第一篇:水文水资源监测现状及对策论文
摘要:水文水资源是一种非常重要的自然资源,对经济的发展和社会的进步都有着非常重要的贡献。但我国目前却面临着严重的水资源紧缺的问题,面对这种情况,要充分做好水文水资源的监测工作,不断提高对水文水资源的利用效率,这样才能在一定程度上缓解我国水文水资源紧缺的问题。文章主要是围绕水文水资源监测工作,结合了自身在实际的水文水资源监测工作中的经验,对水文水资源监测的现状以及具体的措施进行分析论述。
关键词:水文监测;水资源;监测技术;对策分析
引言
针对水资源的监测工作是不断完善水资源管理体制最基础的工作。文章对江西省水资源监测的实际情况以及在水资源监测过程中出现的问题进行了全面的分析,在全省全面展开水资源监测工作有一定的指导意义,同时也对全省进一步的实施水资源管理提供了理论依据,也能够明确水资源管理工作的目标。如何能够实现现代社会中水资源与社会经济、环境发展的可持续发展,是目前江西省水资源监测工作的重中之重。
1水文监测的特点
水文监测工作与流域的水资源管理、防汛抗洪、生态环境保护都有着非常紧密的联系,水文监测工作直接关系着人们的生命财产安全。因此,水文监测具有以下特点。
1.1水文监测系统的实时性比较强
水文监测系统的建立可以实现监测数据的在线实时传输,而且利用水文监测系统可以实现实时的数据采集与传输。
1.2水文监测系统的可靠性比较高
水文监测系统在进行数据传输的时候不会出现数据丢失的情况,这样就能充分保证数据传输的安全性。即使在设备的运行过程中出现了因为设备以及网络等原因的数据丢失,在后期也能有对应的措施进行数据的召测。
1.3水文监测系统的监测范围较广
水文监测的主要对象是河流,因此在进行水文监测的时候,实际的监测点分布范围非常广,而且在一些山区以及乡镇中都有比较广泛的分布。
2江西省水文水资源监测的现状及出现的一些问题
2.1江西省水文水资源监测现状分析
江西省在全省开展了“大水文”管理理念,积极进行水资源的监测工作,在实际的水资源监测过程中充分扩大了水资源的监测范围,并将水资源的监测内容进行了进一步的扩充,在水资源监测工作方面取得了极大进步。到2016年底,全省水文站网已发展到水文站223处,水位站523处,雨量站2899处,其中基本雨量站1072处,中小河流雨量站344处,山洪灾害雨量站1483处;蒸发站44处以及水质监测等站点。
2.2江西省水文水资源监测的一些问题
江西省实际水文监测工作的基础比较差,但是实际的监测要求又比较高,检测过程仍然存在着不少问题,主要体现在以下几个方面。
2.3水文监测范围有待完善
目前全省范围内的水文监测站,覆盖的区域还不全面,还没有实现针对省划水功能区以及一些比较重要的县市区域水域的水文监测覆盖,因此针对水资源监测以及信息采集就出现了不完整的现象,实际对行政区内的水文水资源系统的水量平衡以及分配很难实现有效控制,因此也满足不了实际的水文水资源评价需求。地下水的监测网设置也存在不完善的地方,整体的地下水监测网布局存在很多不合理之处,整体的地下水监督控制也不到位;而且实际的监测井设置的密度也没有达到实际的需求,这样就无法实现对地下水污染程度以及污染范围的监测,地下水的水质评价也不能满足实际的需求。
2.4水文监测技术有待提升
江西省对水文生态资源的监测方面起步比较晚,因此在监测站的建设过程中,往往会出现监测覆盖范围不足,实际水文水资源的监测项目也比较少,而且实际的监测工作中,全省的专业检测人才的储备严重不足,实际的监测经验也比较少,对特体情况的应急处理能力也比较弱。另外由于在水文水资源的监测过程中没有先进的信息管理系统进行支撑,实际使用的信息化处理手段比较落后,这就导致水文水资源监测的信息处理、存储、分析等环节不能够保证时效性,因此就不能满足实际水文水资源监测以及发布的需求。
2.5水资源检测能力不足
江西省对水文水资源的监测数据做出了明确的指示,将水利部门采集的相关水文水资源监测数据作为政府部门进行考核的实际依据,但是这项规定在实际的推行过程中,没有很好明确出责任的实际主体,导致在实际的水文水资源监测工作中,监测经费迟迟得不到落实,水文水资源的监测工作也很难开展。虽然近几年来随着江西省经济不断进步,一些相关的水文监测设施在一定程度上也得以完善,但是由于江西省在水文水资源前期监测中落后比较多的原因,省域内的很多水文监测站设备仍然比较落后,水文资源的信息采集的手段也比较落后,而且实际监测数据的传输缺乏时效性,这样就无法实现水文水资源的动态监测并及时采取相关的调整措施。
3水文水资源监测对策分析
江西省整体的水资源比较丰沛,但是因为实际的开发、调配出现了很多不合理的地方,而且实际的水资源污染情况也比较严重。因此要加强对“三大”水文资源问题的研究,并制定出有针对性的监测工作发展措施。
3.1提高技术支撑能力
首先要对水文监测系统进行监测体系的建设,建立从省、市区(鄱阳湖)、基层战队的立体水文监测系统,并针对水文监测评价体系进行不断完善,加强对地方水文监测机构的管理,要根据地方地域水文资源的实际情况来进行水文监测系统的管理,将具体的监测责任进行明确。这样才能充分保证《江西省实行最严格水资源管理制度考核办法》在各个地区的落实。与此同时,还要在全省范围内建立完善的水文水资源监测数据库,这样才能为政府部门的水文水资源工作提供真实、准确的数据支持。
3.2提高水资源监测信息化水平
面对江西省水文水资源监测信息化水平落后的现状,依据江西省现有的水文水资源的在线监测能力以及实际的信息传输能力,在全省范围内建立其容纳省、市、县3级的立体监测管理信息技术平台,并以此来推动全省的水文水资源监测管理体系的建设。并根据实际的用水总量控制管理、用水效率控制管理、水资源管理监督考核、水功能区限制纳污管理、支撑保障类业务管理等5项具体的水文监测管理要求,构建江西省的整体监测系统,要在信息化的管理平台上同时实现监测信息的发展、水文水资源的实时监测、水资源的应急处理、指挥决策等几个主要的功能。
3.3丰富水资源监测内容
依照江西省最严格水资源管理制度的要求,并结合江西省实际的水文情况,以鄱阳湖生态经济区为重点,将行政区域内的水文水资源监测站进行扩充,并配备完善的监测设备,不断扩充实际的水文监测内容。
4结语
水文水资源一直处于动态的变化过程中,要想实时了解水文水资源的状况,就要加强对水文水资源监测系统的建立,这样才能对具体的问题采取有效的措施,才能为以后的监测工作起到指导帮助作用,从而更好地提升监测质量,发挥水文水资源的价值。
参考文献:
[1]邓坤,王敬斌,夏丽丽.江西省水资源管理能力建设对策浅析[J].江西水利科技,2017,43(1):42-45.[2]柯东.九江市水文监测系统现状、存在的问题与对策[J].江西水利科技,2008(3):180-184.
