河流比降率─《水文学概论》中

1.河流纵比降

河流纵断面的特征可用河长、落差、比降表示。任意河段两端的高差称为落差，单位河长的落差称为比降。常用的河流比降有水面比降与河底比降。河流沿程各河段的比降不同，一般从上游向下游逐渐减小。河底比降比较稳定。水面比降除了与河道比降有关外，还与水力条件有关，尤其在洪水期，它随着水位频繁变化。

当河段纵断面近于直线时，其比降用式（3.1）计算

式中　J——河段比降；

h1，h0——河段上、下断面水面或河底高程，m；

l——河段长度，m。

河段的河底，沿程不可能平顺，总是坑坑洼洼，有高有低，在计算河段比降时，需要采用割补平衡的原理，首先在纵断面图上从下断面最低点向上断面作一直线，使该直线割去的面积与原河底线以上补上的面积相等，然后计算直线的斜率，作为河段的平均比降。

整个河道的河底比降的计算，需要根据河底高程的变化，确定一系列高程变化较大的转折点，设它们的高程依次为h0、h1、h2、…、hn，它们之间的长度依次为l1、l2、…、ln，总的河长为L，如图3.2所示，则计算公式为

2.水面比降随水位的变化(www.xing528.com)

河流中任一河段的水面比降在洪水期和枯水期截然不同，一般随河段的水流形势和水位的高低而发生变化。这种变化主要受研究河段及其上下游河段纵断面和平面形态的影响。

对于平面形势弯曲的河段，由于河底纵断面起伏较大，造成深浅相间存在，如图3.4所示。在枯水期，流量小，水位低，此时水面比降和河底坡度近于平行，如图3.4中的b线。如流量增加，水位升高，由于浅滩上水面比降小，而在深槽处比降增大，在某一水位时将发生直线的水面形态，如图中的c线。如流量继续增加，水位继续升高，此时水面纵比降不再受河底起伏的影响，而受河床的平面形势所左右。在某一特定水位时，水位纵断面可形成和图中b线相反的形态，如d线。

对于平面比较顺势的河段，其水面比降随水位高低变化的情况，主要取决于上下游河段情况。如研究河段的下游坡度较陡，则研究河段的水面比降随水位的上升而加大；反之，如研究河段较陡，而下游坡度较缓，则研究河段的水面比降随水位的上升而变缓。如研究河段为一平面上的收缩段，则河段的水面比降随水位的上升而变陡。若研究河段下游有石梁或急滩，则低水时比降小、高水时比降大，当急滩淹没时，其比降趋于常数。

图3.4　弯曲河段的水面比降变化示意图

3.水面横比降与横向环流

（1）水面横比降。由于地球自转及河道弯曲离心力的作用，河道横断面的水面并非完全水平，水面横比降指左右岸水面的高程差与相应断面的河宽之比。产生水面横比降的原因有两个：一是地球自转所产生的偏转力，地球自转所产生的偏转力垂直于物体运动的方向，在北半球总是偏向运动物体的右方，在南半球，则偏于左方；二是河流弯道离心力。

（2）横向环流。在地球自转偏转力和和河流弯道离心力的作用下，在河流的横断面会形成一个横向环流，它与河轴垂直，表层横向水流与底层横向水流的方向恰好相反，在过水断面上它们的投影构成一个封闭的环流。这个横向环流与纵向水流结合起来，成为江河中常见的螺旋流。这种螺旋流使平原河道的凹岸冲刷，形成深槽，使凸岸受到淤积形成浅滩，平原河流的平面形态愈来愈弯曲，到了一定程度上发生大洪水便会裁弯取直。这种水流特点和河床发育的情况将直接影响着水源取水口位置的选择以及有关平原河道上的工程的规划设计。

在河流的弯道处，离心力不仅造成横断面上的横向环流，而且表现在横断面上凹岸的水位比凸岸的要高，因此，在水文调查时，同次历史洪水最高水位的洪痕两岸高程不同，需要准确判断。