水文現(xiàn)象特征分析及水文計(jì)算方法

毛　浪

（貴州森堡生態(tài)實(shí)業(yè)有限公司，貴州貴陽 550081）

水文現(xiàn)象特征分析及水文計(jì)算方法

毛浪

（貴州森堡生態(tài)實(shí)業(yè)有限公司，貴州貴陽 550081）

水資源在人類社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，因此，加強(qiáng)水文現(xiàn)象特征及計(jì)算方法的研究，有助于人們更好的把握水資源變化規(guī)律，從而采取有效措施，使其向?qū)θ擞幸娴姆矫姘l(fā)展。鑒于此，本文分析了水文現(xiàn)象中的周期性、隨機(jī)性、確定性和區(qū)域性等特征，并重點(diǎn)探討了水溫計(jì)算中的數(shù)理統(tǒng)計(jì)法及其計(jì)算方法，以期為保障水文研究工作的順利開展提供參考價(jià)值。

水文現(xiàn)象 特征分析 計(jì)算方法

水文現(xiàn)象在發(fā)生與發(fā)展的過程中容易受到氣象變化、地質(zhì)地貌、植被環(huán)境和人類活動(dòng)等方面的影響，變化的規(guī)律較為復(fù)雜，只有通過對(duì)河湖等水文現(xiàn)象進(jìn)行長期的觀察與分析，才能從中發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律與特征。因此，探討水文現(xiàn)象的特征分析及其計(jì)算方法，對(duì)順利開展水文研究工作有著積極的意義。

1　水文現(xiàn)象的主要特征

（1）周期性。隨著時(shí)間的推移，水文現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)周期性的變化。河湖等水體受到氣象因素的影響，會(huì)以年為周期出現(xiàn)豐水期和枯水期相互交替變化的規(guī)律，例如在一年四季降水中會(huì)出現(xiàn)多雨季節(jié)與少雨季節(jié)的周期變化；河流水量出現(xiàn)豐水期與枯水期的周期變化等。同時(shí)，河湖等水體的水文因長期的氣候變化影響，還存在多年變化周期規(guī)律。

（2）隨機(jī)性與確定性。在某一時(shí)刻或者時(shí)段，因?yàn)槭艿酱_定客觀因素的影響，水文現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)確定性特征。同時(shí)，因?yàn)槭艿讲煌瑥?fù)雜因素的綜合影響，在各種影響因素的共同作用下，水文特征還會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)性特征。例如某一河流斷面在下一年份的最高及最低水位和最大及最小流量等數(shù)值，其發(fā)生的時(shí)刻無法完全確定，隨機(jī)性比較強(qiáng)，這也在一定程度上增加了保護(hù)水資源的困難性。

（3）區(qū)域性。因?yàn)闅庀笠蛩嘏c地理因素存在區(qū)域性的變化規(guī)律，所以水文現(xiàn)象因其影響也存在區(qū)域性特征，如果流域的地理因素比較近似，其水文現(xiàn)象變化規(guī)律也會(huì)隨之呈現(xiàn)近似性。例如在同一地理區(qū)域內(nèi)的兩個(gè)流域，在流域面積相差無幾時(shí)，其水文現(xiàn)象的變化規(guī)律比較相似，從而體現(xiàn)水文現(xiàn)象的區(qū)域性特征。

2　水文計(jì)算方法

目前水文計(jì)算方法主要分為成因分析法、地理綜合法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法等三種，其中以數(shù)理統(tǒng)計(jì)法的應(yīng)用最為普遍。

數(shù)理統(tǒng)計(jì)法是基于水文現(xiàn)象隨機(jī)性，利用概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析統(tǒng)計(jì)水文特征值的規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)預(yù)估概率，從而為水資源的保護(hù)規(guī)劃提供和設(shè)計(jì)其所需的水文特征值。在運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行水文統(tǒng)計(jì)時(shí)，為了保證水文資料的有效性，做好水文資料的分析工作非常重要。

（1）水文資料可靠性方面的分析。水文資料來源和獲取方式不同，使得水文資料在可靠性方面會(huì)存在一定程度的差異，而《水文年鑒》中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)相對(duì)可靠。在規(guī)劃的水域內(nèi)開展水文測(cè)驗(yàn)工作時(shí)，測(cè)驗(yàn)人員需要注重對(duì)其可靠性進(jìn)行判別，例如上下游的水位是否相互協(xié)調(diào)；區(qū)域內(nèi)測(cè)流結(jié)果反應(yīng)水量是否保持平衡；各測(cè)站的水為基準(zhǔn)是否保持一致等。如果這些方面出現(xiàn)問題，測(cè)驗(yàn)人員需要找出問題原因，并判斷其為系統(tǒng)誤差或者是偶然誤差。

（2）水文資料一致性方面的分析。分析資料一致性是指實(shí)測(cè)序列中的水文資料是否為相同條件下所得。水文資料的一致性是開展水資源情況調(diào)查與評(píng)價(jià)的根本要求。例如分析徑流一致性時(shí)，需要分析降水徑流的關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià)，如果徑流在不同時(shí)期的點(diǎn)據(jù)基本為單一線，則說明其一致性較好；反之則說明其一致性被破壞，需要對(duì)其進(jìn)行修正。

