无资料地区水文预报研究的方法与出路
浅议无资料地区水文预报研究的方法
浅议无资料地区水文预报研究的方法作者：朱建兵来源：《地球》2013年第03期[摘要]无资料地区的水文研究是最近国际上水资源水环境研究的热点。
本文阐述了中国在无资料地区水文研究采用的单位线地区综合法、地貌瞬时单位线法和推理公式法，并对无资料地区水文预报研究工作作了探讨。
[关键字]无资料地区水文预报方法[中图分类号] P33 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-6-11引言当今，相当多的区域缺水并不单纯是资源型缺水，而是管理型缺水或资源管理复合型缺水。
流域水资源的科学管理需要建立在充分掌握本流域水资源状况，了解区域水资源时空变化规律的基础上。
目前在很多国家和地区的许多流域，或是由于各种自然条件与人为因素的限制，一些基础性的水文数据都无法取得，更谈不上充分掌握本流域的水资源状况，给水资源的科学管理造成很大困难。
全球的水文、气象台站大分布于欧洲、北美和日本的少数几个发达国家和经济发达地区。
更多的发展中国家的广大面积上只布设了零星的水文、气象台站。
据WMO的数据显示，全球每个水文站点的控制面积约从150km2到10000km2，而且最新数据显示，最近的20a，世界上的水文站点数量正在迅速萎缩，前苏联和一些发展中国家减少了25%—40%。
2中国在无资料地区的水文研究的方法中国对无资料地区的水文模拟也很重视。
20世纪80年代，为解决中国很多无资料的中小流域的洪水预报问题，全国27个省、市、自治区开展了水文研究工作，共采用约1500个流域，分析23000次暴雨洪水资料，取得了丰富的成果。
系统分析的许多概念、方法被逐步引入这些研究中，具体可归纳为如下几个方面。
2.1单位线地区综合法在纳希单位线的基础上，借助有水文资料流域的单位线要素或瞬时单位线的参数与其流域自然地理因子之间的相关关系，推求无资料地区的单位线或瞬时单位线。
单位线法后来发展出经验单位线、瞬时单位线、综合单位线、综合瞬时单位线等分支方法。
无资料地区水文计算
3. 在短缺实测水文资料时，主要依据水文现象之间的某些客观联系，再按不同情况采用不同方法。
常用方法有：相关分析法、等值线图法、经验公式法、水文比拟法、水文调查法等。
①相关分析法。
根据水文现象之间的相关关系，利用观测系列较长的水文资料，以延长观测系列较短的水文资料。
例如根据降雨与径流关系，通过观测系列较长的降雨资料，延长径流量资料，然后按有资料情况下的水文计算方法进行计算。
②等值线图法。
各种水文等值线图表示该水文特征值及其统计参数在地区上的分布规律。
一般先根据观测历史较长的测站的资料，绘制这些水文等值线图，然后通过内插，求得指定地点的水文设计数据。
③经验公式法。
先建立需要计算的水文特征值与其他水文特征值、某些地理参数之间的经验关系，以推求工程设计所需要的设计水文特征值。
④水文比拟法。
即在流域水文气象条件和下垫面情况基本近似的前提下，把有水文资料的流域的水文特征值、统计参数或典型时空分布直接（或作适当修正后）移用到无资料的流域作为设计依据。
⑤水文调查法。
例如调查无资料地区的历史暴雨洪水情况，作为设计依据等。
上述两种水文资料条件之间没有一个明确的界限，而且相对于频率分析的要求现有资料的年限长度还不足。
所以即使在有较长的实测水文资料条件下,也要广泛运用后者的各种方法,进行分析论证。
重庆地区常用方法有水文比拟法、推理公式法、综合单位线法、暴雨公式推求设计流量等，一般不少两种以上方法同时计算，主要方法适用条件。
1.1.1.1.水文计算方法适用条件1.水文比拟法的适用条件如果两流域相距不远，气候条件和下垫面条件相似，集水面积差小于15%，可以直接采用面积指数比，否则需考虑降水和径流系数等的差别进行改正。
2.推理公式法的适用条件推理公式是假定在流域汇流时间τ内,降雨强度I、径流系数C和汇流速度V三者的时空分布都是均匀的,流域形状呈矩形,并且洪水前底水为零,而建立起来的。
因此,推理公式只适用于山区丘陵区小流域的设计洪水计算,而不适用于平原河流和平原河网地区计算。
水文测报工作面临的问题及对策探讨
水文测报工作面临的问题及对策探讨水文测报是向社会提供水文信息和预测水文变化的重要工作，其准确性和及时性直接关系到人们的生活质量和社会的稳定发展。
水文测报工作面临着一些问题，需要采取对策解决。
水文测报工作面临着设备更新和技术升级的问题。
随着科技的进步，测报设备越来越旧化，技术手段也逐渐落后。
这导致测报数据的准确性和稳定性下降，给工作带来困难。
针对这一问题，可以采取加大对设备更新投入的力度，引进先进的测报设备和技术，提高测报工作的准确性和效率。
水文测报工作面临着数据采集和传输的问题。
目前，大部分测报站点采用人工录入数据的方式，存在人为误差和延迟问题。
而且数据的传输也存在一定的困难，数据无法及时传递给需要的部门和个人。
为了解决这一问题，可以采取自动化数据采集和传输的方法，减少人为干预的机会，提高数据的准确性和及时性。
水文测报工作面临着数据处理和分析的问题。
大量的测报数据需要进行处理和分析，将其转化为对应的水文指标和预测结果。
由于数据量大、复杂度高，人工处理和分析效率低下，容易出现错误。
为了解决这一问题，可以采用人工智能和大数据技术，建立自动化的数据处理和分析平台，提高数据的处理效率和准确性。
水文测报工作面临着人员素质和培训的问题。
水文测报工作需要具备一定的技术和专业知识，而现有人员的素质参差不齐，并且缺乏系统的培训和学习机会。
为了解决这一问题，可以加强对水文测报工作人员的培训和学习，提高他们的专业素质和技术水平，提升水文测报工作的质量和效果。
水文测报工作面临着设备更新、数据采集和传输、数据处理和分析、人员素质和培训等问题，需要采取相应的对策解决。
这些对策包括引进先进的设备和技术、采用自动化的数据采集和传输方式、建立自动化的数据处理和分析平台、加强对工作人员的培训和学习等。
通过解决这些问题，可以提升水文测报工作的质量和效率，更好地满足社会对水文信息的需求。
无资料地区水文分析与计算研究
信息技术无资料地区水文分析与计算研究李兰兰(新乡水文水资源勘测局，河南新乡453000)摘要:结合以往我国在设计洪水计算和流域洪水预报中对于无资源区相关研究得到的成果，借助遥感技术和计算机方法，于水文数值模仿上找出无资料区水文预招■的新方法。
一定要从实测资料流域开始,去掉一部分站点的实测数据，主要靠检验局部参数来构建水文模型的适用性与精度，并对无资源区的计算方法进行分析。
关键词：无资料地区；水文研究;计算方法中图分类号:P333 文献标识码:A文章编号=1003-5168(2016) 10-0059-02Hydrological Analysis and Calculation Research of Un-Gauged BasinsLi Lanlan(Xinxiang Hydrology and Water Resources Survey Bureau,Xinxiang Henan 453000)Abstract：In combination with the results obtained from the previous studies on the design flood calculation and river basin flood forecasting,using remote sensing technology and computer method,a new method for hydrologic prediction in the un-gauged basins of hydrological numerical simulationwas was found out.We must be sure to start from the measured data,remove a part of the site^s measured data,the applicability and accuracy of the hydrological model were constructed by checking the local parameters,and the calculation method of un-gauged basins was analyzed. Keywords：un-gauged basins;hydrological research;calculation method1无资源区水文研究的重要性目前，很多国家都有一个共同的问题,那就是水资源 的贫缺。
