水资源信息化技术现状
引言 近年来，现代信息技术在水文领域的应用有了长足的发展。特别是国家各研究部门在3S技术及ANN技术阶段性的掌握、进展和突破，加之与水文模型的整合研究从技术上变得切实可行，从而为水文学的研究开创了新的研究领域。 本文主要以RS、GIS、GPS及ANN四项技术为中心叙述现代信息技术在水文领域包括防汛抗旱、水环境生态保护、水土保持及水文预报等方面的研究及应用现状。并在结尾处对水文乃至水利工程领域上的问题从整体的角度加以概括。RS技术的应用 遥感(Remote Sensing，即RS)技术是20世纪60年代兴起的一种探测技术，应用于水文水资源领域发展迅速，为水资源研究提供了丰富的数据源，并取得显著的社会经济效益。遥感水文工作的特点是将较多的野外工作转人室内进行。与常规的地面勘测方法相比, 使用遥感像片进行水文勘测可以简化作业工序, 节省人力, 提高工效, 降低劳动强度, 加快勘测进度, 提高勘测质量。RS技术在水文领域广泛应用于洪涝灾害、旱情监测与评估、水质监测、水土保持等方面[1]。 RS技术在水文领域应用于防汛减灾。利用遥感手段对洪涝灾害进行实时动态监测，确定洪水淹没范围及面积，具有客观、准确、时效性高的特点。遥感技术对洪涝灾害的监测评估在我国已有较长的历史。ERS和Radarsat是两种常用的洪涝灾害监测的星载SAR数据，ERS重点用于局部洪水的灾情调查，Radarsat重点用于较大范围的流域性洪涝灾害。RS技术应用主要集中在快速反应、紧急救灾和灾后重建方面。 RS技术在水文领域应用于旱灾的监测评估。旱情遥感监测可通过测量土壤表面发射或反射的电磁能量来估算土壤湿度的方法实现，这需要有墒情站实测数据的支持；还可通过对作物长势、地表温度等的监测来跟踪旱情。针对不同地域的需求，建立不同的模型。目前开发研制的基于卫星遥感的旱情监测模型包括植被指数模型、热惯量模型、作物缺水指数模型、植被指数与地表温度特征空间模型、微波模型、水文模型和气象模型等。 RS技术在水文领域应用于水质评价和管理。RS技术可以有效地监测表面水质参数空间和时间上的变化状况，其在水质监测方面的应用已逐步投入到实际生产与应用中，方法也在不断发展与成熟。目前，RS技术已可以对混浊度、pH值、含盐度、BOD和COD等要素作定量监测，以及对污染带的位置作定性监测。 RS技术在水文领域应用于水土保持。RS技术成为水土保持研究的重要技术手段，在区域土壤侵蚀和水土流失研究中得到了广泛的应用[1]。 GIS技术的应用 地理信息系统(Geographic Information System，即GIS)是集计算机科学、地
现代水文信息技术课程报告
正文： 一、水文信息系统的基本结构和功能 拓扑结构图： 各组成部分的功能： 1、水质传感器：负责采集与水质有关的相关数据，如DO、水温、PH、电导 率、ORP、TN、TP、COD
2、水文传感器：负责采集与水文有关的相关数据，如水情数据——降水量、 蒸发量、水位、潮位、地下水位，工情数据——闸位、泵机状态、管道 流量、明渠流量，气象数据——风速、风向、湿度、气温、气压、辐射， 墒情数据——土壤含水量等。 3、遥测RTU：收集由水文、水质传感器采集到的数据，并通过无线遥测链 路将这些数据上传到服务器，以便进行进一步处理的单元。 4、无线遥测链路：水文信息上传至服务器的通道。 5、遥测通讯服务器：接受来自各个遥测点传送过来的数据，并进行初步处 理。 6、C/S客户端服务器：即客户机/服务器，用于面向客户的商业应用。 7、Web服务器：万维网网络服务器，用于查询数据或简单数据操作。 8、数据库服务器：数据分类、存储、处理。 9、其他业务服务器 二、水位传感器的比较 1、浮子式全量机械编码式水位传感器 浮子式水文传感器是利用水的浮力来测量水位的变化，并以格雷码的形式并行输出。误差的来源有：温度变化引起的绳索的伸缩， 它在水位变率大、波涌严重的环境下，具有良好的测量精度和工作稳定性，特别适合于水文站、水库站、闸坝站、遥测站、水电站使用，适用范围广。 2、浮子式全量光电编码式水位传感器 与机械式浮子水文传感器相区别的是其编码方式为光电编码，结构更紧凑，反应更灵敏。 3、压力式水位传感器 压阻式：静水压力对应压阻式压力传感器的电阻变化，变换输出模拟量信号，经过放大和A/D转换后，得到水位值。 振弦式：静水压力对应振弦式压力传感器的钢弦受激谐振频率的变化，变换输出模拟量信号，经过放大和A/D转换后，得到水位值。可用于零下的温度环境。 受干扰的来源有：1）应变片的变形和温度变化，2）通气管的干燥性和畅通性，3）水体介质的d值变化。
