水文水資源領域技術需求及其實踐應用

□許 峰（遼寧省本溪水文局）

0 前言

隨著我國國民經濟的發展、城市化進程的加快以及人民生活水平的提高，我國水資源短缺、水環境惡化以及洪澇干旱災害頻發等問題正日益嚴重。在新時期下，面臨水資源問題的日益嚴重和經濟社會可持續發展的需要，這都需要我們不斷提高水文水資源領域科學技術的研究與應用，通過積極探索現代水文、水資源的變化規律，提高水文監測、預測預報的自動化水平和信息服務能力，提高水資源的開發利用與調度水平，以優秀的科學技術水平支撐我國水利事業的可持續化發展和水資源的可持續化利用。

1 水文水資源領域的技術需求分析

1.1 與國際先進技術水平的差距

1.1.1 水文技術

近年來，我國雖然在水文理論、水文實驗、水文模擬以及觀測方法都取得了長足進步，但與國際先進水文技術相比，我國水文科技水平仍存在著一定的差距，并表現為：洪澇干旱災害的預測技術和監測技術水平仍較為落后，技術實施效果較差；對于大尺度的水文問題研究較少，尤其對于全國范圍或全球范圍這種尺度的水文問題很少研究；對于區域性的水文研究，以及生態系統中水循環機理研究仍處于起步階段；水文領域中相關技術的理論研究和實驗研究仍較為薄弱，新技術與新方法的開發與應用較為緩慢等等。

1.1.2 水資源技術

近年來，我國在可持續化發展理念指導下，在水資源管理與利用等多個方面進行了深入研究，然而由于我國水資源領域中技術研究的起步時期較晚，其技術水平與國際先進水平之間仍有著較大的差距，主要體現在：我國水資源整體利用率較低，保護能力較差；水資源管理體系不完善，缺乏系統、科學的理論支持；各流域間的水資源調配能力偏低，流域間的調配技術在我國仍處于初步研究階段等等。

1.2 水文水資源領域中的技術需求

1.2.1 加強洪澇災害和干旱災害的形成規律與預報監測技術的研究，如衛星遙感技術、雷達測雨技術、地理信息系統等等；加強對水文信息采集、傳輸、整理和匯總等關鍵技術的研究，并以此建立水文水資源共享信息平臺，從而為減輕洪澇干旱的災情提供準確、高效的水文水資源信息和技術支撐。

1.2.2 加強對不同流域生態需水量的計算分析，制定出完善的水資源評價指標和評價方法；加強對水資源承載能力評價，探索利用現代水文技術來正確分析評價水資源的新途徑與新方法。

1.2.3 加強對水資源形成與演化機理研究，加強對水資源開發利用與保護技術的研究，加強對水資源系統、生態系統以及經濟社會系統相互制約與相互依存關系的定量研究，從而為我國水資源的可持續利用提供科學的基礎。

2 我國水文水資源領域技術的應用現狀

2.1 水文領域的技術應用現狀

在水利工作中，水文即是研究我國各種水堤的存在、分布、運動和變化規律的科學，并探討水體的物理、化學特性以及對生態環境的作用。早在古代，我國即開始了對水文現象的研究與觀測，并積累了豐富的水文知識，我國曾有史書記載的大禹治水即是水文知識的有效利用。進入21世紀以來，隨著信息技術、遙感技術和網絡技術的興起，我國水文領域科學技術的應用現狀為：

一是隨著我國城市化進程的加快以及工、農業的發展，都加劇了水源的污染和對水資源的需求程度，水資源的供需矛盾也正日趨激烈。因此，近年來水文科學技術的研究與應用領域，正逐漸朝著水資源開發利用最優化的方向發展，以期望為客觀評價、合理開發利用以及保護水資源提供準確、及時的水文信息數據。

二是現代科學技術的發展與應用，使得我國水文信息的獲取手段與分析方法獲得了長足進步。例如隨著遙感技術、網絡技術、計算機技術在水文領域中的應用，使水文的觀測與研究逐步向著自動化與信息化方向發展。同時，各種新型的水文模擬方法和水文系統分析方法，也使得人們對水文現象的研究能力得到了大幅度提升。

