浅议无资料地区水文预报研究的方法

[摘要]无资料地区的水文研究是最近国际上水资源水环境研究的热点。本文阐述了中国在无资料地区水文研究采用的单位线地区综合法、地貌瞬时单位线法和推理公式法，并对无资料地区水文预报研究工作作了探讨。

[关键字]无资料地区水文预报方法

[中图分类号] P33 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-6-1

1引言

当今，相当多的区域缺水并不单纯是资源型缺水，而是管理型缺水或资源管理复合型缺水。流域水资源的科学管理需要建立在充分掌握本流域水资源状况，了解区域水资源时空变化规律的基础上。目前在很多国家和地区的许多流域，或是由于各种自然条件与人为因素的限制，一些基础性的水文数据都无法取得，更谈不上充分掌握本流域的水资源状况，给水资源的科学管理造成很大困难。全球的水文、气象台站大分布于欧洲、北美和日本的少数几个发达国家和经济发达地区。更多的发展中国家的广大面积上只布设了零星的水文、气象台站。据WMO的数据显示，全球每个水文站点的控制面积约从150km2到10000km2，而且最新数据显示，最近的20a，世界上的水文站点数量正在迅速萎缩，前苏联和一些发展中国家减少了25%—40%。

2中国在无资料地区的水文研究的方法

中国对无资料地区的水文模拟也很重视。20世纪80年代，为解决中国很多无资料的中小流域的洪水预报问题，全国27个省、市、自治区开展了水文研究工作，共采用约1500个流域，分析23000次暴雨洪水资料，取得了丰富的成果。系统分析的许多概念、方法被逐步引入这些研究中，具体可归纳为如下几个方面。

2.1单位线地区综合法

在纳希单位线的基础上，借助有水文资料流域的单位线要素或瞬时单位线的参数与其流域自然地理因子之间的相关关系，推求无资料地区的单位线或瞬时单位线。单位线法后来发展出经验单位线、瞬时单位线、综合单位线、综合瞬时单位线等分支方法。中国运用瞬时单位线法的对全国各省区不同覆盖类型的流域进行了系统研究，取得了较好的成果。瞬时单位线是对纳希模型中的关键参数n，k进行地区综合。它对流域内水文台站的要求低，只要通过流域自然地理特征得到相应参数就可以解决整个单位线问题，而且可以用于非线性外延，只需建立单位线参数与非线性影响因子的关系，据此得到非性改正后的单位线参数，继而可以得到整个流域的单位线。

2.2地貌瞬时单位线法

在水文资料十分短缺的流域，上述单位线法在做水文预报时仍存在许多困难。20世纪70—80年代，地貌瞬时单位线法（GIUH）发展起来，它是根据流域地貌信息（早期是通过地形图、航片取得，后来发展为通过卫片、遥感手段取得）以及水力因子（通过流域河网特征或水利工程所在地少量的水文测量取得），求得GIUH。国外的GIUH仅能用于3、4级河网，而且很少涉及水力因子的确定方法。中国已经建立了适用于任何级河网的GIUH，而且提出了若干种供选择的计算水力因子的方法。

2.3推理公式法

在无资料地区的水文预报中，最基本的要求是给出流域的最大流量值，最大流量出现的条件主要决定于净雨过程和汇流面积曲线形状的组合情况。对于无资料地区的净雨过程可以采用通过有较长雨量观测系列站的地区的统计资料绘制暴雨参数等值线图的方法给出数据。在使用该等值线图时必须检测等值线图上的数据对计算的无资料地区是否适用。推理公式对径流过程做了概化，参数综合的目的在于解决设计条件下参数量级的外延与向无资料地区的移用。它包含两个内容：一是根据单站各场次洪水分析所得的参数进行单站综合并探讨参数量级的外延；另一个是根据单站综合的参数进行地区上或分类上的多站综合。

3无资料地区水文研究的思考

传统的水文学多侧重采用水文观测、实验等手段，运用传统的数学、物理方法来研究。现代水文学则是采用现代的新理论、新方法来解决传统水文学所遇到的困难。这些新理论包括灰色系统理论、人工神经网络、分形几何、小波分析等。新的科学手段则包括计算机技术和遥感遥测“3S”技术等。遥感信息已经是现代地球科学研究的主要信息来源。现代水文学对无资料地区的水文预报研究的出路在于充分利用计算机技术和遥感手段所得到的流域信息，运用到系统论、信息论和控制论等现代科学方法，综合空间技术和计算技术，科学揭示水的变化发展规律，水资源时空变化规律。

4结论与讨论

水文预报是水文学为经济和社会服务的重要方面，特别是对灾害性水文现象做出预报，对综合利用大型水利枢纽做出短期、中期和长期的预报，作用很大。中国已开展预报服务的项目有：洪水水位与流量、枯水水位与流量、含沙量、各种冰情、水质等。无资料地区的水文研究从20世纪90年代开始逐步为全球的水文工作者所重视，也开始有了一些阶段性的成果。现在该项研究已经不只是局限于水的研究，更广泛领域的科学家也加入了进来，特别是气候和遥感领域人员的加入对该领域的研究工作起了很大的推动作用。

（1）无资料地区的水文研究涉及多个方面，水文科学研究现在将重点放在预测上是符合现实需要的。但是，随着全球变化日益为人们所重视，水资源安全被放在首要地位，水文预报研究的重点也不再是单纯的降雨洪水预报。现在的水文研究更注重土地利用、土地覆被的变化对水文过程的影响。随着遥感技术的不断发展，人们可以获得更为丰富的土地覆被信息以弥补水文站点不足带来的资料空白。相应的，当今无资料地区的水文模型不能再和从前一样只注重流域的地形、河网特征，不能只把大气降水认为是水文模型的一个单向输入源，应朝能够充分利用数字高程模型（DEM）、地表覆被变化、土壤含水量等多种遥感信息，能够耦合气象模型中的陆面过程，形成土壤、地表植被、大气三者有机结合的水文模型发展。水文模型要能够充分响应人类活动的干预。

（2）要建立一支整合多学科人才的研究队伍。现在无资料地区水文过程的研究要求除了水文学者作为中坚力量参与外，还要有遥感科学领域、气候领域、地球化学领域、计算机领域等多学科领域的科研人员的加入，分别在遥感影像的地学理解分析、大气陆面过程、地表地下稳定同位素、模型计算方法的实现和效率等方面对水文模型做出相应的贡献。

参考文献

[1]刘金平张建云.中国水文预报技术的发展与展望[J].水文，2005（6）.

[2]梁家志.水文情报预报工作进展与展望[J].中国防汛抗旱，2008（1）.

[3]张建云.中国水文预报技术发展的回顾与思考[J].水科学进展，2010（4）.