水文学前沿科学问题之我见

认为水文时间序列年际演变、降雨空间分布及动态变化、水文现象与下垫面的关系、优先流、坡面流、水文尺度转换、水文模型的"异参同效"、水文非线性等问题是当前面临的主要水文学前沿科学问题。论述这些问题的科学内涵、突破的可能切入点,以及对水文学进一步发展的推动作用。指出水文学的前沿科学问题应与时俱进。期待有更多的学者,尤其是青年学者来关心、发现、探讨水文学前沿科学问题。     

工程水文学在中国的发展

17世纪前,中国先祖对水文现象的观察和对水文循环的理解都处于同时代的世界领先水平。在定量水文学时期,由于未能及时注重并吸取促使科学快速发展的实验范式和理论范式,水文学在中国失去了与世界同步发展的机会。1949年以后,随着中国经济社会的蓬勃发展,特别是大规模水利建设和现代生态文明建设的驱动,在日新月异的现代科技支撑下,中国水文学不仅基本上实现了与世界同步发展,而且在流域水文模型、设计洪水理论和方法等领域取得了一些创新成果。当今正值深度信息化、大数据和智能化时代,仿真范式和数据密集范式正在引发新的科技革命,水文学的发展也进入佳境。未来水文学将是物理水文学、随机水文学、仿真水文学和数据水文学互相补充、融合发展的水文学,其对经济社会发展的支撑作用将会更加凸现。     

数据密集范式与水文学的未来

讨论了水文实验客观上的局限性及进一步发展的困难,论述了提升水文观测技术和方法的重要性及重点发展的若干方面。在分析科学研究数据密集范式产生背景及其强大生命力的基础上,指出水文学研究适合应用数据密集范式的理由,并提出了初步设想。呼吁水文学家应抓住机遇,在大力、深入发展水文遥感的同时,将发展数据水文学提上议事日程,摆到重要位置。展望未来,水文学将是在数据密集范式驱动下,物理水文学、随机水文学、仿真水文学和数据水文学相互补充、融合发展的水文学。     

水文尺度问题

本文探讨了涉及水文学基础的水文尺度问题。针对微观、中观和宏观三个尺度范围,说明不同条件下水文模拟与再参数化特点以及它们之间联系的复杂性。对流域尺度问题,还侧重讨论了空间变异性、单元与系统关系等。目的是强调水文尺度问题的重要性和水文学研究的方法论。     

水文生态学与生态水文学的区别与联系

通过对国内外水文生态学与生态水文学各自定义变迁等发展历程的回顾,分析了两者的区别与联系,指出水文生态学与生态水文学在最初定义与研究时各有侧重,但随着研究的推进和认识的加深,两者关注领域逐渐接近和重叠。认为水文生态学的研究更加系统,研究范围清晰,其中包含了生态水文学的研究内容。水文生态学是一门旨在打破学科专业界限、以跨学科研究理念为指导,研究以水为主体的不同类型、不同层次和不同时空尺度上的生态系统中,水文学物理过程与生态学生物进程相互作用、共同进化内在机制的学科。因此,两者应统一为同一学科,以学科交叉的理念为指导,由跨学科团队进行研究。     

应用地理信息系统建立水文模型的方法

地理信息系统（ＧＩＳ）春强大的地理数据管理和空间分析操作能力，为水文学提供了辅助建模工具，本文讨论了应用ＧＩＳ建立水文模型的些基本问题，包括水文地理数据描述和存储方式、水文遥感监测数据的应用、水文模拟机制及水文模型的系统集成方式。     

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。     

现代信息技术在水文领域中的研究及应用进展

近20年来,现代信息技术在水文学中的应用有了长足的发展,特别是近几年来,3S技术及ANN技术与水文模型的整合研究从技术上变得切实可行,从而为水文学的研究开创了新的研究领域.本文主要从RS、GIS、GPS及ANN技术四个方面论述了现代信息技术在水文领域包括防汛抗旱、水环境生态保护、水土保持及水文预报等方面的研究及应用现状.     

