水文与水资源复习题
一、名词解释
水文现象:指地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动形式。
降水:大气中水汽凝结后以液态水或固态水降落到地面的现象
蒸发:水分子从水面、冰雪面或其它含水物质表面以水汽形式逸出的现象
渗流:陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、含水层或沙漠的水流
径流:水从地表渗入地下及在地下流动的现象
水文循环:地球上或某一区域内,在太阳辐射和重力的作用,水分通过蒸发、水汽输送、降水、入渗、径流等过程不断变化、迁移的现象
中泓线:河道中各横断面水流最大流速点的连线。
深泓线(溪线):河道中各横断面最大水深点的连线。
河道弯曲系数:沿河流中泓线两点间的实际长度与其直线距离的比值
河流的横断面:是指与水流方向垂直的断面
河流的纵断面:河流从上游至下游沿深泓线所切取的河床和自由水面间的剖面
河流的比降:河段首尾两端的高程差与其长度之比就是纵比降
分水线:地形上的脊线将降水分开,成为流域的界线,称为分水线
流域:分水线围成的面积
闭合流域:地上分水线与地下分水线重合的流域。
河川径流:下落到地面的降水,由地面和地下汇流到河槽并沿河槽流动的水流
等流时线
共时径流面积
二、原理(填空、选择、简答)
河川径流的特征值包括:流量、径流总量、径流模数、径流深度、径流系数
河川径流形成过程包括:降水、蓄渗、坡地漫流(产流)、河槽集流(汇流)四个阶段。
水文循环有:区域大循环、领域小循环两种类别,大循环(海洋、云和大气、陆地、海
洋),小循环(海洋、云和大气,海洋或陆地、云和大气、陆地)
一定时段区域水量平衡的基本方程:降水=径流+蒸发
数据资料的基本统计特征数:平均数、方差、变差(标准差)、变差系数、偏态系数
频率、概率和累积频率有何区别:频率是经验数据计算出来的,概率是依据理论分布计
算的,累积频率是大于或小于某个值的频率之和。
累积频率(经验累积频率)与设计频率的区别:设计频率是由经验频率按照某种(皮尔
逊3型曲线)推算的虚拟频率。
连续序列数据与不连续序列数据:
降水、洪水的三要素
降雨有哪些主要损失
城市径流有哪些特殊性
三、计算
平均数
标准差
变差系数
目前, 我国水资源的现状是社会城市工业快速发展, 人口数量增长伴随工农业的迅速增长。在工农业的不断发展中, 尤其是进入工业城市以后, 人口的迅速发展和数量的急剧增加, 使得水资源紧缺的问题逐渐凸显出来, 水资源的紧缺问题已经成为影响中国经济发展的重要原因。
近年来, 伴随着全球气候变暖的加剧, 中国的很多地区进入到少雨区和半干旱区, 地面水资源严重不足, 持续的干旱严重影响了水资源的利用和开发, 对人们的生活造成较大的影响, 而以当前的实际情况来看, 人们对水资源的使用不断增加, 在生产生活过程中对水资源的浪费也加剧了水资源的压力, 为了解决诸如地表水少的问题, 人类过度开采地下水资源, 造成地下水资源的严重浪费, 给水文工作带来巨大的压力。
1 当前我国水资源的现状
1.1 水资源污染现象较为严重
当前水资源的污染问题已经成为全国性的问题, 从地表到地下, 从河流的上流蔓延到中上游, 从城市扩散到农村, 水污染的问题越来越突出, 成分也更加的复杂, 随着工业的不断发展, 现阶段的污染不仅仅包括农药的相关残留, 还包括一定的重金属和化工材料, 通过这些被污染的水源进行灌溉, 不仅仅对土地的资源造成一定的影响, 使得浅层的地下水受到污染, 同时因为地下水污染, 对居民的用水安全会造成一定的影响。通过水资源的不断流动, 使得土壤的环境也会出现问题, 对植物的生长造成一定的污染, 对食品的安全造成一定的影响。相关的调查显示, 人们的饮用水在较多的地区都会出现严重的问题, 城镇居民饮用水的合格率较低, 因此在现阶段的工作中对水污染的治理工作是较为重要的。
1.2 山区的水资源出现减少的现象
近年来, 我国南方地区和山区的水资源出现衰减的情况, 其中较为严重的是淮河地区, 水资源出现锐减, 减少了近百分之十, 使得这些地区的水资源出现严重的短缺。山区地区的水资源也出现不同程度的减少, 一些河流在上游就出现断流的情况, 直接对中游和下游地区的环境造成影响, 河流不断的出现断流的情况, 甚至是枯竭的问题, 使得地下水的补给出现问题, 造成下游地区水资源的使用短缺, 水土流失的现象严重, 河床不断的抬高, 对周围的环境带来严重灾害和问题, 对水文工作的展开带来阻碍。
1.3 地下水资源过度开采
