面向水文数字化转型的数据治理研究

信息孤岛和业务割据是当前数字化转型中遇到的主要问题。为解决上述问题,本文以水文数据治理为研究对象,根据当前水文行业数据状况和发展方向,提出在DAMA数据治理框架下的水文数据治理思路;阐述元数据、主数据、数据集成、资源目录等治理工作的开展方法与策略;以长江委水文局数据治理系统为实例,形成适合水文行业的数据治理模式。研究成果可为水文部门信息化管理决策和外部数据应用提供支撑。

基于ChatGPT的网络空间中水文文本信息抽取技术

网络空间中水文数据的体量大、种类繁多、分布广泛、价值密度较低且质量不一,对象化的数据组织方式能够有效地表达水文对象的地理空间位置、特征属性和时间属性。利用ChatGPT进行大规模水文文本的对象化信息抽取,是水文水资源领域利用网络丰富信息资源的有效方法之一,这种方法可以自动从时间、空间和要素3个维度抽取要素类型、要素属性、时间范围、时间尺度、空间范围和空间尺度等6个特征。研究显示,ChatGPT的合理应用不仅可以有效减少信息抽取的人力成本和降低技术门槛,还初步证实了生成式人工智能在水文水资源领域的有效应用。

甘肃河西地区近50年气象和水文序列的变化趋势

应用累积滤波器和秩次相关法 ,对甘肃河西地区近 5 0年气象和水文序列的变化趋势进行了分析 .结果表明 ,该区年降水量、年平均气温和年平均流量变化趋势存在明显的地域分布 ,并受海拔高程的影响 .这可能是不同的下垫面对全球变暖的不同响应 .该区气候总体趋于暖湿 。

中国生态水文分区

在综合分析生态分区、水文分区、综合自然分区与水资源分区等相关研究的基础上,首次提出并界定了生态水文分区的概念。根据我国不同流域或区域的生态水文特征,提出了生态水文分区的原则,建立了生态水文分区的指标体系。以水资源三级区为单元,采用定性与定量的ISODATA模糊聚类分析相结合的方法,将全国划分为3个生态水文大区、36个生态水文区,并提出了各生态水文一级区与水有关的生态环境保护目标与准则,旨在为合理确定不同流域或区域的生态环境保护目标及河道外生态需水的计算方法和标准提供重要理论依据。

天山北坡玛纳斯河355a来年径流量的重建与分析

玛纳斯河树轮年表序列与该河肯斯瓦特水文站年径流总量相关显著,使用5个树轮年表序列较好地重建出天山北坡玛纳斯河肯斯瓦特水文站355a来的年径流总量,解释方差达61%.355a重建流量变化表明:1)玛纳斯河年径流总量355a来大致经历了11个偏枯水期和10个偏丰水期,最长的偏丰水期为1670—1699年,持续了30a,最长的偏枯水期为1949—1994年,持续了46a;2)最显著的两个百年流量变枯趋势为1872—1995年和1671—1775年,径流量减少率分别为0.19×108m3·(10a)-1和0.26×108m3·(10a)-1;3)在1711—1712年、1872年重建流量发生过两次突变,前者年径流量由多到少突变,后者相反;4)重建流量最丰水的年代为17世纪80—90年代,比现今偏多17.9%～18.1%,最枯水的年代为19世纪60年代,比现今偏少16.7%;5)重建流量存在着58～59、9.6、27.2、16.9、4.8、4.3、2.9～3.0a的变化周期.

基于全国50km×50km网格的大尺度陆面水文模型框架

基于陆面物理过程模型VIC及中国内陆50km×50km分辨率网格,建立了大尺度陆面水文模型框架,生成了网格植被参数库和土壤参数库,完成了740个气象站点降水及温度数据在全国50km×50km格网上的插值。该模型考虑了陆气间的水分和能量平衡,径流机制同时考虑蓄满产流、超渗产流及土壤性质的空间非均匀性。利用所建立的模型框架对处于半干旱区的渭河部分子流域进行分析,结果表明所建模型框架具有一定的合理性和适应性。

塔里木河流域水文过程的特点初探

根据195 72 0 0 3年塔里木河流域气温、源干流水文资料,对塔里木河流域基本水文过程、山区降水和温度变化、源流区来水情况以及干流区各段水资源消耗进行分析,试图对近5 0年来塔里木河流域水文过程的特点进行初步分析和讨论。结果显示:塔里木河流域特殊的自然条件造成流域径流的形成区与水资源开发利用区、水资源荒漠平原消耗区相分离,而由于全球气候的变化,山区温度升高和降水增加,源流区径流量大幅增加,其中对干流影响最大的阿克苏河近10年进入特丰来水时期;但是,塔里木河干流来水量并未增加反而呈现微递减的走势,随着干流上游段耗水量的不断增加。