绪论 第一章地球上的水分循环与水量平衡 第一节地球上的水资源 一、水在地理环境中的地位和作用 水是地球表面分布最广和最重要的物质，并作为最活跃的因素始终参与地球地理环境的形成和发展过程，在所有自然地理过程中都不可或缺。拥有由大量水体组成的水圈，使地球在太阳系九大行星中显得与众不同，得天独厚。正是因为有水，我们星球的地理环境才变得丰富多彩，充满生机。 二、地球上的水资源 地球上除了存在于各种矿物中的化合水、结合水，以及深部岩石所封存的水分以外，海洋、河流、湖泊、地下水、大气水分和冰，共同构成地球的水圈。其中海洋是水圈的主体，其面积约占全球表面积的71％，地球上的水有97％以上在海洋中。陆地水虽然相对少得多，但在自然地理环境中仍然是重要的组成部分。 关于地球的总水量，有许多不同的估计种。1970年国际水文学会认为 地球上水的总体积接近15*108km3，并且把各部分水量在地球表面上的平均深度，定义为它们的当量深度，据估计，海水当量深度约为2 700、2 800 m，冰和雪约为50 m，地下水大约15 m，陆地水0．4—1 m，大气中平均水汽含量的当量深度为0.03 m。 UNICEF提出了另外一组数据，即海水总量13.5*108km3；大气水分13 000km3；河流、湖泊与湿地207 000km3；雪与冰27000 km3；土壤水45 000km3；地下水8.2*106km3。其中雪与冰的数字明显偏小，竟不及国际水文学会公布数字的10％。我们只能猜测其中或未含大陆冰盖，或少一个零。 有报道说，现在每年仍有660 km3的水从地幔溢出进入地表。同时，陨石和宇宙尘每年还带给地球约1．5 km3水。1995年波拉卫星升空后发现每天都有数千个小屋子一样大的“雪球”落入地球高空1 000—20 000km处被分解为云，最终成为地球水量来源。据估计，仅这一部分水，每 1万----2万年就可使地球海平面升高3cm。 第二节地球上的水分循环 一．水分循环
水文信息技术习题集 地球与环境学院 2015年4月
学习本课程得内容与意义:本章主要学习水文信息得采集与处理技术,包括水文测站得设立与水文站网得布设;水位、流量、泥沙、水质等各种水文信息要素得观测;水文得调查方法;以及水文数据得处理方法与技术。本课程就是以后学习水文统计、流域产汇流计算、水文预报等内容得基础。 本课程得习题内容主要涉及:水文测站得设立、水文站网得布设、水位得测验方法、日平均水位得计算、流速得测验方法、断面面积得测量与计算、断面流量与流速得计算、流量资料得整理、泥沙得测验方法、悬移质含沙量与输沙率得计算、水质监测得方法、水文调查得方法、水文资料得收集等。 一、概念题 (一)填空题 1.水文测站就是指。 2.根据水文测站得性质, 测站可分为、两大类。 3.水文测站得建站包括与两项工作。 4. 就是对水文站水位流量关系起控制作用得断面或河段得水力因素得总称。 5.决定河道流量大小得水力因素有: 、、与。 6.根据不同用途,水文站一般应布设、与、、 及、各种断面。 7.目前,按信息采集工作方式得不同,采集水文信息得基本途径可分为、、_ 与。 8.观测降水量最常用得仪器通常有与。 9.自记雨量计就是观测降雨过程得自记仪器。常用得自记雨量计有三种类型: 、 与。 10.用雨量器观测降水量得方法一般就是采用观测,一般采用进行观测,即 及各观测一次,日雨量就是将至得降水量作为本日得降水量。 11.水面蒸发量观测一次,日蒸发量就是以作为分界,将至得蒸发水深, 作为本日得水面蒸发量。 12.水位就是指。 13.我国现在统一规定得水准基面为。 14.根据所采用得观测设备与记录方式,水位观测方法可分为4种类型: 、、、。 15.水位观测得常用设备有与两类。 16.水位得观测包括与得水位。 17.我国计算日平均水位得日分界就是从_ _时至时。 18、计算日平均流量得日分界就是从_ _时至时。 19.由各次观测或从自记水位资料上摘录得瞬时水位值计算日平均水位得方法有与 两种。 20.单位时间内通过河流某一断面得水量称为 ,时段T内通过河流某一断面得总水量称
第二章第四节水循环和洋流 题目第二章第四节水循环和洋流第1课时 学习 目标 1．绘制并运用水循环示意图，说出水在自然界的循环过程和主要环节。 2．运用说学知识，阐明水循环的地理意义。 学习 疑问 学习 建议 【相关知识点回顾】 1．地球的外部圈层结构 2．热力环流 3．大气运动 【知识转接】 1．运用地图册中国地图，寻找长江、黄河、珠江、黑龙江、海河、淮河、嫩江、塔里木河、雅鲁藏布江等河流的位置。 2．运用地图册世界地图，寻找勒拿河、叶尼塞河、鄂毕河、莱茵河、多瑙河、尼罗河、刚果河、幼发拉底河、印度河、恒河、湄公河、密西西比河、亚马孙河、巴拉圭河等河流的位置。 【预学能掌握的内容】 一、水循环 1．概念：指水在地理环境中____________的移动，以及与之相伴的运动________和物理 ________的变化。 2．驱动水循环的主要能量在____________及____________的作用下，水在________、海洋和________间通过吸收热量或放出热量，以固、液、气三态的转化形成了总量平衡的循环运动。 3．类型：按其发生的空间范围不同，可分为、、。4．主要环节：
A____________，B____________，C____________，D____________，E____________，F____________。 5．人类对水循环影响的主要方式：增加或减少_______________、________________及 ________________。 6．分布在陆地上的各种水体，它们之间具有水源相互补给的关系 （1）并不是所有水体之间都存在水源互补关系，有些只存在着单向补给，如冰川水对河流及陆地水体的补给，主要是单向补给，黄河下游河水与地下水之间存在单向补给关系。（2）陆地水体的类型按不同方法分为以下三类： ①按空间分类：地表水（江河水、湖沼水、浅层地下水）；地下水（潜水、承压水）。 ②按循环周期：静态水（循环周期长、更新慢，包括冰川、内陆湖泊、深层地下水）；动态水（循环周期短、更新快，包括地表水和浅层地下水）。 ③按埋藏条件：潜水和承压水。 7．水循环的地理意义