随着地表水资源的不断紧缺, 人类过度的对地下水进行开采, 引发一系列的严重问题和后果, 形成地下水的严重漏洞和资源的浪费, 导致公路和水利铁路等各个方面出现问题, 桥梁的塌陷和地表的下沉, 地表的环境遭到严重的破坏, 水资源的浪费造成人们的生活用水和各项工业用水的缺乏, 使得资源出现紧缺, 对一些交通不便利的地区来讲对水资源的运输是较为不便的。除此之外还有诸如此类的很多问题。比如, 在过度的开采使用工程中, 地下水水位的急剧下降, 形成了地下水呈现出漏斗的形态。从而, 对地面造成了塌陷、裂开、下陷的情况;湖泊、河流的水量不断减少形成河床干涸等灾害。而泉水流量的减少, 对于古建文物与古建筑的保护造成了影响, 甚至因泉水的枯竭使旅游景点和各种古迹失去了应有的旅游价值。水井枯竭。井水使用水量的减少造成水井报废, 或掉泵, 致使含沙量增加, 从而造成设备维修费与耗电量的增加。进而, 影响了植被的生长情况, 造成水土流失。破坏房屋、公路、铁路、桥梁、水利、市政公用设施、矿山等工程建筑物开裂、倾斜、倒塌、埋没。造成人与牲畜伤亡。使地下水水质恶化。
2 水文资源和气候变化的关系
2.1 水资源和气候变化之间相互的作用
气候的变化是目前世界各国关注的问题, 气候的变化主要的问题是自然的循环和气候的变化, 这些变化对水资源的循环产生一定的影响, 改变了水资源的分布和生态环境的循环, 对经济的发展造成阻碍, 生态环境造成破坏。影响水资源的重要因素是生态环境的变化, 气候的转变使得原本的水循环体系受到干扰, 造成水资源在进行日常的供给中出现问题, 造成资源的短缺。
气候资源的一些相关因素的变化是我们在进行水文工作中面临的问题, 是一个不确定的因素, 对工作的展开提出了一定的挑战, 如果不能全面的考虑经济活动或者是自然环境等因素, 会对水资源系统造成较大的威胁, 如果控制不好会出现自然的灾害和问题, 对人类的社会活动和经济活动造成一定的影响。在进行水文工作的过程中必须关注所有的不确定因素, 加大管理工作的投资强度。
在展开工作的过程中需要将水资源和气候资源之间相互变化的关系进行研究, 实现水资源的有效管理, 将水资源的使用和未来的供水体系进行协调, 做好水资源的基础工作, 将气候的因素和非气候的因素分开进行探索, 在未来的过程内, 虽然气候的变化是影响水资源合理使用的重要部分, 但是因为水文工作的提前防范, 可以将即将到来的问题进行及时的预防, 一旦出现问题可以及时的进行解决。为了解决水文变化和供求不断增加的矛盾, 水力资源管理部门应该设置相关的安全管理系统, 对一些变化较大的地区进行系统的预警和防治, 一旦出现问题可以进行调整, 保持生态的完善和水资源的合理规划, 并在此基础上实施一定的蓄水工程和远程调水工程, 维持水资源的平衡。
2.2 水文工作的具体措施
在进行水文工作的过程中, 需要进行一定的规划和计算, 在进行计算的过程中采用的时间尺度是以地球的地理过程的稳定不变为前提的, 在进行水文工作的过程中对计算的方法和分析的方法提供一定的模拟技术和统计计算, 计算这些方法所需要的资料和样本要进行关注, 对样本的提取要符合时代的发展。
为了能够监测水文过程的变化需要对水文参数进行一定的改进, 需要增加全球以及各地水文资料和水文参数的资料, 加强全球水文资料的构建, 进一步的了解气候的指导作用, 利用不断发展的科学技术对一些数据和方法进行改进。对于发展中国家, 可以吸取发达国家的先进成果和技术经验, 和先进的机构取得联系, 将本国的气候变化纳入到国际研究的资源中去, 利用国外的先进经验进行自身工作的指导。在进行绘制的工作中, 需要关注世界各国的研究成果, 将世界各国的气候和研究成果进行汇总, 制定出较为全面的参考资料, 为后续水文资料的展开提供宝贵的参考。
具体措施如下:对水资源的投入加大力度, 增加检测水文检测基础设施建设。做好水文资源发展规划工作, 纳入水资源发展年度计划和总体规划中, 并加以利用和实践;努力提高水文资源监测报告水平, 提高水资源水量和水质监测质量;把水文资源监测报告、水质监测、通信设施作为工程措施纳入规划安排, 要下大力度研究水资源经费问题, 拓宽经费渠道, 完善投入机制。水资源自动测报系统的管理与建设, 要纳入水资源行业管理, 充分发挥水资源系统的作用。同时, 根据实际情况, 对水利信息和水利通信化工作有关任务也应交由水资源系统一并承担。
3 结束语
综上所述, 中国作为一个发展中的国家, 在政治、经济和科技方面的发展还是存在一定的问题, 资源的短缺、人口的拥挤以及资源的分布不均匀是我国在经济发展中需要关注的问题, 也是制约我国经济发展的因素, 使得我国水文和水资源面临较为严峻的挑战。因此, 在经济的发展中, 需要将水资源和社会的发展相适应, 做好水资源的研究工作, 在进行水文工程的相关工作中, 使用新型的技术和手段, 增强干旱地区水资源系统对环境变化、气候变化的适应能力促使中国的水文资料系统能够安全、正常、可靠地运行。除此以外, 还应该对排污系统, 饮用水的水源地, 国际河流等加大管理力度, 如果发生了重大水体污染事故, 还可以进行快速的检测。
参考文献
[1]李颖.水文与水资源工作面临的挑战[J].吉林农业, 2010, 07:211-212.
[2]刘君华.水文与水资源工作面临的挑战[J].能源与节能, 2013, 08:71-72.
[3]夏军, 刘春蓁, 任国玉.气候变化对我国水资源影响研究面临的机遇与挑战[J].地球科学进展, 2011, 01:1-12.