水文测报工作面临的问题及对策探讨
水文测报工作面临的问题及对策探讨随着社会经济的不断发展，水文测报工作在环境保护和防灾减灾方面扮演着越来越重要的角色。
然而，在实际工作中，水文测报工作面临着许多挑战和问题。
本文将从以下几个方面进行探讨，并提出相应的对策。
一、技术问题目前，大多数水文测报站点还处于传统的手动观测阶段，缺乏自动化、信息化的测报手段和设备，致使操作繁琐、效率低下、数据精度有限等问题。
面对这些问题，需要着重改进技术手段，推广先进的自动化测量方法，提高数据采集的自动化水平和可靠性。
二、人力问题水文测报机构的大部分人员的专业技能和知识水平不一，特别是年轻一代的专业人才缺乏，导致工作难以开展。
因此，水文测报工作需要针对年轻人的培养和引进，通过培训、挖掘和培养人才，提高整体的技术水平和人才素质，实现工作的高效和可持续发展。
三、设施问题水文测报工作需要大量的设备和设施来支持工作的开展，以满足大范围内的数据采集和监测。
然而，设施的建设和维护需要巨额的投入和人力支持，而政策和经济环境的不确定性给设施建设带来一定的压力。
在这种情况下，需要合理规划设施的建设和利用，充分发挥旧设施的作用，同时积极引进新设备和技术，提高设施的使用效益。
四、管理问题水文测报工作涉及的领域比较广泛，需要细致的管理和领导，以保障工作的顺利开展。
但是，现有的管理制度和机制存在着一些问题，如分层次管理缺乏有效的沟通和协调，缺少有效的激励体系等。
因此，需要创新管理模式和机制，加强对人员的激励和考核，引导员工树立正确的工作态度和价值观。
五、风险问题水文测报工作涉及到气象生态环境等多个方面，往往面临风险和安全问题，如设施安全、数据泄露、水文灾害等。
为了保障工作的不受干扰和不受损失，需要加强安全意识，建立完善的安全管理机制，降低风险和隐患的发生概率，确保工作的平稳运行。
综上所述，针对水文测报工作面临的问题，需要从技术、设施、人力、管理和风险等多个方面进行综合治理，以优化工作组织结构、提高工作效率、加强风险管理、促进工作发展，从而实现水文测报工作的良性发展和可持续发展。
无资料地区水文分析与计算研究
【 关 键 词 】无 资 料 地 【 水 文分 析 算 研 究 推 导 公式 法
无 资料 地 区 是 指 在 进 行 水 文 计算 之 前 ．地 区 没 有 与 之 相关 的 水 文 资 料 提 供 ， 进 行 水 文 资料 计 算 都 要 依 靠 当地 的 实 际 勘 测 情 况 以及 利 用 … 些 数 学理 论 依 据 作 为指 导 。 参 照 有 类 似 地 形 结 构 地 区 的 水 文 统
计 ， 另 外 ， 水 文 统 计 要 包 含 很 多方 面 ，且 这 些 方面
气 情 况 、地 势 情 况 、水 量 、蓄水 分布 等 结 构 都 类 似 ， 这 样 才 可 以共 用 一 组水 文 分 析 资 料 。 进 而 针 对 无 资 料 地 区 的独 特 地 势 进 行 水 文分 析 的 整 改 ，这 样 只用 动 局 部 ，而 不用 对 整 个 地 区 进 行 水 文 调 查 、水 量 勘 测 、地 势 样 貌 分析 了， 这 对 无 资 料 的 地 区开 展 水文 分析活动来说是极为方便的。
暴 雨 公 式 推 求 设 计 流 量 方 法 是指 根 据 推 荐 的 雨
水文情况控 制用水、防洪 防汛 。从而达到保护水 资源 的 目
的 ， 促 进 当 地 经 济 的 发 展 。 本 文 就 无 资 料 地 区 水 文 分析 与
计算研究进行 了相关探讨 。
水 流 量 计 算 公 式 ， 大致 计 算 出地 Ｉ 中 的 雨 水 流 量 ， 然 后 结 合 地 区的 地 势情 况 ， 计 算 地 区 中 河 流 长度 、 宽 度 以及 能 承 载 多 少 降 雨 量 ， 从 而 计 算 出 其 水 文 状 况 。 此 方 法 的特 点 是根 据 降 雨 分 析 降 后 的 水 文 ， 而 一 般 的 水 文分 析 都 是 直 接 从 己 知流 域 中 的 水 分 含 量 进 行 调 查 ，再 而 分析 出 该地 的 水 文 情 况 。 这 类 计 算 方 法 比较 适 用 于 城 市 区 的水 流 河道 防 洪 等 １ ： 作 的 预 算 ， 用 来 防洪 防 汛 。
无资料流域水文预报(PUB计划)研究进展
放量等 ， 输 入 量 包括 降雨 、人 类 活动 、上 游 断面 的 污 染物 排放 量等 ， 然后 通 过 已知 的输 出 量、 输入 量 建 立 模 型 ， 运 用较 多 的 模 型是 降 雨径 流 模 型 、水 资源 模 型 、水 质 模 型 等 。根据 输 入 来 预报 输 出从而 完 成 一 整套 水 文 预报 ， 流 域输 入 、输 预报 （ Ｐ ＵＢ 计划 ） 研究进展
野大 君
（ 吉林 省 水文 水资源 局辽 源 分局 ， 辽源 龙 山
１ ３ ６ ２ ０ ０ ）
摘 要 丈章 首先对 无 资料 流域 水文 预报 、Ｐ Ｕ Ｂ 计 划进行 了分 析 ， 重 点探讨 了 Ｐ Ｕ Ｂ 计 划 的研 究进展 ， 并对 Ｐ Ｕ Ｂ 计 划研 究发展进行展望 ， 对今后水文学的发展具有一定的参考价值 关键 词 无资料 流域 水文 预报 ； Ｐ Ｕ Ｂ 计划 ； 分析 ； 研 究 中图 分类 号 ： Ｐ ３ ３ ８ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ 卜７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ４ ）０ ３ — ０ １ ５ ４ — ０ １
有经验的情况 ， 建立 模 型 来开 展 水 文预 报 工 作 。而在 世 界 上还 有 较 多无 资 料 、无经 验 的 流 域 ， 甚 至 随着 环 境 、地 质等 条 件 的 变化 ， 原 本有 资 料 的流 域 因 其历 史 资 料 的无 效 性 ， 逐 渐变 成 无
资 料流 域 ， 同时 也 提 高 了水 文学 家 的 研 究难 度 。如 何 解决 无 资
１无资料流域水文预报的概述
水 文预 报 研 究方 法 一直 在 发 生 改变 ， 从 最早 的经 验 公 式 到
集 总模 型 ， 到 现 阶段 的分 布式 模 型 ， 水 文 预报 研 究 变化 中最大 的共 同 点是 对有 资料 流域 进行 研 究 ， 这些 研 究都 是基 于有 资料 、
结合实测降雨资料推求无资料地区洪水方法研究
2019年2月摘要：《山西省水文计算手册》提供了无资料地区洪水计算模型，从设计暴雨到流域产流计算再到流域汇流计算，均采用数值模拟。
在实际工作中，有些地区虽然无实测流量资料但具有实测降雨资料。
文中将实测降雨资料与洪水计算模型产汇流计算方法相结合，实现对典型年连续降雨产生洪水的分析，并应用于西塬湖水库洪水分析计算中，从而为合理确定工程规模提供技术支撑。