（3）水文資料代表性方面的分析。水文條件作為總體特征，需要確定其保證率。因?yàn)榭傮w的未知性，所以在需要用用本對(duì)水文條件進(jìn)行估計(jì)，而實(shí)測(cè)序列較長時(shí)的代表性相對(duì)較好。依據(jù)我國實(shí)測(cè)的水文資料情況，實(shí)測(cè)序列在10a～15a時(shí)，其代表性較高。水文資料代表性可以通過降水與徑流差積曲線進(jìn)行分析，翼城縣水域豐枯的變化特征。如果水文資料的代表性較差，分析人員需要適當(dāng)延長計(jì)算所用代表系列，如果代表序列中存在缺項(xiàng)情況，則需要對(duì)其進(jìn)行插補(bǔ)，而延長與插補(bǔ)的方法是選擇系列更長和缺項(xiàng)少，且關(guān)聯(lián)性與成因聯(lián)系較強(qiáng)的鄰近站點(diǎn)，并利用函數(shù)關(guān)系計(jì)算來完成。

（4）水文資料獨(dú)立性方面新的分析。在水文資料的統(tǒng)計(jì)分析中，河湖的水文現(xiàn)象為隨機(jī)事件，所以在選擇水文資料時(shí)需要保持其獨(dú)立性，相互之間關(guān)聯(lián)的資料不同進(jìn)入同一分析系列，其中以一年取一個(gè)同類水位或者流量的實(shí)測(cè)資料，其組成系列的獨(dú)立行為最好。因?yàn)闃颖举Y料相對(duì)較少，在利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法計(jì)算時(shí)，得到的結(jié)果與總體真實(shí)結(jié)果難免會(huì)存在差距，所以在分析水文資料時(shí)，分析人員需要結(jié)合成因分析法和地理綜合法，從而對(duì)數(shù)理統(tǒng)計(jì)法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正。

3　水文資料數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法

根據(jù)水文資料樣本的采集與檢測(cè)條件，數(shù)理統(tǒng)計(jì)法是進(jìn)行水文統(tǒng)計(jì)的最有效方法，其在水文資料統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在頻率計(jì)算與相關(guān)分析兩方面。

（1）頻率計(jì)算。頻率計(jì)算的方法為:以實(shí)測(cè)水文特征值為隨機(jī)樣本，將其點(diǎn)繪在坐標(biāo)圖上，采取目測(cè)方式沿點(diǎn)群中心繪制光滑曲線，然后利用概率論原理，對(duì)理論頻率曲線進(jìn)行適線，并將其作為外延的用具，得出在不同頻率時(shí)水文特征值，為水資源的保護(hù)規(guī)劃提供依據(jù)。選擇合適的頻率曲線數(shù)學(xué)方程是進(jìn)行水文分析計(jì)算的難點(diǎn)，目前水文的隨機(jī)變量為何種分布仍然缺乏充足論證，只能采用相似的理論線型來代替，而理論線型不是對(duì)水文現(xiàn)象物理性質(zhì)推導(dǎo)得出，而是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料從數(shù)學(xué)已知概率的密度函數(shù)中選擇所得。

（2）相關(guān)分析。如果水文資料的收集時(shí)間較長，分析人員可以利用頻率計(jì)算方法取得水資源保護(hù)規(guī)劃所需數(shù)據(jù)。由于水文資料收集工作受到多種因素的制約，獲取的資料有限，代表性也比較差，所以需要對(duì)水文資料進(jìn)行插補(bǔ)與延展，以保證頻率計(jì)算方法的準(zhǔn)確性與有效性，而相關(guān)分析是實(shí)現(xiàn)這一目的的有效途徑。在水文計(jì)算的過程中采用相關(guān)分析，主要是分析各個(gè)水文變量中的相關(guān)關(guān)系，求出其相關(guān)線與方程式，從而實(shí)現(xiàn)水文資料系列的插補(bǔ)與延展。如果降水資料的觀察時(shí)間較長，分析人員可以計(jì)算出降水和徑流量間的關(guān)系，從而延展與插補(bǔ)水文流量資料。

4　結(jié)語

總之，水文現(xiàn)象特征分析及水文計(jì)算方法在水資源的合理利用與保護(hù)中起著重要的作用。只有掌握水文現(xiàn)象的主要特征，并依據(jù)水文資料選擇合適的計(jì)算方法，才能正確評(píng)估水文情況，從而為水資源的保護(hù)計(jì)劃提供可靠數(shù)據(jù)支持。

［1］瑪哈沙提·哈孜哈力，高萍.水文現(xiàn)象特征分析及水文計(jì)算方法探討［J］.水資源研究，2012，03：9-11.

［2］李揚(yáng). 水文頻率新型計(jì)算理論與應(yīng)用研究［D］.西北農(nóng)林科技大學(xué)，2013.