中国水文地理研究的回顾与展望

1949年以来中国水文地理研究经历了4个重要的发展阶段,分别为河流水文主导时期、区域水文与实验水文快速发展时期、水资源与水环境主导时期和水系统综合与学科交叉融合研究时期。中国水文地理研究在河流水文与水文区划、水文实验与水文分析、水循环机理与水文模型、水系统和社会经济综合研究等方面取得了系列原创性成果。本文梳理了水文地理学不同发展阶段的研究特点,以在学科发展和服务国家等方面起到重要作用的科研工作和系列成果为例,回顾中国水文地理研究的历程,希望以此启发当代水文地理学研究,促进水文地理青年学者的成长。     

水文模型研究综述

水文模型是水文学发展到一定阶段的产物。依照水文系统的概念,给水文模型下了一个粗略的定义。在初步分析水文模型发展历程的基础上,划分了水文模型的发展阶段。汇总了水文模型的11种分类。依照系统理论模型、概念性模型和分布式模型的分类标准,对各类水文模型的优缺点进行了分析和比较,并探讨了水文模型的可能发展方向。     

流域水文模型计算域离散方法

常用的概念性水文模型 ,能够很好地模拟水文时间变化过程 ,但没有考虑水文变量和水文参数的空间变化与空间不均匀性。随着空间数据的获取手段的增多以及空间离散技术的发展 ,考虑水文参数和水文变量空间变化的分布式水文模型得到了极大的发展。本文详细介绍了分布式流域水文模型中用到的几种不同计算域离散方法 ,并讨论了河道汇流模型中常用到的有结构网格和无结构离散网格。地理信息系统技术对计算域离散有辅助作用 ,其有利于无结构离散网格的自动生成和交互修改 ,并可结合遥感技术 ,使水文模型能获取精确的空间分布的水文参数和水文变量。     

水文系统模拟不确定性研究进展

从水文系统模拟的基本特点出发,分析了水文模拟中广泛存在的不确定性的来源,对与水文系统模拟不确定性相关的研究进展进行了分类回顾,并介绍了贝叶斯概率水文预报理论的一般流程。研究回顾表明,数理统计是定量描述水文不确定性的有利工具。其次,完善水文机理研究,提高降水及下垫面相关参数的观测水平,以及提高降水预报的精度、概率水文算法的效率和精度是进一步减少水文模拟的不确定性的发展方向。     

横断山区水文区划

本文分析了横断山区径流的分布、水源补给、径流的年内分配等的地区差异,从中选取形成水文地域分异的最重要的水文特征值,作为划分水文区域的指标。文内将横断山区划分为两级水文区域,并阐述了每个水文区和水文亚区的基木特征。     

关于比较水文学的研究

比较水文学是水文研究中的新课题。作者根据国际水文计划(IHP)组织的研究活动介绍了这一课题最新动向;探讨了比较水文的概念,目的与研究方法;提出在我国开展这一研究的有利条件。认为及早起步开展工作,可望走在世界前列;最后建议从水文类型系统、水文过程、水文实验方面打好基础,建立比较水文信息系统,发展水文成因模型,制定应用方案。     

水文连通对湿地生态系统关键过程及功能影响研究进展

水文连通是湿地生态过程的主要非生物驱动因子,湿地生态系统中水文连通对于湿地稳定性自维持极为重要。湿地生态系统关键生态过程及功能对水文连通受损的响应机制是目前国内外湿地研究的热点与难点问题,综述了目前国内外该科学问题的相关进展。湿地生态系统水文连通具有尺度特征,从群落—生态系统、从局地到区域,其主导影响因素不同。水文连通被阻断,会导致沉积过程改变,进而改变湿地微地貌特征;水文连通可以通过改变生物生境进而影响生物定殖、扩繁及湿地的生物多样性功能,生物觅食与繁殖更趋向选择连通较好的湿地斑块,水文连通的丧失将导致全球生物多样性的降低;完整的水文连通能够促进能量和营养物质的循环,水文连通与生物地球化学连通的耦合,是驱动湿地生态系统能量与物质流转和功能发挥的主要营力。未来关于湿地水文连通与生态系统稳定性研究应着重关注构建湿地水文连通评估方法、水文连通与湿地关键生物地球化学过程的耦合机制、多重胁迫下水文连通与湿地生态系统稳定性作用机制和基于水文连通调控的湿地恢复与保育技术等方面的研究。     