关键词：实测降雨资料；洪水计算；无资料地区中图分类号：TV122文献标识码：BResearc h on Flood Calculation Method in the Region without Data Combined with the Observed Rainfall DataCHENG Li-tingAbstract:The flood calculation model in the region without data is put forward in Shanxi Hydrological Calculation Manual .In the model ，the design rainstorm ，runoff and concentration of the basin are calculated by numerical simulation.In actual work ，there are observed rainfall data in some regions without observed runoff data.The observed rainfall data combined with runoff and concentration calculation of the model were used to realize flood analysis caused by continuous rainfall of the typical year in this paper.Meanwhile ，the above method was used in the flood calculation of Xiyuanhu Reservoir to provide technical support for reasonable determination of the engineering scale.Key words ：observed rainfall data ；flood calculation ；region without data结合实测降雨资料推求无资料地区洪水方法研究成丽婷（山西省水利水电勘测设计研究院山西太原030024）文章编号：1006-8139（2019）01-064-03收稿日期：2018-10-05修回日期：2018-10-29作者简介：成丽婷（1984－），女，2010年毕业于河海大学水文学及水资源方向，硕士研究生，从事水文规划工作，工程师。
水文气象预报技术研究及趋势分析
水文气象预报技术研究及趋势分析随着气候变化的不断加剧，水文气象预报技术的研究和应用越来越受到人们的关注。
水文气象预报技术指的是利用气象学、水文学、数学等专业知识，通过分析和模拟数据、观测、预测、监测等多种手段，对自然界中的水文过程和气象过程进行预报，并通过预报结果及时有效地进行防范和应对，保护人民生命财产安全。
水文气象预报技术的研究水文气象预报技术的研究主要包括以下方面：一、水文预测水文预测主要是预测雨量、径流、地下水水位等水文要素，旨在为水资源管理、水灾防治、农业生产等提供科学依据和技术手段。
水文预测的方法主要包括经验预测、统计预测和模型预测等。
其中，模型预测是应用最为广泛的方法，它利用数学方法建立数学模型，将水文要素之间的关系用数学形式表达出来，通过模型计算预测水文要素的变化趋势。
目前，常用的水文模型有HEC-HMS、SWAT、VIC等模型。
二、气象预测气象预测主要是预测天气、气候等气象要素，为航空、农业、能源、交通等领域提供可靠的气象信息，以保障社会的正常运行。
气象预测的方法主要包括经验预测、统计预测和数值模拟预测等。
其中，数值模拟预测是目前最为先进和成熟的预测方法。
它利用计算机模拟大气物理过程，通过对气象要素的计算模拟，预测未来天气的变化趋势。
目前，常用的气象模型有NCAR、WRF等模型。
三、水文气象联合预测水文气象联合预测是指将水文要素和气象要素相结合，以联合预测的方式提高预测的精度和可靠性。
联合预测的方法主要包括统计-动力预报方法和集合预报等。
其中，集合预报是一种新兴的预测方法，它利用多个气象模型的结果，将它们结合在一起进行加权平均，以获得更加精准的预测结果，目前已经被广泛应用。
水文气象预报技术的趋势水文气象预报技术的发展已经从单一的气象预测和水文预测扩展到水文气象联合预测，这为提高预测的精度和可靠性提供了更为广阔的空间。
未来，水文气象预报技术的发展趋势主要有以下方面：一、数值预报技术的进一步提高数值模拟预测技术作为气象预测中的主要手段，其发展将直接影响到水文气象预报的精度和可靠性。
水文测报工作面临的问题及对策探讨
水文测报工作面临的问题及对策探讨一、动态性水文数据具有持续性、动态性的特点，其中以临时性、非统一性、新型数据和变化性最为突出。
这往往使得水文数据存在缺失、不完整、不一致、不准确等问题。
针对这一现状，我们需要始终把握水文数据的时效性、准确性和权威性，及时更新测报设备，建立科学的数据标准，保证测量和数据分析的精度，及时报告相关部门和公众。
二、多元化随着社会经济的发展和环境变化的不断加剧，水文测报领域需要考虑更多的因素。
例如，气候变化、水文周期、地质地形、城市化和规划、环境污染等因素对水文数据产生的影响也越来越大。
这就要求我们从全面的角度去思考多样性问题，采用多学科交叉、综合研究的方式，进行更加科学的评估和分析，以便更好地保护水资源和生态环境。
三、技术进步水文测报技术的发展也是这一领域面临的难题之一。
例如，现有的传感器技术、遥感技术、数据采集与处理技术等，都有着先天性不足，无法满足新型数据高质量的获取和分析需求，同时也存在着数据传输和管理困难、处理速度慢等问题。
因此，我们需要积极采用新技术、新设备进行测量和数据分析，加强技术研发，推动技术创新，从而提高水资源测报的效率和水文数据的质量。
四、信息共享水文测报工作需要涉及众多部门、单位和地区，而这些单位所搜集到的水文数据、信息和材料无法互相共享，会导致数据重复、管理混乱，从而影响测报数据的精度和信任度。
因此，我们需要全面推进信息共享，促进政府、行业、社会各界和科研机构之间的协同工作，建立完善的信息和数据交流平台，推动相关数据标准化和信息共享，为全国水文测报提供更加高效优质的服务。
以上即为水文测报工作面临的难题及对策。
当前，全球气候变化加剧，各地区水资源供需矛盾加剧，水环境污染问题日益突出，只有通过切实加强水文测报工作，开展规范、科学、高效的水资源监测和利用，才能够更好地应对水资源保护和水环境治理工作的挑战。
水文测报工作面临的问题及对策探讨
水文测报工作面临的问题及对策探讨水文测报是指通过气象、水文、地理等多种手段，对水文要素进行测量、记录和分析，以获取水文信息的一种工作。
水文测报对于国家经济、社会发展和人民生活的各个方面都具有巨大的作用。
但是，水文测报工作也面临着一些问题，需要探讨对策。
一、问题1、数据质量问题水文测报的数据准确性、及时性和完整性对于决策者的决策具有极大的影响。
然而，由于各种原因，如设备老化、维护不及时、操作不规范等，导致数据的质量不敷应用。
2、设施落后问题随着科技的快速发展和水文测报的重要性日益凸显，传统的水文测报设施逐渐无法满足新的测量需求。
例如，采用航空无人机、卫星遥感等高科技手段进行测量，可以大幅提高水文测报的效率和准确度，然而这些高端设备对技术人员的要求较高，且成本较高。
而且，传统的水文测报设施是长期投入的，工作面临的问题就是如何平衡长期和短期投资。
3、人员素质问题水文测报工作需要技术和操作人员具备扎实的水文、地理、气象等专业知识，熟悉相关仪器设备的使用和调试方法。
然而，由于缺乏对人才的重视和投资，导致很多地方的水文测报人员素质和能力参差不齐，水文测报工作面临的问题就是人才的供给和培养。
二、对策在保证设备正常运行的情况下，尽可能多地加强和完善数据的质量管理工作。
例如，加强日常巡检和维护工作，不断完善测值校准和数据处理流程等。
另外，需要对技术人员进行多方面的培训和考核，确保其具备独立操作和维护相关仪器设备的能力。
2、加强设施建设针对传统设备不能满足新的测量需求的问题，需要加强科技创新，引入高科技手段，如航空无人机、卫星遥感等。
但是，对于经济落后、人口老龄化的地区，需要科学分析其经济、社会状况和人才资源的优劣，平衡长期和短期投资，在保证经济效益的前提下，逐步提升水文测报设施的水平。
3、加强人才培养和选拔实现水文测报工作的持续发展，人才是关键。
要加强人才培养和选拔工作，建立健全的人才选拔和激励机制。
例如，建立职称评审体系、提供培训机会和晋升机会等，鼓励人才的发展和创新。
关于无资料地区洪水预报的研究
流
１ Ｓ Ｓ洪峰 流量 估报 原理 Ｃ