关键词:水文;水资源;挑战
中图分类号: TV213 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2016)13-85-2
0 引言
目前,我国水资源的现状是社会城市工业快速发展,人口数量增长伴随工农业的迅速增长。在工农业的不断发展中,尤其是进入工业城市以后,人口的迅速发展和数量的急剧增加,使得水资源紧缺的问题逐渐凸显出来,水资源的紧缺问题已经成为影响中国经济发展的重要原因。
近年来,伴随着全球气候变暖的加剧,中国的很多地区进入到少雨区和半干旱区,地面水资源严重不足,持续的干旱严重影响了水资源的利用和开发,对人们的生活造成较大的影响,而以当前的实际情况来看,人们对水资源的使用不断增加,在生产生活过程中对水资源的浪费也加剧了水资源的压力,为了解决诸如地表水少的问题,人类过度开采地下水资源,造成地下水资源的严重浪费,给水文工作带来巨大的压力。
1 当前我国水资源的现状
1.1 水资源污染现象较为严重
当前水资源的污染问题已经成为全国性的问题,从地表到地下,从河流的上流蔓延到中上游,从城市扩散到农村,水污染的问题越来越突出,成分也更加的复杂,随着工业的不断发展,现阶段的污染不仅仅包括农药的相关残留,还包括一定的重金属和化工材料,通过这些被污染的水源进行灌溉,不仅仅对土地的资源造成一定的影响,使得浅层的地下水受到污染,同时因为地下水污染,对居民的用水安全会造成一定的影响。通过水资源的不断流动,使得土壤的环境也会出现问题,对植物的生长造成一定的污染,对食品的安全造成一定的影响。相关的调查显示,人们的饮用水在较多的地区都会出现严重的问题,城镇居民饮用水的合格率较低,因此在现阶段的工作中对水污染的治理工作是较为重要的。
1.2 山区的水资源出现减少的现象
近年来,我国南方地区和山区的水资源出现衰减的情况,其中较为严重的是淮河地区,水资源出现锐减,减少了近百分之十,使得这些地区的水资源出现严重的短缺。山区地区的水资源也出现不同程度的减少,一些河流在上游就出现断流的情况,直接对中游和下游地区的环境造成影响,河流不断的出现断流的情况,甚至是枯竭的问题,使得地下水的补给出现问题,造成下游地区水资源的使用短缺,水土流失的现象严重,河床不断的抬高,对周围的环境带来严重灾害和问题,对水文工作的展开带来阻碍。
1.3 地下水资源过度开采
随着地表水资源的不断紧缺,人类过度的对地下水进行开采,引发一系列的严重问题和后果,形成地下水的严重漏洞和资源的浪费,导致公路和水利铁路等各个方面出现问题,桥梁的塌陷和地表的下沉,地表的环境遭到严重的破坏,水资源的浪费造成人们的生活用水和各项工业用水的缺乏,使得资源出现紧缺,对一些交通不便利的地区来讲对水资源的运输是较为不便的。除此之外还有诸如此类的很多问题。比如,在过度的开采使用工程中,地下水水位的急剧下降,形成了地下水呈现出漏斗的形态。从而,对地面造成了塌陷、裂开、下陷的情况;湖泊、河流的水量不断减少形成河床干涸等灾害。而泉水流量的减少,对于古建文物与古建筑的保护造成了影响,甚至因泉水的枯竭使旅游景点和各种古迹失去了应有的旅游价值。水井枯竭。井水使用水量的减少造成水井报废,或掉泵,致使含沙量增加,从而造成设备维修费与耗电量的增加。进而,影响了植被的生长情况,造成水土流失。破坏房屋、公路、铁路、桥梁、水利、市政公用设施、矿山等工程建筑物开裂、倾斜、倒塌、埋没。造成人与牲畜伤亡。使地下水水质恶化。
2 水文资源和气候变化的关系
2.1 水资源和气候变化之间相互的作用
气候的变化是目前世界各国关注的问题,气候的变化主要的问题是自然的循环和气候的变化,这些变化对水资源的循环产生一定的影响,改变了水资源的分布和生态环境的循环,对经济的发展造成阻碍,生态环境造成破坏。影响水资源的重要因素是生态环境的变化,气候的转变使得原本的水循环体系受到干扰,造成水资源在进行日常的供给中出现问题,造成资源的短缺。
气候资源的一些相关因素的变化是我们在进行水文工作中面临的问题,是一个不确定的因素,对工作的展开提出了一定的挑战,如果不能全面的考虑经济活动或者是自然环境等因素,会对水资源系统造成较大的威胁,如果控制不好会出现自然的灾害和问题,对人类的社会活动和经济活动造成一定的影响。在进行水文工作的过程中必须关注所有的不确定因素,加大管理工作的投资强度。
在展开工作的过程中需要将水资源和气候资源之间相互变化的关系进行研究,实现水资源的有效管理,将水资源的使用和未来的供水体系进行协调,做好水资源的基础工作,将气候的因素和非气候的因素分开进行探索,在未来的过程内,虽然气候的变化是影响水资源合理使用的重要部分,但是因为水文工作的提前防范,可以将即将到来的问题进行及时的预防,一旦出现问题可以及时的进行解决。为了解决水文变化和供求不断增加的矛盾,水力资源管理部门应该设置相关的安全管理系统,对一些变化较大的地区进行系统的预警和防治,一旦出现问题可以进行调整,保持生态的完善和水资源的合理规划,并在此基础上实施一定的蓄水工程和远程调水工程,维持水资源的平衡。
2.2 水文工作的具体措施
在进行水文工作的过程中,需要进行一定的规划和计算,在进行计算的过程中采用的时间尺度是以地球的地理过程的稳定不变为前提的,在进行水文工作的过程中对计算的方法和分析的方法提供一定的模拟技术和统计计算,计算这些方法所需要的资料和样本要进行关注,对样本的提取要符合时代的发展。
为了能够监测水文过程的变化需要对水文参数进行一定的改进,需要增加全球以及各地水文资料和水文参数的资料,加强全球水文资料的构建,进一步的了解气候的指导作用,利用不断发展的科学技术对一些数据和方法进行改进。对于发展中国家,可以吸取发达国家的先进成果和技术经验,和先进的机构取得联系,将本国的气候变化纳入到国际研究的资源中去,利用国外的先进经验进行自身工作的指导。在进行绘制的工作中,需要关注世界各国的研究成果,将世界各国的气候和研究成果进行汇总,制定出较为全面的参考资料,为后续水文资料的展开提供宝贵的参考。
具体措施如下:对水资源的投入加大力度,增加检测水文检测基础设施建设。做好水文资源发展规划工作,纳入水资源发展年度计划和总体规划中,并加以利用和实践;努力提高水文资源监测报告水平,提高水资源水量和水质监测质量;把水文资源监测报告、水质监测、通信设施作为工程措施纳入规划安排,要下大力度研究水资源经费问题,拓宽经费渠道,完善投入机制。水资源自动测报系统的管理与建设,要纳入水资源行业管理,充分发挥水资源系统的作用。同时,根据实际情况,对水利信息和水利通信化工作有关任务也应交由水资源系统一并承担。
3 结束语
综上所述,中国作为一个发展中的国家,在政治、经济和科技方面的发展还是存在一定的问题,资源的短缺、人口的拥挤以及资源的分布不均匀是我国在经济发展中需要关注的问题,也是制约我国经济发展的因素,使得我国水文和水资源面临较为严峻的挑战。因此,在经济的发展中,需要将水资源和社会的发展相适应,做好水资源的研究工作,在进行水文工程的相关工作中,使用新型的技术和手段,增强干旱地区水资源系统对环境变化、气候变化的适应能力促使中国的水文资料系统能够安全、正常、可靠地运行。除此以外,还应该对排污系统,饮用水的水源地,国际河流等加大管理力度,如果发生了重大水体污染事故,还可以进行快速的检测。
参 考 文 献
[1] 李颖.水文与水资源工作面临的挑战[J].吉林农业,
2010,07:211-212.
