河流与水循环

  河川水资源比例图。

地球上的水资源有97％为海水，其中淡水仅以3％存在，其中约以三分之二为冰河，人类可使用的淡水仅占全球水资源的0.8%。

而陆水大部分集中在北极、南极，以雪或冰以及地下水的形式存在，但河流水仅以淡水中的0.0001％存在地球。在水循环中不断循环下，地球中的地表水得到源源不绝的补给。

河流的补给源自于源头的降水或融雪，然而除了直接流入地表外，也有一部分的水渗入土壤成为地下水。雨和雪，只是暂时性的水源补给，主要还是以地下水持续河流水源。大部分的地表水最终将流入海或湖泊。而其余的，就在大气中通过从地表蒸发成水汽或渗透为地下水。

河流的形成

淡水的主要来源为降水及高山融雪。然而河流的源头通常源自于高地，经由高山融雪的侵蚀作用逐渐形成湖泊或河川；河流通常是沿地势，从源头往并在流迳过程发生侵蚀作用，一直流至侵蚀基准面为止。

侵蚀基准面分为两种。其一是“暂时侵蚀基准面”：通常为湖泊或人工湖，河流来到这就会被迫发生沉积作用，但经由河川的侵蚀或地壳的回春与其他因素，可造成改变，因此对于河流的影响范围较小，存在时间较短；另外是“最终侵蚀基准面”：所有在海平面之上的陆地，都会有产生侵蚀，但是最后河流在注入海洋之后，都会在海平面上停止侵蚀作用随后在海底下发生沉积作用，而因为海平面存在时间长，影响范围很广，变化性小，故海平面就为大部分河流的“最终侵蚀基准面”。

河流与地形

河道并不是永久性的结构，在自然状态下，经过水的每一个动作，造成侵蚀、搬运经历过长久时间后，河川形状终将改变。尤其是达到老年期时准平原的侵蚀更是显著。然而河流往往不只一脉，而是呈现树枝状结构，通常包括支流和干流，此外有很多河流不止一个两个支流河道口。

种类

从河流终点来看，河流可分为内流河和外流河。 内流河所在流域称为内流区，外流河所在流域称为外流区，既不属于内流区也不属于外流区的陆地区域则称为无流区。

内流河

内流河又称 内陆河 ，指不能流入海洋、只能流入内陆湖或在内陆消失的河流。这类河流的年平均流量一般较小，但因暴雨、融雪引发的洪峰却很大。内流河成因主要是河流流经的区域高温干旱，两岸不但没有支流汇入，而且河水因大量的蒸发、渗漏而消失在内陆。

外流河

外流河是指最终流入海洋的河流。外流河在流程中由于有支流的汇入，流量通常会越来越大，流程也较长。在河流入海口处会形成三角洲。

季节性河流

季节性河流又称 间歇性河流 、 时令河 ，指河流在枯水季节，河水断流、河床裸露；丰水季节，形成水流，甚至洪水奔腾。这类河流通常流经高温干旱的区域，而且年平均流量较小，但因暴雨、融雪引发的洪峰却很大。现时因人类对河流的过度引水、截流会使常年河流变成季节性河流。

河流长度与源头

河流长度的计算是一件很困难的事，它与起点（河源）、终点（出海口、湖泊、或其他河流）位置的认定，以及两者之间总长度的量测方法与精度皆有关系。也因为如此，世界大河的排名每每争论不休。

典型的河流是由许多支流汇集而成，而每条支流本身可能也是许多其他更小支流汇集而成，如此本流及所有支流的总合称为水系。虽然本流及每条支条都有其源头，但国际惯例系以离终点最远的源头当作整个水系的源头，由此处作为起点量得的河流长度最长，就当作整个水系的河长。

一般而言，水系的源头会在本流的起点或是其上游处，此时若无特别指定，河流河长与水系河长同义。例如尼罗河本流的起点为白尼罗河、青尼罗河合流处，而整个水系的源头在其上游，若无特别指定，“尼罗河长”即指“尼罗河水系河长”，而非指本流（即名称为尼罗河的那一段）河长。