本方法是在 美国 土壤保 持局 工程 和 防洪 工程 的设 计 中 发展起来 的径 流和洪峰流量估算方法 。洪峰 流量 由历时为 Ｄ 的净雨 ， 按三角过 程线 近似 推求 ， 图 １所示 。根 据 未发 表 如 ２ 测深施肥料 ， ） 改变 了切土 部位养 分贫乏状 况。①改 善 了土壤 的物理性 能。０—３ ｍ ０ｅ 的土壤容量 比不深 翻耕层平 均 施肥 的减轻 ０ １∥ｃ 孔 隙度增 加 ４４ ， ．５ ｍ ， ． ％ 透水 速度 提 高 ７ 倍 。土壤含 水 率增 加 ２ ９ ％ 一５ ０ ％ ， 物 出 苗 期 （ ．９ ．３ 作 ５月 ） ５ ｍ处 的平 均地 温提高 ０３Ｃ～０ ７Ｃ。② 提高 了土 壤养 分 ｅ ．￣ ．￣ 的含量 ， 加了粮食 的产量 。经测 算 ： 深施 肥料 与相 同条 增 侧 件下 未采取 这种措 施 的耕 层相 比 ： 解氮增 加 ９ ７ ｍ ／０ ｇ 水 ．２ ｇ １０ 土， 速效磷 增加 ３ ９ ｍｇ土 ， 效 钾增 加 １． ｍｇ１０ ．３ ／ 速 ０ ４ ／ ０ ｇ土 ， 有 机质增加 ０ ０ ％。 当年种玉米 ， ．９ 切土部位 产量有 较大幅度 增 加， 增产 １． ％ ， 填部 位产 量差 减少 到 】９ ５ ｈ ６４ 切 Ｏ ． ｋ ｍ 。因 此梯 田的平均产量亦 有显著提高 ， 产 ８ ３ 增 ． ％。玉米 的株高 、 茎 粗 也 有 较 明显 的增 长 ， 表 ２ 见 。 ３ 适时灌水 ， ） 实现了新修梯 田高产稳产 。对新修 梯 田进 行适时适量灌水 ， 效地促 进 了作 物对 土壤 养 分 的吸 收 ， 有 提 高 了粮食 的产量 。与 未灌 水的相 比， 增产 ５ ． ％。 ９２ ４ 合理密植 ， 高了土地利用率 。２ ０ ） 提 ０ ３年在梯 田里进 行 的玉米 密 植 试 验 ， 苗 株 数 由３ ０ 保 ５７ ０株／ｈ ４ ｃ 株 距 ， ｍ （０ｍ ７ｅ ０ ｍ行距 ， 行 ） 至６ ０ ｈ ４ ｅ 株距 ，０ ｍ 行 单 增 ３５ ０ ｍ （５ｍ ７ｅ 距， 双行） ， 产 ２ ． ％ （ 它 栽培 管 理措 施均 相 同 ） 时 增 １５ 其 。这 说 明合理密植 ， 对提高梯 田产量 有显 著作用 。但每种 作物 都 有一个合理 的密度 范围 ， 太稀太 密都 对产量 不利 。玉 米保 苗
无径流资料流域的水文预报研究
无径流资料流域的水文预报研究水文预报是水资源管理和防洪减灾的重要手段，对于保障人类生产生活和生态环境的可持续发展具有重要意义。
然而，无径流资料流域的水文预报研究仍是一个难点问题。
为了提高水文预报的精度和可靠性，本文针对无径流资料流域的水文预报方法进行了深入探讨。
本研究以我国某无径流资料流域为研究对象，该流域地处山区，属季风气候区，降水、径流等水文要素的时空分布不均。
由于缺乏长时间的径流资料，该流域的水文预报研究一度面临较大困难。
传统的水文预报方法主要基于历史径流资料，通过统计分析建立模型，进而对未来径流进行预测。
然而，对于无径流资料流域，传统方法无法直接应用。
因此，本研究重点探讨了基于气象因素和流域特征的无径流资料流域水文预报方法。
在模型建立过程中，首先收集了流域内的气象、地形、土壤等基础数据，并利用遥感技术获取了流域的植被覆盖度、土地利用等空间数据。
然后，采用随机森林算法对历史水文数据进行训练，建立无径流资料流域的水文预报模型。
运用交叉验证方法对模型进行了验证，结果表明该模型具有较好的预测精度。
通过对不同情景下的模拟分析，发现该模型能够较好地预测无径流资料流域的未来水文情况。
同时，研究还发现，气象因素和流域特征对水文预报结果的影响具有显著差异。
其中，降雨量对径流量的影响最为显著，而地形、植被等因素对预测结果的影响也较为重要。
本研究针对无径流资料流域的水文预报问题，提出了一种基于气象因素和流域特征的方法，并对其进行了验证。
结果表明，该方法能够较为精确地预测无径流资料流域的未来水文情况。
然而，研究中仍存在一些不足之处，例如数据收集和处理方面还有待进一步完善，同时模型的适应性也有待于进一步验证。
未来研究方向方面，首先需要在数据收集和处理方面进行深入研究，以提高模型的预测精度。
另外，可以进一步探讨流域特征选择和参数优化问题，以实现模型性能的进一步提升。
对于无径流资料流域的水文预报研究，还需要加强不同区域、不同时间段和不同气候条件下的对比分析，以总结出更具普适性的方法和技术。
水文工作中的挑战与解决方式
水文工作中的挑战与解决方式。
水文工作的挑战面对水资源短缺带来的挑战，水文工作的任务十分艰巨。
以下是一些主要挑战：1.水文数据的获取和管理。
在现代水文工作中，大量数据的获取和管理已经成为一项关键任务。
大量数据的获取、存储、分析和解释需要耗费大量时间、精力和资金。
而且，数据的处理和管理需要遵循良好的数据管理原则，确保数据的准确性和完整性。
2.水文模型的建立和使用。
水文模型是水资源管理和预测的关键。
建立准确、可靠的模型需要充分了解供水系统的各个方面，包括水文学、水文地质学、地理信息系统和水力学等。
而且，为了确保模型准确度，需要用大量的数据来验证和更新模型，这也会增加数据处理的难度。
3.水质检测和监测。
水资源的管理和保护需要对水质进行持续监测和评估。
水质检测需要逐步建立可靠的检测方法和技术，并加强监测和评估的覆盖范围和频率。
同时，需要建立水污染的来源分析和排放控制机制。
解决挑战的方式要有效地管理和保护水资源，水文工作必须发展和创新，采用多种手段解决挑战。
以下是一些建议：1.采用新技术。
随着科技的发展，新技术和工具不断涌现，这些技术和工具可以极大地帮助水文工作人员进行数据处理、模拟、监测和评估。
例如，现在的遥感技术已经可以直接获取大面积水文信息，通过机器学习等算法，可以迅速分析和研究数据，大大提高了水文工作的效率和准确度。
2.开发和大数据。
和大数据技术是当前科技研究和应用的热点之一，也是水文工作的好帮手。
可以依靠大数据进行模型训练和预测，自动化数据处理和决策，并为水文工作提供精确、实时的信息支持。
3.强化合作与共享。
水文工作牵涉到地理、气象、水文等多方面的知识和技能，因此需要建立多学科、跨职能的合作机制，并加强信息共享和知识传递。
这样可以大大提高水文工作的整体水平和效率，同时也可以减少重复研究和投资，优化资源配置和利用效率。
4.加强法规和政策的制定和实施。
要加强水资源管理和保护，首先需要具备科学、有效的法规和政策支持。
水文现象的研究方法
水文现象的研究方法
水文现象那可真是大自然的奇妙画卷呀！研究水文现象就像开启一场刺激的探险。
那到底咋研究呢？首先，得收集数据吧！就像侦探收集线索一样，各种雨量、水位、流量等数据都不能放过。
这可不容易哦，得在不同的地点、不同的时间去采集，累不累人呐？但这是基础呀！然后呢，分析数据。
这就好比厨师做菜，把收集来的各种“食材”进行加工。
看看数据的变化趋势、规律啥的。
要是分析错了，那可就糟糕啦！接着，建立模型。
这就像盖房子，得有个牢固的框架。
模型得能准确反映水文现象的特点，不然有啥用呢？安全性和稳定性也很重要哇！在研究过程中，可不能掉以轻心。
要是数据不准确，得出错误的结论，那不是坑人嘛！就像走钢丝，一步都不能错。
水文现象的研究应用场景可广啦！可以帮助我们预测洪水，这多重要啊！难道不是吗？就像给我们安了一双能提前看到危险的眼睛。
还能规划水资源的利用，多棒啊！优势也不少呢。
能让我们更好地了解大自然的规律，为我们的生活提供保障。
比如说，有了准确的水文研究，我们就能提前做好防洪准备，避免损失。
就像有了一把保护伞，多安心呐！实际案例也不少哦！比如某个地区通过水文研究，成功预测了洪水，提前疏散了群众，减少了损失。
这效果多明显啊！总之，水文现象的研究非常重要，我们一定要认真对待，让它为我们的生活带来更多的好处。
对于无资料地区水文分析及计算研究
对于无资料地区水文分析及计算研究摘要:现在，大部分的国家均存在同样的一个问题，就是面临水资源的缺乏。
还有，是对水资源的管理和配置方面的不合理，存在非常多的主观性行为，致使水资源受到很多的浪费，从而导致水资源的压力非常的大。
如果想调整这一现实的状况，一般从开源和节流方面开始入手来给予有效的解决。
开源所指的是解决水能源缺少的重要路径。
针对水资源的管理，合理的节流方法是最主要的管理措施。
但现今，地区水资源的缺少不但是水资源数量缺少的问题，而是水资源管理的复合型和管理型的缺水。
对水资源要充分的做好科学的管理，需对地区的水资源现实的状况清楚的基础上，掌握水资源变化的特点。
关键词：无资料地区；水文分析；计算研究前言：无资料地区是指在进行水文计算之前．地区没有与之相关的水文资料提供，进行水文资料计算都要依靠当地的实际勘测情况以及利用一些数学理论依据作为指导。
