分布式水文模型研究与应用进展

分布式水文模型是探索和认识复杂水文循环过程和机理的有效手段，也是解决许多水文实际问题的有效工具。当前水多（洪水）、水少（干旱）、水脏（水质污染）、水浑（土壤侵蚀）的现状，以及全球气候变化和数字水文学的兴起，为分布式水文模型的研究、开发和应用带来了巨大的挑战。本文从当前水文水资源研究的热点问题出发，系统总结了分布式水文模型在解决水文学面临的重要问题中研究与应用的现状以及主要进展与不足，探讨了分布式水文模型的发展趋势，并讨论了建模中存在的难点问题和关键技术。     

中国的主要水问题及水文学的机遇

从水资源开发利用与保护、水旱灾害防治等方面论述中国当前存在的主要水问题：水危机和水浪费同时存在、水污染日趋严重、防洪减灾任重道远、生态环境破坏严重、全球气候变暖产生不利影响；进而论述水文学研究面临的新课题：水文现象的不确定性、人类活动对水文的影响、水位频率计算、水资源开发利用的最佳效应、水资源供需分析、农业节水灌溉机理及水旱灾害的防治，并指出必须加强对这些新课题的研究     

水利工程影响下的洪水预报研究进展

水利工程的大规模修建严重影响了流域自然条件下的水文循环过程,大大降低了流域洪水预报精度,考虑水利工程影响的洪水预报已经成为国内外水文学领域研究的重难点问题之一。综述了国内外水利工程对洪水影响的研究,并基于影响机制,从概念性集总模型改进法、分布式水文模型法和水文学与水力学耦合法等角度分析了国内外考虑水利工程影响的洪水预报研究成果,提出了未来相关研究的建议。未来需要在不断加深对水利工程影响机理认识的基础上,加强水利工程的普查力度,分离不同水利工程的影响贡献,寻找更具普适性的研究方法。     

生态水文职能演进与管控体系实践——江苏宿迁的探索

<正>一、问题的提出水文学是研究水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律,并运用这些规律为人类服务的知识体系。水文学有很多分类,如环境水文学、生态水文学、地质水文学等,这里探讨生态水文背景下江苏宿迁水文部门的职能演进和探索实践。生态水文学是将水文学和生态学结合在一起,从水资源的自然属性出发,选择概念并进行理论推导,提出生态与水文的统一原理,用于预测气候变化条件下植物的生态响应程度,以及引致水文规     

小流域暴雨山洪水文模型与水动力学方法计算比较分析

针对小流域暴雨山洪精细模拟问题,提出了小流域时空变源混合产流模型,以小流域为单元构建了暴雨山洪分布式模拟模型,开发了可视化时空变源分布式水文模型软件FFMS和水动力学计算软件FHMS。以宝盖寺小流域场次暴雨洪水计算为例,分别采用水文学和水动力学方法计算了小流域暴雨山洪过程,并分析了两种方法的计算精度、效率、实用性等。案例研究结果表明:(1)水文与水动力学方法均可实现小流域暴雨山洪的模拟,模拟结果与实测基本一致;(2)对于无资料小流域暴雨洪水计算,水文学建模速度快,计算效率更高,水动力学方法建模和计算效率更低;(3)在复杂地形条件下暴雨洪水形成机理、演进过程模拟方面,水动力学计算结果更加精细和准确;在山区中小流域洪水预报预警方面,水文学方法更加实用。     

水利基础知识一百问(一)

正1.什么是水文?答:水文,指自然界中水的变化、运动等的各种现象。现在一般指研究地球上水的形成、循环、时空分布、化学和物理性质以及水与环境的相互关系,为人类防治水旱灾害,合理开发和有效利用水资源,不断改善人类生存和发展的环境条件,提供科学依据。2.水文条例中对水文事业的定位?答:水文事业是国民经济和社会发     