若是水系的源头与本流的源头分义开来，就很容易产生误解。例如密西西比河水系的最远源头是在其支流密苏里河的上源杰弗逊河上，与密西西比河本流的源头并不一致，因此“密西西比河长”与“密西西比河水系河长”并不相等。若要精确地表达量出整个水系河长的河道，最好写成“密西西比－密苏里河”。

若是河流的起点是随季节变化的溪流、沼泽或湖泊，则极难决定正确的源头。

当河流的出口是个逐渐扩大的河口湾时，终点的决定也极为困难，最典型的例子就是南美洲的拉普拉塔河与北美洲的圣劳伦斯河。此外，某些河流并没有明确的终点，例如流入沙漠逐渐蒸发、流入地下水层、分散流入农田间的灌溉渠道等。

起点与终点确定后，传统的方法是在地图上分段量测河长，因此地图的精确度会连带影响量测结果。一般而言，地图的比例尺愈大，愈能忠实反映河流的弯曲情形，量测出来的河长也就愈长。

大比例尺地图往往不易取得，即使有了，也还有一堆问题摆在眼前。例如河流可能有多条分支、流经湖泊如何计算、季节性变化等，都会使量测结果产生相当程度的误差。

河流用词

上古中国，‘河’及‘江’二字并非今意: “河”字意旨黄河，而“江”字意旨长江，而古人以“水”字作河，称黄河为“河水”，称长江为“江水”；而至南北朝后因“河水”其水色偏黄而称“黄河”，而“江水”因为中国最长河而称“长江”，此后就将北方河川称之为“河”，南方河川称之为“江”。

江：古代指长江，今己成为河流用词。朝鲜半岛一般亦以江称呼河流。

河：古代指黄河，今己成为河流用词。对外国普遍以此作为译名，有少量例外，如萨尔温江。

水：古代河流用词，今多己不用，有少量例外，如汉水。

溪：台湾河流用词，意旨有干涸期的中小型河流。

涌：广东一带用词，又叫河涌，指入海口的河道。

水流

流向

研究河流的水流是水文学的一个课题 ，河流由于重力的原因从高处流往低处，并没有特定的方向。如由于地势原因，东亚河流多呈从西向东的流向。

河流从源头向地势低处流动，直到河口，其流动路径并不一定是最短路径。

流速

河川体积流率，可视为水流流经一地的平均流速，然而河流的流速基本上取决于源头至河流终点的高度差。河水流速由下面的等式表示。

Q 为体积流率。

Δ V 为经过特定表面的流体体积。

Δ t 为经过的时间。

降水量与流量

河川流量的变化取决于降水量・流域面积・流域。河水流量由下面的等式表示。

Q y = k p A × × --> 10 3 {\displaystyle Q_{y}=kpA\times 10^{3}}

Q = k p A × × --> 10 3 365 × × --> 24 × × --> 60 × × --> 60 {\displaystyle Q={\frac {kpA\times 10^{3}}{365\times 24\times 60\times 60}}}

Q y :河川年流出量（m ）

Q :河川年平均流量（m /s）

k :流出系数

p :年降水量（mm）

A :流域面积（km ）

河流与生态

栖息在河流生态系有着各式各样特定的生物群，其中初级消费者，以昆虫的数量占了很大的比重，并且已经成为了河川的一大特色。

关于水质是否营养与污染程度的收集与识别是较为简单，也可从物种组成的变化显示，所以在环境研究方面对于国家环境研究有着相当重大的影响。

上游

河川上游地区由于河道起伏幅度甚大，河川流速过快与溶氧强烈加上水温偏低，造成河川养分缺乏，由于这些缘故使得大型水生植物无法生存，仅有一些硅藻附着在岩石表面上；而在动物方面有着如鱼狗和河乌的鸟类，樱花钩吻鲑等鲑科鱼类便是此生态系的代表鱼，此外石蝇和蜉蝣幼虫此类的水生昆虫也都非常丰富。上游河床布满了大石块，因而让水流速度较快。

