绪论 水信息技术

1、水信息技术水信息技术课程性质课程性质 水信息技术以前称为水文测验学，水信息技术以前称为水文测验学，它和水文学原理、水文预报、水文它和水文学原理、水文预报、水文计算与水利计算等一起，构成了水文水资源计算与水利计算等一起，构成了水文水资源专业的核心课程。专业的核心课程。 水文学是水利的基础，而水信息技术又是水文学是水利的基础，而水信息技术又是水文学的基础。水文学的基础。 水情预报、水质预报、水资源评价、水利水情预报、水质预报、水资源评价、水利工程的规划、设计、运行管理以及防汛、抗旱工程的规划、设计、运行管理以及防汛、抗旱等都离不开水信息的支撑。等都离不开水信息的支撑。课程目的课程目的 通过该课程的

2、学习，掌握水信息采集的规通过该课程的学习，掌握水信息采集的规程和方法；掌握水文资料整编的基本原理与方程和方法；掌握水文资料整编的基本原理与方法；了解水文站网相关知识；了解水文自动测法；了解水文站网相关知识；了解水文自动测报系统的相关知识。报系统的相关知识。绪绪 论论水资源现状水资源现状1全球水资源量短缺的原因全球水资源量短缺的原因2水文专业的主要任务水文专业的主要任务3本课程研究内容本课程研究内容4一、水资源现状一、水资源现状v水资源概念水资源概念 水资源是指可被利用或者有可能被利用的，具水资源是指可被利用或者有可能被利用的，具有足够的数量和可用质量的水源，并能在某一有足够的数量和可用质量的水

3、源，并能在某一地点为满足某种用途而可被利用，它是人类生地点为满足某种用途而可被利用，它是人类生产和生活不可缺少的自然资源，也是生物赖以产和生活不可缺少的自然资源，也是生物赖以生存的环境资源。生存的环境资源。1、全球水资源现状、全球水资源现状： 缺水、水污染严重缺水、水污染严重序号分类情况数字统计1缺水国家个数402淡水不足的国家和地区占世界国家的比例60%3受到污染的水域占全世界总水域的比例65% 地球上的水资源有地球上的水资源有97%97%被盐化，仅有被盐化，仅有3%3%可直接利用的淡可直接利用的淡水资源。在这些淡水中又有水资源。在这些淡水中又有2/32/3为冰川和积雪，为冰川和积雪，1/3

4、1/3存在存在于含水层，潮湿的土壤和空气中。人类真正能够利用的于含水层，潮湿的土壤和空气中。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，约占地球总淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，约占地球总水量的水量的0.26%0.26%。到到2025年，年，18亿人将生活在绝对缺水的国家亿人将生活在绝对缺水的国家或地区，世界人口的或地区，世界人口的2/3可能处于缺水状态。可能处于缺水状态。世界卫生组织调查显示：全球世界卫生组织调查显示：全球80%的疾病，的疾病，33%的人死亡与水有关；每年的人死亡与水有关；每年2500万儿童死于污染的万儿童死于污染的饮用水；全球每天饮用水；全球每天6000人

5、因缺乏安全饮用水丧命人因缺乏安全饮用水丧命。缺水2、中国、中国水资源现状水资源现状 中国中国水资源总量多，居世界第四，但是人口众多，人水资源总量多，居世界第四，但是人口众多，人均较少，也就是人多水少的状况；再加上时空分布不均均较少，也就是人多水少的状况；再加上时空分布不均衡，南多北少，由于降水季节过分集中，大部分地区连衡，南多北少，由于降水季节过分集中，大部分地区连续续4 4个月的降水量占全年的个月的降水量占全年的60%-80%60%-80%，形成春旱夏涝，水，形成春旱夏涝，水多水少；年际变化大，造成连续大水年和连续的枯水年多水少；年际变化大，造成连续大水年和连续的枯水年；污水排放和农业上产中