第二篇:水文监测范文
水文监测浅谈方法
(一)水文是水利工作的重要基础和技术支撑,是国民经济和社会发展不可缺少的基础性公益事业。开展水文信息的采集、传输和处理等工作,为流域防汛抗旱、水资源统一管理、生态环境保护提供了大量的基础信息和科学依据,是治理开发与管理的基础。水文监测系统,为水文发展提供了良好机遇,水文监测系统以充实完善水文监测站点为重点,着力加强监测能力、应急机动巡测能力和洪水预警预报能力建设,充分运用现代信息技术,提高河流水文信息采集、传输和洪水预警预报能力,确保河流发生洪水时能及时发出预警,为我国河流防洪安全提供及时、准确的指挥决策信息。
下面我们就针对走航式多普勒剖面仪在实际应用中遇到的问题做一解答。走航式测流仪采用牵引船体的办法,安装多普勒剖面仪,测量某一断面的流速流量以及断面形状。在实际应用中可能遇到:
第一:采用船体不当或水流急速时,船体位置会发生变化。放入船体时,有时船体可能会打转或侧旋,不能按照设想的放入。
解决方案;a:可以在船体后面加上尾翼稳定船体;
b:在流速过高时更换合适的三体船或高流速船体。
第二:在运行中,由于船体前端翘起,不能使探头入水深度达到标准,从而无信号发回。
解决方案:调整探头相对船体的深度,使探头能够满足入水深度。以上是我们在实际应用中遇到一些问题给以解答,希望能帮助到大家。
第三篇:基于卫星遥感的水文水资源监测预报系统
基于卫星遥感的水文水资源监测预报系统
摘要:基于卫星遥感的水文水资源监测预报系统是依靠高科技手段,采用空间数据采集技术,充分利用卫星遥感等信息实现流域面上大尺度水文监测的一门新型技术。该系统根据接收的卫星探测资料和地面观测资料,以日为单位进行降雨、辐射、蒸散发计算,进而进行径流过程预报。
关键词:卫星遥感;水文水资源监测;预报系统
基于卫星遥感的水文水资源监测预报系统是依靠高科技手段,采用空间数据采集技术,充分利用卫星遥感等信息实现流域面上大尺度水文监测的一门新型技术。该系统的基本原理是根据接收的卫星探测资料和地面观测资料,以日为单位进行降雨、辐射、蒸散发计算,进而进行径流过程预报。系统的基本输入变量为降水、蒸发和气温,利用卫星云图信息和其它观测信息,在能量和水平衡原理的基础上,得到流域降水和蒸散发的空间连续分布,供河流降水径流预报模型和水资源预测模型使用。流域降水、蒸散发监测除需要气象卫星观测的云图数据外,还需要世界气象组织的全球远距离通信系统(WMO-GTS)提供的地面气象站观测的日雨量数据。云图数据需要建立气象卫星云图接收处理系统得到,日雨量数据为每天地面气象站观测的日降水量。系统工作流程见图1。气象卫星云图接受处理
气象卫星云图接收处理包括:建立地面气象卫星云图接收系统,实时接收气象卫星云图数据,并对接收的数据进行质量控制;建立气象卫星云图处理系统,将接收的云图信息进行处理,处理过程包括对卫星云图进行几何纠正、格式变换,形成多通道卫星云图数据与图像,并将处理后的结果存入相应的实时卫星云图数据库中。卫星云图为每小时接收一次红外通道、可见光通道和水汽通道的信息。降水监测
降水监测的基本思想是建立云顶温度与象素点降水的统计相关关系,同时利用卫星信息在地面雨量站点间进行雨量插值。故降水监测方法是建立在两种数据源的基础上,一是气象站观测的雨量数据;二是通过气象卫星云图得到的云频率数据。气象站观测的雨量数据可以直接得到;云频率数据是从接收到的红外云图数据中得到,在对流层,云的温度与其距离地面的高度具有-6.50 ℃/1 000m的递减率的关系。首先用温度阈值(TTE)对红外卫星图像进行云顶高度分类,由于被观测的不同物体,包括地球表面和云层顶部,在红外波段都相对有一数值,该数值可以转化为行星大气温度,根据卫星云图柱状图分析,可将不同的云分成5个云级,每个云级都有其相对应的温度和大概高度范围(表1)。将红外云图
中每个象素点上的值根据温度和高度范围进行分类,得到不同的云级,然后计算云生存期(CD),云生存期是按照每一云级等于10d内该云级的小时数得到的。
表1 云级分类与温度和大概高度范围对应
云级 红外数值范围 温度范围/K 大概高度范围/ km
冷云 <45 <226 >10.8
高云 45~59 226~240 8.5~10.8
中高云 60~89 240~260 5.2~8.5
中低云 90~119 260~279 2.2~5.2
低云
>119 >279 <2.2
在多重回归的基础上用卫星云数据计算每个象素点上的雨量,回归方程为: Rj,est=∑aj,nCDn+bjTTE
这里CDn 是在云级n的云生存期,TTE是温度阈值,表示雨强指标。对每个雨量站(j)建立该站雨量与该站及周边地区卫星云信息的回归关系。由于回归方程的局限性,每站估算降水和观测降水存在误差Dj: Dj=Rj,obj-Rj,est
应用倒距离加权技术可得到各地面雨量站间象素点(i)的系数aj,n、bj和Dj值。最后可逐象素点进行降水场计算: Ri=∑ai,nCDn+biTTE+Di