流域水文过程与植被相互作用研究现状评述

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。从中发现,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、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。有研究表明,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。     

地貌学和水文学的交叉研究

本文介绍了地貌学和水文学的交叉学科－水文地貌学和地貌水文学，研究了各自有关的河流地貌学模型和流域汇流数学模型。     

Present and future of hydrology

The complexities of hydrological phenomena, the causes that lead to these complexities, and the essences and defects of reductionism are analyzed. The driving forces for the development of hydrology and the formation of branch subjects of hydrology are discussed. The theoretical basis and limitations of existing hydrology are summarized. Existing misunderstandings in the development of the watershed hydrological model are put forward. Finally, the necessity of the expansion of hydrology from linear to nonlinear is discussed.     

北京市成立区县水文管理机构必要性探析

水文在服务首都水资源可持续利用和经济社会可持续发展进程中发挥越来越重要的作用。但是,由于目前北京市各区县没有单独的水文管理机构,区县水文在服务地方经济社会发展中还不够到位,同时区县政府对水文的支持也不够理想。旨在通过分析现行水文管理体制的弊端,以大兴区水文机构(大兴区水环境监测中心)为例,探讨了区县水文机构成立的可行性和必要性。从而对区县水文机构的职能进行重新定位,进而推动水文双重管理体制的进程,达到水文更好地服务地方经济社会发展的目的。     

城市化对石家庄市水文环境影响及对策思考

城市化进程加重了资源、交通、住房和排污管理负担。在气候、地下水、城市污水排放以及城市防洪等方面．对城市水文环境产生了极大的影响。在分析城市化对石家庄市区水文环境影响的基础上,结合石家庄水文工作发展现状．提出了开展城市水文研究、解决城市水文、面临的各种新问题的目标和任务以及相应的解决对策。     

浅谈数字化水文站

简要论述了数字水文站的基本功能需求和技术基础,在分析国内外水文站建设和管理现状的基础上,对数字水文站的基本内涵进行了初步探讨,并提出了“数字化水文站”建设应该以提高水文行业的整体支撑能力和全面实现水文现代化为核心,以数字化技术为手段,以满足社会经济发展需求为目的。     

基于GIS的分布式流域水文模型

分布式流域水文模型比较客观地描述实际水文过程,但需要强大的数据库支持。这一特点为地理信息系统(G IS)在分布式流域水文模型的研究与应用提供了可能,反过来又推动水文模型的发展。目前,基于G IS的分布式流域水文模型的研究已成为水文学研究的热点。本文总结了分布式流域水文模型的优越性,综述了G IS在分布式流域水文模型中的应用及二者集成方式研究与应用的进展,讨论了当前研究中存在的问题,指出了今后的研究方向。     

气候、植被变化与水文循环响应研究进展及展望

变化环境下观测的水文循环要素发生了显著性的趋势性变化,气候、植被与水文循环过程的相互影响及响应已成为全球变化研究中的前沿科学问题。系统综述了气候变化与水文循环、植被变化与水文过程,气候驱动下植被变化及其水文响应方面的研究进展。在此基础上,进一步讨论了气候、植被变化及水文循环响应中亟待加强的科学问题和主要研究内容。     

黄河流域水文站网布设与调整研究

阐述了水文站网的主要功能与作用,介绍了水文站网布设的传统与规范,指出了黄河流域水文站网发展现状与不足.根据<水文站网规划技术导则>的规定以及黄河流域的现实情况,提出了黄河流域水文站网布设和调整的目标与方向:深入探索水文规律,为流域规划及治理开发与管理奠定基础;完善暴雨洪水泥沙监测,为防汛和水库调度服务;强化区域水量与水质监测,为水量调度与水资源管理服务;努力实现水生态和水环境监测,为维持黄河健康生命服务.     

基于云计算架构的水文大数据云平台建设

随着信息技术的应用发展,水文行业在水情采集、分析、业务处理等方面产生的数据量急剧膨胀,突发性汛灾情的频发使得各水文领域应用系统对调用数据的时效性和并发性要求越发严苛,现代高效的水文数据中心的建设需求随之变得更加迫切。大数据技术与云计算技术在海量异构数据的高效存储、处理、数据挖掘等方面具有天然优势,在气象、国土等行业已落地应用,但水文行业目前尚未有大数据和云计算技术的应用先例。综合水文大数据的特点和目前浙江省水文中心私有云建设现状,创造性提出基于云计算与大数据技术的混合云水文数据中心架构设计,以满足海量水文数据高效分布式采集、融合与分发,同时为水文数据的挖掘分析提供操作平台。     

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。