2.2 水資源領域的技術應用現狀

2.2.1 隨著社會經濟的發展，原有的復雜水資源系統經過人類活動的改造會變得更加復雜，要實現對水資源體系的系統研究與應用，就需要引入現代化的系統理論與數學理論。近年來，隨著系統理論與數學理論在我國水利工作中的不斷引入，極大的豐富了水資源領域中的理論研究方法。

2.2.2 隨著現代計算機技術的發展，可以對復雜的數學模型進行方便的數值求解，從而使得復雜的水資源系統尋找到了便利的解決途徑，可以利用計算機技術進行多方案的比較分析，并以此建立復雜的定量化模型，從而實現水資源調度的實時分析與計算，實現水資源配置的最優化。

3 水文水資源領域中相關技術的實踐應用

3.1 各種新技術的實踐應用

3.1.1 在水文基礎理論的研究方面，近年來我國加強了對水文站網密度分析、水文分區、變化環境下的流域特性分析等方面的技術研究工作，為水利工作的順利開展提供了重要的技術支持。

3.1.2 在水文新技術的應用方面，采用了時差法超聲波測流、圖像分析技術、激光法泥沙分析、墑情監測技術、遠程遙感技術等多種新技術，明顯提升了水文信息監測、采集與傳輸的水平。

3.1.3 在流域水文模型方面，積極采用了HEC-HMS模型、分布式水文模型在我國特定區域進行了實例研究與應用。這些水文模型的建立，不僅對水文信息有良好的驗證性與實用價值，而且具備了洪澇干旱預報、水資源預測、水資源評價等多種功能。

3.1.4 在水資源和水質評價方面，通過采用各類新型的數學分析方法，如層次分析法、神經網絡法等對水資源評價、墑情預測、水質評價等各個方面的應用進行了探索性研究，實現了對地表水、地下水和水資源的綜合性評價與預測分析。

3.1.5 在水文水資源信息的共享方面，通過建設水文水資源信息共享平臺，提高了水文水資源信息整體服務水平與服務能力。文章中著重以水文水資源信息共享平臺的建設為例，分析了水文水資源領域中信息共享技術的應用成果。

圖1 國家水文水資源信息共享平臺總體架構圖

3.2 水文水資源信息共享平臺的實踐應用

如圖1所示，國家水文水資源信息共享平臺主要由數據整理、匯編、轉換與輸入系統、節點數據庫群、應用服務支持平臺，以及水文信息服務系統這四個層面所構成。

3.2.1 數據整理、匯編、轉換與輸入系統。其功能主要是負責將水文采集系統所采集到水文數據，以及非水文部門匯交的水文數據根據要求進行整理與匯編，然后存入到相應節點的水文數據庫中。

3.2.2 節點數據庫群。節點數據庫群是由中央節點和多個流域節點、省級節點、地市級節點通過網絡連接而成。其中，每一個節點的節點數據庫都是由地表水數據庫、地下水數據庫以及水質數據庫等多個數據庫所組成。每一個節點均可維護一個節點的數據庫系統，并且負責管理本節點存儲的各類水文數據。

3.2.3 應用服務支持平臺。應用服務支撐平臺是建立在節點數據庫群的基礎之上，是國家水文數據庫存儲體系和服務體系的軟件實現，通過建立各類業務邏輯與公共邏輯，支持系統的運行服務和為各類水文信息的服務功能提供支撐。

3.2.4 水文信息服務系統。它是國家目前信息共享平臺所需要開發的主應用系統，主要實現水文信息發布、水文基本信息查詢和水文數據分析等多種功能。

4 結語

水是生命之源，生態之基。水文工作不僅是國民經濟和社會發展的基礎性公益事業，而且在政府決策、社會公共服務以及水資源管理等各個領域中也發揮著越來越重要的作用。近年來，我國水文水資源領域科學技術進步非常明顯，有力推動了水文工作逐步朝著現代化與信息化的方向邁進。文章從我國水文水資源領域技術現狀及需求出發，并就近年來水文水資源領域技術的實踐應用進行了研究與探討，希望促進我國水文水資源領域各項新技術得到更好的推廣與應用，為我國水利事業的可持續性發展作出應有的貢獻。

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