用这种方式得到的降水量估算在气象站点上与气象站观测的雨量数据相等。蒸散发监测
蒸散监测很大程度决定于基于地球表面的能量和质量传输的物理过程。基于气象卫星的实际蒸散发计算通过气温映射、大气订正、净辐射计算、感热通量计算、确定实际蒸散发量等步骤完成。考虑完全热量传输极端情形: T0,n=T0,m=Ta
基于中午地面气温(T0,n)和午夜地面气温(T0,m)之间的区域回归: T=aT0,m+b
可通过卫星数据估算整个边界层气温Ta。
根据云图的背景信息可自动完成大气订正过程。自由大气行星反射率图可取为最小值。用扩展的Kondratyev(1969)两层通量传输模型将每个象素点上的行星反射率转化为地面反射率。在该模型中,行星反射率是地面反射率和大气光学深度的函数,光学深度的影响在最小地面反射率时为最高,即在深厚植被地区大约为0.07。光学深度可由观测最小象素值计算。利用每日实际地面反射率与每旬最小地面反射率的比值,可估算每象素点的云量,后者用于辐射平衡计算。
对于红外热量,可使用另一种大气订正方法。地球——大气系统温度(T0
′)和地面温度(T0)之间的关系可描述为:(T0-Ta)=[k/cos(i0)](T0′-Ta)
这里k是订正系数,i0是观测高度角,最高行星温度由热量图数据中提取。该值被认为同无蒸散发的条件相一致。对于特殊的例子,实际地面温度可以计算,订正系数k可以被确定。
净辐射计算可通过太阳短波辐射与地面长波辐射之间的净辐射通量得到: In=(1-A)Ig-Ln
Ig是日平均太阳在地球表面的红外辐射,Ln是净长波(热力)辐射损失。当一个象素点被云完全覆盖时,可首先根据云反射率计算通过云的光传输(t),然后估算净辐射为: In=(1-A)tIg(Ln≈0)
总辐射计算仍基于扩展的Kondratyev双层通量模型。净长波辐射损失(Ln)由地面和大气温度和辐射率计算得到。
大气的感热通量与大气边界层的温度差(T0-Ta)成比例。温度差可直接由卫星数据得到,简单公式为: H=Cva(T0-Ta)
C是湍流热辐射系数,取决于区域的粗糙度和植被高度,Businger(1965)的理论模型用于确定其范围。假定每天能量不发生变化,则可推出日平均感热通量。
确定净辐射In、感热通量H,潜热通量LE(以能量为单位的实际蒸散发)可通过能量平衡LE=In-H-E得到。E是光合成电子传输辐射,大约是全植被覆盖区域每日太阳辐射的10%。每日土壤热通量较小可以忽略不计。在有云覆盖时,地面的净辐射由云反射率估算得到。假定该日的能量成分与前期无云日相同(鲍恩比不变),则可得到实际蒸散发。径流预测预报模型
径流预测预报模型是基于卫星遥感的水资源监测系统的重要组成部分,通过卫星获取的各类数据以及水文、气象站点的实测数据均要输入模型进行分析计算,最终得到预报结果。
模型包括信息提取与处理、水文分析、模型预报计算、结果显示与输出和系统管理五部分,如图2所示。
4.1 信息提取与处理
从实时水雨情数据库提取瞬时水位、流量、日平均流量、时段和日降雨量、日蒸发量;从气象数据库提取相关气象信息及降水预报成果;提取实时卫星监测分析计算数据,包括区域内降水、蒸散发、气温、净辐射等网格点数据;对提取的各类实时水文数据进行可靠性、合理性检查,修改错误,将降雨、流量等多源数据根据需要进行插补、外延,其时段长以日为单位;处理后的数据存入专用数
据库或以临时文件归档存储。
4.2 水文分析 用于流域空间和属性数据、水文数据查询,为预报员提供相关信息,使预报员能及时把握雨水情特性,了解流域下垫面特征,合理选择预报模型参数,以提高径流预报精度。其信息包括流域特征,实时雨水情,历史水文信息等。
4.3 模型预报计算 通过信息提取处理、水文分析,合理选择模型参数,实现日平均流量过程预报功能及实时校正、成果分析等功能。
4.4 结果显示与输出 将预报结果进行表格化和图形化显示,并将其输出到预报数据库,供其它系统或信息服务系统调用。
4.5 系统管理 提供包括系统登录、用户管理、数据备份、数据恢复、打印设置、工作参数设置、帮助等功能。
张正萍,马勇,张正波
(黄委会黄河上游水文水资源局,甘肃兰州 700030)
心 得 体 会
为期一个多礼拜的研究结束,我的收获甚多。这次研究为我们提供了一个合作交流的平台,一个增强自我学习能力的平台,具体收获如下:
1、团队合作学习的形式贯穿了整个研究过程,组员间的合作与互助组、团队内、团队间的热烈讨论帮助我们理清了概念,同时也促进了反思,这样的活动效率很高,值得我们在日常学习中借鉴使用。
2、对于这次所研究的卫星监测有了全新的认识,这门技术对于经济的发展,农业工业的发展有很大的保障,提前对自然灾害能有预判,将损失降到最小。同时搜集到的资料也可以在以后有很好的借鉴作用。
3、老师在这次报告的制作中提供了很大的帮助,解决了我们很多疑惑,在我们迷惑的时候给我们耐心的帮助和解答,让我们能够顺利的完成这次报告,在此对于老师表示感谢。