[2] 刘君华.水文与水资源工作面临的挑战[J].能源与节能,2013,08:71-72.
[3] 夏军,刘春蓁,任国玉.气候变化对我国水资源影响研究面临的机遇与挑战[J].地球科学进展,2011,01:1-12.
2.1处理好水资源和气候变化之间的关系
气候变化与自然的循环对于水资源的循环会产生一定的影响,在分布以及生态环境的循环方面对水资源产生影响,进而使得生态环境遭到破坏,制约了经济的健康发展。生态环境的变化在极大程度上影响着水资源,气候的不规则变化干扰了水循环体系,从而出现资源短缺问题。因此,在进行水文工作过程中,要对气候资源的相关因素变化进行分析,因为这些因素是不确定的,所以在一定程度上给水文工作的正常有效开展提出了严峻的考验和挑战,要全面地考虑经济活动以及自然环境等因素,否则就会对水资源造成严重的威胁,甚至会发生自然灾害等问题,这无论是对于社会活动或者是经济活动来说都将会造成负面影响。基于此,在开展水文工作时要将所有不确定因素进行全面综合地考虑,加强水文管理,并对水资源与气候变化之间的相互作用进行详细的分析和研究,进而有效管理水资源,将水资源进行充分的利用,做好水资源的基础工作,提前做好水文工作的防范工作,及时对将会出现的问题进行预防,以此确保出现问题时可以及时进行有效解决,合理规划水资源,保持生态系统的完善,维持水资源的平衡。
2.2水文工作的具体措施
水文工作的有效开展对于加强水资源的保护具有重要的作用,所以,做好水文工作就显得极为重要,但是由于水文与水资源工作中还面临着许多的挑战,这就需要有关人员能够采取一些积极的有效的具体措施来加以应对。具体而言,可以采取以下几点措施。首先,有关人员应该注意改进以及调整水文的参数,详细收入各个地区的水文资料,加强对于各种气候的了解,同时还要懂得利用现金卡的技术进行全球水文资料库的构建与完善,以真正能够有效的检测出水文过程中的变化。实际上,与国外发达国家相比,我国水文相关的技术以及经验都有些欠缺,这就要求有关人员能够结合我国的基本国情开展我国的水文工作,与此同时,还要注意结合国外的气候特征以及研究成果加强对于我国水文工作的研究。具体而言,可以采取如下举措:有关政府方面可以加大支持力度,加强水文检测基础设施的建设,在实际开展水文工作之前做好规划,为提高水文工作水平奠定条件。同时,采取行之有效的措施提高水文资源检测报告水平,以此提升水资源的水量以及水质检测质量。另外,要拓宽水资源的经费渠道,完善投入机制,从而为更好地开展水文与水资源工作夯实基础。
3结论
随着时代的不断向前发展,人们的生活质量得到了很大的改善,但是相应的需求也在不断的增加,用水需求就是其中之一,人们的生活以及工作中都离不开水资源的补给,这是生命的重要源泉,但是就目前现状而言,我国水资源已经处于比较匮乏的状态,已经不能很好的保障人们的生活以及生产正常用水需求,因此,做好水文以及水资源的工作就尤为关键,这同时也给其工作带来了严重的挑战。这就要求有关人员能够意识到水文以及水资源工作的重要性,避免过度的开采地下水资源,积极的采取一些措施加强管理,实现水文以及水资源的合理开发以及保护,以更好的促进我国社会经济的健康发展。
参考文献
[1]李金行.水文与水资源工作面临的挑战[J].中小企业管理与科技(上旬刊),(5):85-86.
[2]杨宏宇.浅谈水文与水资源工作面临的挑战[J].科技创新与应用,(11):221.
[3]张杨波.新时期水文与水资源工作面临的挑战[J].商品与质量,2016(46).
气候变化对水文水资源系统影响的研究情况现状
中国气候变化和全球气候变化的趋势大致相同。这一百年来,中国整体气温升高0.4℃~0.5℃,略低于全球气温升高的0.6℃,在过去的一个世纪里,其问最温暖的时间在20世纪20~40年。在我国,西北、华北和东北三个地区气温变暖突出,特别在于我国西北地区气温升高最为显著,位于全国领先地位,但是在华东地区气温变暖不够明显。
1.具体研究步骤
因为生态环境是一个相互作用,联系紧密的整体,所以研究水文水资源,就必须从温度,降水,蒸发、气候和其他变化入手,根据这些和水文水资源息息相关的因素来判断预测水文水资源的趋势,对供水领域的供水量变化做出决定。在研究中主要采用“假设模型”的研究方法,例如通过检测气候出现了某种变化,进而考虑水文循环主要由哪几种部分组成,分析这些在这些因素的作用下,分预测会来各种变化,进一步分析气候变化对水文水资源的影响,研究主要通过以下四个步骤进行:
a.对气候变化情景进行科学严谨的定义
b.建立并且验证水文模型
c.把气候变化情景输入水文模型,进行科学模拟,从而分析气候变化区域的水文循环和水文变化流量
d.根据模型来预测气候变化对水文水资源的影响,并且根本预测结果来调整应对措施,从而降低不良影响结果。建立未来气候变化情景水文模型是判断水文水资源变化的关键环节。
2.气候变化对水文水资源的具体影响
气候变化对水文水资源的影响是巨大的,主要可以从以下两个方面进行考虑:第一,气候变化对天然径流量的影响;第二,气候变化对水资源系统的供应和该区域水资源需求量的影响。前者可以通过节水、节能来进行产生影响,例如服从自然规律;后者通过进行人工干预,例如建设工程设施、水资源管理和影响社会经济发展。研究表明气候对水文水资源主要为以下几个方面:
a.根据研究表明,我们可以看到径流对气候敏感变化的反应程度是不同的,主要趋势为从南到北、从湿润到干旱地区敏感程度逐渐上升,并且降水对温度变化的敏感程度也很好。中国河流的年径流变化的主要形式有:在全国的主要江河中,淮河以南地区的河流径流部门降低其水以上,北部略少。但是因為气候变化,全球气温升高,我国河流径流可以产生一下三种变化:第一,全国的大江大河径流不可避免的减少;第二,北部径流量减少南部径流量增加;第三:减少径流北部南径流量增加。
