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）

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）

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报的新方法。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。

无资料地区；水文研究；计算方法

1 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。另外，在水资源管理与配置上不够科学，有着很多主观行为，导致水资源遭到大量浪费，进而造成水资源压力越来越大。要想改变水资源贫缺的状况，通常从开源、节流两方面着手来解决。所谓开源，是解决水资源短缺的主要途径。对于水资源管理，科学的“节流”管理是最重要的手段。但现在，区域水资源短缺不仅是一个水资源短缺的数量问题，而是资源管理复合型缺水与管理型缺水。对水资源做到科学合理的管理，需要在对区域水资源实际情况充分了解的前提下，熟悉水资源的变动规律。现在很多国家与地区水文站的实际分布情况与其数据掌握和信息不能够达到相应的精度标准来构建水文模型，或者因为受到各类自然因素和人为因素的局限，甚至导致连基本的水文资料都没有，也就更难以掌握该流域的水资源现状，这给科学管理水资源带来了很大的不便。

全世界的水文气象站基本都分布于欧美等少数的发达国家和发达地区，而在中国只布建了很少的水文站与气象站。依照世界气象组织的相关信息可以看出，现在全世界所有水文站的面积为150～1万km2，但是参照最新信息，特别是最近几十年，全球的水文站数量在快速缩减，比如前苏联及发展中国家就缩减了40%左右。因此，需要水文学家务必要对无资料地方开展水文模型的研究，以满足水资源管理的需要。

2 无资源地区水文研究计算方法

我国是全球最大的发展中国家，现有3 400个水文站点。但我国面积辽阔，造成水文站点数量明显不足，有些站点的分布也不恰当，在发达地区与人口稠密处较多，而人烟稀少、交通不便的地区，站点相对很少。以至于在水文站较少的区域不能很好地掌握降水分布状况，不能构建准确的水文模型对这些区域流量的变化进行预测。基于这些原因，我国应当加强对水文模拟的重视。20世纪80年代，为了处理我国无资源流域洪水预报状况，针对我国各省自治区等进行水文探索工作，针对1 500多个流域分析了2万多次暴雨洪水预报，最终获得不少有效成果。现

对具体的无资料地区的水文计算方法进行分析。

2.1 关于相关分析方法

依照水文现象间的相互关系，应用观测较长的水文数据，以达到对观测系列短的水文数据进行延长，就如依照径流与降雨的关系，经过对系列较长的降雨参数进行观测，来做到对径流量资料的延长，之后根据有资料地区的水文计算方式进行计算［1］。

2.2 关于等值线图方法

各类水文的等值线图呈现的是此地区水文统计参数和水文特征的分布规律，通常会先依照历史观测较长的观测站的数据，来制出相应的水文等值线图，之后经过内插，最终得到此区域的水文设计数据。

2.3 关于经验公式方法

首先要构建出将要计算的水文特征数值与其他的水文特征数值、相关的地理参数间的经验关系，来对工程设计所需的有关水文特征数值的设计进行推求。

2.4 关于水文比拟方法

指的是在此流域的水文气象条件与下垫面状况基本一致的基础上，将流域的统计参数、水文特征数值及典型时空分布直接运用在无资料区域流域中，作为其设计根据。

2.5 关于水文调查方法

比如对无资料区域历史暴雨洪水状况进行调查，作为设计参照等，由于水文资料条件间没有一定界限，对于频率分析的标准目前长度还不够，因而即便有长时间实测水文资料，也要进行全面综合性考虑，才能得出有效的结果。

3 分析无资料流域水文

当前地球科学研究的信息主要来源于遥感信息，现在水文学对无资料区域进行水文预报研究就要合理应用遥感手段和计算机技术，来显露时空分布特性和地表信息流的动力学机制，以实现模拟流域水文性状的数值。

3.1 基础思路

当前有很多流域水文数值模型，如时间较早的陕北模型和新安江模型，当前的SHE模型等。这些模型应用的关键是对数学模型进行优选，来判断哪种数值模型在无资料地区最适合。首先要从资料充足的流域进行研究，这些流域要有足够的空间站点分布和充分资料，而且站点的布置要合理，可以精确地显示流域水文的空间变化，资料有较长的时间序列，可以展示出水文过程对于流域下垫面变化的反应。在研究时，先隐藏站点的大部分实测数据，选用数学模型依照少数站点的资料对隐藏站点的数值进行计算，找出与实测值相差最少的模型作为能运用到与模拟流域性质一样的区域的模型。

3.2 分布式水文模型

研究流域分布式水文模型是当代流域水水文学的重点，其能够与地球现有各个流域的遥感信息相互配合，模拟出准确的所有单元格内的水文进程，而后通过单元格之间的水力关系最终做到模拟全部流域的参数。因而，这是开展无资料流域水文分析的最有效方法。而分布式水文模型具体讲的是依照流域表层分布的水文参数与变量将水文时空变化特点，用数学模型进行阐述，其构建于GIS/RS前提之下，首先根据GIS/DTM建立了更先进的流域水系模型，使流域模型与汇流模型有效结合在一起。分布式水文模型是运用物理上的原理，而不是经验模型和统计模型，可以对流域中水文循环变化过程进行描述，确保其精准度。另外，其构建在DEM前提之下，对于没有水文测站资料的区域来讲是最合适的方法。

3.3 空间插值

研究无资料区域不能少了空间插值，其针对观测台站较少同时站点分布又不合理的区域有着很重要的作用。空间插值方法包括几何方法、统计方法、空间统计方法、函数方法与随机生成等，但现在还未有最适当的空间内插方法。因而，务必要依照数据的内在性质，依照研究数据的空间，再经过反复试验与比较，来选择一个于数据空间分布上最恰当的内插方式，而内插的结果一定要做到细致检测，在空间插值方法的分析上一定要让其具有优良的接口，而且要与GIS平台相互融合。

3.4 四维同化

四维同化也被称为数据同化系统，指的是在对数据时空分布的前提下，于数值模型的动态过程内结合新型数据的方法。其概念、方法与理论来自海洋科学和大气，在数学上通常借用估计理论、优化方法、控制论和误差估计理论，现在数据同化系统已经逐渐成熟。研究陆面与水文数据同化系统的要比研究海洋科学和大气中的数据同化晚一些，其是在20世纪90年代才开始研究的，运用“离线”陆面模型同化的微波遥感观测数据渐渐成为陆面数据同化系统的主要特征，陆面数据同化系统彰显了观测与模型的集成。所以，对陆面数据同化系统进行研究，对研究观测较少同时流域相对复杂的区域进行水文分析是很有必要的。构建陆面数据同化系统，从理论上讲，能够对陆面过程模型、土壤水分、模型和观测误差估计、水文模型及积雪中微波遥感观测等相关的生态科学和环境问题进行探讨，能够给无资料流域水循环研究供应更高的分辨率，而且可以收集物理与时空相似的土壤水分、温度及积雪等信息。

4 结语

针对无资料地区的水文研究，要与传统水文学相结合，同时采用现在新型水文学的方法与理论，以做到解决传统水文学的难题，确保无资料地区的水文资料更加准确。

［1］徐冲.有关地表径流过程的数学模拟［J］.水力电力发展，2013（7）：35-36.

Hydrological Analysis and Calculation Research of Un-Gauged Basins

Li Lanlan
（Xinxiang Hydrology and Water Resources Survey Bureau，Xinxiang Henan 453000）

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 predic⁃tion 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.

un-gauged basins；hydrological research；calculation method

P333

A

1003-5168（2016）10-0059-02

2016-09-20

李兰兰（1986-），女，本科，助理工程师，研究方向：水文水资源。