第四篇:我国水文水资源存在的问题及对策
我国水文水资源存在的问题及对策
我国水文水资源存在的问题及对策 余延年
我们党正在领导全国人民树立科学发展观、构建社会主义和谐社会,建设节约型社会,带领广大人民,加快步伐,奔向小康。要树立科学发展观,不论那一个行业,都与水、土资源分不开;要构建社会主义和谐社会,就要人、水、自然和谐地共存、共荣、共赢。人类社会与自然合理地共享水资源;而节水、防污型城市的建设、工业、农业和第三产业等等的发展,更离不开合理、科学地用水,这正是我们水文学科的优势所在。以全面的、适时的、优质的水文、水资源信息,来支撑上述任务的完成,是新形赋予水文工作者的历史使命,是我们水文工作者发挥聪明才智的大好时机。一
我国水文、水资源存在的问题 1 水资源不足,而浪费惊人
我国水资源人均占有量,仅及世界平均水平的1/4。我国约有65%的人口居住在严重缺水地区。如果任由目前的用水模式继续下去的话,那么随着未来人口的增长,这个百分数还将增加。据估计,到2030年全国人口将达到16亿,到那时,我国将成为世界上最严重的缺水国家之一。水资源的规划,经历了以供定需到以需定供的发展阶段。此后,就一直把以需定供作为水资源开发的指导思想,并把经济的增长与用水的增长必然的联系起来。不考虑自然地理条件,不考虑水资源的动态平衡能力,不顾及经济条件,盲目地发展区域经济、建筑规模和人口的增长,一股脑地采用开源的办法,想方设法地满足经济发展和人口增长的需求,很少考虑节流和生态环境对水资源的需求。人类的需求是无止竟的,但水资源却是受到水的动态平衡能力和自我净化功能的制约,不可能随心所欲满足人类的愿望。一些地区,人类对水资源的冲击,都已大大地超过水循环的动态平衡和自我净化能力,水循环在数量上的分布和水质的污染,都向着不利于人类的方向发现发展,治理的速度,跟不上破坏的速度,洪、涝、干旱灾害日益严重。
我国工业万元产值的所增加的取水量为发达国家的5-10倍,工业用水的重复利用率要比发达国家低15-25个百分点;农业灌溉用水的利用率,最高的地区,也只有35%-40%,比发达国家低得多;第三产业用水浪费也很惊人;公共场所水龙头漏水现象处处可见。水污染严重,处理设施不足
工业、企业污染,仍然水我国目前水污染的主要来源,不少地区,工业废水与生活污水,有80%左右,未经处理,就直接排入天然水域,特别是一些中小型工矿、企业,老账未清,又欠新账;城市暴雨洪水及农田所产生的面污染,更谈不上治理。城镇和工矿企业附近的地下水,污染严重,沿海地区的地下水受海水入侵也在日趋严重。黑龙江、松花江、黄河、海河、淮河长期处于严重污染状态,长江、珠江的污染河段所占比重也在逐年上升,太湖、巢湖、洞庭湖、滇池……已经进入中等富营养期,水污染至今未能得到有效控制。绝对不能再让这些企业、政客“靠害天、害地、害人”来创造生产价值和所谓的“政绩”。在他们过分地陶醉于自己的能力和眼前成绩时,未能意识到,明天将为这一点点的收获,偿付惨重的代价。我国污水处理处理能力本来就不足,而奇怪的是,竟然有新建的污水处理设施,因经费不足而不能开工,能正常开工运行的也不足10%。国家用于环保的投入,“十五”期间占GDP的比重仅1.3%。“十一五”期间,国家对环保的投入难有大幅度的提高,而其中用于水污染的治理,就更微不足道了。据《中国公众对编制国家“十一五”环保规划意见和建议》问巻调查提供的数字,全国公众最关心的环境问题是饮用水源污染问题,占问巻调查的21%,位居首位。人民群众对水资源的污染没有知情权,更谈不上监督权。我国有近60%以上的人口,得不到安全的饮用水。
水生态恶化,水工程可调节水能力不足
水土流失日趋严重。全国水土流失面积367万平方公里(建国初期为116万平方公里),约占国土面积的38%。近年来,很多地区水土流失面积、侵蚀强度、危害程度呈加剧的趋势,全国平均每年新增水土流失面积1万平方公里。荒漠化土地面积不断扩大。全国荒漠化土地面积已达262万平方公里(建国初期为32.8万平方公里),并且每年还以2460平方公里的速度扩展。大面积的森林被砍伐,天然植被遭到破坏,大大降低其防风固沙、蓄水保土、涵养水源、净化空气、保护生物多样性等生态功能。草地退化、沙化和碱化面积达1.35亿公顷(建国初期不足6000万公顷),约占草地总面积的1/3,并且每年还在以200万公顷的速度增加。泥沙问题十分严重,不少河流成为地面悬河。我国公众对面临的严峻的环境形势,非常关注,在接受调查中,有94.9%的公众,认为我国的环境保护形势已经很紧迫,到了疼下决心解决的时候了。
湖泊围垦、淤塞,湿地干涸,雪线上伸,地下水水位大幅度下降(深层地下水不参加近期水循环,其恢复期要以世纪计算),长江、黄河等大江、大河源头生态环境恶化,水循环环境遭受严重破坏。河川洪水增大,而河川稳定少变的径流(可供利用的水资源)减少,目前,河川径流中的2∕3已成为经常造成灾害的洪水。水生态环境破坏,导致河川与水工程可调节的水量逐年减少,一些规划为多年调节的大型水工程,难以达到其原规划的目的。水循环在数量上的平衡,越来越向不利于人类的方向发展