树轮记录的天山南坡阿克苏河过去300a径流变化特征

利用采自天山南坡阿克苏河上游5个采样点的树木年轮样本,建立了5个树木年轮宽度年表.树轮宽度年表与近48 a阿克苏河径流资料相关普查表明,阿克苏河年径流量与树轮标准化宽度年表显著相关,最高单相关系数达0.611(α<0.00001).利用该年表重建了阿克苏河过去300 a的年径流量系列,经多方面验证表明,重建结果具有较好的可信性.过去300 a中,阿克苏河年径流量具有2.65 a、4.98 a、51 a的变化准周期,其中在1722、1753、1799、1829年阿克苏河年径流发生了较为明显的突变.研究表明,尽管在全球气候变暖的背景下,阿克苏河近45 a来的径流量呈明显的增加趋势,但其增加幅度并不是近300 a来最明显的,年径流量并未超过300 a里的极值.近百年来阿克苏河径流量在1900年代偏多,1910年代偏少,1920-1960年代基本在平水状态,1970-1980年代偏少,1990年代以后阿克苏河处于丰水期;近300 a来阿克苏河年径流变差系数代际变化有略微下降趋势,尤其是1960年代至今变差系数相对较小.20世纪50年代可能是近300年来洪涝灾害最为频繁的年代.另外,阿克苏河年径流量与北极涛动(AO)在低频变化上具有很好的一致性,并对AO有着较为强烈的滞后响应.

天山北坡精河1615—2007年径流量变化的树轮记录

中国天山北坡西部精河流域山区的树木年轮记录了气候与水文变化过程，利用树轮宽度重建流域径流量长期变化历史对艾比湖湿地自然保护区生态保护和流域水资源利用具有重要意义。建立了精河流域山区2个采样点的天山云杉树轮宽度年表，分析其对流域气象和水文要素的响应特征，建立了树轮宽度标准年表与精河水文站上年9月到当年8月径流量的线性转换方程（R^2=37．5％，P〈0．001），重建了公元1615--2007年的径流量变化历史。丰枯年份和持续丰枯期分析表明：精河出山口径流量重建序列包含7个丰水年和11个枯水年，且发生了13次持续丰水期和10次持续枯水期。多窗谱分析发现径流量序列在99％的置信水平上存在56．8年、6．9年、3．8年、3．4年、2．0～2．1年周期，其中6．9年对应厄尔尼诺一南方涛动（ENSO）事件的周期，同时还发现了重建序列与南方涛动指数的显著负相关（r=-0．329，n=56），表明研究区径流量受大尺度海气耦合模式的影响。精河径流量序列与天山北坡玛纳斯河和乌鲁木齐河的丰枯阶段以及天山山区、伊犁地区降水变化的干湿阶段较好的对应，表明天山北坡水文和气候变化的大尺度环流背景和驱动因子一致。

基于树轮水文研究的提孜那甫河径流量长期变化

西昆仑山北坡山区分布的雪岭云杉是开展树轮水文研究的良好载体,为重建历史水文变化提供了重要的代用资料。分析了西昆仑山北坡雪岭云杉树轮宽度年表对提孜那甫河径流量的响应特征,发现树轮宽度年表与提孜那甫河年径流量(上年8月至当年7月)的显著正相关关系,建立了二者之间的一元线性回归方程,重建了提孜那甫河1665~2013年径流量序列。重建径流量序列中存在7个枯水期和8个丰水期。重建径流量序列平均值为27.87 m3/s,与实测期平均值接近,但重建序列中的极端旱涝的强度和发生频率均更高。基于树木年轮宽度重建更长时间的径流量序列,对于流域水资源科学管理和分配以及下游水库和防洪工程等项目建设的风险评估等具有重要意义。

面向水文数据共享的水文核心元数据模型研究及应用

研究了目前水文及相关元数据的研究和发展情况,分析了水文数据及元数据的特点,在此基础上研究设计了符合水文数据共享需求,同时具有简洁、适用性强的水文核心元数据模型。提出的水文核心元数据模型在水文水资源科学数据共享中得到了应用,并取得了较好的应用效果。

基于标准化降水指数的内蒙古地区干旱时空变化特征

利用内蒙古及周边地区70个气象站1951~2014年降水数据,采用标准化降水指数等方法,对内蒙古近64年气候干旱时空变化进行分析。结果表明:研究区近64年来除西部年际、春、秋、冬季,中部春、秋季及东部春、冬季气候趋于湿润外,其他均趋于干旱。中、东部年际、植(作)物生长期SPI在2001年和1990年左右发生突变,东部突变后趋于干旱并在2006年左右又发生明显转折后趋于湿润。西部在1960s干旱严重,中、东部在1990s至2000s干旱严重。西部年际SPI由西北向东南、东部由南向北干旱趋势速率呈阶梯状下降,中部干旱趋势速率较西、东部快;植(作)物生长期SPI空间变化与年际一致,但西、中部干旱趋势明显的区域有所扩大。