水的问题与可持续发展——对1998年长江洪灾的一些反思

许多发展中国家正面临各种水的问题，可持续发展不仅提出了新的概念，且已拓广到水的管理的主要准则方面．本文以１９９８年长江特大洪水为例，反思洪水灾害问题，对洪水的自然原因和人类活动影响以及面临的严峻的防洪问题做了分析，并探讨了水的规划与可持续发展的关系．最后对消除长江中下游的洪患提出了几点建议：不断加强洪患意识；科学治水，依法治水；重视分洪工程；提高标准，加固干堤，整治险段，消除隐患．     

气候变化和人类活动对水文循环影响研究进展

气候变化和人类活动是影响流域水文循环过程和水资源演变规律的两大驱动因素,所引起的水文效应已成为当前全球变化研究领域的焦点问题。水循环系统是气候系统的重要组成部分,气候变化对水循环要素的影响必然导致流域水资源的时空变化。同时,人类活动对流域水循环的影响也日益显著,主要表现为土地利用/覆被变化、修建大型水利工程等引起的流域下垫面条件变化,进而影响流域内的产汇流机制。针对气候变化和人类活动对流域水循环要素的影响机制,从水文要素时空变化检测与归因的角度对主要研究结果进行回顾,探讨了变化环境下水循环要素变化的检测与归因分析研究方法,并总结了定量区分气候变化和人类活动对水循环过程影响研究中的主要问题和不足,提出了未来需要重点加强气候变化和人类活动对水循环要素变异的驱动机理及贡献分解研究、加强水循环要素时空变异特征的诊断以及模型评价技术和不确定性量化研究等。     

全球变化下黑河流域水文学研究与关键进展

从流域水资源储量、水平衡以及流域水循环与水文过程等方面,分析了现阶段黑河流域水文学的主要研究领域及其关键进展。结果表明:在全球变化背景下,黑河流域水文学研究在水资源与水循环、水文模拟与观测、水文响应以及水资源规划与管理方面取得了丰硕的成果;应进一步重视黑河流域水文机理的物理模拟与预测,进一步把握其变化规律,不断改进分析手段和观测技术,进行多学科、多角度、多指标研究,更加重视流域水污染和生态水文学方面的研究。     

流域水文过程与植被相互作用研究评述

从流域水文过程与植被相互作用规律、流域生态水文模型、流域生态水文对气候变化的响应三个方面，对国内外相关研究现状进行了总结分析。研究发现，当前流域水文学正在从以单一水循环过程为主要研究对象发展成以研究水分、能量与物质耦合循环以及水文过程与生态过程的相互作用等为主要内容的综合性和交叉性学科。现关于流域水文过程与植被之间的关系研究多集中于单向作用的研究，如水文过程对植被的影响研究和植被变化对水文过程的影响研究，而对水文过程与植被之间的反馈机制以及对流域内土壤-植被-大气复杂系统的整体研究不足，缺乏对流域水文过程与植被相互作用机理的全面认识。研究表明气候变化已经影响到流域水文过程和植被生长，气候变化下的流域生态水文响应是水文学研究的前沿课题。水文学需要强化对流域生态水文机理的研究，只有在充分揭示流域生态水文机理的前提下，才能预测未来气候变化下的流域生态水文响应。生态最优性原理能够解释植被对外界环境变化的响应，从而被应用于描述植被与水文过程的相互作用。基于生态最优性原理的流域生态水文模型已逐渐成为生态水文学的研究热点之一。     

水文学的发展及其所面临的若干前沿科学问题

通过回顾水文学的发展史,指出客观上总是存在着两条相辅相成、互相促进、不断提高的水文学发展轨迹。通过归纳水文学已取得的主要学术成就,认为物理学的渗透和本构关系的揭示是水文学理论进步的重要条件。当今水文学面临的若干困惑,主要来自对其本构关系的研究相对薄弱,由此凝炼出水文学的前沿科学问题主要是:非线性问题、尺度转换问题、空间变异性问题、坡面流速问题、确定性与随机性互补问题、水文时间序列长期演变规律问题、“异参同效”问题、预测模型问题、时空探源问题和误差问题等。加强或重视对这些前沿科学问题的研究,将会有力地促进水文学的理论和应用水平不断提高。     