中游

河川中游地区，河道较宽流速较缓，有着大量中大型鹅卵石暴露。河底附着硅藻等水藻类，河道旁也有如岸柳等特定植物群聚，在动物有翠鸟香鱼和鲢鱼，也是大量石蝇和蜉蝣水生昆虫栖息地。中游的河床堆积了很多鹅卵石，所以这里的水流速度较缓。

下游

河川下游地区，这里流域最广、流速最缓，河床堆满了沙泥质 （又名沙砾）。经过多年的水流变化，便形成了沙砾。河边有着芦苇和野生稻等植物最为丰富。动物方面鹭鸶、野鸭﹑鹬以及候鸟，此外也有鲫鱼、鲤鱼等淡水鱼，及银鱼和鲻鱼此类河口鱼类。

凸岸

凸岸，这里的水流速度较慢，所以泥沙会逐渐堆积。住在这里的人，在河涨时，会被受到洪水的影响。

河流用途与开发

 英国凯恩舍姆 雅芳峡谷郊野公园 （ 英语 ： Avon Valley Country Park ） 雅芳河上的休闲活动。一个提供公众观光服务的船舶从一艘停泊的私家船旁驶过。

河流一直以来都被用作灌溉、饮食、交通、防御、、驱动机器的水力资源来源以及倾倒废物的场所。

民生

自远古时期以来，就是人类的一大食物来源 ，人们靠着渔捞及引用河流水源从事农业活动。河流提供了多种鱼类和其他水中生物供给人类食用，同时还提供了淡水水源，用以饮用和灌溉，因此大部分的古文明起源都位于河流的两岸。

  比利时的水力磨坊

快速流动的河流和普物常常通过水力磨坊和水力发电站作为能源来源。水力磨坊的使用已经有数百年历史，例如奥克尼群岛的Dounby Click Mill。早在蒸汽能源发明之前，在欧洲使用水力磨坊磨制麦片和处理羊毛及其他纺织品就十分常见。1890年代，第一台通过河水发电的机器出现，在近几十年来，水力发电有了长足的发展，尤其是在像挪威等多山的地区。

居住

河流沉积物砾石和沙被大量用于建筑当中，然而河流的形状与型态往往还决定了城市布局。

河流也是重要的政治分界线以及防御工事。多瑙河曾经是罗马帝国长期的边界，如今是保加利亚和罗马尼亚的分界线。

航运

河流用作航运的功能已经历经千年。最早有关河运的证据是公元前3300年巴基斯坦西北部的印度河流域文明。 河流航运提供了一种廉价的交通方式，而且至今仍然在大多数主要河流上大量开展，例如亚马孙河、恒河、密西西比河、印度河以及长江等。由于河流上的船只往往不受管制，因此他们排放了大量的温室气体以及悬浮粒子，造成健康问题。

娱乐

在一些河流上游，河流湍急，常常出现瀑布与急流，这些急流往往被用于漂流等娱乐项目，如溯溪及泛舟。

灾害与防治

人类为生存与发展，常与山争地、与水争地，以至于产生洪灾、山崩、土石流等环境灾害。其危害层面甚广，造成人命伤亡与财产损失难以其数，因此了解洪灾的成因与特性，有助于安排减灾、应变与灾后重建等调整对策。

洪灾

降水经过截留、蒸发、入渗或漥蓄后，其余留置地表的将形成迳流，但如果迳流流量过大到河道或水渠无法容纳时，水流即会形成洪水，而若造成人命伤亡或财产损失，则就称之为“洪灾”。然而发生洪灾的先决条件诸多，并非一时一人一事件即可形成，其形成层面主要包含：强降水、地形、土地开发不当等因素。

