水文水资源领域技术需求及其实践应用

□许 峰（辽宁省本溪水文局）

0 前言

随着我国国民经济的发展、城市化进程的加快以及人民生活水平的提高，我国水资源短缺、水环境恶化以及洪涝干旱灾害频发等问题正日益严重。在新时期下，面临水资源问题的日益严重和经济社会可持续发展的需要，这都需要我们不断提高水文水资源领域科学技术的研究与应用，通过积极探索现代水文、水资源的变化规律，提高水文监测、预测预报的自动化水平和信息服务能力，提高水资源的开发利用与调度水平，以优秀的科学技术水平支撑我国水利事业的可持续化发展和水资源的可持续化利用。

1 水文水资源领域的技术需求分析

1.1 与国际先进技术水平的差距

1.1.1 水文技术

近年来，我国虽然在水文理论、水文实验、水文模拟以及观测方法都取得了长足进步，但与国际先进水文技术相比，我国水文科技水平仍存在着一定的差距，并表现为：洪涝干旱灾害的预测技术和监测技术水平仍较为落后，技术实施效果较差；对于大尺度的水文问题研究较少，尤其对于全国范围或全球范围这种尺度的水文问题很少研究；对于区域性的水文研究，以及生态系统中水循环机理研究仍处于起步阶段；水文领域中相关技术的理论研究和实验研究仍较为薄弱，新技术与新方法的开发与应用较为缓慢等等。

1.1.2 水资源技术

近年来，我国在可持续化发展理念指导下，在水资源管理与利用等多个方面进行了深入研究，然而由于我国水资源领域中技术研究的起步时期较晚，其技术水平与国际先进水平之间仍有着较大的差距，主要体现在：我国水资源整体利用率较低，保护能力较差；水资源管理体系不完善，缺乏系统、科学的理论支持；各流域间的水资源调配能力偏低，流域间的调配技术在我国仍处于初步研究阶段等等。

1.2 水文水资源领域中的技术需求

1.2.1 加强洪涝灾害和干旱灾害的形成规律与预报监测技术的研究，如卫星遥感技术、雷达测雨技术、地理信息系统等等；加强对水文信息采集、传输、整理和汇总等关键技术的研究，并以此建立水文水资源共享信息平台，从而为减轻洪涝干旱的灾情提供准确、高效的水文水资源信息和技术支撑。

1.2.2 加强对不同流域生态需水量的计算分析，制定出完善的水资源评价指标和评价方法；加强对水资源承载能力评价，探索利用现代水文技术来正确分析评价水资源的新途径与新方法。

1.2.3 加强对水资源形成与演化机理研究，加强对水资源开发利用与保护技术的研究，加强对水资源系统、生态系统以及经济社会系统相互制约与相互依存关系的定量研究，从而为我国水资源的可持续利用提供科学的基础。

2 我国水文水资源领域技术的应用现状

2.1 水文领域的技术应用现状

在水利工作中，水文即是研究我国各种水堤的存在、分布、运动和变化规律的科学，并探讨水体的物理、化学特性以及对生态环境的作用。早在古代，我国即开始了对水文现象的研究与观测，并积累了丰富的水文知识，我国曾有史书记载的大禹治水即是水文知识的有效利用。进入21世纪以来，随着信息技术、遥感技术和网络技术的兴起，我国水文领域科学技术的应用现状为：

一是随着我国城市化进程的加快以及工、农业的发展，都加剧了水源的污染和对水资源的需求程度，水资源的供需矛盾也正日趋激烈。因此，近年来水文科学技术的研究与应用领域，正逐渐朝着水资源开发利用最优化的方向发展，以期望为客观评价、合理开发利用以及保护水资源提供准确、及时的水文信息数据。

二是现代科学技术的发展与应用，使得我国水文信息的获取手段与分析方法获得了长足进步。例如随着遥感技术、网络技术、计算机技术在水文领域中的应用，使水文的观测与研究逐步向着自动化与信息化方向发展。同时，各种新型的水文模拟方法和水文系统分析方法，也使得人们对水文现象的研究能力得到了大幅度提升。