我国的水工程的控制运用,很少考虑生态用水,错误地提倡就地“用光、喝光”,长期以来,没有制定最小安全下泄流量,水库和大型闸坝的下游河段,几乎成为排污水道,生态平衡遭受严重破坏。要知道,生态破坏的后果,比环境污染更为严重;生态保护的难度比污染控制的更为复杂;生态平衡的修复比污染治理更为艰巨。
水旱灾害不断,而治理标准低
由于水循环环境破坏,洪水的峰高、量大,呈现越演越烈的趋势,一些地区,在相近的前期影响和相同的降水强度、降水量的条件下,洪峰流量要高出30%以上,河川稳定少变可用水资源越来越少。洪、涝、干旱不断。我国90%以上的城市滨临江河湖海,而城市中低于普通洪水位的地面,约占50-60%。不少城市,由于城市设施安排不尽合理,处于上游来水无退路,市区洪水排不出的境地。暴雨、洪水、干旱、台风带来的灾难:每年受灾人口近5亿人次,直接经损失占GDP3-6%,而救灾和灾后重建、恢复生产的投入则达GDP的10%左右。
我国不少地区的防洪标准低下,大江、大河达百年一遇标准的不多,中等河流大都达不到五十年一遇的标准。大雨大灾,不雨旱灾的局面依然存在。当然,人类目前还不可能具有抵御特大自然灾害和逃避社会灾难的能力。但探索灾害发生的原因、规律、机遇,建立科学的防御体系,居安思危,临危不乱,使水、旱灾害造成的损失减至最小程度,我们水文工作者对此是大有可为的。
水文、水资源研究滞后,经费投入不足 21世纪的水文学科无疑有更多的问题在等待我们去解决;在全球水资源短缺日渐凸显的当今,水文学和水资源管理必然面临越来越多的挑战。我国的水文、水资源研究,在遥测、遥感、雷达和人造地球卫星信息等应用,产流、汇流模式的研究等领域与世界先进的国家相比,还有不少的差距;在保证生态与环境用水的前提下,合理规划与保障社会经济用水,水资源的可持续利用和社会经济的可持续发展作为水资源研究的最高原则,还不少新的课题有待开展,这些都离不开一定的经济投入。而国家提供的水文水资源经费,不足以日常业务的需要,用于开展水文水资源的科学研究的投入,省一级机构,微不足道。经费不足,是我们完成这一历史使命的阻力。二
概念的转变
今天,水文学已扩展到“水-人-地球”这一命题。水文学已成为介乎于多学科间的一门边缘学科,渗透于国民经济、社会生活、城市及基础设施、国土整治、环境保护与人口控制等自然与社会科学领域,其软科学地位与作用,正受到各国学术界与政府部门的重视。国际水文科学之所以活跃,就在于她与国计民生,有着非常密切的联系。因此,我们的思想观念必须转变。
从水文是水利的耳目、尖兵,转变为全面服务于社会 水文是认识自然规律的一门学科,从属地学范畴。将其纳入水利部门是使其业务范围受到一定的局限。如土壤水、地下水、沼泽水文、冻土、冰川水文、环境水文、城市水文、海洋水文等等与陆地水文密切相关的水循环、水平衡的水文学科问题,不能全面地、系统地研究。我们今天所从事的水文工作,实质上仅仅是陆地水文学中的河川水文学这一个分支,还不是陆地水文学的整体。这就使得我们水文学科不能取得突破性的发展的原因所在。
今天,水文学科已不是单纯地为水利部门服务,这只是其重点而不是全部。应该面向自然、面向社会、面向经济建设,将她融于社会和国计民生之中。
从与天斗、与地斗、与人斗转变为人、水、环境与社会的和谐
我们曾经经历过与天斗,其乐无穷;与地斗,其乐无穷;与人斗,其乐无穷。斗则进,不斗则退,不斗则修的斗争哲学的岁月。有着要高山低头,要河水让路的英雄气魄,这样的瞎折腾,使我们我们犯了严重的错误。人类只能认识,掌握自然规律,在不违反自然规律的前提下来改造自然,而不是相反。如我们在改造天然来水过程,使之适应人类社会的需要,是成功的,成绩也是人所共认的。但我们也犯了围垦湖泊、滩头以及在“以粮为纲”的口号下,干了破坏森林、草场等破坏水循环环境的蠢事。
人类完全有能力、有智慧来理智地认识和利用自然,使自然与我们和谐地共存共荣。今天,人类已经认识到“水、环境适应人为主必须转变为人、水、环境共存共荣,和谐相处”。把人类改造自然的行动,自觉地纳入到自然规律的允许范围内。而不是从一个极端走向另一个极端,提倡人、水环境和谐,就不敢讲改造自然。
从开源型转变为开源与节流并重,把水资源可持续利用为最高原则
在保证生态与环境用水的前提下,合理规划和保障社会经济用水。人类与自然共享水资源。为保护生态系统,在水资源规划方面,需对人类改造河流设置一些限制。把人类对水资源的冲击,自觉地限制在水的动态平衡能力和代谢功能所允许的范围内。从规划思想上,应该扭转经济增长必然伴随着用水的增长的片面认识。国内、外的先进经验证明,当经济发展到一定的水平后,经济的增长可以伴随着用水的零增长或负增长。节约用水,不单纯是水资源不足地区的事,诚然,节约用水也是成本最低解决水资源短缺的办法。但节约用水,更是保护水循环环境的大事,是人、水、环境相互和谐的必然之举。应该采取各种有效的节水措施,使之成为人民的自觉行动。