参照有类似地形结构地区的水文统计，另外，水文统计要包含很多方面，且这些方面都存在一定联系，因此可以依据一个点而推算出其他水文调查的情况。
1、无资料地区水文计算研究我国是比较大的处在发展中的国家，现在有三千多个水文的站点。
但由于我国的国土面积宽广，致使水文站的数量非常的不够，部分的站点布置不合理，在发达的区域和人口比较密集的地方非常的多，相反人口稀少并且交通不通畅的区域，站点相比较却很少。
导致在水文站点少的地区不能有效的清楚降水的分布情况，不可以建立精准的水文模型来对这类地区的流量变动实行预测。
针对这些原因，我国需增强对于水文模型的重视度。
上个世纪的八十年代，为解决我国的无资源地区的洪水预报情况，对我国的每个省及自治区实行了水文的研究工作，对一千多个地区，两万多次的暴雨及洪水进行预报，最后取得了很多的成果。
现在针对无资料区域的水文计算法实行研究。
1.1推理公式法无资料地区中水文计算分析的方法之一推理计算法，推理计算法是根据当地的地势为基础，根据其相关流域内的汇流时间、降雨强度、径流系数、汇流系数等几者之间的关系为理论依据，例如假设其汇流时问是T，降雨强度为P，汇流系数为w，那么根据水文分析的公式，将这三者联系起来，w=Px T，在计算出这三者中的其中两点后即可得知一个量的值。
我国无资料地区水文预报研究进展
我国无资料地区水文预报研究进展
李治军;王华凡;侯岳;黄佳俊
【期刊名称】《水利科学与寒区工程》
【年(卷),期】2022(5)5
【摘要】无资料流域水文预报研究对我国水文地质灾害防范和减少人民生命财产损失具有重大意义。
基于文献计量学和可视化分析法,对国内相关文献的研究进行分析,总结参证法、推理公式法和水文模型法的基本原理及特点,并讨论了三种方法的缺点和不足,建议加强对能够充分反映流域下垫面差异性的耦合分布式水文模型在无资料地区应用的研究,对无资料地区水文预报将朝着多学科、多模型和多渠道方向发展做出展望。
【总页数】5页(P46-50)
【作者】李治军;王华凡;侯岳;黄佳俊
【作者单位】黑龙江大学水利电力学院;黑龙江大学寒区地下水研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TV124
【相关文献】
1.无资料地区水文预报方法探索之API模型概化研究
2.无资料地区水文预报方案的编制
3.无资料流域水文预报(PUB计划)研究进展
4.区划方法在无资料地区水文预报中的应用研究
5.无资料地区水文预报(PUB)不确定性研究
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无资料地区水文数据反演及方法研究的开题报告
无资料地区水文数据反演及方法研究的开题报告开题报告1.选题背景及意义水文数据是水文工程设计、水资源管理和环境保护等领域中最基本的信息资源之一。
在资源匮乏的情况下，如何在无或缺乏水文数据的地区准确地反演水文数据并进行水文模拟成为一个急需解决的问题。
随着遥感技术、数字高程模型、地下水位观测等多种技术的发展，研究无资料地区水文数据反演方法具有重要的现实意义。
2.研究目标本研究旨在探讨无资料地区水文数据反演的方法，克服现有方法的缺点，建立简单有效的反演方法，用于缺资料地区的水文数据反演。
3.研究内容及方法本研究主要包括以下内容：（1）搜集现有无资料地区水文数据反演方法以及水文数据反演常用模型，分析现有方法的优缺点；（2）研究缺资料地区水文数据反演中的关键技术，如遥感数据获取、地形条件分析、数据建模等，并根据实际环境进行优化；（3）通过实验验证，探究水文数据反演过程中各参数的敏感性，测试模型的准确度，对比各种方法的优缺点；（4）以某区域为例，利用研究方法进行水文数据反演实施，并根据模拟结果进行误差分析和模型验证。
4.预期成果通过本研究，预计可以建立简单可行、准确可靠的无资料地区水文数据反演方法，填补该领域的空白，为相关研究提供基础支持。
同时，本研究的成果将为无资料地区的水文测量、水利工程设计和水资源管理方面提供一定的参考价值。
5.研究进度安排（1）第一年1）调研国内外相关领域的研究现状，搜集相关文献，熟悉现有反演方法及其特点；2）选定研究区域，分析研究区域的地理环境和水文条件；3）分析数据来源和结构，设计反演方法，进行初步实验，确定实验方案。
（2）第二年1）进一步优化研究方案，改进水文数据的模拟准确度；2）进行实验研究，通过模拟实验和模型验证来锤炼方法的可行性及误差控制机制；3）根据实验结果总结经验和教训，对研究方案和方法进行调整。
（3）第三年1）进行全面的实验验证和模型精细化调整；2）进行误差分析和模型验证，检验研究成果的有效性和可靠性；3）撰写学位论文，完成论文答辩。
浅谈无实测资料地区水库洪水分析计算
浅谈无实测资料地区水库洪水分析计算摘要：水文分析计算是水利水电工程建设中规划设计工作的重要组成部分，为工程项目的规划、设计、施工和管理提供水文数据和成果，是研究工程项目经济合理性、技术可行性的重要依据。
在水库工程建设中，洪水分析计算是重中之重，大多数中小型水库设计流域并无实测流量资料，在此情况下，采用暴雨途径推求水库坝址设计洪水是设计洪水分析计算的重要方法。
关键词:水库;实测资料;设计洪水;计算Abstract: the hydrological analysis and calculation is in the construction of water conservancy and hydropower projects, the planning and design of the important part, for project planning, design, construction and management to provide the hydrological data and results and study the project economic rationality is the important basis and technical feasibility. In the reservoir project construction, the flood analysis and calculation is the top priority, most small and medium reservoir basin and no actual design flow material, and in this case, the heavy rains way of dam site design is gotten the reservoir flood design flood analysis and calculation method of the important.Keywords: reservoir; The measured data; The design flood; calculation 0引言我国中小型水库工程数量庞大，流域面积一般较小，且无实测洪水资料或洪水资料不足。
