聊一聊水文和水文数据

日期：2023-10-01 13:17:24 来源：浙江六川信息科技有限公司阅读：3171次字号：[小中大] [我要打印] [关闭] 视力保护色：

#什么是水文#

水文是研究地球上水的分布、循环、性质、行为和变化的科学领域。水文学涵盖了对降水、蒸发、地表水和地下水的观测、分析和理解，以及研究水文过程、水文循环和水资源管理的方法和技术。水文学的研究结果可用于预测洪水、干旱、水质问题，以及制定水资源规划和管理政策。

水文数据的来源

一、水文测验

水文测站是水文测验的基本单位，设立在江河、湖泊、渠道、水库和流域内收集水文监测资料，基本的测验项目有水位、流量、泥沙、降水、冰情、蒸发、水温、水质、土壤含水量、地下水等。

二、水文监测

水文监测是对自然界水的时空分布、变化规律进行监控、测量、分析以及预警等是一个复杂而全面的系统工程。通过水文站网对江河、湖泊、渠道、水库的水位、流量、水质、水温、泥沙、冰情、水下地形和地下水资源，以及降水量、蒸发量、墒情、风暴潮等实施监测获得水文监测资料。通常会用到ADCP，差分GPS，激光测距仪，红外水温测量仪，气泡式、压力式、浮子式、非接触式雷达水位计，悬垂式、直立式水尺，用翻斗式雨量计等仪器设备。通过水文监测，可以了解水体的水位、流量、水质等指标的变化情况，评估水资源的可利用性和水环境的状况，及时发现和解决水环境问题，提供科学依据和决策支持。水文监测对于水资源管理、水环境保护和水灾防治等方面都具有重要意义。

三、水文调查

水文调查是一种针对自然水体或水资源进行的系统性调查和研究。为了弥补基本水文站网定位观测不足或其他特定目的，采用勘测、观测、调查、考证、试验等手段收集和分析与水相关的各种数据，以了解水文特征、水文循环、水质状况和水资源的利用情况。水文调查的目的是为了更好地理解和管理水资源，提供科学依据和决策支持。调查内容包括包括流域基本情况调查、水量调查、暴雨和洪水调查、枯水和旱情调查、专项调查等内容。以评估水资源的可持续利用性、水质状况的改善和保护措施的制定等。

四、水文计算

水文计算是水利建设中的一项基础工作。其基本任务是通过对水文数据及其他影响因素的分析与计算, 对工程施工和运行期间可能出现的水文情势进行预估, 为确定工程规模提供设计依据。水利工程规划、设计(或可行性研究)、施工等阶段, 都有不同的水文计算内容。由于水利工程的使用年限一般为数十年甚至更长, 因此, 在规划、设计阶段需要分析工程地点的未来长期的水文情势, 例如设计年径流、设计洪水...

水文数据的组成和特点

水文数据是描述水文情势的主要物理量，包括各种水文变量和水文现象。

从狭义的角度来说，水文数据包括自然水循环过程中降雨、蒸发、径流不同状态和水循环过程中与物理世界相互作用的一些基本要素：降水、蒸发、下渗、水位、流量、流速、水温、含沙量、冰凌和水质等。

从广义的角度来说，水文数据还包括社会水循环的基本要素：用水量、用水过程、耗水量等。水循环过程中和人类活动相互影响的记录集合，如水土保持、灌溉工程、水力发电、引水调水、城镇化、社会经济发展、生态环境等与水相互影响。

基本的水文要素通常由水文站网通过水文测验加以测定。随着时间的推移，水文要素数据系列越来越长，水文数据量也越来越大。水文数据的应用方向涉及多方面多层次的安全，因此数据的质量安全准确要求也较高。通过处理原始数据，将特定区域内许多复杂多变的实时信息按规则转变为可以度量使用的数据，并从中提炼获得各生产研究应用所需相关信息。

水文数据的处理

一、水文数据的整编

各种测站测得的水文信息的原始数据都要按科学的方法和统一的格式整理、分析、统计，提炼成为完整并且具有一定精度的水文信息资料，具有较好的可靠性和代表性。

二、水文数据的可视化处理

通过Python、Matlab、ArcGis、MeteoInfo、Origin等水文模型等软件对水文数据经过多元化深度处理，形成可视化界面和数据库，并能够实现可视化界面与数据库的有效交互。这个水文信息数据的加工处理过程称为水文信息数据处理。

优质的数据质量保证是水文数据分析应用的基础，多层面的水文数据分析应用也会积极推动数据监测、数据质量管控持续向着更好的方向发展。

水文数据的典型应用

应用水文测验取得各种水文要素的数据，通过分析、计算，综合后为水资源的评价和合理开发利用，为工程建设的规划、设计、施工、管理运行及防汛、抗旱提供依据。如桥梁的高程和规模、河道的航运、城市的给水和排水工程等都以水位、流量、泥沙等水文资料作为设计的基本依据。