从水循环学说而言,水的可持续利用,首先是保护好水循环环境,这就要使大气圈、生物圈、岩石圈与人类智慧圈来共同支撑,水圈的循环与平衡,才能向着有利于人类的方向发展。
从死守断面观测向流域调查转变
死守断面观测仍然是必要的,但这远远不够,必须走出去,到流域面上去调查人类活动对水循环的影响(主要是产、汇流条件的变化);调查水工程的控制运用运用;调查各行各业的经济活动对水的冲击;对未曾开展过历史洪水调查的地区,应该补充调查。
利用人造地球卫星信息,作有关流域面上有关水文、水资源动态信息的搜集,这是多、快、好、省地信息收集的最佳手段。适当地建设一些地面光谱识别设施,通过全球定位系统GPS和计算机等技术,就能取得巨大的成功。
调查资料是水资源和水文过程还原分析计算必不可少的依据,要与观测资料一同存档。
从只重视自身业务转变为开展业务与加强舆论宣传结合
今天,网络覆盖全球,计算机的处理能力无所不及。水行政管理和水文业务部门的网站,可用对社会公众开放,开辟论坛,诸如:“节水大家谈”;“生态失衡与水旱灾害”;“人、水、环境的和谐”;“天灾能免可人力可为”……的自由讨论。可三言两语,可长篇大论;可谈现象,可探讨本质;与此同时,加强节约用水的宣传和教育,使节水意识,节水政策法规,节水技术和方法为群众和企业接受,只要这样节水知识才会对群众和企业具体的用水行为进行指导,从而实现节水、人、水、环境和谐地共存共荣的目的。舆论控制是软控制。但节水意识一旦深入人心,被社会个体和企业所内化,人们节水活动就会成为自觉活动和习惯,这种影响比其它“硬控制”要深远持久。
美国水资源丰富,人均水资源占有量是我国人均占有量的5倍。可美国重视对水资源的宣传教育,把保护水资源,作为公民素质高低的一个标志。他们对儿童就进行防洪的启蒙教育,在幼儿园和小学,“都有遇到洪水不要跑,赶快去登高”的知识普及教育。我国不少地区的中、小学位于洪水位以下,就更应该普及这种启蒙教育,并且建议他们在周围建设可供登高建筑物。水文站,对所在的区域、城市低于一般、五十年、百年和最高洪水位可能的淹没范围,应该心中有数,并且将这些情况,向有关部门通报。一旦出现相应的暴雨洪水,就争取用最短的时间,把洪水警报发出去,让人民群众能及时安全地撤出去。三
水文、水资源的新挑战
水文属于地学范畴。人们对水文规律的认识,是通过对长期观测资料的分析而得到的。然而,由于强烈的、日新月异的人类活动作用,改变了水循环环境,使水循环过程中各水分分量在数量上的关系发生巨大变化,使观测到的水文、气象资料受到“质变”,用这个在时序上是连续而在质上是不连续的观测数据,分析出来的水文规律必然失真。人类活动破坏了资料的一致性和代表性,从而使分析出的水文现象发生异化,而无法显示真正的水文规律。如何从深受人类活动影响的水文资料中分析出水文的自然规律,是水文工作者需要研究解决的难题。也是必须迎接的挑战。我国具有世界上最强烈的人类活动强度,水循环环境水文受到最强烈的人类活动影响。据《中国城市发展报告》估计,近年来,我国年均搬动、运移岩石和土壤的数量约387.1亿吨,占全世界的28.1%,远高出国土占全球7%,人口占全世界21%的比例。中国人均搬动土石方量为世界平均数的1.8倍。在上述387.1亿吨中,基础设施建设与城镇建设为74.7亿吨,占20%。
人类活动对水循环环境水文影响是多方面的,但对水文过程影响最为强烈的有:
1.蓄水工程
包括水库群(含塘坝)拦蓄径流的影 我国蓄水工程的蓄水总量达年径流总量的40%以上,这是河川径流利用的上限。个别地区已经达到吃光用尽的地步。安徽省的池河、滁河上、中游,在枯水期由于节节拦河打坝而干涸。这对我们观测得到的数据,产生了严重的歪曲。如何还原,是我们必须回答的课题。
2.工业、农业、城市生活等引水、用水对河川径流的影响
黄河、淮河、海河的河川径流利用已经达到极限,时而出现断流,流的周期,越来越短;长江、珠江这样水资源丰富的河流,自20世纪70年代起,不可恢复的水量和入海水量,在同等的产流情况下,逐年减少。由于入海水量的减少,枯水期的延长,河口段海水入侵的时间增长、入侵的距离逐渐向上扩展,当大通流量小于7000秒立米时,海水可倒灌至南京。
3.地下水开采,对地表径流的影响
20世纪50-60年代,还没有大量抽取地下水,地下水位一般较高;而到80-90年代,因大规模开采地下水,才使地下水位大幅度下降。如何将不同年代、不同下垫面上发生的暴雨径流关系综合在一起,确係一大难题。地下水有两部分组成――即参加近期地表水循环的部分(降水部给)和不参加近期水循环的深层地下水(地质时期形成的)。前着是对地表径流影响的主要部分。是我们要研究的对象。4
城市化对径流的影响
产流改变――下垫面发生变化