深度学习水文预报研究进展综述Ⅰ——常用模型与建模方法

数据密集研究范式主导的数据水文学正在成为水文研究的一个重要方向,而善于从大量数据中挖掘规律的深度学习理论推动了近年来数据驱动水文预报的研究热潮,并不断和水文学科融合,逐步成为数据水文学的重要研究方法体系。从深度学习与水文预报学科交叉的角度,简要介绍水文领域常用深度学习模型的原理与结构及其应用于水文预报中的一般建模方法,在此基础上进一步介绍深度学习与水文物理机制整合的基本方法,以期为相关研究人员开展深度学习水文预报研究提供有益参考。     

Do highly anthropized hydrological conditions in marshes influence fish communities according to their life-history strategies?

Alterations of natural hydrology in aquatic ecosystems are known to strongly impact the community composition of different taxa. Surprisingly, literature on the potential influence of hydrology on fish community composition is still very scarce in agricultural marshes, where canals represent one of the few remaining aquatic habitats. This study is aimed to address this research gap by monitoring fish communities in independent hydrological units differing in hydrology management over a 6 years period. We predicted variable fish responses to the hydrological context according to different life-history strategies (opportunistic, equilibrium, or periodic species). Periodic and opportunistic species were the most frequently observed. Despite differences in hydrology between canals (but little variation over years), we found that hydrology explained only a very low proportion of variation in the composition of fish communities. In particular, the flooding duration of meadows in early spring did not influence the composition of fish communities, not even the abundance of periodic species expected to rely on such temporary habitats. Instead, fish communities were more influenced by local habitat variables (aquatic vegetation cover, turbidity, tree roots, and refuges under the canal banks). The hydrological management of most hydrological units for agricultural purposes (i.e., severe flood abatement in spring and shallow water depth in canals in summer) was found to be incompatible with conservation goals to promote more diverse fish communities between hydrological units. Therefore, we call for further investigations in similar habitats covering a larger range of hydrological conditions.     

基于SVAT模型的喀斯特地区水文过程尺度效应研究

水文模型尺度效应是水文学研究的前沿问题,为深入探索水文模型的空间尺度效应,本文采用耦合遥感数据的 SVAT 模型,分别在研究区—区县单元—小流域三个不同量级的空间尺度,基于蓝水绿水视角,对贵阳市非城镇地区的水文变化过程进行模拟,结果表明：在降水量保持不变的情况下,随着植被覆盖度的不断增加,三个不同空间尺度的生态绿水量均呈线性增长趋势;渗漏量在区县和小流域空间尺度,产生了少量异常值,但均为小数点第三位之后的微小波动;水文变化趋势总体上表现出良好的一致性;SVAT 模型对研究区水文变化过程的模拟,尺度效应影响较为有限。     

GIS技术在水文水资源领域的应用现状与展望

水文水资源领域引入GIS地理信息系统,为水文水资源管理、查询、分析和模拟提供了一条加快捷有效的途径。GIS地理信息系统在水文水资源领域的应用主要有五个方面:地表水资源及地下水资源的空间分布和调配;流域面雨量计算;地下水资源勘查;水文模拟及水情预报。GIS地理信息系统在水文水资源领域应用的主要发展趋势包括四个方面:加强应用标准和规范的研究和制定;建立具有水文水资源特色的地理空间数据库;GIS融合水文水资源专业模型;GIS软件向多维发展。     

Effects of dykes on plant species composition in a large lowland river floodplain