b.根据实际情况来改变水资源管理体系,提高管理效率,尽可能的建立适应气候变化的合理的管理机制,注意水资源管理和保护工作,完善相关法律法规,治理水资源必须要合法。随着全球变暖,大多数流域表现出干化的趋势,自然径流量减少显著,供水和需求之间的矛盾日益尖锐。
c.温室效应越来越严重,使得全球气温不可避免的升高,这将导致我国西北部高寒山区冰川萎缩,河流冰川补给大大减少;未来气候变化将会改变我国主要河流流域的水文变化,但是不会产生跨气候带的水文变化;中国水资源的变化会导致原生态敏感脆弱地区更加敏感脆弱,以至于产生不可逆转的后果。
关键词:GIS,水文水资源,数据分析,技术应用
随着计算机技术不断发展与普及, 水文研究技术也出现了前所未有的新面貌, 水文科学正面临着一场革新。GIS在水文水资源领域的应用, 促进了水文研究工作的进展。
由于水资源缺乏的现状, 水文水资源领域的研究工作受到了广泛关注。相关人员投入大量的研究, 在研究过程中如何准确获取水文资料、图像、空间信息等内容, 是当下很多研究者考虑的问题。而GIS地理信息系统的空间特征以及它可以处理大量数据的强大功能, 使其可以在水文水资源研究领域发挥巨大的作用, 比如可以实现水资源调查、水资源分布情况、水资源质量状况评价等内容。
1 地理信息技术GIS概述
地理信息系统GIS全称为Geographic Information System, 是在地理科学、计算机技术以及遥感技术快速发展下诞生的一个产物, 能够实现对于空间数据采集和分析, 然后通过计算机达到可视化输出的功能。GIS的核心部分是对于空间数据的管理, 它主要具有处理和分析空间数据的功能。通常所说的空间数据主要是针对专题地图、统计数据、实测数据以及遥感图像的数据而言。地理信息系统具有七大功能:
空间操作以及分析;数据提取;数据集成;数据转换以及数据重构;查询搜索;空间显示;成果输出。
目前GIS系统正在面向多功能、高精度方向发展。
2 GIS应用的基本特征
在此通过图表说明GIS应用的基本特征, 见表1:
3 GIS技术在水文水资源领域的应用现状
3.1 GIS技术在水污染控制规划中的应用
当前很多城市水污染情况非常严重, 它是区域环境规划中的重要组成部分。对于水资源中的总量控制是水污染控制的重点内容。
在水污染的控制规划中, 可以用地图的形式实现每个功能区水域单元的水质分布还有城市排污管网分布的存储管理;可以用数据库的形式实现对于国民经济统计资料以及污染物种类和数量的存储管理。在此以图片形式说明一个详细的GIS区域水污染控制规划方案, 见图1:
GIS技术在水污染控制中的有效运用, 可以提高管理水平。就当前的国情来看, 在污水控制中应用GIS技术可以将信息管理系统进一步完善, 有利于加强对污水的控制。
3.2 GIS技术在水文情报预报中的应用
GIS技术在水文情报预报中的应用主要体现在以下几个方面。
3.2.1 信息查询
水文情报的系统主要借助数字电子地图作为依据, 可以方便GIS技术应用对于各类水情信息进行查询以及检索。
3.2.2 开发水文模型
因为GIS可以给相关部门提供详细的地理信息空间分布图的资料, 所以在实际操作过程中可以把流域划分为很多不规则单元, 依据相关的分辨率要求, 并基于此来考虑降雨的因素, 可以给水文模型的开发提供参考资料。
3.2.3 DEM
DEM是一种数字高程的模型, 可以在计算机中实现对于流域会流的计算, 同时还能够将其与水力学模型结合应用, 应用这种模型可以对灾情进行快速、客观的评估和分析。
3.2.4 DEM与分布式水文模型的开发
GIS可以提供详细的地理空间信息资料, 于是可以将流域划分为若干个单元, 而对于建立分布式的水文模型要充分考虑到降雨等因素的空间分布, 应用GIS的DEM可以自动生成流域水洗, 从而给分布式水文模型的开发提供基础。
3.3 GIS在给水管网信息管理系统中的应用
目前GIS在给水管网中的应用有以下三种方法:
3.3.1 独立开发
不依赖任何GIS工具, 独立实现应用系统开发。
3.3.2 单纯的二次开发
完全依靠GIS提供的语言工具进行应用系统的开发。
3.3.3 集成二次开发
利用GIS软件实现GIS的系统功能, 例如Map GIS Mapinfo等软件, 可实现GIS的基本功能。也可以通过语言笔记软件来实现可视化的开发平台, 例如Visual B Visual C++等语言工具, 可充分发挥GIS工具软件在空间数据中的处理优势地位。
采用集成的地图技术, 可以实现GIS软件的开发, 通过将GIS软件嵌套到开发语言环境中, 可以实现对城市给水管网的管理。系统运行资料分析, 也可以给城市管网的规划和优化提供可靠的资料, 同时还可以分析供水关系, 指定合理的供水方案。
3.4 GIS在水环境管理中的应用
水环境信息具有明显的层次属性以及空间属性, 在水环境应用中可以揭示不同区域的水环境管理状况, 同时反映出该区域水体质量的总体变化趋势。水环境管理信息系统具有下列几个模块:相关的法律法规、水环境分析、水环境检测、水环境辅佐以及标准和四个基本模块。同时信息系统可以根据自己的需要添加功能模块。
应用GIS对水环境的信息管理可以有效的提高管理水平, 比如信息高度集成、信息获取更加便捷。
3.5 GIS在流域面雨量计算方面的应用
流域面雨量是水文水资源管理中非常重要的部分, 它可以为水资源管理、水资源调度提供重要的依据。
计算流域面雨量的方法很多, 主要有三角阀、算术平均法、等雨量法。根据有关实践证明, 这些方法对于雨量的精度要求比较高, 所以实现起来比较麻烦。而在流域面中应用GIS技术, 可以弥补以上传统方法的缺陷。因为GIS软件具有分析处理空间数据精确性更高的特点, 且不受到人为因素的影响。
4 GIS技术在水文水资源领域应用的发展趋势
通过上述总结可以发现GIS具有强大的空间数据处理和分析能力, 经过实践证实其可以应用到水文水资源领域, 发挥很大的作用。对其今后的发展, 就此来进行探讨。