随着城市化的进程,城市土地利用方式发生了结构性的改变,如清除树木、平整土地、建造房屋、道路、复盖排水河道,从而大大增加不透水面积,减少雨水下渗,加快雨水沿地表的汇集,使洪峰增大,峰形变陡,地面径流增加,地表、土壤、地下水量减少,枯季径流减少。
汇流改变--地表发生变化
道路的修建、地面的绿化,都不同程度地改变了地表的糙率;兴建大量地下排水管道与抽水泵站,加快了城市雨水的排泄,增大了河道洪水强度;河道整治、疏竣、裁弯取直、兴建排洪道,提高了河道行洪能力;城市建设需要占用土地,而水面、洼地、河滩、空地往往成为最佳的选择。这就大大地侵占了洪水的空间,削弱了调蓄当地雨洪与外洪的能力。
行洪改变――槽蓄量变化
城市河段一般都沿江(河)修建防洪堤,以防御洪水,堤防束水集聚效应抬高城市外河水位。城市堤防修筑得越来越高,除了会对城市环境带来不利影响外,还会使沿河归槽洪水增加,河道水位不断抬高;城市河段还建有桥梁、码头、货场等实施,这些对河川水文、水力条件产生不利影响,洪水排泄变异,洪水过程产生变化。水质的变化
城市的工、矿企业,仍然是河流的主要污染源;城市生活垃圾、污水资源化、无害化处理,开展甚少。暴雨径流产生的面污染,目前还未曾开展的项目,是我们研究的薄弱环节。
对水资源的冲击
21世纪的水资源的开发与管理将面临更大的挑战,无疑有更多的问题在等待我们去解决。从目前的趋势看,未来城市需水的压力将主要体现在可用水上。在保证淡水生态系统用水的前提下保证城市用水,必然对城市可用水资源造成巨大压力。在这种背景下研究城市发展对水生态系统的影响及保证城市水资源问题具有重要意义。洪水、污水资源化的研究,必将提到议事日程。四
应对人类活动对水文、水资源挑战的设想
人类活动对水文、水资源过程的影响,主要集中在5六个方面,一是培养一批优秀的水文骨干人才;二是新形势下水文基本信息的收集手段的革新;三是不同产、汇流条件地区试验基地的建设,四是水文、水资源模型的研究;五是洪水资源化的研究;六是水文信息的分析处理系统(基本信息库、专家智能库、程序库等的组合)的研制。采用全面的水文信息的收集方法,探讨新的产、汇流条件下水文过程模型的结及其参数确定,来解决新形势下的水文、水资源问题。应对的途径主要有:
首先
培养一批优秀的水文骨干人才
毛泽东同志曾经说过“政治路线确定以后,干部就是决定因素”。我们已肩负起时代赋予我们的历史重任,就必须早就一批人才。他们应该是能了解并掌握本学科的发展的新动向,具有科学地判断本学科的形势发展的能力;能够了解本专业新技术的发展趋势,具有熟练地驾驭本专业的新技术的能力;能够对应复杂的、突发的水情局面,具有指挥自若的专业能力和向地方政府提供准确的水文情报和预报;能够熟悉国家法律、法规,特别是有关水的法律、水法规,具有依法行使权利和义务的能力和社交、公关能力,使我们水文工作活跃于社会、活跃于国计民生。第二
新形势下水文信息收集手段的革新
建国初期建立的流域代表站,迄今已有半个多世纪,应该对其代表性进行分析,一方面可以检验当初的设站目的是否正确,代表站的代表性究竟如何?能否代表不同自然地理区域、不同产、汇流条件下的水文过程的真实性。如果通过分析论证,得到的结果是肯定的,这就是说,它的代表使命已经完成,可以另外选择一些新的代表站。在不增加人力、财力的情况下,可以收集更多、更新的水文信息。如果通过分析,我们辛辛苦苦地定位观测了半个世纪的代表站,根本就起不了代表作用(这种可能性不大),那就得另起炉灶,寻找新的设站理论了。但笔者相信,用地理信息系统与GIS与计算机技术来耦合水文过程,来解决无实测地区的水文计算问题,而不单纯地依靠水文测验数据了,但不是现在。在人类活动频繁的今天,有必要将降水观测、土壤水、地下水、蒸发等的观测与流量观测放在同等重要的地位。人类活动对降水的的影响,表现在城市的“热岛效应”和大型水库、灌溉区的“湿不稳定效应”这两个方面,但其影响范围相对比较小,国内、外研究证明,这种影响作用所增加的降水量,大都在10%上下。所以我们有必要在降水观测方面,加大站点的密度,提高降水观测的精度,有条件的地方都可以用自记设备。
第三
加快遥测、雷达、遥感等新技术的应用
遥感、遥测和雷达技术已成功地应用于水文学领域。这对于我们更多、更快、更精确地了解流域面上人类活动对水文、水资源过程的影响,提供了有利的条件。如流域面上的城市、道路、生活设施等的建设,森林、植被、水土流失、土地利用、水库塘堰变化等下垫面信息;工矿、企业取水设施的使用,工矿、企业污水排放等这些信息;河床、湖泊演变,泥沙的输送、沉降、淤积,流域面上的土壤水,地下水等的时、空变化,水库、湖泊富营养化等信息,都可以通过人造地球卫星TMS数据,轻而易举地取得。激光雷达和微波遥感研究湖泊、水库水生物、巨型生物、微生物的动态和富营养化,已经取得成功。当然我们得建设一些地面光谱判读接受的技术设施,运用计算机技术和全球定位系统GPS来实现。雷达观测降水量,是一种投资少、收效大、精度高的观测手段,与气象部门配合开展,是多快好省的方法。土壤水和地下水的遥感遥测,也有很多的成功经验,这是新形势下探索水文过程切实的可行方法。