水文连通对湿地生态系统关键过程及功能影响研究进展北大核心CSCD

水文连通是湿地生态过程的主要非生物驱动因子,湿地生态系统中水文连通对于湿地稳定性自维持极为重要。湿地生态系统关键生态过程及功能对水文连通受损的响应机制是目前国内外湿地研究的热点与难点问题,综述了目前国内外该科学问题的相关进展。湿地生态系统水文连通具有尺度特征,从群落—生态系统、从局地到区域,其主导影响因素不同。水文连通被阻断,会导致沉积过程改变,进而改变湿地微地貌特征;水文连通可以通过改变生物生境进而影响生物定殖、扩繁及湿地的生物多样性功能,生物觅食与繁殖更趋向选择连通较好的湿地斑块,水文连通的丧失将导致全球生物多样性的降低;完整的水文连通能够促进能量和营养物质的循环,水文连通与生物地球化学连通的耦合,是驱动湿地生态系统能量与物质流转和功能发挥的主要营力。未来关于湿地水文连通与生态系统稳定性研究应着重关注构建湿地水文连通评估方法、水文连通与湿地关键生物地球化学过程的耦合机制、多重胁迫下水文连通与湿地生态系统稳定性作用机制和基于水文连通调控的湿地恢复与保育技术等方面的研究。     

基于模块的分布式水文模拟系统及其应用

由于水文循环过程的复杂性和空间变异性,集成不同的水循环模型,基于模块化结构、构建面向多目标的水文模拟系统已经成为当今水文模拟技术发展的一个重要方向。本文从科学研究和水资源管理的实际需要,首次研发国内基于模块化的分布式水文模拟系统,并提出了“信息化水文模拟系统(HydroInformatic Modeling System, 简称HIMS)”。HIMS是一个以水循环信息平台为基础,基于组件式结构设计的开放式综合水循环模拟系统,侧重于分布式水文过程的模拟与应用。文中对HIMS的设计思路,主要功能与结构进行了详细介绍,包括基于国产GIS软件SuperMap的水循环信息系统、模型数据前/后处理系统和水文模型方法库系统。其中,HIMS的水文模型方法库系统集成了水文过程方法库和多种水文模型,并提供定制水文模型的功能。HIMS的提出发展了水文模型理论和建模技术,拓宽了国内分布式水文模型的研究思路。     

遥感水文模型研究综述

遥感水文模型是水文学与遥感学的交叉领域，既包括水循环要素遥感反演模型，也包括以水文过程模拟分析为对象的遥感水文模型。本文汇总分析20世纪70年代以来遥感在水文方面应用成果，综述遥感水文模型研究历史、现状及发展趋势。研究表明，20世纪70年代以来遥感水文模型就一直是遥感水文的热点；中国在遥感水文研究兴起之时就与国际上同步，在遥感水文的概念认知、遥感与水文相结合的科学认识，以及遥感水文模型的研发应用等诸多方面做出了探索性的成果。随着信息技术发展，结合多重信息采集手段，围绕遥感径流监测、多传感器智能物联网、缺资料区水文分析和流域水量—水质—水生态精细化模拟等重大实际问题是遥感水文模型发展的趋势。     

基于DEM的分布式水文模型构建方法

基于 DEM的分布式水文模型是现代水文学同高科技 (如计算机技术、 3S技术等 )相结合的产物 ,是研究变化环境下水文循环与水资源演化规律的理想工具 ,代表了水文模型的最新发展方向。从 DEM的特性出发 ,本文探讨并总结了分布式水文模型的特点、建模思路和模型基本结构框图。在流域离散化方面 ,重点介绍了分布式水文模型常用的三种单元划分方法 ;最后 ,针对分布式水文模型构建问题 ,从“输入模块”、“单元水文模型”、“河网汇流模型”三方面 ,阐述了分布式水文模型微结构构建方法。     

流域土地利用/覆被变化水文效应研究的方法评述

将流域土地利用/覆被变化(LUCC)水文效应研究的主要方法归结为3类:流域对比试验法、水文特征参数法和流域水文模型模拟法.流域对比试验法适用于较小流域,试验结果比较容易获得,但不易找到主要影响因子,对比性差,研究周期长;水文特征参数法是一种简洁的分析LUCC水文效应的方法,资料丰富更有助于提高其应用价值,但该法只能判断流域内的水文响应是否发生了变化,无法解释水文变化的机理;水文模型模拟法的种类较多,其中基于物理机制的分布式水文模型更适于研究人类活动造成的水文效应,其参数物理意义明确,且充分考虑了空间异质性,在模拟LUCC的水文效应方面,该方法具有较为明显的优势,特别是在计算机技术、3S技术日趋成熟及数据库建设不断完善的条件下,其优势更明显.针对现阶段国外比较常用的10种流域水文模型,分析了它们的结构及特点,旨在对流域LUCC的水文效应研究提供基础.     

