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#什么是水文#

水文是研究地球上水的分布、循環(huán)、性質(zhì)、行為和變化的科學領域。水文學涵蓋了對降水、蒸發(fā)、地表水和地下水的觀測、分析和理解，以及研究水文過程、水文循環(huán)和水資源管理的方法和技術。水文學的研究結果可用于預測洪水、干旱、水質(zhì)問題，以及制定水資源規(guī)劃和管理政策。

水文數(shù)據(jù)的來源 

一、水文測驗

水文測站是水文測驗的基本單位，設立在江河、湖泊、渠道、水庫和流域內(nèi)收集水文監(jiān)測資料，基本的測驗項目有水位、流量、泥沙、降水、冰情、蒸發(fā)、水溫、水質(zhì)、土壤含水量、地下水等。

二、水文監(jiān)測

水文監(jiān)測是對自然界水的時空分布、變化規(guī)律進行監(jiān)控、測量、分析以及預警等是一個復雜而全面的系統(tǒng)工程。通過水文站網(wǎng)對江河、湖泊、渠道、水庫的水位、流量、水質(zhì)、水溫、泥沙、冰情、水下地形和地下水資源，以及降水量、蒸發(fā)量、墑情、風暴潮等實施監(jiān)測獲得水文監(jiān)測資料。通常會用到ADCP，差分GPS，激光測距儀，紅外水溫測量儀，氣泡式、壓力式、浮子式、非接觸式雷達水位計，懸垂式、直立式水尺，用翻斗式雨量計等儀器設備。通過水文監(jiān)測，可以了解水體的水位、流量、水質(zhì)等指標的變化情況，評估水資源的可利用性和水環(huán)境的狀況，及時發(fā)現(xiàn)和解決水環(huán)境問題，提供科學依據(jù)和決策支持。水文監(jiān)測對于水資源管理、水環(huán)境保護和水災防治等方面都具有重要意義。

三、水文調(diào)查

水文調(diào)查是一種針對自然水體或水資源進行的系統(tǒng)性調(diào)查和研究。為了彌補基本水文站網(wǎng)定位觀測不足或其他特定目的，采用勘測、觀測、調(diào)查、考證、試驗等手段收集和分析與水相關的各種數(shù)據(jù)，以了解水文特征、水文循環(huán)、水質(zhì)狀況和水資源的利用情況。水文調(diào)查的目的是為了更好地理解和管理水資源，提供科學依據(jù)和決策支持。調(diào)查內(nèi)容包括包括流域基本情況調(diào)查、水量調(diào)查、暴雨和洪水調(diào)查、枯水和旱情調(diào)查、專項調(diào)查等內(nèi)容。以評估水資源的可持續(xù)利用性、水質(zhì)狀況的改善和保護措施的制定等。

四、水文計算

水文計算是水利建設中的一項基礎工作。其基本任務是通過對水文數(shù)據(jù)及其他影響因素的分析與計算, 對工程施工和運行期間可能出現(xiàn)的水文情勢進行預估, 為確定工程規(guī)模提供設計依據(jù)。水利工程規(guī)劃、設計(或可行性研究)、施工等階段, 都有不同的水文計算內(nèi)容。由于水利工程的使用年限一般為數(shù)十年甚至更長, 因此, 在規(guī)劃、設計階段需要分析工程地點的未來長期的水文情勢, 例如設計年徑流、設計洪水...

水文數(shù)據(jù)的組成和特點 

水文數(shù)據(jù)是描述水文情勢的主要物理量，包括各種水文變量和水文現(xiàn)象。從狹義的角度來說，水文數(shù)據(jù)包括自然水循環(huán)過程中降雨、蒸發(fā)、徑流不同狀態(tài)和水循環(huán)過程中與物理世界相互作用的一些基本要素：降水、蒸發(fā)、下滲、水位、流量、流速、水溫、含沙量、冰凌和水質(zhì)等。從廣義的角度來說，水文數(shù)據(jù)還包括社會水循環(huán)的基本要素：用水量、用水過程、耗水量等。水循環(huán)過程中和人類活動相互影響的記錄集合，如水土保持、灌溉工程、水力發(fā)電、引水調(diào)水、城鎮(zhèn)化、社會經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境等與水相互影響。

基本的水文要素通常由水文站網(wǎng)通過水文測驗加以測定。隨著時間的推移，水文要素數(shù)據(jù)系列越來越長，水文數(shù)據(jù)量也越來越大。水文數(shù)據(jù)的應用方向涉及多方面多層次的安全，因此數(shù)據(jù)的質(zhì)量安全準確要求也較高。通過處理原始數(shù)據(jù)，將特定區(qū)域內(nèi)許多復雜多變的實時信息按規(guī)則轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘渴褂玫臄?shù)據(jù)，并從中提煉獲得各生產(chǎn)研究應用所需相關信息。