水文学基础知识 一、概念 1、水文学概念 水文 shuǐ wén 英文：Hydrology 1.水的波纹。亦指如波纹的图形。 2.自然界中水的各种变化和运动的现象。 3.水文，指研究自然界水的时空分布、变化规律的一门边缘学科。“文”作自然界的现象讲，如“天文”。水文是水利、水电及一切与水资源有关的国民经济和社会发展所必需的前期工作的基础，是水利建设的尖兵、防汛抗旱的耳目、水资源管理与保护的哨兵、资源水利的基石，是一项必须适当超前发展的社会公益性事业。水文学：研究水存在于地球上的大气层中和地球表面以及地壳内的各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学科。包括水体的形成、循环和分布，水体的化学成分，生物、物理性质以及它们对环境的效应等。 水文学：广义地说就是研究地球与水的科学，包括它的性质、现象和分布，其核心是水循环。 水文学，广义地按地球圈层情况可分为水文气象学、地表水文学和地下水文学三种。按地球表面分布情况，又可分为海洋水文学和陆地水文学。 陆地水文学：主要研究存在于大陆表面上的各种水体及其水文现象的形成过程与运动变化规律。按研究水体的不同又可分为： ①河川水文学；②湖泊（包括水库）水文学；③沼泽水文学；④冰川水文学；⑤河口水文学。 2、水文循环 水文循环：地球上或某一区域内，在太阳辐射和重力作用下，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。 大循环：从海洋蒸发的水汽，被气流带到大陆上空，遇冷凝结而形成降水，降水至地面后，一部分蒸发直接返回空中，其余都经地面和地下注入海洋，这种海陆间的水分交换过程称大循环或外循环。 小循环：陆地上的水经蒸发、凝结作用又降落到陆地上，或海洋面上蒸发的水汽在空中凝结后，又以降水形式降落在海洋中，这种局部的水文循环称小循环或内循环。前者又可称内陆小循环，后者称海洋小循环。由陆面蒸发而引起的内陆小循环，对内陆地区的降水有重要作用。因内陆地区距离海洋很远，从海洋直接输送到内陆的水汽不多，需要通过内陆局部地区的水文循环运动，使水汽不断地向内陆输送，这是内陆地区的主要水汽来源。由于水在向内陆输送过程中，沿途会逐步损耗，故内陆距离海洋越远，输送的水汽量越少，降水越小，沿海地区一般雨量充沛，而内陆地区则雨量稀少，气候干燥，就是这个原因。 3、水文现象的基本特点 ⑴时程变化上的周期性与随机性 ①周期性由于地球的自转和公转，昼夜、四季、海陆分布，以及一定的大气环境，季区区域等，使水文现象在时程变化上形成一定的周期性。 ②随机性因为影响水文现象的因素众多，各因素本身在时间上不断地发生变化，所以受其控制的水文现象也处于不断变化之中，它们在时程上和数量上的变化过程，伴随周期性出现的同时，也存在着不重复性的特点，这就是所谓随机性。
水文概念 1.什么是水文？ 答：水文，指自然界中水的变化、运动等的各种现象。现在一般指研究地球上水的形成、循环、时空分布、化学和物理性质以及水与环境的相互关系，为人类防治水旱灾害，合理开发和有效利用水资源，不断改善人类生存和发展的环境条件，提供科学依据。 2.水文条例中对水文事业的定位？ 答：水文事业是国民经济和社会发展的基础性公益事业。县级以上人民政府应当将水文事业纳入本级国民经济和社会发展规划，所需经费纳入本级财政预算，保障水文监测工作的正常开展，充分发挥水文工作在政府决策、经济社会发展和社会公众服务中的作用。 县级以上人民政府应当关心和支持少数民族地区、边远贫困地区和艰苦地区水文基础设施的建设和运行。 3.什么叫水文要素？主要包括哪些要素？ 答：水文要素是构成某一地点或区域在某一时间的水文情势的主要因素，它描述水文情势的主要物理量，包括各种水文变量和水文现象。降水、蒸发和径流是水文循环的基本要素。同时，把水位、流量、流速、水温、含沙量、冰凌和水质等列为水文要素。水文要素通常由水文站网通过水文测验加以测定。 11.水文测站的定义是什么？分哪几类？ 答：水文测站是在河流上或流域内设立的，按一定技术标准经常收集和提供水文要素的各种水文观测现场的总称。按目的和作用分为基本站、实验站、专用站和辅助站。 12.基本站、实验站、专用站、辅助站的设站目的各是什么？ 答：基本站是为综合需要的公用目的，经统一规划而设立的水文测站； 实验站是为深入研究某些专门问题而设立的一个或一组水文测站； 专用站是为特定目的而设立的水文测站； 辅助站是为帮助某些基本站正确控制水文情势变化而设立的一个或一组站点。 13.大河控制站、区域代表站、小河站的划分条件是什么？ 答：（1）控制面积为3000-5000km2以上大河干流上的流量站为大河控制站；（2）干旱区在300-500km2以下，湿润区在100-200km2以下的小河上设立的流量站为小河站；（3）其余的天然河道上的流量站为区域代表站。 14.布设大河控制站、区域代表站、小河站的目的是什么？ 答：布设大河控制站的目的是为防汛抗旱、水环境保护、水资源调查评价、开发和利用，水工程规划、设计和施工，科学研究及其他公共需要，提供基本数据。 布设区域代表站的目的在于控制流量特征值的空间分布，通过径流资料的移用技术提供分区内其他河流流量特征值或流量过程。 布设小河站网的主要目的在于收集小面积暴雨洪水资料，探索产汇流参数在地区上和随下垫面变化的规律，以便无资料小流域移用。 15.什么是水文站网？ 答：水文站网是在一定地区、按一定原则，用适当数量的各类水文测站构成的水文资料收集系统。把收集某一项水文资料的水文测站组合在一起，则构成该项目的站网，如流量站网、水位
