地表水是指河流、湖泊、沼澤等陸地表面上的水的總和。地表水是從降水中獲得的,是沒有滲入地下、或未蒸發(fā)、未流入海洋的水,留在地球表面的水。地表水是地球表面最容易獲取和最重要的水資源,與人類聯(lián)系最緊密的水資源。

雖然地表水每天都與人們發(fā)生聯(lián)系,但地表水大部分是以冰川和冰雪的形式存在,而河流只和湖泊的水僅占地球淡水總量的0.2%。想象一下南極洲數(shù)千公里冰雪,就知道這是一個(gè)不流動的巨大的淡水水庫,其數(shù)量比地球所有江河湖泊的水量多得多。

南極洲擁有最多的地表水

河流水

在河流中流動的水就是河水,河水中的一部分會滲透到河床附近砂礫層中,稱為伏流水。伏流水的狀態(tài)介乎于地表水和地下水之間,同樣人類利用伏流水的技術(shù)難度介乎于使用地表水和地下水之間。伏流水根據(jù)條件的變化可以轉(zhuǎn)化為地下水或地表水。

河水不僅用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和家庭用途,還用于水上運(yùn)輸,正是這樣的特性使得河流成為人類古代文明的發(fā)源地。河水的用途對人類居住和發(fā)展如此重要,掌握河水流量的波動性就非常重要。

剛果河是常年流量穩(wěn)定的河流

河流的流量與降水息息相關(guān),降水又與當(dāng)?shù)氐臍夂蛳嚓P(guān)。在熱帶雨林氣候地區(qū)、溫帶海洋氣候地區(qū),以及亞寒帶針葉林氣候地區(qū),全年降水量穩(wěn)定,或者變化小,這些地方的河流流量常年比較穩(wěn)定。由于氣候變化的影響,極端氣候越來越多,流量穩(wěn)定的河流已經(jīng)很難明確了。

有些河流的季節(jié)性波動很大,最極端的例子是一些沙漠的河道,只有在降水時(shí)才有水流。在薩瓦納氣候區(qū)(熱帶草原氣候區(qū))和熱帶季風(fēng)氣候區(qū),有著明顯的干濕季。在雨季,當(dāng)?shù)氐暮恿髁髁勘q,旱季時(shí)河流變成涓涓細(xì)流。非洲尼羅河上游在薩瓦納氣候區(qū),在雨季時(shí)就河水暴漲,下游埃及地區(qū)發(fā)生泛濫,為埃及帶來營養(yǎng)豐富的腐殖質(zhì)。

暴漲時(shí)的青尼羅河瀑布

旱季時(shí)的青尼羅河瀑布

位于季風(fēng)氣候區(qū)的中國東部河流,在夏季降水豐富的時(shí)候,經(jīng)常發(fā)生汛情。

中國西北內(nèi)陸地區(qū)的河流,春夏之交冰雪融化,也會迎來河水豐盛時(shí)期。

除了氣候?qū)恿髁髁坑杏绊懲?,地形也會影響流量。在山坡陡峭的地方,從山頂?shù)胶涌诘木嚯x很短,但高度差很大,上游地區(qū)的流速快,降水時(shí),水流快速通過,水量不穩(wěn)定;在河流下游,由于河道變寬,地形平緩,流速降低,水量變得穩(wěn)定。

枯水期的武漢段長江

夏季豐水期的武漢段長江

河川系數(shù)

河川系數(shù)是河流流量變化的指標(biāo),用某一地點(diǎn)的年最大和最小河流流量之比表示。河川系數(shù)的英文對應(yīng)表述是(CoefficientofRiverRegime或RiverRegimeCoefficient).

河川系數(shù)系數(shù)越接近1,表示流量變化越小,即"河流狀況良好"。如果最小流量為零,例如在沙漠干河(Wadi),則河流狀況系數(shù)為無窮大∞。

干河,來自于阿拉伯語,英語表述是Wadi,也稱為旱谷、干河床、干谷。在北非和阿拉伯沙漠地區(qū)干涸的沙礫河床,有時(shí)候有水,有時(shí)候無水。在巖溶地貌中,地表河谷流水注入落水洞,即轉(zhuǎn)入地下,原來的河谷下游也會衰變成無水流動的干谷。

有水時(shí)候的干河

干河

在同一條河流的上游山區(qū),河川系數(shù)也可能很大,而在河口則很小。例如,科羅拉多河(美國西南部至墨西哥)的系數(shù)在大峽谷上游為181,在河口附近的美墨邊境附近為46。

在東亞的日本,河川系數(shù)較大,一般在100到400之間,原因是季風(fēng)造成的降水季節(jié)性變化和上游積雪融化增加了河段系數(shù)的因素。

泰晤士河常年穩(wěn)定

位于溫帶海洋氣候的英國泰晤士河的河川系數(shù)約為8,法國塞納河的河川系數(shù)約為34。

河川系數(shù)越接近1,說明水流越穩(wěn)定,該河流越適合用于水運(yùn)。在歐洲,許多河流的流量系數(shù)較低,因此內(nèi)河水運(yùn)發(fā)達(dá),萊茵河就是典型的國際河流,可以全年通航,并且船只數(shù)量沒有季節(jié)變化。

雖然河川系數(shù)越低,河流流量越穩(wěn)定,但是河流通航還受到河流坡度的影響。如位于降水穩(wěn)定的熱帶雨林區(qū)的剛果河,其河道陡峭,并不適合長距離的通航,其航道被分割開來。

萊茵河航運(yùn)發(fā)達(dá)