浅谈GIS在水文水资源分析管理领域中的应用

2020-01-13□马丁

河北水利 2020年4期

□马丁

随着我国现代化建设进程的逐渐推进，国家和政府高度重视对水文水资源的保护。在积极践行“水利工程补短板、水利行业强监管”水利改革发现总基调的社会背景下，提高水文水资源信息化程度，建设“数字水利”就显得尤为重要。GIS 技术具有管理和分析空间数据的核心作用，将会成为制定防洪减灾决策、开展水文模拟工作、监测水资源和环境的重要手段，在现代化建设的过程中具有重要指导意义。

1.GIS 的应用特点

1.1 基础电子地图

基础GIS 图对基础数据的要求十分严格，其所需基础数据采用的比例尺要视实际情况而定，但一般所选用的比例尺为1：25 万。而且基础电子图系统中所包含的数据十分广泛，既包括铁路、公路、水库以及基础设施，也包括居民点和城镇，甚至是河流湖泊位置等具体信息，其覆盖面极广。

1.2 专题电子地图

在水文水资源领域，相关技术人员可以借助GIS 软件建立其水文水资源专题地图，具体来说也就是将所涉及到的专题数字地理数据和基础电子地图进行叠加。在实际应用过程中专题地图对于水文水资源信息的描述更加具体详细，具有较高的专业性和实用性。在开展相关工作的过程中，水利工程、水文测站的分布情况，水资源分区等信息都在水文水资源专题GIS 地图上有所显现。

1.3 遥感信息库

遥感信息库是由经过解译后的基础地理数据信息而构成的数据信息库。在当今时代，借助比较先进的遥感影像，技术人员能够解译相关区域的水体信息，并且对水文水资源领域的各方面信息进行动态监测，借助GIS 艺术对同一区域不同时期的影像进行对比，就可以推断出该区域内水源水资源特征变化的结果以及趋势。

1.4 属性数据库

在描述空间数据的过程中，GIS 技术的基础数据库，也即GIS 属性数据库发挥了重要的作用。借助对这一数据库中的信息分析，可以充分获知该区域的水资源开发利用情况、地表和地下的水资源开发情况、水环境状况、水利工程参数及状况等详细信息。

1.5 软件系统

在上述水文水资源领域GIS 应用特征的基础上，适当采用GIS 嵌入技术能够构建水资源管理软件系统，对该区域水资源的开发利用实现科学化、规范化管理。具体来说，水资源管理软件系统既包含空间数据管理功能，涉及到属性数据管理功能，二者相辅相成，共同开展信息管理工作。

1.6 WebGIS 信息查询

WebGIS 信息查询主要为外部用户的系统查询提供了便利，借助这一查询系统，有需要的人员可以借助互联网技术对水资源和生态环境进行访问和查询，基本能够实现资源共享。

2.GIS 技术在水文水资源分析管理领域的应用

近些年来，在水文水资源领域，GIS技术得到了大范围普及以及迅速发展，几乎已经成为各单位人员水文水资源调查规划、水资源分析评价、洪水预报等工作的重要技术手段，为当今时代水资源的可持续发展立下了汗马功劳。具体来说，GIS 技术在水文水资源分析管理领域的应用主要体现以下几方面。

2.1 水文模拟

在水文模拟方面，可以建立起精准的数字地形模型以及科学的数字高程模型，并且以此为基础架构起数字化系统，进而实现对该河流流域水文信息参数的全方面监理。在实际应用过程中，GIS 技术的渗透能够实现传统水文模型和新时期流域特征的相互渗透融合，提高对流域水文模型模拟的精确度，对提高产汇流模拟、水文预报等方面工作具有重要的意义。结合现阶段水文模拟的发展情况来说，比较常规的分布式水文模型主要有SHE 模型、IHDM 模型以及不规则三角网格模型等，其中又数不规则三角网格模型的应用最为广泛。尤其是在大型流域的水文模拟中，对原始栅格节点数据的需求较低，对流域地形水文特征的描述精准度较高，具有较高的实用性。

2.2 防洪预警

近些年来，相关部门的人员不断探索防洪方面的GIS 技术应用角度，希望借助这一先进技术提高对防洪预测的精度，具体来说GIS 技术在防洪维度的应用具有以下几方面流程。一是借助GIS 技术建设管理平台。在对GIS 技术进行优化完善的过程中，可以借助技术建立起和库等防洪管理平台和决策平台跨越时间和空间的限制，对相应数据进行管理。与此同时，借助GIS 技术建立的平台，在功能和数据方面的稳定性和精准性更加符合，防洪的相关标准，能够有效保证决策的可靠性，信息管理效果十分显著。二是可以利用GIS 技术和水利学模型进行融合，建立洪涝灾害评估机制。在实际应用过程中，GIS技术和水利学模型的结合将会大幅度上增加管理方案的层次感是获得的数据信息能够被充分分析，进而提高计算洪水风险和强度的精准性，并对洪水的推进和淹没进行有效模拟，对每一次洪涝灾害所可能带来的危险和损失进行精准评估。在这一过程中，灾害模型的建立将会为相关人员的科学分析奠定数据基础，维护广大人民群众的经济利益。三是考虑到要建立洪涝灾害的多种模型，相关技术人员应该对各影响因素进行精准分析，并以此为依据划分灾害影响范围，而GIS 技术就是划分范围、制定相关决策的最主要依据，实现对重载的全面监测和系统评价，为后期的抢险抗灾工作提供了较大便利。

2.3 水环境监测

在水环境资源保护的过程中，GIS技术的应用能够更加迅速的协助相关人员制定水环境资源的监测保护方案。对于参与区域水资源保护的人员来说，完全可以借助GIS 技术软件对该区域水资源和水环境的历史资料进行查询，并且推算出水质的变化特点以及水环境的发展趋势。尤其是当比较严重的水污染事故发生时，相关部门和人员可以借助GIS 技术对污染物的扩散趋势进行模拟预测，以帮助管理人员在第一时间内制定有效的应急策略，阻断污染物的扩散，将污染为环境所带来的损失降至最低。

2.4 水资源评价

在区域发展的过程中，涉及到复杂的水资源规划问题，要求相关人员对该区域的生态环境、气象水文、地形地貌以及水旱灾害历史资料进行整理，并在此基础上，对规划结构的景观进行描述。在水资源规划方面，GIS 技术的应用可以扩大对信息的管理数量，构建起专门为水资源规划而生的支撑系统和相关平台，实现对水资源的宏观管理以及滚动规划。结合现阶段水资源评价机制的构建来说，比较常规的评价方法就是直接评定区域内的水资源总量以及其利用数量，这种方式很难直观展示区域内水资源的空间分布。尤其是在水资源空间分布严重不均衡、水资源短缺的地区，运用传统的评价方法，显然无法满足相关工作要求。但是，在GIS技术的辅助下，相关人员完全可以发挥其数据管理优势和分析功能，对水资源的空间分布信息进行特殊处理，结合水资源所在区域的一些数据信息进行基础地图绘制，确保相关要素能够囊括其中。在此基础上，都可以实现对水资源和人口分布关系的分析、水资源储蓄量与分布的关系分析。