤持水力的水将继续向下渗透；当降雨强度大于下渗能力时，超出下渗强度的降雨（也称为超渗雨），形成地面积水，蓄积于地面洼地，称为填洼。地面洼地通常都有议定的面积和蓄水容量，填洼的雨水在雨停后也消耗于蒸发和下渗。在平原和坡地流域的地面洼地较多，填洼水量可高达100mm，一般流域的填洼水量约10mm左右。随着降雨继续进行，满足填洼后的水开始产生地面径流。在一次降雨过程中，流域各处的蓄渗量及蓄渗过程的发展是不均匀的，因此，地面径流产生的时间、地方有先有后，满足蓄渗以后才形成径流。
流域上继续不断降水，渗入土壤的水使土壤含水量不断增加，当土壤层含水达到饱和后，在一定条件下，部分水沿坡地上层侧向流动，形成壤中径流，也称表层径流。下渗水流达到地下水面后，以地下水的形式沿坡地上层汇入河槽，形成地下径流。因此，流域上的降水，经过蓄渗过程产生了地面径流、壤中径流和地下径流三种。
在流域过程中，无论是植被截留、下渗、填洼、蒸发还是土壤水的运动，水的运动均受制于垂向运行机制，水的垂向运行过程构成了降雨在流域空间上的再分配，从而构成了流域的不同产流机制，形成了不同主流成分的产流过程。
2．坡地汇流过程
超过蓄渗的雨水在地面上呈片流、细沟流运动的现象，称为坡面漫流。满足填洼后的降水开始产生大量的地面径流，沿坡面流动经如正式的漫流阶段。在漫流过程中，坡面水流一方面继续接受降雨的直接补给而增加地面径流，另一方面又在运动中不断地消耗于下渗和蒸发，使地面径流减少。地面径流产流过程与坡面汇流过程是相互交织在一起的，前者是后者发生的必要条件，后者是前者的继续和发展。
坡面漫流通常是在蓄渗容易得到满足的地方先发生的，例如，透水性较低的地面（包括小部分不透水的地面）或较潮湿的地方（例如河边）等，然后其范围逐渐扩大。坡面水流可能呈紊流或层流，其流态与降雨强度有关，其运行受重力和摩擦力支配，遵循能量守衡和质量守衡规律的侧向运动的水流，可以用水流的运动方程和连续方程来进行描述。坡面漫流的流程一般不超过数百米，历时亦短，但对小流域很重要，而达流域则因历时短而在整个过程重可以忽略。地面径流才是构成河流流量的主要源流。
壤中流及地下径流也同样具有沿坡地土层的汇流过程，它们都是在有孔介质中的水流运动。由于它们所通过截至的性质不同，所流经的途径各异，沿途所受阻力也有差别，所以水的流速不等。壤中流（表层流）注意发生在近地面透水性较弱的土层中，它是在临时饱和带内的非毛管空隙中侧向运动的水流。通常壤中流汇流速度比地面径流慢，但比地下径流快得多。壤中流在总径流中得比例与流域土壤和地质条件有关。当表层土层薄而透水性好，下覆有相对不透水层时，可能产生大量得壤中流。在这种情况下，虽然其流速比地面径流缓慢，但遇到中强度暴雨时，壤中流的流量可以增加很多，而成为河流流量的主要组成部分。壤中流与地面径流有时可以相互转化，例如，在坡地上部渗入土中流动的壤中流，可能在坡地下部以地面径流形式汇入河槽，部分地面径流也可能在漫流过程中渗入土壤中流动，故也有人将壤中流归到地面径流一类。均匀透水的土壤有利于水渗透到地下水面，形成地下径流。地下径流运动缓慢，补给河流的地下径流平稳而持续时间长，是构成流量的基流。但地下径流是否完全通过本流域的出口断面流出，取决于地质的构造条件。
上述三种河流的汇流过程，构成了坡地汇流的全部内容，就特性而言，它们之间有量级大小、过程缓急、出现时间先后、历时长短等方面的差别。应当提出，对一个具体的流域而言，它们并不一定同时存在于同一次径流形成构成中。