4.1 加强应用标准和规范的研究
目前运用的GIS软件大多数都是通用版, 虽然功能强大, 但是对于水文水资源的研究还没有专门的软件, 其数据的多样化以及开发平台都不利于实现信息的共享。GIS水资源的开发目前缺乏一个统一完整的标准, 所以需要加强这方面的研究。
4.2 建立一个具有水文水资源特色的地理空间数据库
建立一个全国统一的地理空间数据库, 实现信息的共享, 对于GIS在水文水资源的利用必定是一个重大突破。水文水资源特色数据库中可以包括一些子数据库, 比如水情数据、水灾旱灾数据库、蓄滞洪区空间分布数据库等。另外还应该对该区域的人文情况、自然情况进行统计, 并建立一个数据库进行管理。这样在做相关决策的时候就有数据可依, 使决策更加科学化。
将GIS系统的水文水资源决策系统与常规系统相结合, 其开发需要投入相当多的人力物力。首先各级水文水资源部门必须开展这方面的决策研究以及需要切实落实这方面的措施, 重点需要对大江大河的防洪方面进行决策, 逐步建立起完善的水资源调度系统。
4.3 建立更专业的水文水资源模型
目前的GIS水文水资源模型可以对数据信息进行储存、管理然后输出, 但是就处理数据这块, 还存在明显的不足, 包括对于水文地理空间的表达、分析水文现象的空间和决策的能力等方面。
今后的一个研究重点是利用计算方法和软件的栅格来完善空间管理数据的计算, 从而实现GIS地理信息管理系统和水文水资源的模型更加专业化发展。
4.4 软件向多维度发展
目前社会上广泛使用的各种GIS软件, 普遍不具备三维空间分析功能, 所以无法满足水文水资源的动态变化要求。市面上的SGM、IVM等系统趋于成熟化但还是没办法满足其需要, 所以今后的GIS发展需要开发多维度的功能, 比如三维甚至四维。
同时因为计算机信息技术的飞速发展, 对于GIS在水文水资源领域的应用还要求与计算机技术紧密结合同步发展。
5 结语
在水文水资源领域中有效的应用GIS地理信息系统, 可以为水资源的开发提供科学、可靠的依据。但是在具体的应用中, 目前的GIS系统还存在着很多不足, 这就需要投入更多的人力物力进行研究, 促进GIS地理信息系统在水文水资源领域中发挥的作用。展望未来, GIS地理信息系统在水文水资源领域的应用前景必然是非常远大的。
参考文献
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关键词:水文;水资源;气候变化
中图分类号:X143文献标识码:A文章编号: 1674-0432(2011)-10-0144-1
气候变化对水文水资源的影响主要通过流域的选择、模型的研究、气候情景三种方法进行研究的,由此可见,气候变化对水文水资源的影响是在预测与现实的双重环境中完成的。气候的变化不仅与自然规律相关,同时也与客观的人为活动密切相关。水文水资源中气候变化的影响主要包括以下两方面:
1 气候变化对水文水资源径流的影响
水文水资源的径流量不仅受时间与空间的影响,同时更与气候的变化密不可分。对于不同区域的水文水资源的流量有着地区的差异性,但在气候的影响下,将导致水文水资源的正常径流。气候变化对水文水资源径流的影响主要包括以下四方面:
1.1 气候变化影响径流区域分配的变化 我国大部分地区都为季风气候,在季风气候的影响下,各区域的年径流量有着一定的差异性。针对于不同地区的气候变化程度不同,各地区的年径流量的分配也有所不同。年径流量递减幅度最大的时段为温度增高和降水开始减少的时期,此时的径流量与降水时的径流量相比,减少了4倍。相反,径流量递增幅度最大的时间为每年的6、7、8三个月,此时各地区也即将进入汛期。可见,对于湿润半湿润地区的径流量与降水量的多少没有太大关系,而与该地区的温度有着密切的关系。对于半干旱地区,其径流量的多少主要由降水量决定的。因此,在气候变化的影响下,水文水资源的分配有着不可避免的差异性。
1.2 气候变化影响年径流量的变化 我国的水文水资源主要分为七个流域,在气候变化的影响下,南北方的径流量发生了一定的改变,北方径流量与南方径流量的增加与减少交替进行,但整体的水文水资源径流量呈逐渐递减的趋势。其中,受气候影响最大的地区是淮河以北,年径流量的递减幅度最大的地区为京津唐地区,而递增幅度最大的地区是辽河一带。对于降水量小的黄河地区,由于受气候的影响,降雨量逐渐递减,进而导致了黄河地区的年径流量随之减少。
1.3 气候变化影响西北山川的径流量 在我国的西北高寒山区,由于受特殊地理环境的影响,其河流的主要补给类型为冰川补给,随着气候的逐渐变暖,不仅导致了我国西北高寒山区的骤减,同时也加快了相应流域的变湿或变干。随着各流域水文情势的转变,水文水资源系统的敏感度也随着发生了改变。
1.4 气候变化影响径流系数的变化 水文水资源的径流系数直接影响着不同区域的干旱与湿润情况,由于不同地区的气候不同,水文情势也会随之有着相应的变化。若该地区的径流系数增加,则表明湿润的指数随之加大,该流域的水文情况为进一步变湿。相反,当径流系数递减时,则该地区的干旱指数增大,该流域的水文情况为进一步变干。可见,在气候不同的影响下,水文水资源的径流数也随之发生相应的改变。
2 气候变暖对水文水资源系统的影响
随着全球气候的逐渐变暖,不仅对生态环境有着一定的影响,同时也对水文水资源的系统有着不可替代的影响。可见,气候的变化不仅与水文水资源的天然径流有关,同时也与水文水资源的用水供求息息相关。气候的变化不仅受自然规律的制约,同时也与人为因素密切相關,并且在其影响下水文水资源的用水需求也发生了一定的变化。气候变暖对水文水资源系统的影响主要包括以下几点:
2.1 气候变暖影响水文水资源的质量 目前,环境问题已经成为人们日益关注的焦点,而且与人们的生活更加密切。全球气候变暖不仅增加了各地区的降水量,同时也加大了各地区的平均温度。可见,气候变暖在一定程度上增加了旱涝灾害的发生率。同时,由于全球温度的升高也降低了河水污染物的分解,这样就严重影响了水文水资源的质量,而且也给人们的正常生活带来一定的不便。由于气候的变化与人为活动的破坏密切相关,因此,应在发展经济的同时,更加应注重环境的保护。