一、流域规划和工程设计

在工程规划设计和施工阶段，水文数据用于帮助确定工程规模，确定临时性水工建筑物 (例如施工围堰、导流隧洞或导流渠等)的规模及初期运行方式。采取多种途径计算，综合分析论证和合理选用成果，根据需要和可能确定各种治理和开发目标，按照当地的自然、经济和社会条件选择合理的工程规模，制定工程布置方案，全面考虑、合理安排地面和地水资源的控制、开发和使用方式，最大限度地做到安全经济、高效。

二、水库调度和防汛

汛期时根据当地气象观测设备、水文观测站和遥感卫星等实时数据传输设备，实时传递水位、流速、降水量等水文信息、提取地形分割及特征，对洪水预报精确定时定位，根据数据模型在线实时计算分析洪水形成时各水库各支流流域，绘制洪峰流量曲线预测灾害的发生和发展趋势，及时发现水文监测数据异常，预报各地区防洪压力。提前做出相应防洪决策，判断洪水灾害的灾害程度和时间、空间影响范围，做好及时救援和应对措施，最大效益排洪泄洪，有效降低灾害损失。

三、水资源保护和利用

分析计算水体的水文情况、国民经济各部门用水需求、径流调节方式和经济论证，估算工程可能出现的水文设计特征值及其在时间和空间上的分布情况。运行管理阶段根据面临时段来水情况的预报和预测，编制水量调度方案，通过科学合理调度，充分发挥工程效益，提高水资源和水能资源利用率。

四、数字孪生

运用数字孪生理念和技术体系，对水文业务全链条和管理、服务全过程的数字化。水文数字化转型的核心是全业务链产业数字化，以数据为驱动，通过新一代数字技术的深入应用，构建全面感知、无缝联接、高度智能的数字孪生水文。利用数据、模型、知识、规则等，实现物理空间与数字空间的虚实映射、双向交互、迭代优化。应用于水文监测、水质监测、防洪、水资源、泥沙等业务，实现水文水资源监测管理数字化、预报预警智能化、调度决策智慧化。

特大水事件中的水文数据

一、京津冀特大洪水

京津冀区兼有海河、黄河、淮河和长江四大水系，但以黄河水系和海河水系为主。7月28日至8月1日，海河全流域累计面降雨量155.3毫米，其中北京市83小时面降雨量达到331毫米，为常年全年降雨量的60%。受其影响，海河流域有22条河流发生超警以上洪水，8条河流发生有实测资料以来的最大洪水，大清河、永定河发生特大洪水，子牙河发生大洪水，海河流域发生了流域性特大洪水。海河流域降水总量超400亿立方米，截至1日晚，海河流域陆续启用宁晋泊、大陆泽、小清河分洪区，兰沟洼、东淀、献县泛区共6个蓄滞洪区，共涉及200万人，蓄滞洪区总面积是3389.5平方公里。

7月29日至8月1日，北京、天津、河北、山东西部、河南北部、山西东部部分地区遭遇大暴雨，北京西部山前和南部、河北中南部等地局地遭遇特大暴雨，上述地区累计降雨量有50～150毫米，京津冀部分地区200～450毫米，局地达到600毫米以上。

截至8月1日下午两点，京津冀地区最大点雨量1003毫米，出现在邢台北部。北京地区本次暴雨中最大点雨量为744.8毫米，出现在昌平王家园水库，由于多个气象站通讯中断，估计本次北京最大点雨量可达800-1000毫米。本次暴雨最大24小时雨量约450毫米，从山洪和泥石流情况看，最大雨量可达500-600毫米。本次暴雨最大1小时雨量约111.8毫米，考虑到不少数据缺失，实际雨量会更大。

截至8月1日晚7点，本次暴雨中北京全市3天平均为272.5毫米。永定河上游的北京市斋堂水库7月30日提前进行预泄，7月31日洪峰形成后，北京市第一次动用了1998年建成的滞洪水库蓄洪，最大限度发挥蓄洪调峰作用。共调度京津冀84座大中型水库，充分拦洪削峰错峰，累计拦蓄洪水超过28.5亿立方米；及时启用8处蓄滞洪区，合计最大蓄洪25.3亿立方米。

二、四川凉山州金阳县“8.21”山洪

8月20日8时至21日8时，金阳县芦稿林河流域突降暴雨到大暴雨，流域上游最大24小时雨量达到117.1毫米，致使芦稿林河下游河水陡涨，河水流量由暴雨前的7.3立方米每秒暴涨到270立方米每秒。芦稿林河流域山高谷深、地势险要、地质构造复杂，相对高差达1300-1500米，导致暴雨后快速汇水成灾。

来源：浙江六川信息科技有限公司

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