在河流形成中，坡地汇流构成起着对各种径流成分在时程上的第一次再分配左右。降雨停止后，坡地汇流仍将持续一段时间。
3．河网汇流构成
各种径流成分经过坡地汇流注入河网，即称为河网汇流过程。这一过程自坡地汇流注入河网开始，直至将最后汇入河网的降水输送到出口断面为止。坡地汇流注入河网后，使河网水量增加、水位上涨、流量增大，成为流量过程线的涨洪段。此时，由于河网水位上升速度大于其两岸地下水位的上升速度，当河水与两岸地下水之间有水力联系时，一部分河水补给地下水，增加两岸的地下蓄水量，称为河岸容蓄；同时，涨洪阶段，出口断面以上坡地汇入河网的总水量必然大于出口断面的流量，这是因为，河网本身可以滞蓄一部分水量，称为河网容蓄。当降水和坡地汇流停止时，河岸和河网容蓄的水量达最大值，而河网汇流过程仍在继续进行。当上游补给量小于出口排泄量时，就进入一次洪水过程的退水段。此时，河网蓄水开始消退，流量逐渐减小，水位相应降低，涨洪时容蓄于两岸土层的水量又补充回河网，直到降水最后排到出口断面为止。此时，河槽泄水量与地下水补给量相等，河槽水流趋向稳定，上述河岸调节及河槽调节现象，统称为河网调节作用。河网调蓄是对净雨量在时程上的又一次再分配，故出口断面的流量过程线比降雨过程线平缓得多。
河网汇流的水运行过程，是河槽中不稳定水流运动过程，是河道洪水波的形成和运动过程，而河流断面上的水位，流量的变化过程是洪水波通过该断面的直接反映，当洪水波全部通过出口断面时，河槽水位及流量恢复到原有的稳定状态，一次降雨的径流形成过程即告结束。
在径流形成中，通常将流域蓄渗过程和到形成地面汇流及早期的表层流过程，称为产流过程，坡地汇流与河网汇流合称为流域或汇流过程。径流形成过程实质上是水在流域上的再分配与运行过程。产流过程中水以垂向运行为主，它构成降雨在流域空间上的再分配过程，是构成不同产流机制和形成不同径流成分的基本过程。汇流过程中水以水平侧向运动为主，水平运行机制是构成降雨在时程上再分配的过程，是构成流域汇流过程的基本机制。
三、河流的类型
河流根据其形态可以分为山区河流和平原河流两大类。山区河流两岸陡峭，河道深而狭窄，一般呈现“V”型或者“U”型。山区河流的河道往往表现为阶梯装，由一级一级顶部平坦的平台和它们之间的斜坡构成。平台称为阶地面，而斜坡称为阶地前坡。最后一级与河谷谷底相连，称为一级阶地。在山区，由于坡度大，汇流时间短，径流速度大，有时甚至达到7m/s以上，所以，一旦降雨，就容易形成强烈的洪水冲刷。在这种情况下，如果植被遭到破坏，就会导致严重的水土流失和河流污染。
平原地势开阔平坦，水流比较舒缓，流速一般在3m/s一下。平原河流容易产生泥沙淤积，使得河流的形态变化多样，如边滩、浅滩、沙、江心滩等，容易形成大面积的冲积区，厚度可以达到数十米以上。平原河流形态主要概括为4种类型：（1）顺直型即中心河槽顺直，而边滩呈犬牙交错状分布，并在洪水期间向下游平移；（2）蜿蜒曲折型呈现蛇型弯曲形，河槽比较深的部分靠近凹岸，而边滩靠近凸岸；（3）分汊型流水河槽分汊，分双汊或者分多汊，并且交替消长；（4）散乱游荡型河床分布着较密集的沙滩，河汊纵横交错，而且变化比较频繁。
河流的积水区域，称为流域。在一定的汇水区域内，大小不一的河流构成脉络相通的河流系统，统称为水系或者河网。在形态上，河网又有树枝状、长方状、羽毛状、放射状、平行状、环状、格栅状、分散状等各种不同的形态。