以其善而润万物，以其三态之变而求创新。以其生态而求绵延，以其汇聚而纳团结。 水文循环分为大循环(海陆循环),小循环(陆陆循环,海海循环)。 水的三态（气态液态固态），（降水，蒸发，渗流，径流）称为水文现象。 河流的分段（河源，上游，中游，下游，河口）。 河流比降（S=(Z1-Z2)/L）计算时以米为单位。 河流断面：横断面（一般指与水流方向垂直的断面）。 纵断面：（一般是指沿河流深泓线的断面）。深泓线是指最大水深点的连线 水系形状：（扇形水系，羽毛形水系，平行水系，混合型水系）。 河川径流的组成：（地上径流，地下径流，壤中流）。 河川径流的形成过程（产流，汇流）。 影响合川径流的因素：（气候因素影响，下垫面因素影响，人类活动的影响。 分水线：地形向两侧倾斜，是雨水分别汇集到两条不同的河流中去。 关于河流经流的计算： 流量Q：单位时间内通过河流过水断面的水量。 经流总量W=QT（一年T=3.154x107秒） 径流模数M=1000Q/F。 径流深度：R=W/1000F(单位mm)。 径流系数：@=R/P，（R为径流深度，P为降水量，单位都为mm）。 例题：水文站面积54500平方千米，平均降水量1650mm，平均流量1680m3/s。 W=QT=1680x3.154x107=5.30x1010m3. R=W/1000F=5.30x1010m3/54500=972mm. M=1000Q/F=1000X1680/54500=30.83(L/s.km2) @=R/P=972/1650=0.59 水量平衡计算：P=R+E+V; P降水量，R出口端面径流量，E流域平均蒸发量，V蓄水量之差。 概率事件:加法定律，乘法定律。 A,B为独立事件：P(A+B)=P(A)+P(B)。A,B不互斥：P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)。 A,B为独立事件：P(AB)=P(A)xP(B)。 A,B不互斥：P(AB)=P(A)xP(B/A)或P(AB)=P(A)xP(A/B)。 重现期：T=1/P，(P<50%)或者P=1/1-P(P>50%)。 经验平率和经验平率曲线计算步骤：使用皮尔逊3型曲线。 1.将流量排序， 2.P=(m/n+1)x100%， 3.将P值点会在坐标纸上， 4.目估点群中央的光滑曲线。m为序号数，n为观测资料的项数。 统计参数：均值x=【Xi/n，模比系数Ki=Xi/X（均），变差系数Cv=，偏态系数Cs=nCv。 统计参数对P3曲线的影响： 均值X：一般不考虑.变差系数：矮胖，绕某点顺时针旋转。偏态系数：瘦高，两头挤合。相关分析，简单的直线相关，采用插补延长。y=a+bx，a=r(Sy/Sx)。 资料的审查：1.可靠性，2.一致性，3.代表性。 洪水的三要素：1.洪峰刘翔，2.洪水过程线，3.洪水总量。 平均降水量的计算方法：1.算术平均法，2.泰森多边形法（加权平均法），3.等雨量线法。 暴雨强度的推求公式，左右岸判断，面向河流下游，左边为左岸，右边为右岸。 降水三要素：降水量，降水历时，降水强度。目前我国对计算小流域暴雨洪水强度的公式有，推理公式法，经验公式法，水文模型，综合单位线法。
高等学校水利学科专业规范核心课程水文与水资源工程水文信息技术习题 王水献、钱鞠编 兰州大学资源环境学院 水文与水资源工程系 二〇一四年六月 （内部资料，严禁翻印）
第一章测站与站网 一、名词解释 1．水文测站：2．水文站网：3．测站控制：4、断面控制5、河槽控制6、驻测7、水文调查 二、简答题 1．测验河段的选择原则。 2．水位流量关系保持稳定的条件。 3．基本水尺断面设立要求。 4．流速仪测流断面设立要求。 5．基本流量站布设原则是什么？ 第二章降水观测 1．降水量观测误差有哪几种？ 第三章水位观测 一、名词解释 1．水位：2．基面：3．绝对基面：4．冻结基面： 5．日平均水位： 二、简答题 1．影响水位变化因素。 2．水位观测次数要求。 3．缺测水位时，直线插补法的适用条件是什么？ 4．水位变化的一般特性有哪些？ 三、日平均水位计算，已知数据： 时间水位时间水位
日时分(m)日时分(m) 5 8 00 100.25 12 00 101.90 20 00 30 16 00 102.10 6 2 00 36 20 00 101.95 5 30 50 7 2 00 101.65 6 00 85 8 00 101.00 7 24 101.05 14 00 100.75 8 00 25 20 00 100,50 10 30 60 第四章流量测验 一、名词解释 1．流量：2．流速脉动现象：3．部分流量：4．水道断面：5．起点距：6．精测法：7．常测法：8．相应水位： 二、简答题 1．断面测量要求的主要内容有哪些？ 2．垂线数目与断面面积、误差的关系。 3．流速仪公式。 4．浮标法测流的步骤。 5．面积—流速法测流有什么特点？ 6．流量测验方法分为哪几类？ 7．畅流期河床稳定，控制良好的站如何布置流量测次？ 8．天然河道中，影响流速脉动的主要因素有哪些？ 9．洪水涨、落急剧，洪峰历时短暂时，可采用哪种浮标法测流？ 三、计算题