水文數(shù)據(jù)的處理 

一、水文數(shù)據(jù)的整編

各種測站測得的水文信息的原始數(shù)據(jù)都要按科學的方法和統(tǒng)一的格式整理、分析、統(tǒng)計，提煉成為完整并且具有一定精度的水文信息資料，具有較好的可靠性和代表性。

二、水文數(shù)據(jù)的可視化處理

通過Python、Matlab、ArcGis、MeteoInfo、Origin等水文模型等軟件對水文數(shù)據(jù)經(jīng)過多元化深度處理，形成可視化界面和數(shù)據(jù)庫，并能夠?qū)崿F(xiàn)可視化界面與數(shù)據(jù)庫的有效交互。這個水文信息數(shù)據(jù)的加工處理過程稱為水文信息數(shù)據(jù)處理。優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)質(zhì)量保證是水文數(shù)據(jù)分析應用的基礎，多層面的水文數(shù)據(jù)分析應用也會積極推動數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)質(zhì)量管控持續(xù)向著更好的方向發(fā)展。

水文數(shù)據(jù)的典型應用 

應用水文測驗取得各種水文要素的數(shù)據(jù)，通過分析、計算，綜合后為水資源的評價和合理開發(fā)利用，為工程建設的規(guī)劃、設計、施工、管理運行及防汛、抗旱提供依據(jù)。如橋梁的高程和規(guī)模、河道的航運、城市的給水和排水工程等都以水位、流量、泥沙等水文資料作為設計的基本依據(jù)。

一、流域規(guī)劃和工程設計

在工程規(guī)劃設計和施工階段，水文數(shù)據(jù)用于幫助確定工程規(guī)模，確定臨時性水工建筑物 (例如施工圍堰、導流隧洞或?qū)Я髑?的規(guī)模及初期運行方式。采取多種途徑計算，綜合分析論證和合理選用成果，根據(jù)需要和可能確定各種治理和開發(fā)目標，按照當?shù)氐淖匀?、?jīng)濟和社會條件選擇合理的工程規(guī)模，制定工程布置方案，全面考慮、合理安排地面和地水資源的控制、開發(fā)和使用方式，最大限度地做到安全經(jīng)濟、高效。

二、水庫調(diào)度和防汛

汛期時根據(jù)當?shù)貧庀笥^測設備、水文觀測站和遙感衛(wèi)星等實時數(shù)據(jù)傳輸設備，實時傳遞水位、流速、降水量等水文信息、提取地形分割及特征，對洪水預報精確定時定位，根據(jù)數(shù)據(jù)模型在線實時計算分析洪水形成時各水庫各支流流域，繪制洪峰流量曲線預測災害的發(fā)生和發(fā)展趨勢，及時發(fā)現(xiàn)水文監(jiān)測數(shù)據(jù)異常，預報各地區(qū)防洪壓力。提前做出相應防洪決策，判斷洪水災害的災害程度和時間、空間影響范圍，做好及時救援和應對措施，最大效益排洪泄洪，有效降低災害損失。

三、水資源保護和利用

分析計算水體的水文情況、國民經(jīng)濟各部門用水需求、徑流調(diào)節(jié)方式和經(jīng)濟論證，估算工程可能出現(xiàn)的水文設計特征值及其在時間和空間上的分布情況。運行管理階段根據(jù)面臨時段來水情況的預報和預測，編制水量調(diào)度方案，通過科學合理調(diào)度，充分發(fā)揮工程效益，提高水資源和水能資源利用率。

四、數(shù)字孿生

運用數(shù)字孿生理念和技術體系，對水文業(yè)務全鏈條和管理、服務全過程的數(shù)字化。水文數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心是全業(yè)務鏈產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，以數(shù)據(jù)為驅(qū)動，通過新一代數(shù)字技術的深入應用，構建全面感知、無縫聯(lián)接、高度智能的數(shù)字孿生水文。利用數(shù)據(jù)、模型、知識、規(guī)則等，實現(xiàn)物理空間與數(shù)字空間的虛實映射、雙向交互、迭代優(yōu)化。應用于水文監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、防洪、水資源、泥沙等業(yè)務，實現(xiàn)水文水資源監(jiān)測管理數(shù)字化、預報預警智能化、調(diào)度決策智慧化。