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文章编号:100020240(2004)022*******无资料地区水文预报研究的方法与出路 收稿日期:2003209228;修订日期:2003212218 基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX1209);中国科学院地理科学与资源研究所创新前沿项目(CX10G 2E01208202);中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX22SW 2317)资助 作者简介:谈戈(1971—),男,湖南衡阳人,研究员,2001年在武汉大学获博士学位,主要从事水文模型及降雨径流实验研究. E 2mail :tang @谈 戈1, 夏 军1,李 新2(1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101;2.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州 730000)摘 要:无资料地区的水文研究是最近国际上水资源水环境研究的热点.总结了中国过去在流域洪水预报和设计洪水计算中针对无资料地区研究所取得的相关成果,指出现代水文学应该充分运用新的系统理论和方法,依靠计算机技术和遥感手段,在水文数值模拟方向上寻找无资料地区水文预报的新出路.对无资料地区的水文研究要从有充分实测资料的流域开始,人为隐去部分站点的实测数据以检验依靠剩余少量数据而建成的水文模型的适用性和精度.最后分析了流域分布式水文模型、空间插值、四维同化技术等方法在无资料地区水文预报中的意义和作用.关键词:无资料地区;水文预报中图分类号:P338文献标识码:A1 引言 目前,许多国家一方面面临着水资源短缺问题;另一方面又在水资源调度、管理上缺乏科学支持,存在很多的主观意识和行为,造成水资源的损失和浪费,使得水资源压力更为加剧.解决缺水问题总的来说是应从两个方面入手:开源、节流.应对资源型缺水,“开源”是其必然途径;对管理型缺水,流域水资源科学管理就是“节流”的重要手段了.但当今,相当多的区域缺水并不单纯是资源型缺水,而是管理型缺水或资源管理复合型缺水.流域水资源的科学管理需要建立在充分掌握本流域水资源状况,了解区域水资源时空变化规律的基础上.目前在很多国家和地区的许多流域,或是现有的流域水文台站的分布密度和它们所掌握的数据信息并不足以满足建立足够精度的水文模型的要求,或是由于各种自然条件与人为因素的限制,一些基础性的水文数据都无法取得,更谈不上充分掌握本流域的水资源状况,给水资源的科学管理造成很大困难.全球的水文、气象台站大分布于欧洲、北美和日本的少数几个发达国家和经济发达地区,更多的发展中国家的广大面积上只设布了零星的水文、气象台站.据WMO 的数据显示,全球每个水文站点的控制面积约从150km 2到10000km 2,而且最新数据显示,最近的20a ,世界上的水文站点数量正在迅速萎缩,前苏联和一些发展中国家减少了约25%～40%.面对这样的事实,水文学家不得不开展无资料地区的水文模型研究以获得能够满足水资源管理需求的相关数据,实现对广大区域水资源的科学调度管理.目前,国际人文计划(IHDP ),世界气候研究计划(WCRP ),国际水文计划(IHP ),以及国际地圈生物圈计划(IG BP/BAHC )等几个重要的国际研究组织和计划都开始重视无资料地区的气象和水文研究工作[1～4].2 中国在无资料地区的水文研究 中国作为世界上最大的发展中国家,虽然有3400余个国家级水文站点,但相对于960×104km 2的陆地面积而言还是很少,而且站点的布局也不合理,多集中在经济较为发达、人口较多的中、东部地区,而作为众多大江、大河的源头和上游区域的西部地区(如长江、黄河的源头青藏高原,人迹罕至的横断山脉)站点密度就非常低[5].以中国西部第26卷 第2期2004年4月冰 川 冻 土JOURNAL OF G LACIOLO GY AND GEOCR Y OLO GYVol.26 No.2Apr.2004重要内陆河黑河为例:黑河干流径流量主要来源于上游祁连山区,中、下游年降水量只有不足100mm ・a -1,而潜在蒸发量高达2000mm ・a -1以上,上游出山口———莺落峡的流量基本就是中下游可以利用的水资源总量.流域内虽然分布有19个雨量站,但真正属于黑河干流上游产流区内的雨量站只有3个,而且都在上游平均海拔高度之下,这对于上游约10000km 2的产流面积而言实在不足以掌握降水的空间分布规律,难以建立精确的水文模型来预测黑河出山口的流量变化过程.拥有与黑河流域类似设站条件的流域在中国还很多,为应对这样的状况,中国对无资料地区的水文模拟也很重视.20世纪80年代,为解决中国很多无资料的中小流域的洪水预报问题,全国27个省、市、自治区开展了水文研究工作,共采用约1500个流域,分析23000次暴雨洪水资料[6,7],获得了丰富的成果.系统分析的许多概念、方法被逐步引入这些研究中[8,9].具体可以归纳如下的几个方面.2.1 单位线地区综合法 在纳希(Nash )单位线的基础上,借助有水文资料流域的单位线要素或瞬时单位线的参数与其流域自然地理因子之间的相关关系,推求无资料地区的单位线或瞬时单位线.单位线法后来发展出经验单位线、瞬时单位线、综合单位线、综合瞬时单位线等分支方法.中国运用瞬时单位线法的对全国各省区不同覆被类型的流域进行了系统研究,取得了较好的成果.瞬时单位线是对Nash 模型中的关键参数n ,k 进行地区综合.它对流域内水文台站的要求低,只要通过流域自然地理特征得到相应参数就可以解决整个单位线问题.而且可以用于非线性外延,只需建立单位线参数与非线性影响因子的关系,据此得到非线性改正后的单位线参数,继而可以得到整个流域的单位线.表1摘录了中国几个典型地区的瞬时单位线地区综合参数公式.表1 中国几个典型区域瞬时单位线参数公式Table 1 GIU H formulae of some typical areas in China 区域参数公式陕西黄土沟壑区皖南地区岩溶地区福建沿海地区m =0.692(F/J )0.184m =3.4(F/J )0.18m =0.768F 0.355f-0.126J -0.302L 0.264m =2.8F 0.137J -0.24注:m 为汇流参数,等于纳希模型中的n ,k 之积;F 为流域面积;J 为河道平均比降;f 为地表河比重.2.2 地貌瞬时单位线法 在水文资料十分短缺的流域,以上提到的单位线法在做水文预报时仍存在许多困难.20世纪70—80年代,地貌瞬时单位线法(GIU H )发展起来,它是根据流域地貌信息(早期是通过地形图、航片取得,后发展为通过卫片、遥感手段取得)以及水力因子(通过流域河网特征或水利工程所在地少量的水文测量取得),求得GIU H.国外的GIU H 仅能用于3、4级河网,而且很少涉及水力因子的确定方法.中国已经建立了适用于任何级河网的GIU H ,而且提出了若干种供选择的计算水力因子的方法.2.3 推理公式法 在无资料地区的水文预报中,最基本的要求是给出流域的最大流量值,最大流量出现的条件主要决定于净雨过程和汇流面积曲线形状的组合情况.对于无资料地区的净雨过程可以采用通过有较长雨量观测系列站的地区的统计资料绘制暴雨参数等值线图的方法给出数据.在使用该等值线图时必须检验等值线图上的数据对计算的无资料地区是否适图1 m ～θ～h R 相关图m.汇流参数;θ.流域形态特征参数;θ=L /J 1/3.净雨深;L.出口断面沿主河道至分水岭的最长距离;J .河道平均比降Fig.1 correlation plots of m ～θ～h R3912期谈 戈等:无资料地区水文预报研究的方法与出路 用.推理公式对径流过程作了概化,参数综合的目的在于解决设计条件下参数量级的外延与向无资料地区的移用.它包含两个内容:一是根据单站各场次洪水分析所得的参数进行单站综合并探讨参数量级的外延;另一个是根据单站综合的参数进行地区上或分类上的多站综合.图1是中国为满足无资料地区选用汇流参数,运用推理公式法得到的部分研究成果。
3 无资料地区水文研究的思考 传统的水文学多侧重采用水文观测、实验等手段,运用传统的数学、物理方法来研究.现代水文学则是要采用现代的新理论、新方法来解决传统水文学所遇到的困难.这些新理论包括灰色系统理论、人工神经网络、分形几何、小波分析等;新的科学手段则包括计算机技术和遥感遥测“3S”技术等[10].遥感信息已经是现代地球科学研究的主要信息来源.现代水文学对无资料地区的水文预报研究的出路在于充分利用计算机技术和遥感手段所得到的流域信息,运用到系统论、信息论和控制论等现代科学方法,综合空间技术和计算技术,揭示地表信息流的动力学机制与时空分布特性,最终做到对流域水文性状的数值模拟.3.1 基本思路 目前,各种流域水文数值模型很多,从早期的新安江模型、陕北模型到现在的SHE模型,SWA T 模型,以及最新的各类分布式模型等.应用的关键在于这些数学模型的优选.要判断哪个数值模型更适合于广域的无资料地区,我们的做法应当是先从有充分资料的流域开始研究,被选定的流域要求资料充分:有足够多的空间站点分布,而且站点布局合理,能够精确反映流域水文要素的空间变化,同时站点资料有足够长的时间序列,能反映出水文过程对流域下垫面历史变化的响应.