第一章绪论 1、研究对象：地下水(与岩石圈、水圈、大气圈以及人活动相互作用的地下水水量和水质的时空变化规律。) 2、研究内容： 1）地下水的形成、埋藏、赋存、分布； 2）地下水的运动； 3）地下水的补给、径流、排泄； 4）物理化学性质、成份及形成原因； 5）地下水的起源、循环、转化规律。 3.与地下水有关的问题 1、地下水水位变动破坏原有的岩土与地下水的力学平衡系统，以及产生的各种效应。最典型的是斜坡稳定问题。 2.土壤盐渍化。 3、矿坑涌水、充水问题。 4、土壤盐渍化或沼泽化等导致的农业生产问题。 5.沙漠化、荒漠化面积不断扩大，草地退化和沙化面积逐年增加。 6、地下水和地表水水质问题河湖萎缩、干涸、水质遭受严重污染。 7、地下水水资源保护、管理、合理开发利用问题。 ４，水文地质学在国民经济建设中作用 1、地下水是一种宝贵的资源； 2、地下水是重要的液体矿产和矿水资源； 3、地下水是良好的载热介质和能源； 4、是有效的找矿标志，预报地震的手段； 5、是地下矿坑和地下工程突水的重要因素； 6、地下水是有些工程效益降低的主要原因：溶解作用；润滑作用；侵蚀作用。 7、地下水是破坏土壤肥力的重要因素； 8、地下水是某些地方性疾病的致病原因； 9、地下水引起的公害：地面沉降，地下水污染等。 第二章地球上的水及其循环 1.1 地球上的水 存在空间：浅部层圈水，深部层圈水。 1.2 自然界的水循环 水循环：自大气圈到地幔的地球各个圈层中的水构成的系统中水相互联系、相互转化的过程叫做自然界的水循环。自然界的水循环分为水文循环和地质循环两类。（水在循环过程中与地球表面圈层之间发生相互作用的水资源、生态与环境、水旱灾害等都与水循环有关。） 1
第一章水文循环 第一节地球上的水（简单概念） 地球是一个富水的行星。 地球上的水从大气到地球表面至地核各个层圈都赋存有水。 即：地球浅部层圈水，如大气圈、地球表面、岩石圈和生物圈中；地球深部的地幔和地核中。 （1）地球浅部层圈水 分布有大气水、地表水、地下水以及生物体中的水，这些水均以自由态H2O 分子形式存在，以液态为主，也呈气态与固态存在。 我们从表1-1中，可以建立地球浅部层圈水的分布状况与数量概念。 （2）地球浅部层圈水的淡水 从表1-1中可知，浅部层圈中水的总体积约为13.86×108。若将这些水均匀平铺在地球体表面，水深约为2718m。 但是，其中海水等咸水约占97.47%，淡水只占2.53%。 各淡水体的比例：约68.8%为冰川与积雪，0.3%为河湖，30%为地下水，其他淡水占0.9%。 （3）地球深层圈水（一般性了解） 地球深层圈水分布于地壳下部直到下地幔这一范围内。在地壳下部深约 15~35km处，地温达400℃以上，压力也很大，这里的水不可能以普通液态水或气态水形式存在，而成为被压密的气水溶液。 表1-1 地球浅部层圈水的分布 关于地幔的含水量，有关学者通过不同方式得到的结论基本一致。认为未经去气作用的地幔物质约含5％—7％的水。假定地幔总重量为4×1027g，其中熔融物质占25％，则地幔软流层中所含的水分总量约相当于现代海洋水总量的35~50
倍。据推测，在极高的温压下，这里的水电离为及，甚至近一步电离为 及。当软流层的岩浆沿通道上升，温压降低时，氢、氧离子将结合为自由态的水（）而析出〔区永和等，1988〕。 第二节水循环 水循环概念：上述讨论的地球上各部位（层圈的）的水是相互联系、相互转化 的，这一过程称为水循环。 地球上各层圈的水也是称水系统。 自然界的水循环分为 图1-1 自然界的水循环 〔据阿勃拉莫夫〕 Ⅰ—海洋水；Ⅱ—沉积盖层；Ⅲ—地壳的晶质岩；Ⅳ—岩浆源；Ⅴ—地幔岩；Ⅵ—大陆冰盖；1—来自地幔源的初生水；2—返回地幔的水；3—岩石重结晶脱出水（再生水）；4—沉积成岩时排出的水；5—和沉积物一起形成的埋藏水；6—与热重力和化学对流有关的地内循环；7—蒸发和降水（小循环）；8—蒸发和降水（大循环）；9—地下径流；10—地表径流 地质循环的概念：地球深部层圈水与表层圈水之间的转化过程称为地质循环。水文循环的概念：地球表层圈的水，即大气水、地表水和地壳岩石空隙的地下水之间的相互交替与转化。
人类活动对水文循环和水量平衡的影响 王晓枫 （09级地理基地班，091160074） 人类活动对水文循环和水量平衡的影响，主要产生在水循环的四个基本环节——蒸发、水汽输送、凝结降水、径流输送中，本文将分别对这四个环节中的一些具体人类活动及其影响机制作一简要介绍。 1.人类活动对蒸发及水汽输送过程的影响 人类修建水库后，流域内水面面积扩大，蒸发量增加，库面增加的蒸发量等于单位面积上的水面蒸发量和陆面蒸发量之差与水库水面面积的乘积。同样，跨流域调水、扩大灌溉面积也在一定程度上增加了蒸发量，使大气中水汽含量增加，降水量增加。但是围湖造田，则减少了湖泊自然蓄水量，削弱了防洪抗旱的能力，减弱了湖泊水体对周围地区气候的调节作用。此外，保护湿地资源(沼泽)、植树造林(绿色水库)、保护草原(绿色蓄水池)是有利的影响；反之，则会产生恶劣的后果。 2.人类活动对凝结降水过程的影响 在人工直接控制降水方面，例如，使用飞机、火箭直接行云播雨，或者反之驱散雷雨云，消除雷雹等，虽然这些方法早已得到了实际的运用，但迄今由于耗资过多，只能对局部地区的降水产生影响。 需要着重指出的是，城市和工业对降水的影响。这种影响主要表现为城市的增雨作用。