6、化肥和农药的过量使用造成水；污水排放和农业上产中化肥和农药的过量使用造成水污染，农村饮水不安全等问题严重。污染，农村饮水不安全等问题严重。主要体现在：主要体现在：v我国人均水资源量只有我国人均水资源量只有2100m3，为世界人均水，为世界人均水平的平的28%，比人均耕地占比还要低，比人均耕地占比还要低12个百分点个百分点；v水资源供需矛盾突出，水资源供需矛盾突出，2/3的城市缺水，农村的城市缺水，农村有近有近3亿人口饮水不安全；亿人口饮水不安全；a. 水资源利用水资源利用方式粗放，农田灌溉水有效利用系方式粗放，农田灌溉水有效利用系数仅为数仅为0.5，和世界先进水平，和世界先进水平0.70.8有

7、有较大较大差差距距；v水资源过度开发，黄河流域开发利用程度达到水资源过度开发，黄河流域开发利用程度达到76%，淮河流域也达到了，淮河流域也达到了53%，海河流域更是，海河流域更是超过了超过了100%，这些超过流域承载能力的开发，这些超过流域承载能力的开发，引发了一系列生态环境问题；，引发了一系列生态环境问题；v水体污染严重水体污染严重，水功能区水质达标率仅为，水功能区水质达标率仅为46%；v时空分布不均匀时空分布不均匀，干旱和洪水频繁出现干旱和洪水频繁出现。水污染水污染主要水系检测断面（个）分类水质断面占全部断面百分比（%）水质状况 类类劣类长江9480.913.85.3良好黄河4369.81

8、1.618.6轻度污染珠江3384.812.23.0良好松花江4245.240.514.3轻度污染淮河8641.943.015.1轻度污染海河6331.730.238.1中度污染辽河3740.548.710.8轻度污染v、类类 主要反映地下水化学组分的天然低背主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。景含量。适用于各种用途。v类类 以人体健康基准值为依据。主要适用于集以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。中式生活饮用水水源及工、农业用水。v类类 以农业和工业用水要求为依据。除适用于以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后

9、可作生活农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。饮用水。v类类 不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。洪水事件洪水事件v1915年珠江大水广州被淹；年珠江大水广州被淹；v1931年长江洪水武汉以下城市被淹；年长江洪水武汉以下城市被淹；v1932年松花江大水哈尔滨被淹；年松花江大水哈尔滨被淹；v1938年黄河花园口决堤，几十万人丧生；年黄河花园口决堤，几十万人丧生；v1939年海河大水天津被淹；年海河大水天津被淹； 解放后，解放后，19541954年长江大水、年长江大水、19571957年松花江大水年松花江大水，以及，以及19981998年长江和松花江

10、大水等也造成了严年长江和松花江大水等也造成了严重的后果，虽不像建国前那样造成灭顶之灾，重的后果，虽不像建国前那样造成灭顶之灾，但是也带来了严重的经济损失。但是也带来了严重的经济损失。二、全球水资源量短缺的原因二、全球水资源量短缺的原因1、降水空间上分布不均、降水空间上分布不均v世界每年约有世界每年约有65%65%的水资源集中在不到的水资源集中在不到1010个国家个国家中，而占世界总人口中，而占世界总人口40%40%的的8080个国家却严重缺水个国家却严重缺水。水源最丰富的地方是拉丁美洲和北美，而在。水源最丰富的地方是拉丁美洲和北美，而在非洲、亚洲、欧洲人均拥有的淡水资源就少得非洲、亚洲、欧洲人

11、均拥有的淡水资源就少得多。多。v中东是一个严重的缺水的地区。其主要的水源中东是一个严重的缺水的地区。其主要的水源是约旦河。与该河相关的国家有约旦、叙利亚是约旦河。与该河相关的国家有约旦、叙利亚、黎巴嫩、以色列和巴勒斯坦。这些国家几乎、黎巴嫩、以色列和巴勒斯坦。这些国家几乎没有其他可以代替的水源。没有其他可以代替的水源。v按地区分布，巴西、俄罗斯、加拿大、中国、按地区分布，巴西、俄罗斯、加拿大、中国、美国美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果等、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果等9 9个国家的淡水资源占了世界淡水资源的个国家的淡水资源占了世界淡水资源的60%60%。约。约占世界人口总数占世界人口

