第二节　水系的分类与基本定律

一、水系及分类

水系是指流域内具有同一归宿的水体所构成的水网系统。组成水系的水体有河流、湖泊、水库、沼泽等，河流是水系的主体，单一由河流组成的水网系统又称为河流水系。

河流水系通常具有各种形状，表现出复杂的几何特征，根据水系的干支流在平面上的分布形式可分为以下几类。

（一）树枝状水系

树枝状水系是支流较多，主流、支流以及支流与支流间呈锐角相交，排列如树枝状的水系。多见于微斜平原或地壳较稳定、岩性比较均一的缓倾斜岩层分布地区。世界上大多数河流水系形状是树枝状的，如我国的长江、珠江和辽河，北美洲的密西西比河、南美洲的亚马孙河等。

（二）格子状水系

格子状水系在中国也不少见。因为我国东部有几条平行排列的褶皱构造带，河流沿构造带发育，使干支流之间多呈直角相会。例如在福建、浙江、广东等省和辽东丘陵、祁连山、天山等地都发育了许多格子状水系，其中闽江是典型的代表。

（三）扇状水系

干流下游较短的河段内，相继接纳较多的主要支流，全水系在平面上如同一把平展的扇子，干流下游河段水量增加较快，常易形成峰高量大的洪水灾害，如海河水系。

（四）羽状水系

干流粗壮，支流短小且平行排列，从左右相间汇入干流的水系称为羽状水系。例如西南纵谷地区的河流和钱塘江水系，干流沿断裂带发育，两岸流域狭小，地形陡峻，支流短小。

（五）平行状水系

水系的主要支流的流向大致相互平行，或主要支流先与干流平行再汇入干流下游，如淮河水系。

（六）向心状水系

发育在盆地或沉陷区的河流，形成由四周山岭向盆地或构造沉陷区中心汇集的水系，如非洲刚果河的水系、中国四川盆地的水系等。

（七）放射状水系

河流在穹形山地或火山地区，从高处顺坡流向四周低地，呈辐射（散）状分布。

具体水系的分类表述，见第三章第一节。

二、水系的特征参数

用以描述水系性态特征的参数包括河长、落差、比降、弯曲系数、河网密度、分汊系数、河网发展系数、河网不均匀系数等。

（一）河长

河长为自河源沿河流中泓线至河口的距离，是确定河流比降、估算航程和河槽汇流时间等的主要参数。

（二）落差

落差为河段上下断面间的垂直高差，是决定河流水能资源、航道设计等的主要参数之一。

（三）比降

比降为河段落差与相应河段长度的比值，可全河计算，也可分段计算。

（四）弯曲系数

弯曲系数为河段实际长度与河段两端点间直线距离的比值，是影响河流水力特性的因素之一。

（五）河网密度

河网密度即河流某断面以上流域内单位面积上的河流长度。河网密度表示水系发育和河流分布疏密的程度。

（六）分汊系数

分汊系数为开始有分流汊河处以下的干流和各岔流的河道总长与分汊以下的干流河长的比值。分汊系数越大，表示该河段岔流越多，水流越分散，泥沙越易淤积，河床越不稳定。

（七）河网发展系数

某级支流的总河长与干流河长之比值称为该级河网发展系数。系数越大，表明支流长度超过干流长度越多，因此河网对径流的调节作用越大。

（八）河网不均匀系数

河网不均匀系数为左岸支流总长与右岸支流总长之比值，说明干流两岸河网不对称程度。

三、水系的基本定律

人们发现，自然界的水系在发育过程中遵循一定的规律，霍顿（R.E.Horton）提出了水系的规律，分别为河流数量规律、河流长度规律、河流面积规律和河流比降律等。

（一）河流数量规律

河流数量规律为河系内任一级支流的河数与该支流的级别数序之间成反几何级数的函数关系，该几何级数的首项为1，公比为分岔系数。

（二）河流长度规律

河流长度规律指水系中各级河流的平均河长与该河流级别近似于正几何级数关系，级数的首项为第一级河流的平均河长，公比为河长比。

（三）河流面积规律

河流面积规律指水系中各级河流的平均面积与该河流级别近似于正几何级数关系，级数的首项为第一级河流的平均面积，公比为面积比。

（四）河流比降律

河流比降律是指水系中任一级河流的平均比降与该河流级别呈正几何级数关系，级数的首项为第一级河流的平均比降，公比为河流比降比。

除霍顿水系定律外，1962年后利奥波德（L.B.Leopold）、施里夫（R.L.Skreve）和沙伊德格尔（A.E.Scheidegger）等人提出了有限布局随机水系模式的理论。在不存在地质控制的条件下，河网的布局是随机的。具有一定源点（和量级）的水系，因其链、汇合点和一级河流的数目均相等，故在布局复体中实现的机遇是相等的。当源点数目一定时，在可能出现的布局上迥然不同的河网的数目也有限。