河流是自然形成的水道,水沿河道流向另一条河流、湖泊或海洋。河水的流动主要由引力驱动,从高处流向低处。河流构成相互连通的水系,是改变地貌的重要力量。“河流”“溪流”“小河”和“小溪”等称谓的含义有所重叠,彼此之间并没有通用的规模划分标准。河流不仅包括流动的水,还包括河床、河岸,以及与周围地貌的联系。(usgs.gov)
水系与水源补给
河流的流域,也称集水区,是水流汇向某一特定出口的陆地区域。相邻流域之间由地势较高的分水岭隔开。源头的小水道通常逐渐汇合,形成较大的水道;支流汇入其他河流,而干流则构成水系的主要河道。流域具有嵌套关系:支流的流域位于其所汇入河流的流域之内。有些河流并不流入海洋,而是汇入没有出水口的内陆湖泊。(usgs.gov)
河流参与水循环。河水来源于降雨、融雪、冰体融化和地下水。部分降水以地表径流的形式进入河道,另一些则渗入土壤,之后经泉眼或河床涌出。河水与地下水之间的交换可以双向进行:地下水可以在干旱天气下补给河流,河水也可以下渗,补充地下储水。这些水源的相对重要性因流域和季节而异。(usgs.gov)
按有水流动的持续时间分类,是一种实用的划分方式。常年性河流通常全年有水流动;间歇性河流仅在一年中的部分时段有水流动;暂时性河道则只在降水或融雪后短暂出现水流。这些区别描述的是水文特征,而非河道大小。即使是周期性干涸的水道,也能向下游供水,并提供重要的栖息地。(usgs.gov)
水流与测量
流量是单位时间内通过河道某一横断面的水量,通常以立方米每秒或立方英尺每秒表示。它不同于描述水流运动快慢的流速,也不同于表示水面相对于某一基准面高度的水位。流量可以通过横断面面积乘以平均流速来计算。实际测量中,由于河道各处的水深和流速不同,往往会将横断面划分为多个部分,分别测量。(usgs.gov)
水位测站记录水位,也可为连续估算流量提供依据。水文学家通过多次流量测量,建立适用于特定测站的水位与流量关系。这一关系必须定期核验,因为侵蚀、泥沙淤积或其他河道变化都可能使其改变。水文过程线展示水位或流量随时间的变化,反映河流对暴雨的响应、季节性规律以及低流量时段。(usgs.gov)
降雨、蒸发、植被、地下水交换和人类取水都会影响河流流量。小流域可能对暴雨迅速作出响应,而大流域的水位涨落往往需要更长时间。因此,远处上游的降雨可能在一段时间后才影响下游水位。(usgs.gov)
泥沙与地貌
河流通过侵蚀、泥沙搬运和沉积重塑地貌。水流从河床和河岸带走物质,将其运往下游,并在输送条件改变的地方使其沉积。这些过程不断改变河道及其邻近地区。洪泛平原是河流两侧较为平坦的区域,当河水漫过河岸时,水和泥沙可进入其中。洪泛平原的形成反映了河道与漫溢水流之间反复发生的相互作用。(nps.gov)
河曲是河道中的弯曲段。侵蚀通常发生在弯道外侧河岸,而泥沙则在内侧河岸堆积。这两种相反的过程使弯道能够向侧方和下游迁移。曲流河流地貌中可能出现点坝,以及由废弃河曲形成的牛轭湖。(home.nps.gov)
辫状河具有多条河道,这些河道绕过沙洲分开,又重新汇合。丰富的河床物质和易受侵蚀的河岸有利于辫状河道的形成。沙洲可能在流量下降时露出水面,在洪水期间被淹没,也可能随着河道迁移而重新分布。因此,河道形态反映的是多种条件的相互作用,而不是固定的演变顺序。(nps.gov)
在河口,泥沙堆积可能形成三角洲。沿海的河口湾则是河水与海水混合的半封闭水体。这两个术语描述的是不同事物:三角洲是一种沉积地貌,而河口湾是一种沿海水域环境。(coast.noaa.gov)
河流生态系统
河道及其边缘地带孕育着生态系统。河边湿地和河岸带将水生栖息地与周围陆地连接起来。常年或季节性有水流动的水域为鱼类、两栖动物、昆虫、鸟类和哺乳动物提供繁殖场所、觅食地、庇护所和迁移通道,有助于维持生物多样性。(nps.gov)
生态状况取决于水量、季节性水流、栖息地结构和水质。溪流能够截留泥沙和过量养分,减少它们向下游输送。然而,过量的养分输入可能促使藻类大量繁殖,而河道的物理改造则可能阻碍鱼类迁移或改变栖息地。因此,除了化学测量结果,生物群落和河床状况也能提供有关河流状况的信息。(epa.gov)
人类利用与改造
河流为生活、农业和工业提供用水。它们支持渔业、休闲活动、航运和贸易,水流还可用于产生电。这些用途使河流管理既要关注可用水量,也要关注水质。(usgs.gov)
水坝和水库调节水流;取水和引水重新分配水资源;河道渠化和堤防建设改变河流的流路与洪水特征。城市开发可能增加不透水地表产生的快速径流。污染物既可能通过污水排放口等可明确识别的排放点进入河流,也可能随携带养分、化学物质和过量泥沙的分散径流进入河流。由于水系将上游陆地与下游水域相连,河流评估既要考察单个河段,也要考虑整个流域。(usgs.gov)