水文現象特征分析及水文計算方法

毛　浪

（貴州森堡生態實業有限公司，貴州貴陽 550081）

水文現象特征分析及水文計算方法

毛浪

（貴州森堡生態實業有限公司，貴州貴陽 550081）

水資源在人類社會發展中發揮著重要作用，因此，加強水文現象特征及計算方法的研究，有助于人們更好的把握水資源變化規律，從而采取有效措施，使其向對人有益的方面發展。鑒于此，本文分析了水文現象中的周期性、隨機性、確定性和區域性等特征，并重點探討了水溫計算中的數理統計法及其計算方法，以期為保障水文研究工作的順利開展提供參考價值。

水文現象 特征分析 計算方法

水文現象在發生與發展的過程中容易受到氣象變化、地質地貌、植被環境和人類活動等方面的影響，變化的規律較為復雜，只有通過對河湖等水文現象進行長期的觀察與分析，才能從中發現一些規律與特征。因此，探討水文現象的特征分析及其計算方法，對順利開展水文研究工作有著積極的意義。

1　水文現象的主要特征

（1）周期性。隨著時間的推移，水文現象會出現周期性的變化。河湖等水體受到氣象因素的影響，會以年為周期出現豐水期和枯水期相互交替變化的規律，例如在一年四季降水中會出現多雨季節與少雨季節的周期變化；河流水量出現豐水期與枯水期的周期變化等。同時，河湖等水體的水文因長期的氣候變化影響，還存在多年變化周期規律。

（2）隨機性與確定性。在某一時刻或者時段，因為受到確定客觀因素的影響，水文現象會出現確定性特征。同時，因為受到不同復雜因素的綜合影響，在各種影響因素的共同作用下，水文特征還會出現隨機性特征。例如某一河流斷面在下一年份的最高及最低水位和最大及最小流量等數值，其發生的時刻無法完全確定，隨機性比較強，這也在一定程度上增加了保護水資源的困難性。

（3）區域性。因為氣象因素與地理因素存在區域性的變化規律，所以水文現象因其影響也存在區域性特征，如果流域的地理因素比較近似，其水文現象變化規律也會隨之呈現近似性。例如在同一地理區域內的兩個流域，在流域面積相差無幾時，其水文現象的變化規律比較相似，從而體現水文現象的區域性特征。

2　水文計算方法

目前水文計算方法主要分為成因分析法、地理綜合法和數理統計法等三種，其中以數理統計法的應用最為普遍。

數理統計法是基于水文現象隨機性，利用概率論與數理統計方法，分析統計水文特征值的規律，并以此為基礎預估概率，從而為水資源的保護規劃提供和設計其所需的水文特征值。在運用數理統計法進行水文統計時，為了保證水文資料的有效性，做好水文資料的分析工作非常重要。

（1）水文資料可靠性方面的分析。水文資料來源和獲取方式不同，使得水文資料在可靠性方面會存在一定程度的差異，而《水文年鑒》中的各項數據相對可靠。在規劃的水域內開展水文測驗工作時，測驗人員需要注重對其可靠性進行判別，例如上下游的水位是否相互協調；區域內測流結果反應水量是否保持平衡；各測站的水為基準是否保持一致等。如果這些方面出現問題，測驗人員需要找出問題原因，并判斷其為系統誤差或者是偶然誤差。

（2）水文資料一致性方面的分析。分析資料一致性是指實測序列中的水文資料是否為相同條件下所得。水文資料的一致性是開展水資源情況調查與評價的根本要求。例如分析徑流一致性時，需要分析降水徑流的關系進行評價，如果徑流在不同時期的點據基本為單一線，則說明其一致性較好；反之則說明其一致性被破壞，需要對其進行修正。

（3）水文資料代表性方面的分析。水文條件作為總體特征，需要確定其保證率。因為總體的未知性，所以在需要用用本對水文條件進行估計，而實測序列較長時的代表性相對較好。依據我國實測的水文資料情況，實測序列在10a～15a時，其代表性較高。水文資料代表性可以通過降水與徑流差積曲線進行分析，翼城縣水域豐枯的變化特征。如果水文資料的代表性較差，分析人員需要適當延長計算所用代表系列，如果代表序列中存在缺項情況，則需要對其進行插補，而延長與插補的方法是選擇系列更長和缺項少，且關聯性與成因聯系較強的鄰近站點，并利用函數關系計算來完成。

（4）水文資料獨立性方面新的分析。在水文資料的統計分析中，河湖的水文現象為隨機事件，所以在選擇水文資料時需要保持其獨立性，相互之間關聯的資料不同進入同一分析系列，其中以一年取一個同類水位或者流量的實測資料，其組成系列的獨立行為最好。因為樣本資料相對較少，在利用數理統計法計算時，得到的結果與總體真實結果難免會存在差距，所以在分析水文資料時，分析人員需要結合成因分析法和地理綜合法，從而對數理統計法的計算結果進行修正。

3　水文資料數理統計的方法

根據水文資料樣本的采集與檢測條件，數理統計法是進行水文統計的最有效方法，其在水文資料統計中的應用主要體現在頻率計算與相關分析兩方面。

（1）頻率計算。頻率計算的方法為:以實測水文特征值為隨機樣本，將其點繪在坐標圖上，采取目測方式沿點群中心繪制光滑曲線，然后利用概率論原理，對理論頻率曲線進行適線，并將其作為外延的用具，得出在不同頻率時水文特征值，為水資源的保護規劃提供依據。選擇合適的頻率曲線數學方程是進行水文分析計算的難點，目前水文的隨機變量為何種分布仍然缺乏充足論證，只能采用相似的理論線型來代替，而理論線型不是對水文現象物理性質推導得出，而是依據經驗資料從數學已知概率的密度函數中選擇所得。

（2）相關分析。如果水文資料的收集時間較長，分析人員可以利用頻率計算方法取得水資源保護規劃所需數據。由于水文資料收集工作受到多種因素的制約，獲取的資料有限，代表性也比較差，所以需要對水文資料進行插補與延展，以保證頻率計算方法的準確性與有效性，而相關分析是實現這一目的的有效途徑。在水文計算的過程中采用相關分析，主要是分析各個水文變量中的相關關系，求出其相關線與方程式，從而實現水文資料系列的插補與延展。如果降水資料的觀察時間較長，分析人員可以計算出降水和徑流量間的關系，從而延展與插補水文流量資料。

4　結語

總之，水文現象特征分析及水文計算方法在水資源的合理利用與保護中起著重要的作用。只有掌握水文現象的主要特征，并依據水文資料選擇合適的計算方法，才能正確評估水文情況，從而為水資源的保護計劃提供可靠數據支持。

［1］瑪哈沙提·哈孜哈力，高萍.水文現象特征分析及水文計算方法探討［J］.水資源研究，2012，03：9-11.

［2］李揚. 水文頻率新型計算理論與應用研究［D］.西北農林科技大學，2013.