工厂向空中排放大量烟尘，为空中水汽凝结创造有利条件，城区降雨机会增多，一般城区比郊区降水量约大5～10％。例如，南京市区年降水量比郊区多22.6毫米，而且增加了大雨的机遇，雷暴和降雪的日子亦较多。其具体影响的程度、增雨量的大小，则视城市的规模、工厂的多少、当地气候湿润的程度等情况而定。 3.人类活动对径流影响 人类活动的水文效应最主要的影响在于对径流过程的影响。 人类活动对下渗的影响，既有增大的一面，也有抑制的一面。例如，各种坡地改梯田、植树造林、蓄水工程均增加水的滞留时间，从而增大下渗量。反之砍伐森林、过度放牧、不合理的耕作，则加剧水土流失，从而减少下渗量。在地下水资源不足的地区采用人工回灌，则是有计划、有目的的增加下渗水量；反之在低洼易涝地区，开挖排水沟渠则是有计划有目的控制下渗，控制地下水的活动。从这意义上说，人们研究水的入渗规律，正是为了有计划、有目的控制入渗过程，使之朝向人们所期望的方向发展。 修建水库，可以调节径流。年调节水库可以调节径流的年内分配；多年调节水库可以调节径流的年际分配。建库后，水库下游的洪峰流量减小，而枯季最小流量提高。如果管理不当，前期蓄水过多突然以大流量泄放，会在下游造成比没有水库时更大的洪峰。建库后，库区及其周围地区地下水位升高，增加了土壤含水量。一般建库10～20年后库底原来的包气带达到饱和，库区周边地下水位升高的范围随水文地质条件而异，一般可扩散到水库周边以外10～20公里。 林区土壤的下渗率一般都大于非林区的，故林区的表层土壤含水量大。在总径流中，表层流和地下径流占的比重比非林区的大，而地面径流比重小。在一次相同暴雨下，林区的洪峰流量模数小于非林区的，表现出削减洪峰的作用。在连续大雨的情况下，土壤处于超饱和状态，这种削减洪峰的作用显著减小。裸露或植被很差的坡地，洪峰模数很大，水土流失严重。高标准水土保持措施，能减小坡面水流速度，降低坡面冲刷，显著削减洪峰。 城市的发展使天然植被和农田为大面积建筑和不透水路面所取代，地面滞留和下渗能力大大降低，减少了补给地下水的水量，增加了地表径流，一般径流系数达到60～
第二章水文循环与径流形成 学习本章的意义和内容：本章主要学习工程水文学的基本概念，如流域、河流、降雨、蒸发、下渗、径流；再是最基本的水文学原理，如水文循环、区域与流域水量平衡、流域径流的形成过程；三是掌握水文要素的定量计算方法，如流域面积、河流长度、河流坡降、降雨过程及流域平均雨量、蒸发量、径流量、径流深等，为后面学习水文分析计算及水文预报打下坚实基础。学好本章内容，对今后的学习具有非常重要的指导意义。 本章习题的内容：自然界水文循环及水资源；河流与流域及其对水文变化的影响；降水成因、分类与计算；蒸发分类与计算；下渗过程与计算； 径流及其形成的基本概念与定量描述方法；流域水量平衡原理与计算。 一、概念题 （一）填空题 1. 地球上的水以____态，____态，____态三种形式存在于自然界的____ 、_____ 和_____ 中。 2. 空气中的水汽凝结需要同时具备两个条件，即要有吸附水分的_______, 以及使空气湿度_____________状态。 3. 使暖湿空气达到饱和主要靠空气______________运动引起的冷却。 4. 按水文循环的规模和过程不同，水文循环可分为_______循环和________循环。 5. 自然界中,海陆之间的水文循环称___ 。 6. 自然界中,海洋或陆面局部的的水循环称_____________。 7.水循环的外因是_________________________________ ，内因是__________________________。 8. 水循环的重要环节有________，________，_______，_________。 9. 河流的水资源之所以源源不断，是由于自然界存在着永不停止的。 10. 水文循环过程中，对于某一区域、某一时段的水量平衡方程可表述为某一区域在某一进入的水量减去流出的水量，等于该时段该区域蓄水量的变化 11. 一条河流，沿水流方向，自上而下可分为、、、、五段。 12. 河流某一断面的集水区域称为_______________。
试题 如何理解水资源可再生（可更新）性？其意义是什么？ 试述水量转化及其在水资源评价中的应用。 试述流域水文循环过程及其科学问题。 论述流域水文循环和水量转化过程及其在水资源评价中的应用？ 水文循环基本过程（注意流域水文循环答法） 水文循环具有全球水文循环、流域水文循环和水－土－植系统水文循环等三种尺度。 全球水文循环可分为水汽蒸发、水汽输送、凝结降水、水分入渗，以及地表地下径流5个基本过程。海洋及陆地上的水蒸发，形成水汽升入空中，并被气流输送到各地。在适当条件下这些水汽凝结降水，降落到海面的降水直接回归海洋，降落到陆地表面的雨雪，一部分重新蒸发回到空中，一部分成为地面径流补给江河湖泊，一部分渗入岩土层，转化为壤中流和地下径流。地面径流，壤中流与地下径流最后亦流入海洋，构成全球性统一的，连续有序的动态大系统。 流域水文循环实际上就是流域降雨径流形成的过程。降落到流域上的雨水，首先满足截留、填洼和下渗要求，剩余部分成为地面径流，汇入河网，再流过流域出口断面。截留最终耗于蒸发和散发，填洼的一部分将继续下渗，而另一部分也耗于蒸发。下渗到土壤中的水分，在满足土壤持水量需要后将形成壤中流或地下水径流，从地面以下汇集到流域出口断面。被土壤保持的那部分水分最终消耗于蒸发和散发。