研究开始时,人为先隐藏大部分站点的实测数据(隐藏站点的空间分布可以随机,也可以按照一定的空间拓扑规律),用多个数学模型依靠仅剩的少数几个站点的资料来计算隐藏站点的数值,最终选择计算值与实测值误差最小的那个模型作为能推广到与模拟流域性质相似的无资料地区的模型.有了实测资料的检验,模型的优劣自然清楚.3.2 分布式水文模型 流域分布式水文模型研究是现代流域水文学的一个亮点.它可以和现有覆盖整个地球各个流域(包括无水文站点资料的地区)的遥感数据紧密结合,精确模拟各单元格上的水文过程,通过单元格之间的水力联系做到对全流域的数值模拟.因此,它的发展是开展无资料地区水文研究的一条可行之路.流域分布式水文模型是指以流域面上分散的水文参数和变量来描述水文时空变化特性的数学模型.它构建在GIS/RS基础之上,先由GIS/D TM 建立数字高程流域水系模型,再与产流模型和汇流模型进行有机结合.分布式水文模型具有物理机理,不是统计模型或经验模型,能描述流域内水文循环的时空变化过程,这保证了它的精度;同时它建立在DEM基础之上,这对无水文测站资料的地区而言是一个最好的补偿.3.3 空间插值 对无资料地区的研究,空间插值是必不可少的工具.空间内插对于观测台站十分稀少,而台站分布又很不合理的地区有十分重要的现实意义.空间插值方法可以分为几何方法、统计方法、空间统计方法、函数方法、随机生成等多种.目前还没有绝对最优的空间内插方法,因此,必须依据数据的内在特征,依据对数据的空间探索分析,经过反复实验,通过比较而选择一个合用的、适于数据空间分布特点的内插方法.应对内插的结果做严格的检验.空间插值方法的研究要注意保证其有良好的数据库接口,要能做到与GIS平台的兼容[11].3.4 四维同化 四维数据同化系统(four2dimensional data as2 similation system),简称数据同化系统,是指在考虑数据时空分布的基础上,在数值模型的动态运行过程中融合新的观测数据的方法.其理论、概念和方法来源于大气和海洋科学,在数学上主要借助于估计理论、控制论、优化方法和误差估计理论.在过去20a间,数据同化系统日趋成熟.相对于大气和海洋科学中的数据同化研究而言,陆面和水文数据同化系统的研究则开始较晚[12].20世纪90年代后期,陆面数据同化系统的研究才日益活跃起来,使用“离线”的陆面过程模型同化微波遥感观测数据也逐渐成为陆面数据同化系统的明显特征.最具代表性的事件是:美国国家航空与宇航管理局哥达德空间飞行中心(NASA GSFC)水文科学部和数据同化办公室(DAO)联合支持了陆面数据同化项目,目前已开始准实时地提供北美1/8°和全球1/4°陆面同化数据集;美国国家大气海洋局(NOAA)也支持了美国大陆尺度、基于水文学的陆面数据同化系统研491 冰 川 冻 土 26卷 究[13,14]. 陆面数据同化系统真正体现了模型和观测(常规与遥感观测)的集成.因此,开展陆面数据同化系统研究,对于观测稀少且自然地域单元多样而复杂的西部地区的生态环境科学研究和水文科学研究是非常重要的.研建陆面数据同化系统,在理论上可以探讨与陆面过程模型、水文模型、土壤水分和积雪的微波遥感观测、模型和观测误差估计等有关的环境和生态科学研究的一系列基本科学问题;在实践上,可以为大尺度和流域尺度的水循环研究提供高分辨率的,具有物理一致性和时空一致性的土壤水分、土壤温度、积雪和冻土数据集.4 总结与建议 无资料地区的水文研究从20世纪90年代开始逐步为全球的水文工作者所重视,也开始有了一些阶段性的成果.现在该项研究已经不只是局限于水的研究,更广泛领域的科学家也加入了进来,特别是气候和遥感领域人员的加入对该领域的研究工作起了很大的推动作用.其研究发展可以总结出以下几点认识: (1)无资料地区的水文研究涉及多个方面,水文科学研究现在将重点放在预测上是符合现实需要的.但是,随着全球变化日益为人们所重视,水资源安全被放在首要地位,水文预报研究的重点也不再是单纯的降雨洪水预报.现在的水文研究更注重土地利用/土地覆被的变化对水文过程的影响.随着遥感技术的不断发展,人们可以获得更为丰富的土地覆被信息以弥补水文站点不足带来的资料空白.相应的,当今无资料地区的水文模型不能再和从前一样只注重流域的地形、河网特征,不能只把大气降水认为是水文模型的一个单向输入源,应朝能够充分利用数字高程模型(DEM)、地表覆被变化(如NDV I)、土壤含水量等多种遥感信息,能够耦合气象模型中的陆面过程,形成土壤、地表植被、大气三者有机结合的水文模型发展.水文模型要能够充分响应人类活动的干预. (2)为适应水文模型发展新的要求,要建立一支整合多学科人才的研究队伍.现在对无资料地区水文过程的研究要求除了水文学者作为中坚力量参与外,还要有遥感科学领域、气候领域、地球化学领域、计算机领域等多学科领域的科研人员的加入,分别在遥感影像的地学理解与分析、大气陆面过程、地表地下稳定(和非稳定)同位素、模型计算方法的实现和效率等方面对水文模型作出相应的贡献. (3)对无资料地区的研究要以有丰富资料的流域为基地,这一点尤为重要,它是判断水文模型孰优孰劣的科学依据.离开了实测数据的检验,一切水文模型都只是在玩数学游戏.因此,一个实验流域基地建设是必须的.中国科学院最近启动“变化环境下的华北水资源安全”重点科研项目,就是瞄准了中国的华北地区是一个非常值得做基地研究的良好区域.这里有人类活动较少的燕山山区作为自然流域的典型,也有北京、天津这样人口密集的大都市来研究人类活动对水文循环的影响,还有广阔的华北平原农业区可以揭示农田BAHC系统在水文循环中的水流、能流作用.华北地区各类流域下垫面类型非常典型,有很好的代表性,研究成果适于向无资料地区推广.华北历来就是中国的社会、经济、文化的中心之一,过去有很多研究都是在此进行,已经有了较强的研究基础,水文资料非常丰富.综合上述因素,以华北地区作为水文基础研究基地是理想的. (4)针对当今传统的水文测站大量减少的事实,水文数据的搜集整理必须采用新的思想和手段.传统的流量、水位、洪峰、洪峰历时等数据在无资料地区是很难得到的,所以必须建立一种新的水文数据库,更广泛的收集相关信息到库中,以供新的水文模型使用.新的数据应该包括:数字高程,土地覆被数据,土壤类型数据,土壤湿度,大气降水数据,环流过程数据,传统的气象数据(风、辐射等等),雪盖(冰川)的面积、厚度,稳定(非稳定)同位素数据,地下水位数据,以及相关的社会经济数据等等.新的数据库还应该有良好的数据接口,能够和遥感卫星做到实时数据传递和更新.一方面是传统水文数据的缺乏;另一方面却是海量遥感数据需要整理利用,新的水文数据库亟需解决这个矛盾,为水文模型提供良好的数据支持.参考文献(R eferences):[1] Liu Chunzhen.The vulnerability of water resource in NorthwestChina[J].Journal of G laciology and G eocryology,2003,25(3):309-314.[刘春蓁.中国西北水资源的脆弱性[J].冰川冻土,2003,25(3):309-314.][2] Xia J un.A perspective on hydrological base of water securityproblem and its application study in North China[J].Progress inG eography,2002,21(6):517-526.[夏军.华北地区水循环与水资源安全:问题与挑战[J].地理科学进展,2002,21(6):517-526.]5912期谈 戈等:无资料地区水文预报研究的方法与出路 [3] Li Xiubin.The key area of the global change research --inter 2national research movement of land use/land cover change [J ].Acta G eographica Sinica ,1996,51(6):553-557.[李秀彬.全球环境变化研究的核心领域--土地利用/覆被变化的国际研究动向[J ].