第四
水文、水资源模型的研究
人类活动改变了产、汇流条件,对水文过程发生了巨变,使水文系列的一致性和连续性过程发生扭曲。在保证生态与环境用水的前提下,合理规划和保障社会经济用水的原则下,水资源的分析应用模式,也有了巨大的改变。用过去的观测资率定水文模型参数,显然难以正确模拟当前形势下的水文、水资源过程了。我们必须研究在人类活动对产、汇流条件条件的改变,新水文、水资源模式。计算机技术和地理信息系统GIS等技术在这方面是大有可为的。第五
洪水源化研究
洪水资源化是很有前途的一种水资源的开发利用方式,但风险很大,成功率也高。方法上可通过从简单到繁杂的“模型逐渐修正”法来展开研究;可从汛期与非汛期分别考虑。对安全性能的大、中型水库着手分析,制定不同时期和不同水文、气象条件下的可能最高水库蓄水位。在取得成功经验后,再研究湖泊、河流的洪水资源化。第六
水文信息的分析处理系统的研制
我们今天完全有可能建立完整的水文分析计算、水文情报、预报、工程水文、农业水文、区域水文、城市水文、环境水文、地下水、土壤水、……等全面的分析处理系统。它由资料数据库、专家智能库、程序应用库等组成。它能根据需要,快速地提供既定目的的水文、水资源分析任务。水循环是在水圈内完成的,不受疆界的限制,加强国际间科学技术、信息交流,成果共享,共同提高。国际范围的水文信息互联的时代,为期不远。
我国古代不少堪称当时的世界一流的先进技术。大都没有文字记载而流失。如都江堰工程,就是李冰父子,通过长期对当地水文过程的观测研究所得出规律来规划设计的。可惜没有文字可考。我国的古建筑学、医学都非常高明,技术在当时也是非常先进的,这些能工巧匠的宝贵技术和经验,可惜没有流传下来,这是历史的悲哀,是人类文明的损失。我们今天有先进的社会主义制度和“三个代表重要思想”的指导,完全有可能把常年战斗在水文测报第一线的老同志(他们有的虽然没有显赫的桂冠,但却有丰富的实际经验和卓越的见解)的宝贵经验,用专家智能库把他们的经验保存下来。这些同志虽然夕阳无限好,可惜近黄昏。应该用抢救的办法,把这些原本不该流失的财富,留下来。挑战与机遇共存,迎接挑战,抓住机遇,把我国水文、水资源科学,推向新的高峰。以上管见,谬误之处能免,望不吝指正。
(文中数字来源于水利部、环补保总局、国土资源部网站、报刊和有关会议的文件上公开发表的文章中)
第五篇:水文与水资源复习题
水文与水资源复习题
一、名词解释
水文现象:指地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动形式。
降水:大气中水汽凝结后以液态水或固态水降落到地面的现象
蒸发:水分子从水面、冰雪面或其它含水物质表面以水汽形式逸出的现象
渗流:陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、含水层或沙漠的水流
径流:水从地表渗入地下及在地下流动的现象
水文循环:地球上或某一区域内,在太阳辐射和重力的作用,水分通过蒸发、水汽输送、降水、入渗、径流等过程不断变化、迁移的现象
中泓线:河道中各横断面水流最大流速点的连线。
深泓线(溪线):河道中各横断面最大水深点的连线。
河道弯曲系数:沿河流中泓线两点间的实际长度与其直线距离的比值
河流的横断面:是指与水流方向垂直的断面
河流的纵断面:河流从上游至下游沿深泓线所切取的河床和自由水面间的剖面
河流的比降:河段首尾两端的高程差与其长度之比就是纵比降
分水线:地形上的脊线将降水分开,成为流域的界线,称为分水线
流域:分水线围成的面积
闭合流域:地上分水线与地下分水线重合的流域。
河川径流:下落到地面的降水,由地面和地下汇流到河槽并沿河槽流动的水流
等流时线
共时径流面积
二、原理(填空、选择、简答)
河川径流的特征值包括:流量、径流总量、径流模数、径流深度、径流系数
河川径流形成过程包括:降水、蓄渗、坡地漫流(产流)、河槽集流(汇流)四个阶段。
水文循环有:区域大循环、领域小循环两种类别,大循环(海洋、云和大气、陆地、海
洋),小循环(海洋、云和大气,海洋或陆地、云和大气、陆地)
一定时段区域水量平衡的基本方程:降水=径流+蒸发
数据资料的基本统计特征数:平均数、方差、变差(标准差)、变差系数、偏态系数
频率、概率和累积频率有何区别:频率是经验数据计算出来的,概率是依据理论分布计
算的,累积频率是大于或小于某个值的频率之和。
累积频率(经验累积频率)与设计频率的区别:设计频率是由经验频率按照某种(皮尔
逊3型曲线)推算的虚拟频率。
连续序列数据与不连续序列数据:
降水、洪水的三要素
降雨有哪些主要损失
城市径流有哪些特殊性
三、计算
平均数
标准差
变差系数
直线回归系数、截距、相关系数(习题3.9,4.12,4.13,5.5,6.2)