The effects of floodplain fragmentation by dykes on grassland vegetation were evaluated through field studies along the Middle Elbe River (federal states Saxony‐Anhalt and Brandenburg, Germany). Plant species composition was examined in 206 sites between 1996 and 1998 in the entire floodplain, which can be divided into the floodplain types ‘recent floodplain’, ‘older floodplain’ (which is separated from the recent one by dykes) and the ‘margin of the floodplain’ (which is the part of the older floodplain that forms the boundary and is furthest from the river). Dynamics in hydrology were examined weekly between November 1996 and February 1999 with the help of 40 water level wells which were installed near the studied sites. The hydrological parameters ‘average water level’, ‘average groundwater level’, ‘flooding duration’, ‘flooding depth higher 50 cm above soil surface’ and ‘standard deviation of the water level line’ were calculated to characterize the considered floodplain types and to relate species composition to hydrology. Furthermore several parameters of current management of the vegetation were recorded to evaluate the importance of land use versus hydrology for floodplain grasslands. Detrended and canonical correspondence analysis (DCA, CCA) were used to identify major environmental gradients governing the vegetation and to determine if there is a relationship between the different locations within the floodplain, variation in species composition, and gradients of measured environmental variables. The results indicate that the vegetation is closely related to a combination of water level fluctuations, which are different among the floodplain types, and soil moisture, while type and intensity of current management are not important in this context. The results of contingency tables underline the significance of dykes for the occurrence and absence of individual species among the floodplain types. The observed patterns can also be explained by the different hydrological properties of the recent and older floodplain as the results of logistic regression reveal. Furthermore, disturbance and dispersal processes and their alteration by dykes have to be taken into account to explain the pattern of species occurrence. Partial ordination detected residual differences in vegetation among the different floodplain types after accounting for the effects of the measured environmental variables. Grain size distribution is discussed as a further factor that might influence species composition. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

数字水利技术在深圳市东江水源工程运用简介

数字水利是中国水利现代化的关键环节，它是现代计算机技术与信息技术与水利技术的新结合。其核心技术有远程自动化监控技术、通讯和计算机网络技术、数据库技术等等。通过对数字水利技术在深圳市东江水源工程运用的介绍，反映数字水利在深圳水利中的实现情况。     

气候变化对滇中引水工程取水影响分析

气候变化正在逐渐改变全球的水循环现状,并对水文水资源及其应用产生重大影响。在联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)对气候变化趋势进行分析的基础上,优选近期、远期气候变化情景,并模拟在未来气候变化情景下金沙江流域干流主要断面的逐日流量过程,用以分析气候变化对金沙江干流石鼓断面水文干旱以及对滇中引水工程取水的影响。研究结果表明:受未来可能的气候变化影响,金沙江干流石鼓断面的水文干旱发生强度和发生频率都将有所增加,远期较近期具有高的不确定性;滇中引水工程不可取水天数和可调水量将会增加,但总体而言对工程的不利影响较小。     

考虑水位过程变异的非一致性最低通航水位设计方法

在河道断面水位年际变异和年内分配变异的综合作用下,基于历史资料的最低通航水位设计值已无法反映真实的水位变化规律,导致船舶的通航安全面临威胁。为设计出合理的最低通航水位,本文结合分解合成思想和二阶矩变异概念,提出了考虑水位过程变异(即不同时间尺度下水位特征值的年际变异和水位过程的年内分配变异)的非一致性最低通航水位设计方法——频率-保证率法。该方法不仅符合工程水文学中关于设计水文过程的定义,兼顾了年保证率和频率的概念,而且综合考虑了水位年际和年内分配的双重变异,可为其它工程水文设计提供参考。本文将该设计方法应用于澜沧江允景洪水文站,并将设计结果与均值变异条件下采用频率-保证率法、方差变异条件下采用综合历时曲线法的设计结果作比较,对本方法的优势进行了验证和讨论。     

湿润地区岩溶流域水文规律与确定性水文模拟

由于岩溶地区下垫面条件的复杂特性,造成了岩溶流域水文规律及径流形成过程的复杂多变性,研究这些规律和过程对于岩溶地区的水资源开发利用和经济建设有着极大的意义。通过几年来的研究工作,我们在这些方面取得了一定的进展。这篇论文概述了岩溶水文学的研究方法及途径,讨论了岩溶地区水文规律及确定性水文模拟,介绍了我们研制的岩溶流域水文模型及应用情况。