2.2 水文气象
2.2.1 水系
水系是地表径流对地表土的漫长侵蚀以后，逐渐从面蚀到沟蚀、槽蚀以至发展到由若干条大小支流和干流所构成的河流系统。水系通常以干流的河名命名，如长江水系、黄河水系、珠江水系、钱塘江水系等。也有用地理区域或把同一地理区域内河性相近的几条河作为综合命名，如江西省赣江、抚河、信江、饶河、修水均汇入鄱阳湖，称为鄱阳湖水系；湖南省境内的湘、资、沅、澧四条河流共同注入洞庭湖，称为洞庭湖水系。
根据干支流的平面形态特征，常见水系可归纳为以下几种。
（1）树枝状水系。河流自上而下接纳较多的支流从两侧汇入，而各支流又有小支流汇入，平面上如同一棵干支分明的树，见图2.25。这类水系最为常见。
（2）平行状水系。这种水系的特点是，各支流近于平行地先后汇入干流。一般出现在均匀、和缓下降的坡面上，干流多位于断层或断裂处。我国淮河上游是典型的平行状水系，见图2.26。
图2.25 树枝状水系
图2.26 平行状水系
（3）放射状水系。受火山口、穹丘、残蚀地形影响，水流自中央高地呈放射状外流，称为放射状水系，见图2.27。
（4）辐合状水系。这种水系的流动方向与放射状水系相反，出现在四面环山的盆地地区，河流从四周高地向盆地中央低处汇集，形成向心辐合状，如四川盆地、新疆塔里木盆地等处的水系，均属这类，见图2.28。
图2.27 放射状水系
图2.28 辐合状水系
（5）羽毛状水系。流域地形较狭长，支流大体呈对称状分布在干流两侧，形同一根羽毛，故称羽毛状水系，见图2.29。例如我国的沅江、澜沧江和怒江水系，均属这类水系。
（6）格状水系。各支流大致垂直汇入干流，干、支流分布在平面上呈格子状，见图2.30。例如闽江。
图2.29 羽毛状水系
图2.30 格状水系
（7）网状水系。在河口三角洲地区及滨海平原地区，河道纵横交错，在平面上呈网状分布，故称网状水系，或称辫状水系，见图2.31。例如黄河三角洲、珠江三角洲的水系。
（8）混合状水系。较大的河流水系，往往由两种或两种以上不同类型的水系所组成，这类水系称为混合状水系。如长江流域水系则属此类，见图2.32。
图2.31 网状水系
图2.32 混合状水系
2.2.2 流域
流域指地表水与地下水分水线所包围的集水区或汇水区，因地下水分水线不易确定，习惯上将地表水的集水区称为流域。每条河流都有自己的流域，一个大流域可以按照水系等级分成数个小流域，小流域又可以分成更小的流域等。另外，也可以截取河道的一段，单独划分为一个流域。河道干流的流域是由所属各级支流的流域所组成，见图2.33。
图2.33 流域平面示意图
流域特征包括流域面积、河网密度、流域形状、流域高度、流域方向或干流方向，其中最主要的是流域面积。流域面积又称受水面积或集水面积，指流域地面分水线和出口断面所包围的面积，单位是km2。流域面积越大，河流径流量就越大；反之亦然。
2.2.3 降水
降水指从大气中降落到地面的雨、雪、雹等以及由水汽凝结成的露、霜等，其中最主要的是降雨，是水库水的主要来源。其主要特性包括降水量、降水历时和降水强度。
（1）降水量。指一定时段内降落在某一面积上的降水深度，以mm为单位。通常，水文常用的是日降水量，指一日（24h）内的降水深度。
（2）降水历时。指一次降水所经历的时间，以分钟、小时、日为单位。
（3）降水强度。指单位时段内的降水量，以mm/min或mm/h计。降水强度反映的是一次降水的强弱程度，因此水文气象按24h内降水强度划分降水等级，见表2.2。
表2.2 降水强度划分暴雨等级表
2.2.4 径流
径流指流域地表面的降水，如雨、雪等，沿流域的不同路径向河流、湖泊和海洋汇集的水流。降水是径流形成的首要环节。降在河槽水面上的雨水直接形成径流。
径流的形成是一个极为复杂的过程，可概化为两个阶段，即产流阶段和汇流阶段。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。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。
一场降水所产生的径流大小与降水量、流域面积、地面植被等有关，可以用径流量、径流深和径流系数等指标来表示。
径流量，指在某一时段内通过河流某一过水断面的水量，单位为m3、万m3或亿m3。径流量是最重要的水文要素之一，是水量平衡的基本要素。一个时段的径流量表示为
式中
——时段内的平均流量，m3/s；
T——时段长，s。
径流深，指某一时段内径流量平铺在河道流域面积上（某一断面以上）所得的水层深度，单位为mm，可表示为
式中 W——径流量，m3；
F——流域面积，km2。
径流系数，指同一时段内的径流深R与降水量H的比值，表示为
2.2.5 频率与重现期
频率，指某个水文变量（如降水量、流量等）在众多次的样本中出现的概率，即变量出现的次数与全部系列随机变量总数的比值，用符号P表示，以百分比（%）作单位。例如P=1%，表示平均每100年会出现一次；P=5%，表示平均每100年会出现5次，或者说平均每20年会出现一次。
重现期，指不小于（不大于）一定量级的水文要素值出现一次的平均间隔年数。通常我们说的100年一遇的大洪水、50年一遇的暴雨就是表达洪水、暴雨的重现期，即100年才出现一次的洪水、50年才出现一次的暴雨。需要说明的是，重现期表示的是某种水文变量不小于某一指定值，每出现一次平均所需的时间间隔数，并不是说正好100年就会出现一次大洪水或者50年就会出现一次暴雨。
频率具有抽象的数学意义，为了通俗起见，往往用重现期来替代频率使用，两者关系为
式中 N——重现期，a；
P——频率，%。
2.2.6 汛期与枯水期
汛期，指江河中由于流域内季节性或周期性降雨、融冰、化雪而引起的水位流量上涨时期。春季，气候转暖，流域上的季节性积雪融化、河冰解冻或春雨，引起河水上涨，称春汛。夏季，流域上的暴雨或高山冰川和积雪融化，使河水急剧上涨，称夏汛。人们习惯把发生在夏季三伏前后的汛期称为伏汛。秋季，由于暴雨，河水发生急剧上涨，称秋汛。冬春季节河中水流受冰凌阻碍而引起的明显涨水现象称为凌汛。
我国汛期主要是由于夏季暴雨和秋季连绵阴雨造成的。从全国来讲，汛期的起止时间不一样，主要由各地区的气候和降水情况决定。南方入汛时间较早，结束时间较晚；北方入汛时间较晚，结束时间较早。由于地域、气候等原因，全国各个地方、各条河流的汛期均存在差异，汛期大致划分如下：珠江，4—9月；长江，5—10月；淮河，6—9月；黄河，6—10月；海河，6—9月；辽河，6—9月；松花江，6—9月。《江西省实施〈中华人民共和国防洪法〉办法》规定：汛期为每年4月1日至8月31日，特殊情况下，省人民政府防汛指挥机构可宣布提前进入或者延长防汛期。
枯水期，指流域内地表水流枯竭，主要依靠地下水补给水源的时期。此时，河川的水主要靠流域蓄水，尤其是靠地下水补给。一些中小河流，集水面积小，河槽下切较浅，得不到充沛的地下水补给，枯水流量很小，久旱无雨时，会出现河流干涸现象。