2.2 气候变暖影响水文水资源的用水供求 由于受气候变化的影响,全球的大气环流也发生了一定的变化,这样不仅影响了区域的降水量,同时也制约了人们正常的生活运转。在经济的发展过程中,无论是工业还是农业都有着相当大的用水量,随着气候的变暖,逐渐递减的降水不仅制约了人们正常的生活,同时也限制了经济的正常发展,尤其是在降水量相对较少的地区,这种情况则更为严重。可见,气候变化对供水需求的影响大于对降水量的影响,因此,应在注重经济发展的同时遏制全球变暖的发展趋势。
2.3 气候变暖影响湿润地区与干旱地区的敏感性 在气候变化影响水文水资源径流的前基础上,气候变化也与各地区的干湿度息息相关。在湿润地区,径流对气候的敏感性较强,相反,在干旱地区则相对较弱。全球变暖是气候变化的重要表现之一,在全球温度骤增的影响下,不仅我国的主要七个流域的径流量有所变化,同时,水文水资源的用水需求也随着发生了转变。
3 总结
综上所述,随着经济的不断进步与发展,环境问题也日益暴露出来,气候变化不仅影响着生态环境的发展,同时也限制经济的正常运转。在水文水资源中,气候的变化对其有着不可替代的影响,全球变暖是气候变化最明显的表现,它在一定程度上影响着各地区的降水量与温度。水文水资源是人们生活不可缺少的一部分,气候变化对它的影响也破坏了人们正常的生活。可见,人们在发展经济的同时更应注重环境问题,应在坚持可持续发展的基础上,实现经济稳步、长久的发展。
参考文献
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[3] 刘青蓁.中国水资源响应全球气候变化的对策建议[J].中国水利.2002(2).
——水文与水资源工程专业就业前景
培养目标:本专业培养具有较扎实自然科学知识,较好人文科学知识,较强的计算机、外语、管理等方面应用能力与水文水资源及水环境方面专业及专业基础知识,能在水利、能源、交通、城市建设、农林、环境保护等部门从事水文、水资源及环境保护方面勘测、规划设计、预测预报、管理、技术经济分析以及教学和基础理论研究的高级工程技术人才。
培养要求:本专业学生主要学习水文水资源及环境信息的采集及处理、水旱灾害预测及防治、水资源规划、水环境保护、水利工程规划与设计、水利工程运行与管理、水政管理等方面基本理论和基本知识,受到工程制图、运算、实验、测试等方面基本训练,具有应用所学专业分析解决实际问题、科学研究、组织管理的基本能力。
毕业生应获得的知识与能力:
1. 掌握数学、物理、水力学、气象与气候学及自然地理学等方面基础理论、基础知识;
2. 掌握水文预报方案、水文分析与计算、水文信息采集与处理、水资源评价、规划与管理及水环境监测预报的设计方法;
3. 具有从事工程规划、勘测、设计和管理的基本能力;
4. 熟悉国家的方针、政策和法规;
5. 了解水文学、水资源学及水环境的发展动态;
1、水文分析与计算,是预计水文变量在()的概率分布情况。
a.任一时期内b.预见期内c.未来很长很长的时期内d.某一时刻
2、水文预报,是预计某一水文变量在()的大小和时程变化。
a.任一时期内b.预见期内c.以前很长的时期内d.某一时刻
3、水资源是一种(b)。
a.取之不尽、用之不竭的资源b.再生资源c.非再生资源d.无限的资源
4、水文现象的发生、发展,都具有偶然性,因此,它的发生和变化()。
a.杂乱无章b.具有统计规律c.具有完全的确定性规律d.没有任何规律
5、水文现象的发生、发展,都是有成因的,因此,其变化()。
a.具有完全的确定性规律b.具有完全的统计规律c.具有成因规律d.没有任何规律
6、自然界中,海陆间的水文循环称为()。
a.内陆水循环b.小循环c.大循环d.海洋水循环
7、自然界的水文循环使水资源具有()。
a.再生性b.非再生性c.随机性d.地区性
8、流域面积是指河流某断面以上()。
a.地面分水线和地下分水线包围的面积之和
b.地下分水线包围的水平投影面积
c.地面分水线所包围的面积
d.地面分水线所包围的水平投影面积
9、流域的总蒸发包括()。
a.水面蒸发、陆面蒸发、植物蒸散发b.水面蒸发、土壤蒸发、陆面蒸散发 c.陆面蒸发、植物蒸散发、土壤蒸发d.水面蒸发、植物蒸散发、土壤蒸发
10、土壤稳定下渗阶段,降水补给地下径流的水分主要是()。
a.毛管水b.重力水c.薄膜水d.吸着水
11、河川径流组成一般可划分为()。
a.地面径流、坡面径流、地下径流b.地面径流、表层流、地下径流
c.地面径流、表层流、深层地下径流d.地面径流、浅层地下径流潜水、深层地下径流
12、一次降雨形成径流的损失量包括()。
a.植物截留、填洼和蒸发b.植物截留、填洼、补充土壤缺水和蒸发 c.植物截留、填洼、补充土壤吸着水和蒸发d.植物截留、填洼、补充土壤毛管水和蒸发
13、形成地面径流的必要条件是()。
a.雨强等于下渗能力b.雨强大于下渗能力
c.雨强小于下渗能力d.雨强小于、等于下渗能力
14、流域汇流过程主要包括()。
a.坡面漫流和坡地汇流b.河网汇流和河槽集流
c.坡地汇流和河网汇流d.坡面漫流和坡面汇流
15、一次流域降雨的净雨深形成的洪水,在数量上应该()。
a.等于该次洪水的径流深b.大于该次洪水的径流深
c.小于该次洪水的径流深d.大于、等于该次洪水的径流深
16、不同径流成分的汇流,其主要区别发生在()。
a.河网汇流过程中b.坡面漫流过程中c.坡地汇流过程中d.河槽集流过程中
17、河网汇流速度与坡面汇流速度相比,一般()。
a.前者较小b.前者较大c.二者相等d.无法肯定
18、某流域的一场洪水中,地面径流的消退速度与地下径流的相比,其情况是()。a.前者小于后者b.前者大于后者c.前者小于等于后者d.二者相等
