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。

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。

电子水位本在土门楼水文站资料整编中的应用

随着水文监测和水文整编形式的改革,经过水文人的多年探索,形成了一套完善的整编系统,但如何将原始资料数字化,每个地方都有自己的方法。廊坊水文中心适应水文改革的形式,研发了一个将原始数据电子化的软件,该软件大大提高了在站资料整编的质量和工作效率,以土门楼水文站为例,介绍电子水位本在水文整编中的应用。

嘉陵江凤州水文站洪水分析计算

嘉陵江属长江上游左岸一级支流,凤州水文站于1984年建立于嘉陵江凤县段龙口镇。现已有39年实测水文资料,通过对凤州水文站实测洪水资料系列进行三性审查分析,该水文站洪水资料系列代表性良好。对该站由39年实测洪水资料和1981年历史调查洪水组成的不连序洪水系列,选择独立样本法进行经验频率计算,并在频率纸上点绘经验点据,采用矩法估算初始统计参数值,选用皮尔逊Ⅲ型曲线目估适线,得出凤州水文站不同频率下的洪峰流量。

浅谈水文档案信息化建设的重要意义

随着社会和经济的发展,人们对于水文档案信息化建设越来越重视。水文档案作为一种重要的信息资源,是水利工程建设中不可缺少的部分,也是水利事业可持续发展的基础条件之一。但是目前我国在水文档案信息化建设方面还存在很多问题,严重影响了水文档案管理水平的提升。基于此,本文重点探讨水文档案信息化建设的意义,从分析我国水文档案管理工作的现状入手,提出加强水文档案管理信息化建设的具体措施,希望可以对提高水文档案信息化管理水平提供帮助。

十年磨一剑 砺得梅花香——编制《中国水图》有感

2023年元旦刚过,我收到了《中国水图》主编张建云院士寄给我的由科学出版社最新出版的《中国水图》。我本人作为编撰专家委会的成员,参加了《中国水图》最初的结构框架的咨询讨论,中间也参加了许多次专题会议,以及近2年相关成果的内部审查。在一次次的讨论过程中,加深了我对《中国水图》科学精髓的理解,也让我对该图集的正式出版充满了期待。

咸海萎缩速率变化及驱动因素分析

咸海的萎缩造成了举世瞩目的生态灾难。为探究咸海萎缩及其速率变化的可能原因,采用Mann-Kendall检验法、两相线性回归检验法分析了咸海水位与水面面积、咸海流域降水与气温、耕地与建设用地面积的趋势及突变变化特征,通过构建多元线性回归模型,剖析了不同时期咸海萎缩的驱动因素。结果表明:咸海的水位显著降低了19.08m,水面面积显著缩小了4.90×10^(4)km^(2);咸海水位与水面面积的变化呈现出明显的阶段性特征,均于1960年、2008年发生显著突变,在突变时间前后,咸海萎缩速率发生了显著变化;在咸海萎缩的各个阶段,人类活动均比气候变化对咸海萎缩的影响相对更为显著。

2020年青海省面积≥1.0 km^(2)湖泊边界数据集

青海省(31°39′-39°19′N,89°35′-103°04′E)地处青藏高原东北部,作为长江、黄河和澜沧江等诸多河流的发源地,被誉为“中华水塔”,开展青海省内湖泊现状调查对正确认识气候变化影响和推进生态文明建设具有重要意义。本数据集使用Sentinel-2A/2B MSI高分辨率影像,基于水体的归一化差异水体指数(NDWI)大于归一化差异植被指数(NDVI)这一特征进行逐像元初步筛选,经人工检核修订后构建2020年青海省面积≥1.0 km^(2)的湖泊边界数据集,其中包括湖泊名称、面积、高程、流域、行政区划和日期等属性信息。本数据集反映了2020年青海省湖泊分布状况,可作为青海省湖泊生态环境保护、区域水资源合理利用以及防灾减灾等研究的数据源和科学依据。

新疆金沟河流域近65年水文特征变化分析

受气候变化影响,金沟河流域水文特征发生不同程度的变化,流域年径流变化较大。结合新疆金沟河八家户建站以来近65年的实测水文资料,对金沟河水文变化特征进行分析。分析表明,金沟河流域径流主要补给来源为冰川融雪,降水和气温是流域年际、年内径流影响主因,径流年内分配不均,6~8月为径流集中期,年际径流变差系数总体为0.14,且受气候变化影响,从2000年开始金沟河流域径流递增趋势较为明显,春夏两季的径流变化较高,冬季径流变化相对较低。

校正因数法在河道流量资料整编中的应用

随着电算技术在水文资料整编方面的广泛应用,国内外对水位流量呈单一关系的流量整编取得了一定的经验。然而,受洪水涨落影响的测站水位流量关系常呈现出复杂的非单值关系,给电算整编高度自动化带来较大的困难。通过对誓节水文站2016年一次单式绳套曲线计算,验证了校正因数法可以较好地应用于受洪水涨落影响下的水位流量关系定线推流,可为受洪水涨落影响又缺少参证站点的河道站进行电算整编提供参考。

太子河流域水质模型的构建及应用研究

太子河流域是辽宁省工农业生产较为发达的区域,随着经济的快速发展,流域也面临着水污染等问题,水资源保护需求显得尤为迫切。基于MIKE 11水质模型的对流扩散模块,以周边区域水质站监测数据为基础,并结合污染负荷估算、水质边界条件设立等,构建了太子河流域内辽阳至小姐庙段的水质模型。通过对模型进行率定与验证,模拟了3项主要污染指标随时间的变化过程,验证了模型的可行性,并对后续研究的开展提出建议。研究成果可为区域污染物迁移规律研究、水资源保护与水生态修复等研究的开展提供参考。

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。

基于SG平滑处理的水利算据有效性改进方法

针对水利算据在归集过程中存在随机误差和噪声数据,导致水利模型的稳定性、可靠性和预测能力受到很大影响甚至失效的问题,提出一种基于SG平滑处理的水利算据有效性改进方法。抽取钱塘江流域开化县水文测站的洪水数据作为数据样本,通过多种不同平滑算法对比试验发现SG算法平滑效果最优,故用动态时间规整(DTW)算法计算洪水相似度时,采用SG算法平滑后的算据进行计算,根据计算结果寻找历史相似洪水,再根据相似洪水的洪峰演进时长的平均误差判定算据的有效性。开化县水文测站的60场洪水试验表明:利用SG算法平滑处理后的算据求得的相似洪水具有较高的匹配度,可保证DTW结果的稳定性、可靠性和预测能力,说明基于SG平滑处理的水利算据可以改进模型的有效性。

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。

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。