离散线性水文系统模型及其参数估算*

本文介绍了连续和离散线性水文系统模型以及它们之间的对应关系,论述了离散线性水文系统模型的稳定性,其参数之间的对应关系,着重说明了现有常用几种水文模型均是离散水文系统模型的特例,提出了离散线性水文系统模型参数确定的四种方法,并给出了算例。     

那棱格勒河流域及尾闾盐湖水文循环动力学模型的选择

流域水文模型的研制是水文科学中最重要的分支之一。其中包括集总式和分布式流域水文模型,分布式流域水文模型的种类很多,在我国的研究和应用比较普遍。那棱格勒河是柴达木盆地最大的一条河流,正确评价该河流的水文情况,对开发柴达木盆地盐湖资源具有十分重要的意义。应用分布式流域水文模型理论,对适用于那棱格勒河流域的水文循环动力学模型的类型进行选择,通过分析对比,选择出最适合本地区特殊条件的TOPKAPI模型,以便于探讨该地区水文循环的特点与规律,从而阐明盐湖区各类水体间的相互补给关系。     

水文模型参数敏感性分析—优化—区域化方法研究进展

水文模型是认识水文科学规律、分析水文过程及研究水文循环机理的重要科学工具。水文模型模拟结果的不确定分析是提高模型可靠性、进行有效水情预报的一个重要研究内容。参数不确定性是影响水文模型模拟结果不确定性的关键因素之一,开展模型参数不确定性及其影响因素分析对水文预报具有重要现实意义。目前的参数不确定性分析方法大致可分为3类：参数敏感性分析、参数优化以及考虑无资料流域参数值估计的参数区域化方法。论文归纳总结了近年来国内外水文模型参数不确定性分析工作的主要研究进展,分析了不同方法的优点与不足,提出了未来水文模型不确定性分析方法研究的潜在发展方向。借助多学科理论和技术方法,加强水文模型不确定性分析系统性方法的研究,是水文学科当前的迫切需求及发展趋势。     

基于标准化径流指数的区域水文干旱指数构建与识别

为了进一步探讨应用标准化径流指数(Standardized Runoff Index,SRI),进行水文干旱识别时存在的干旱等级划分及其临界值如何确定问题,构建了新的区域水文干旱指数,并应用于典型区水文干旱识别。即以东南沿海晋江流域为研究区,利用该流域2个水文站和3个气象站1960—2006年逐月径流和降水数据,结合径流距平百分比和降水距平百分比,构建了区域水文干旱指数SHI(Standardized Hydrology Index),获得了相应的干旱等级发生频率,进而以SHI累计频率确定了区域水文干旱指数SHI各干旱等级临界值。结果表明,基于SRI和区域水文干旱指数SHI,可以较好地识别过去47 a中晋江流域发生的主要水文干旱事件,且SHI临界值较SPI(Standardized Precipitation Index)临界值对重要水文干旱事件识别更为敏感,结果更为合理。     

论水文尺度问题

对国内外研究的水文尺度问题进行了回顾，阐述了水文尺度问题研究的现状并进行了分析。提出了水文尺度研究涉及的关键问题，包括水文过程尺度、水文观测尺度以及尺度连结“桥”和遥感水文等。最后对水文尺度研究的发展趋势与前景进行了探讨，指出充分利用现代科学技术，开展国内和国际间的水文科学实验以及变化环境下不同尺度水循环物理过程的研究，对解决水文尺度问题和推动水文科学的发展具有重要意义和广阔前景。     

水文循环模拟中蒸散发估算方法综述

为选取基于水文循环估算蒸散发方法提供依据, 首先对常用水文模型中蒸散发估算方法进行回顾, 根据其物理机理的强弱性, 将水文模型中蒸散估算方法分为整体折算法和分类汇总法。当前水文模型中整体折算法占较大比重, 它们之间的差异有两点:一是潜在蒸散发估算方法不同;二是土壤干燥度折算函数不同;研究表明:由于水文模型存在不确定性及Penman-Monteith 方法具有较高资料要求, 致使模拟中使用该方法与使用其它简化经验公式相似或更差的水文循环模拟效果。所以对于不同水文模型, 如何选取与之复杂程度相兼容的潜在蒸散发估算方程和土壤干燥度折算函数来降低模型的不确定性需进一步讨论。在此基础上, 预估基于水文循环估算蒸散发方法朝着复杂机理化和简单实用化两个方向发展。     

金沙江下游地区水文特征

根据四川与云南两省水文手册和水文年鉴,及攀枝花水文站、金阳气象站、雷波气象站等资料,分析论述了该区降雨、径流、洪水等的水文环境特征。     

河流水文特征考查方式与分析技巧

正一、河流水文特征考查方式1.河流水文特征综合分析针对的是某条河流或河流某段水文特征综合分析。例1:读哈萨克斯坦区域示意图,完成下列各题。(1)简析额尔齐斯河的水文特征。(2)斋桑泊是淡水湖还是咸水湖?并说出判断依据。