19、已知某流域,一次历时3h的降雨,降雨强度均大于上层土壤入渗能力4.0mm/h,下层土壤入渗能力为2.5 mm/h,不考虑其它损失,则此次降雨所产生的壤中流(表层流)净雨为()。
a.2.0mmb.6.0mmc.4.5mmd.7.5mm20、某闭合流域的面积为1000km2,多年平均降水量为1050mm,多年平均蒸发量为576mm,则多年平均流量为()。
a.150m3/sb.15m3/sc.74m3/sd.18m3/s21、某流域多年平均降水量为800mm,多年平均径流深为400mm,则该流域多年平均径流系数为()。
a.0.47b.0.50c.0.65d.0.3522、流域中的湖泊围垦后,流域的多年平均年径流量一般比围垦前()。
a.增大b.减少c.不变d.不肯定
23、流域中大量毁林开荒后,流域的洪水量一般比毁林开荒前()。
a.增大b.减少c.不变d.减少或不变
24、某闭合流域一次暴雨洪水的地面净雨与相应的地面径流深的关系是()。
a.前者大于后者b.前者小于后者c.前者等于后者d.二者可能相等或不等
25、流域围湖造田和填湖造田,将使流域蒸发()。
a.增加b.减少c.不变d.难以肯定
26、土层的包气带是指()。
a.土壤的表层b.地面到地下潜水面之间的土层
c.地面以下的整个土层d.地下潜水面以下的土层
27、田间持水量可以转化为()。
a.地下径流b.地面径流c.地面和地下径流d.蒸、散发水量
28、某流域(为闭合流域)上有一场暴雨洪水,其净雨量将()。
a.等于其相应的降雨量b.大于其相应的径流量
c.等于其相应的径流量d.小于其相应的径流量
29、水文现象是一种自然现象,它具有()。
a.不可能性b.偶然性c.必然性d.既具有必然性,也具有偶然性
30、水文统计的任务是研究和分析水文随机现象的()。
a.必然变化特性b.自然变化特性c.统计变化特性d.可能变化特性
31、在一次随机试验中可能出现也可能不出现的事件叫做(c)。
a.必然事件b.不可能事件c.随机事件d.独立事件
32、偏态系数Cs0,说明随机变量x()。
a.出现大于均值x的机会比出现小于均值x的机会多
b.出现大于均值x的机会比出现小于均值x的机会少
c.出现大于均值x的机会和出现小于均值x的机会相等
d.出现小于均值x的机会为033、水文现象中,大洪水出现机会比中、小洪水出现机会小,其频率密度曲线为()。a.负偏b.对称c.正偏d.双曲函数曲线
34、在水文频率计算中,我国一般选配皮尔逊Ⅲ型曲线,这是因为()。
a.已从理论上证明它符合水文统计规律
b.已制成该线型的值表供查用,使用方便
c.已制成该线型的kp值表供查用,使用方便
d.经验表明该线型能与我国大多数地区水文变量的频率分布配合良好
35、正态频率曲线绘在频率格纸上为一条()。
a.直线b.S型曲线c.对称的铃型曲线d.不对称的铃型曲线
36、正态分布的偏态系数()。
a.Cs0b.Cs0c.Cs0d.Cs
137、百年一遇洪水,是指()。
a.大于等于这样的洪水每隔100年必然会出现一次
b.大于等于这样的洪水平均100年可能出现一次
c.小于等于这样的洪水正好每隔100年出现一次
d.小于等于这样的洪水平均100年可能出现一次
38、重现期为一千年的洪水,其含义为()。
a.大于等于这一洪水的事件正好一千年出现一次
b.大于等于这一洪水的事件很长时间内平均一千年出现一次
c.小于等于这一洪水的事件正好一千年出现一次
d.小于等于这一洪水的事件很长时间内平均一千年出现一次
39、减少抽样误差的途径是()。
a.增大样本容b.提高观测精度c.改进测验仪器d.提高资料的一致性
40、某水文变量频率曲线,当x、Cv不变,增大Cs值时,则该线()。
a.两端上抬、中部下降b.向上平移c.呈顺时针方向转动d.呈逆时针方向转动
41、某水文变量频率曲线,当x、Cs不变,增大Cv值时,则该线()。
a.将上抬b.将下移c.呈顺时针方向转动d.呈逆时针方向转动
42、径流是由降水形成的,故年径流与年降水量的关系()。
a.一定密切b.一定不密切c.在温润地区密切d.在干旱地区密切
43、人类活动对流域多年平均降水量的影响一般()。
a.很显著b.显著c.不显著d.根本没影响
44、绘制年径流频率曲线,必须已知()。
a.年径流的均值、Cv、Cs和线型b.年径流的均值、Cv、线型和最小值 c.年径流的均值、Cv、Cs和最小值d.年径流的均值、Cv、最大值和最小值
45、甲乙两河,通过实测年径流量资料的分析计算,得各自的年径流均值Q甲、Q乙和均方差甲、乙如下: 甲河:Q甲100m3/s,甲42m3/s;乙河:Q乙1000m3/s,乙200m3/s 两河相比,可知()。
a.乙河水资源丰富,径流量年际变化小b.乙河水资源丰富,径流量年际变化大 c.甲河水资源丰富,径流量年际变化大d.甲河水资源丰富,径流量年际变化小
47、枯水径流变化相当稳定,是因为它主要来源于()。
a.地表径流b.地下蓄水c.河网蓄水d.融雪径流
48、一次洪水中,涨水期历时比落水期历时()
a、长b、短c、一样长d、不能肯定
49、在洪水峰、量频率计算中,洪峰流量选样的方法是()
a、最大值法b、年最大值法c、超定量法d、超均值法
50、某一历史洪水从发生年份以来为最大,则该特大洪水的重现期为()
a、N设计年份发生年份b、N发生年份设计年份1 c、N设计年份发生年份1d、N设计年份发生年份151、三点法配线适用于()
a、连续系列和不连续系列b、连续系列
c、不连续系列d、视系列的长短而定
52、对设计站历年水位流量关系曲线对比分析的目的是()
a、检查洪水的一致性b、检查洪水的可靠性
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