2.2 水资源领域的技术应用现状

2.2.1 随着社会经济的发展，原有的复杂水资源系统经过人类活动的改造会变得更加复杂，要实现对水资源体系的系统研究与应用，就需要引入现代化的系统理论与数学理论。近年来，随着系统理论与数学理论在我国水利工作中的不断引入，极大的丰富了水资源领域中的理论研究方法。

2.2.2 随着现代计算机技术的发展，可以对复杂的数学模型进行方便的数值求解，从而使得复杂的水资源系统寻找到了便利的解决途径，可以利用计算机技术进行多方案的比较分析，并以此建立复杂的定量化模型，从而实现水资源调度的实时分析与计算，实现水资源配置的最优化。

3 水文水资源领域中相关技术的实践应用

3.1 各种新技术的实践应用

3.1.1 在水文基础理论的研究方面，近年来我国加强了对水文站网密度分析、水文分区、变化环境下的流域特性分析等方面的技术研究工作，为水利工作的顺利开展提供了重要的技术支持。

3.1.2 在水文新技术的应用方面，采用了时差法超声波测流、图像分析技术、激光法泥沙分析、墒情监测技术、远程遥感技术等多种新技术，明显提升了水文信息监测、采集与传输的水平。

3.1.3 在流域水文模型方面，积极采用了HEC-HMS模型、分布式水文模型在我国特定区域进行了实例研究与应用。这些水文模型的建立，不仅对水文信息有良好的验证性与实用价值，而且具备了洪涝干旱预报、水资源预测、水资源评价等多种功能。

3.1.4 在水资源和水质评价方面，通过采用各类新型的数学分析方法，如层次分析法、神经网络法等对水资源评价、墒情预测、水质评价等各个方面的应用进行了探索性研究，实现了对地表水、地下水和水资源的综合性评价与预测分析。

3.1.5 在水文水资源信息的共享方面，通过建设水文水资源信息共享平台，提高了水文水资源信息整体服务水平与服务能力。文章中着重以水文水资源信息共享平台的建设为例，分析了水文水资源领域中信息共享技术的应用成果。

图1 国家水文水资源信息共享平台总体架构图

3.2 水文水资源信息共享平台的实践应用

如图1所示，国家水文水资源信息共享平台主要由数据整理、汇编、转换与输入系统、节点数据库群、应用服务支持平台，以及水文信息服务系统这四个层面所构成。

3.2.1 数据整理、汇编、转换与输入系统。其功能主要是负责将水文采集系统所采集到水文数据，以及非水文部门汇交的水文数据根据要求进行整理与汇编，然后存入到相应节点的水文数据库中。

3.2.2 节点数据库群。节点数据库群是由中央节点和多个流域节点、省级节点、地市级节点通过网络连接而成。其中，每一个节点的节点数据库都是由地表水数据库、地下水数据库以及水质数据库等多个数据库所组成。每一个节点均可维护一个节点的数据库系统，并且负责管理本节点存储的各类水文数据。

3.2.3 应用服务支持平台。应用服务支撑平台是建立在节点数据库群的基础之上，是国家水文数据库存储体系和服务体系的软件实现，通过建立各类业务逻辑与公共逻辑，支持系统的运行服务和为各类水文信息的服务功能提供支撑。

3.2.4 水文信息服务系统。它是国家目前信息共享平台所需要开发的主应用系统，主要实现水文信息发布、水文基本信息查询和水文数据分析等多种功能。

4 结语

水是生命之源，生态之基。水文工作不仅是国民经济和社会发展的基础性公益事业，而且在政府决策、社会公共服务以及水资源管理等各个领域中也发挥着越来越重要的作用。近年来，我国水文水资源领域科学技术进步非常明显，有力推动了水文工作逐步朝着现代化与信息化的方向迈进。文章从我国水文水资源领域技术现状及需求出发，并就近年来水文水资源领域技术的实践应用进行了研究与探讨，希望促进我国水文水资源领域各项新技术得到更好的推广与应用，为我国水利事业的可持续性发展作出应有的贡献。

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