1880年以来石羊河出山径流量重建与变化特征

在石羊河上游山区采集流域树木年轮样芯,建立高分辨率宽度年表。分析年表、降水和径流量间的相关关系,在它们间良好相关性基础上,分别利用多元逐步回归和提取主分量再回归方法重建金塔河和西营河历史时期上年9月至当年8月年径流量序列,以逐一剔除和交叉检验验证回归方程的稳定性和可靠性。1880年以来,石羊河年径流量共经历了4个枯水阶段和3个丰水阶段,而枯水年与丰水年出现的概率大致相同,且远低于平水年出现的概率。用多窗谱分析径流量序列周期变化,发现在不同置信水平上,年径流量存在2.58、2.76、3.28、3.53、4.14和22.2 a的周期。

反演水文动力模型的探讨

本文首次尝试利用水文观测资料反演水文动力模型。反演模型用于水文预测 ,效果良好。研究结果表明 :反演水文动力模型是一条可行的建模新途径。

天山南坡清水河1639-2015年径流量重建与变化特征

[目的]揭示树轮宽度对气候水文的响应特征,重建1639—2015年天山南坡清水河径流量变化历史,分析其长期变化特征,并给出水文特征值,为流域水资源规划管理提供科学依据。[方法]采用Pearson相关法分析树轮宽度与气候水文要素的关系,基于树轮宽度与径流量之间的指数转换方程重建清水河径流量长期变化。[结果]建立了清水河流域山区雪岭云杉树轮宽度年表(1436—2005年),树轮宽度与巴仑台气象站上年7月到当年5月的降水量相关系数为0.579,与克尔古提水文站上年8月至当年7月径流量相关系数为0.641。基于树轮宽度标准年表与径流量之间的指数转换方程,重建了清水河1639—2015年径流量序列。[结论]树轮宽度对极端丰水年的捕捉能力有限。重建径流量序列的低频变化记录了4个持续枯水期和4个丰水期。从近400a的径流量记录来看,近百年来(特别是1950年代以来)极端干旱出现的频率明显较高。

水文资料的计算与复核研究

设计洪水是确定水库汛限水位的基础,传统的设计洪水确定方法导致一些水库在汛期弃水而汛后又无水可蓄,造成洪水资源的极大浪费。为此,分析了设计洪水的几个影响因素和计算分期设计洪水的关键问题,结合实例说明了水文资料复核的必要性和可行性。

近年来国外水文地质研究综述

水文地质学在资源、环境等问题中发挥着重要作用。经过对近年来水文地质论文的统计与研究,介绍了国外水文地质的研究动态,论述了水文地质研究趋势。水文地质学在很多方面都有所发展,现重点综述了水文地质学在地质学中地位和重要性,其中的新生长点有环境地质、区域水文地质学等。并总结了以地下水资源评价和保护为目的的新技术和方法研究趋势。

呼图壁县雀尔沟河洪水成因类型与水文资料“三性”分析

以新疆呼图壁县雀尔沟河流域为研究区域,揭示流域洪水成因、类型,综合历史洪水调查成果对雀尔沟水文资料“三性”进行分析。结果表明:雀尔沟洪水一般发生在春季和夏季,春季洪水以积雪消融水为主,夏季洪水则是暴雨洪水。洪水类型主要为季节积雪融水型洪水、暴雨型洪水和以上两种洪水叠加形成的混合型洪水三类;流域参证站石门站1977-2019年共43年的实测水文资料系列可靠性,一致性和代表性较好,均能满足洪水频率计算对洪水资料的要求。研究结果对流域防洪减灾及洪水预测预报提供参考依据。

HEC-HMS模型在南水北调东线水资源调度中的应用

介绍了HEC-HMS水文模型系统,利用HEC-Geo HMS模块,由数字高程模型(DEM)生成洪泽湖、骆马湖、南四湖及东平湖上游数字流域,并对每个流域进行降雨径流模拟,模型考虑了流域内水利工程及河道取水的影响。结果表明:HEC-HMS模型应用方便,对南水北调东线沿线地区有较好的适用性,计算结果和观测入湖流量有较好的拟合,能为东线工程的水资源调度决策提供区间来水模拟预报。

全国山洪灾害防治管理平台建设中的若干关键技术研究与实践

全国山洪灾害防治管理平台是承载全国范围山洪灾害调查评价数据采集、审核、汇集、监测、预警和信息管理服务等重要任务的专业信息处理平台。本文结合全国山洪灾害防治管理平台建设实践,论述了高性能计算、高可靠性存储、云计算和氟冷一体化机柜等关键技术的研究与应用,并结合IT新技术和新产品的集成应用实践,提出了实用、经济和环保的大型水利专业信息化云端平台建设一体化解决方案。