流域水文循环相对于全球水文循环而言，它是一个开放式的循环系统。 水循环机理 1、水循环服从于质量守恒定律。整个循环过程保持着连续性，既无开始也没有结尾。从实质上说，水循环是物质与能量的传输、储存和转化过程。 2、太阳辐射与重力作用是水循环的基本动力。水的物理性质，在常温常压下液态、气态、固态三相变化的特性是水循环的前提条件，外部环境包括地理纬度、海陆分布、地貌形态等制约了水循环的路径、规模和强度。 3、水循环广及整个水圈、并深入大气圈、岩石圈及生物圈，是由无数个不同尺度、不同规模的局部水循环所组合而成的复杂巨系统。 4、全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统。 5、地球上的水分在交替循环过程中，总是携带着某些物质一起运动。
信息技术在水文勘测工作中的应用 发表时间：2014-10-27T15:12:04.730Z 来源：《工程管理前沿》2014年第10期供稿作者：钱建平[导读] 水文勘测是为了收集水文资料，更好地促进经济建设而进行的水文测量和调查工作。 钱建平 (南通鸿泰水资源科技咨询有限公司江苏南通 226006) 摘要：水文勘测是为了收集水文资料，更好地促进经济建设而进行的水文测量和调查工作。而信息技术在水文勘测工作中的应用对促进勘测数据的准确性、时实性具有积极作用。本文笔者在分析水文勘测技术的特点以及信息技术在水文勘测应用中存在的问题等方面对提高信息技术在水文勘测工作中的策略进行了阐述。 关键词：水文勘测；信息技术；应用 1、前言 随着信息技术的不断发展，信息技术在我国水文勘测工作中的应用也越来越广泛，它促进了水文勘测工作的发展，同时对我国水利工程的开展也起到了极大的推动作用。信息技术在水文勘测的信息采集、处理、分析、传输、储存等方面都有应用[1]，不仅提高了水文勘测的能力还使得我国水文勘测工作的技术手段更加专业化、科学化。这就给给我国水利水电行业的发展提供了技术上的支持，也给我国现代水文研究的技术以及理论的创新打下了坚实的基础[1-2]。由此可见，信息技术在水文勘测工作中的应用是具有积极意义的。本文笔者根据自身工作的实践经验，从以下几个方面对信息技术在水文勘测工作中的应用进行了探讨。 2、水文勘测的概述 水文指的是大自然中水资源的一些变化，包括水资源的分布、变化、动态等。水文勘测，顾名思义就是对水资源的这些变化情况进行有计划的、系统的检测、调查、研究。水文勘测具有极为重要的作用，它是保证人们的生产生活与生态环境和谐发展的重要手段[3]，也对水利水电行业的发展提供了技术支持。水文勘测作为一种重要的技术手段，主要包含了以下的特点（见表1）。 3、信息技术在水文勘测应用中存在的问题 当前虽然信息技术在水文勘测工作中的应用越来越广泛，并涉及到水文工作的各个层面，但是随着水文勘测工作对信息技术的需求水平不断提高，使得信息技术在水文勘测中的应用出现了以下的问题，亟待解决。（1）现阶段虽然大部分企业和相关的政府部门对于水文勘测工作中的信息化建设较为重视，但是其相关的技术投入和管理机制建设都存在着不足，比如对计算机应用软件的研究和使用也很落后，这很大程度上与经费的投入不足有关，从而制约了信息技术在水文勘测工作中的发展[2]。（2）水文勘测工作是非常具有特殊性的。因为在水文勘测的过程中面对的现实问题每时每刻都会表现出不同，要很好的对这些问题进行解决，就需要不断的进行技术创新。而当前我国在水文信息技术的创新方面，表现出了严重的不足。 4、提高信息技术在水文勘测工作中的策略 4.1 引进先进的技术与设备 信息技术的应用推动了我国的水文勘测事业的发展，鉴于水文勘测工作的特殊性，需要不断的引进先进的水文信息技术，才能更好地促进水文勘测技术的信息化发展。建立基于网络的信息发布软件和平台，是促进信息传输与管理的有效手段。另外，建立功能强大的自动勘测系统，对水文数据进行实时传输，能够能教高效地、准确地完成勘测任务[4]。为了更好地利用信息技术进行水文勘测工作，我们可以建立相关的检测河道数据库，将水流的实时数据库作为工作基础，以地理位置的信息系统作为工作平台，并综利用B/S 三层体系结构，通过WEB 服务，对基本的水文情况进行实时的监测。这样才能更好地促进水文勘测事业的信息化建设，快速实现资源的共享。 GPS 技术是全球卫星定位系统，GPS 不仅仅有着自动化、高效和准确度高等优点，并且在水文方面已经可以成功的应用了，这一技术的应用，直接使得经济效益和社会效益都有了很大的提高。在GPS技术应用之后，水利勘测的空间信息可以有比较好的定位，并且还可以对发生自然灾害的地区进行准确的定位，甚至还可以实现双向的无线通话，在人与人沟通方面做出了巨大的贡献。 ANN 技术是一种网络技术，又是一种人工神经网络技术，这种技术是一种可以模拟人脑结构的信息处理问题的技术。在水文勘测工作中，ANN 技术不单可以进行洪水的预知，而且可以对水的流量展开有用的预知。 4.2 因地制宜，创新技术，推动水文勘测技术信息化的发展 信息技术的飞速发展，推动了我国水文勘测技术的信息化进程，使得我国水文勘测技术迈向了一个新的台阶[4]。鉴于水文工作自身的特点，不同地区的自然环境和社会坏境的不同，在水文勘测的过程中，就需要根据不同的地理因素和环境因素，对现实的情况进行分析比较，因地制宜。从而寻找出切合自身发展的信息技术模式，并将其应用到水文勘测工作之中。这样加大信息技术在水文勘测工作中的应用，才能使得水文勘测系统更加完善，勘测数据更加真实、可信。 4.3 培养水文勘测的专业人才 由于专业人才是水文勘测工程实施者，也是水文勘测信息化建设中必不可少的部分。但是我国的水文勘测人才的结构在知识和实践操作上，都不尽完善,需要学习并掌握水文专业和计算机技术等多学科领域的知识。所以，不断地健全水文勘测对专业及复合型人才培养制度很有必要。