强降水

瞬间雨量或累积雨量，超过河道的排放能力。一般来说，如果一地有持续的大雨，发生洪灾的可能性便会增加。

热带与带国家，经常受到热带气旋的袭击，其带来的强降水，将会引起持续的倾盆大雨，尤其在山区的雨势更大，并且可能引起河水泛滥，土石流及山泥倾泻。 而受季风影响的国家，气候变化很大。夏季时，潮湿的季风会为当地带来大量雨水。当大雨持续，而河道又未能容纳所有水时，洪水便会溢出河道，造成水灾。暴风亦会造成沿海地区泛滥。它暴风把海水推向沿海地区，造成风暴大浪，沿海地区会因此而被水淹没。

土地与开发不当

高耸的山脉将水汽拦截成地形雨，使迎风面出现大量降水，也造成沿海低洼地区严重淹水。

由于树木可以固定水土，伐林会导致土壤的吸水能力减弱、土表因失去植被保护而加速侵蚀，因此每逢下雨，雨水、砂土便迅速流往下坡，流入河道，造成淤积，不利于洪水流通，造成洪水大量泛滥。除了伐林外，不良的耕作方式和在山坡上过量放牧，也使土地失去植被的保护，加速斜坡土壤侵蚀的现象，与水文历线左移。高度都市化也可能造成洪灾，地表被沥青（柏油路）或水泥所覆盖，导致雨水无法经由渗透方式流入地底，因此增加排水系统与河川排放雨水的负担，导致内涝。

预防

湖泊能调节河流的流量，因此，增加湖泊的储水容量便可减少洪灾发生的可能。可是，湖泊的储水量仍然有限，为了调节河流流量，可以在河流修筑水坝，并在水坝前面兴建人工湖。就好像在中国的长江流域内，就有超过4万个人工湖，储水量逾1,370亿立方米。

河水外溢的控制亦非常重要。可以在河流的两旁建筑堤坝，防止河水外溢，保护陆地的城市免受泛滥的破坏。

除此之外，增加河水流动的速度亦可以避免洪灾的发生。如果河水流动的速度增加，河水外溢的可能便会减少。有很多地方均有在常造成水灾的河道进行拉直的工程，疏导河水，增加流速，以防洪灾的发生。

要根治洪灾，就必须保存河流上游的自然植被，立例管制伐林，并种植更多树木，可以抓紧土壤，防止淤积物被冲往下游，避免河流下游有过多沉积物。

洪水预报

能够预测洪灾的发生可以及时做出防洪措施和发布 洪水警报 （ 英语 ： Flood warning ） 。 这使得，农民可将家畜自低洼地移走。公用事业也可以预备紧急备用设备。紧急服务也可以提前储备足够的紧急援救物资。

为了给航道做出最精确的洪水预报，对与过去降雨事件相关的径流最好是有一个长期的历史资料。 这个历史资料资讯还要和集水区容量即时资料（比如水库富于库容，地下水水位， 蓄水层 （ 英语 ： aquifer ） 饱和 （ 英语 ： Phreatic zone ） 程度）相结合才可能得到最精确的洪水预报。

雷达估测的降雨和普通天气预报技术也是提高洪水预报精确度的重要要素。在资料品质高的地方，洪水的高度和强度可以被比较精确的预报出来，并留有大量的提前期做准备。洪水预报的结果一般包括最高预期水位和洪峰预期到达航道沿线重要地点的时间。 预报也可能给出洪灾的统计的可能 重现期 （ 英语 ： return period ） 。在许多发达国家，城市区域按照 百年一遇洪灾 （ 英语 ： 100-year flood ） 的标准（即在任意百年内发生洪灾的概率为大约63%）来防止洪灾风险。

根据美国国家气象局（NWS）位于汤顿的西北河流预报中心（River Forecast Center，RFC），城市地区的一个通常洪水预测经验法则是 非渗透表面 （ 英语 ： Impervious surface ） 要想开始显著 积水 （ 英语 ： ponding ） 至少需要1小时内有至少1英寸（25毫米）的降雨。许多国家气象局的河流预报中心定常的发布山洪暴发指导和上游水位指导（Flash Flood Guidance and Headwater Guidance）。指导会告诉, 在段时间内要有多大的降雨量才可能造成 山洪暴发 （ 英语 ： flash flood ） 或大流域性洪水。

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