地理学报,1996,51(6):553-557.][4] Xia J un ,Tan G e.Hydrological science towards global change :progress and challenge [J ].Resources Science ,2002,24(3):1-7.[夏军,谈戈.全球变化与水文科学新的进展与挑战[J ].资源科学,2002,24(3):1-7.][5] Liu Changming.Sustainability and possibilities for water conser 2vation in North China Plain [A ].K arlsruhe A.Report No.4:Biospheric Aspect of Hydrological Cycle [C].G ermany :Brad B.1994.26-30.[6] Water Resources and Hydropower Planning and Design G eneralInstitute ,MWR.Handbook for calculating design flood of water resources and hydropower projects [M ].Beijing :China Water Power Press ,1995.[水利部水利水电规划设计总院.水利水电工程设计洪水计算手册[M ].北京:中国水利电力出版社,1995.][7] G e Shouxi.Modern Technology on Flood Forecast [M ].Beijing :China Water Power Press ,1995.[葛守西.现代洪水预报技术[M ].北京:中国水利水电出版社.1999][8] Xia J un.The progress and prospective of hydrological science[J ].Chinese Science Fund ,2000,14(5):293-297.[夏军.水文学科发展与思考[J ].中国科学基金,2000,14(5):293-297.][9] Liu Changming ,Yue Tianxiang ,Zhou chenghu.MathematicModel Application on G eoscience [M ].Beijing :Science Press ,2000.[刘昌明,岳天祥,周成虎.地理学的数学模型与应用[M ].北京:科学出版社,2000][10]Zhou Chonghu ,Luo Jiancheng.G eoscience Analysis on RemoteSense Image [M ].Beijing :Science Press ,1999.[周成虎,骆剑承.遥感影像地学理解与分析[M ].北京:科学出版社,1999.][11]Li Xin ,Cheng Guodong ,Lu Ling ,Comparison of spatial interpo 2lation methods [J ].Advance in Earth Sciences ,2000,15(3):260-265.[李新,程国栋,卢玲.空间内插方法比较[J ].地球科学进展,2000,15(3):260-265.][12]Hoeben R ,Troch P A.Assimilation of active microwave observa 2tion data for soil moisture profile estimation [J ].Water Resources Research ,2000,36(10):2805-2819.[13]Houser P R ,Shuttleworth W J.Integration of soil moisture re 2mote sensing and hydrologic modeling using data assimilation [J ].Water Resources Research ,1998.34(12):3405-3420.[14]McLaughlin D.Recent development in hydrologic data assimilation[J ].Reviews of G eophysics ,1995,(Suppl.):977-984.H ydrological Prediction in U ngauged B asinsTAN G e 1, XIA J un 1, L I Xin 2(1.Instit ute of Geographical Sciences and N at ural Resources Research ,Chi nese Academy of Sciences ,Beiji ng 100101,Chi na ;2.Col d and A ri d Regions Envi ronmental and Engi neeri ng Research Instit ute ,Chi nese Academy of Sciences ,L anz hou Gansu 730000,Chi na )Abstract :PUB (Prediction in Ungaged Basins )isone of recent focus of water resources management re 2search.In the biggest developing country of the world ,Chinese hydrologists have to face this difficult condition :Many basins in China are ungauged ,at least are imperfect gauged.In this paper major achievements of Chinese researches on PUB are sum 2marized ,and some unit hydrograph and inferential formulae in different areas are given first.It is point 2ed out that modern hydrology should fully use new systematic theory and method ,rely on computer technology and remote sensing means ,and look for a new outlet in the direction of numerical simulation for PUB.The article proposes that the research should base on data -abundant basin to build mathematic model and then explore the model to ungauged basins.To identify the suitability and precision of a hydrology model ,some measured data should be con 2cealed randomly or intentionally to check the precision of the model.At last ,some new theories and tech 2niques used for simulating the ungauged basins are ap 2praised ,such as distribution hydrological model ,re 2mote sense ,and four -dimensional data assimilation system.And some thoughts on hydrological study in the ungauged basins are put forward.K ey w ords :ungauged basins ;hydrological prediction691 冰 川 冻 土 26卷 。