1.什么是水文？ 答：水文，指自然界中水的变化、运动等的各种现象。现在一般指研究地球上水的形成、循环、时空分布、化学和物理性质以及水与环境的相互关系，为人类防治水旱灾害，合理开发和有效利用水资源，不断改善人类生存和发展的环境条件，提供科学依据。 2.水文条例中对水文事业的定位？ 答：水文事业是国民经济和社会发展的基础性公益事业。县级以上人民政府应当将水文事业纳入本级国民经济和社会发展规划，所需经费纳入本级财政预算，保障水文监测工作的正常开展，充分发挥水文工作在政府决策、经济社会发展和社会公众服务中的作用。 县级以上人民政府应当关心和支持少数民族地区、边远贫困地区和艰苦地区水文基础设施的建设和运行。 3.什么叫水文要素？主要包括哪些要素？ 答：水文要素是构成某一地点或区域在某一时间的水文情势的主要因素，它描述水文情势的主要物理量，包括各种水文变量和水文现象。降水、蒸发和径流是水文循环的基本要素。同时，把水位、流量、流速、水温、含沙量、冰凌和水质等列为水文要素。水文要素通常由水文站网通过水文测验加以测定。 4.什么是降水及降水量？ 答：降水是指从大气中降落到地面的液态水和固态水。降水的特征常用降水量、降水历时、降水强度、降水笼罩面积、暴雨中心等要素进行描述。 降水量是一定时段内降落到某一点或某一面积上的总水量，用深度表示，单位为毫米。降水持续的时间称为降水历时，以分钟、小时或天计。单位时间的降水量称为降水强度，以毫米/分钟或毫米/小时计。 5.降水强度等级是如何划分的？ 答：按降雨强度可分为小雨、中雨、大雨和暴雨。中国气象部门规定，24小时降雨量小于10毫米的降雨为小雨，10～24.9毫米为中雨，25～49.9毫米为大雨，大于或等于50而小于100毫米的为暴雨，大于或等于100而小于200毫米称为大暴雨，大于200毫米称为特大暴雨。 6.什么是水位？水文中常见的特征水位有哪些，各表达什么意思？ 答：河流或者其它水体的自由水面离某一基面零点以上的高程称为水位。水位的单位是米，一般要求记至小数2位，即0.01m。
《水文信息技术》试题(A卷) 一、名词解释（每小题5分。共30分。） 1、站网规划： 拟定和选择水文站合理布局的方案。 2、水文测站： 在流域内一定地点，按照统一标准对所需要的水文要素作系统观测的场所。 3、流速脉动： 空间点的瞬时流速随时间变化，但在相当长的时间内，空间点的时间平均流速是稳定的。 4、相应水位： 与施测的断面流量相等的某一瞬时流量相对应的水位。可用算术平均法或加权平均法公式计算出。5、断面输沙率： 单位时间内，通过河道某一断面的泥沙的重量。 6、测站控制： 测站控制是对测站的水位流量关系起控制作用的断面或河段的水力因素的总称。包括断面控制；河槽控制。 二、单选题（每小题2分，共30分。） 1．在中华人民共和国（C）内开发、利用、节约、保护、管理水资源，防治水害，适用水法。A．范围B．领土C．领域D、领空 2．开发、利用、节约、保护水资源和防治水害，应当全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合利用、讲求效益，发挥水资源的（A）功能，协调好生活、生产经营和生态环境用水。 A．多种B．特殊C．有效D、综合 3．县级以上人民政府应当加强水利基础设施建设，并将其纳入本级（C）。 A．水利建设规划B．工程建设计划C．国民经济和社会发展计划D、五年计 划 4．国家鼓励单位和个人依法开发、利用水资源，并保护其合法（A）。A．权益B．利益C．权利D、效益 5．国家对水资源依法实行取水许可制度和有偿使用制度。（C）负责全国取水许可制度和水资源有偿使用制度的组织实施。 A．各级人民政府水行政主管部门B．国务院有关部门 C．国务院水行政主管部门D、国务院 6．禁止围垦河道。确需围垦的，应当经过科学论证，经省、自治区、直辖市人民政府水行政主管部门或者（B）同意后，报本级人民政府批准。 A．流域管理机构B．国务院水行政主管部门C．国土资源主管部门D.计划部门 11．经批准的规划需要修改时，必须按照规划编制程序经（A）批准。 A．原批准机关B．水行政主管部门C．上级部门D、同级人民政府 12．县级以上地方人民政府水行政主管部门按照规定的权限，负责本行政区域内水资源的（C）工作。A．开发、利用B．治水和管水 C．统一管理和监督D．开发、利用、节约、保护和管理 13．开发、利用、节约、保护水资源和防治水害，应当按照流域、区域（A）规划。 A．统一制定B．统筹考虑C．统筹布局D、协调各种 14．综合规划，是指根据经济社会发展需要和水资源开发利用现状编制的开发、利用、节约、保护水资源和防治水害的（B）。 A．总体规划B．总体部署C．总体方案D、综合计划 15．作出水行政处罚决定的主体是（C）。 A、水政监察队伍 B、水行政主管部门的水政处 C、水行政主管部门 D、水上公安 三、判断题（请判断下列概念或说法是否正确，对的在题后括号内打“√”，错的打“×”，每小题2分，共20分） 第1页共2页