12、总数40%40%的的8080个国家和地区严重缺水个国家和地区严重缺水。 中国水资源总量中国水资源总量28000亿亿m3，居世界第四，但是，居世界第四，但是人均只有人均只有2200m3，是世界平均水平的，是世界平均水平的1/4。中国空水资源间上分布的不均：中国空水资源间上分布的不均：流域位置耕地比例（%）水资源比例（%）长江以南3681长江以北6419其中长江以北流域的19%水资源中黄淮海流域7.98辽河流域1.712、降水时间上分布不均、降水时间上分布不均年内年内汛期：汛期：2/3非汛期：非汛期：1/3枯季：更少枯季：更少年际变化大：年际变化大：多水年多水年少水年少水年枯际枯际v地区分布不均，

13、水土资源不相匹配。长江流域地区分布不均，水土资源不相匹配。长江流域及其以南地区国土面积只占全国的及其以南地区国土面积只占全国的36.5%36.5%，其水，其水资源量占全国的资源量占全国的81%81%；淮河流域及其以北地区的；淮河流域及其以北地区的国土面积占全国的国土面积占全国的63.5%63.5%，其水资源量仅占全国，其水资源量仅占全国水资源总量的水资源总量的19%19%。v年内年际分配不匀，旱涝灾害频繁。大部分地年内年际分配不匀，旱涝灾害频繁。大部分地区年内连续四个月降水量占全年的区年内连续四个月降水量占全年的70%70%以上，连以上，连续丰水或连续枯水较为常见。续丰水或连续枯水较为常见。

14、三、水文专业的任务三、水文专业的任务1兴修水利2节约用水3把水推向市场兴修水利兴修水利 水利工程的作用：防洪、除涝、灌溉、供水利工程的作用：防洪、除涝、灌溉、供水、发电、航运、水产养殖、旅游等。水、发电、航运、水产养殖、旅游等。 现有水利工程的类别：水库、堤防、河势现有水利工程的类别：水库、堤防、河势控制工程，以后还要增加：人工开辟分流利用控制工程，以后还要增加：人工开辟分流利用洪水工程、洪水回灌工程、跨流域调洪水工程洪水工程、洪水回灌工程、跨流域调洪水工程。 这些水库及调水工程，如三峡工程、南水这些水库及调水工程，如三峡工程、南水北调工程，可以调剂季节、地区之间水资源的北调工程，可以调剂季节

15、、地区之间水资源的丰枯差异。丰枯差异。2013年水利普查公布的数据：年水利普查公布的数据：水库类别数量（座）总数98002已建成97246在建756大（1）型127大（2）型629中型3938小（1）型17949小（2）型75359流域特点加强、完善水利工程长江峰高量大泄洪、提防、调蓄三峡工程黄河丰枯差别大、洪量小、历时短、河势游荡控制河势、治理水土流失、河道清淤小浪底、三门峡淮河洪水频繁、排泄不通扩大入海通道和泄洪能力梅山水库海河常年干旱，源短流急抗旱、洪水回灌引滦工程珠江水量丰沛，河道窄深加强城市提防乐昌峡松花江洪水缓涨缓落加固提防尼尔基辽河下游城市多，水土流失严重加高加固提防、加大泄洪能

16、力大伙房水库节约用水节约用水v节流优先：节流优先： 降低供水投资、减少污水排放、提高水资源利降低供水投资、减少污水排放、提高水资源利用效率，也是世界发达国家城市工业用水的发用效率，也是世界发达国家城市工业用水的发展方向。展方向。v措施：措施：1 1、调整产业结构和工业布局，大力开发和推广节、调整产业结构和工业布局，大力开发和推广节水器具和节水技术；水器具和节水技术；2 2、大力大力宣传节水，宣传节水，提高公共认识，加大投资力度提高公共认识，加大投资力度。v高标准农田建设项目高标准农田建设项目 田间设施的改建，节水措施提高灌溉水利用系田间设施的改建，节水措施提高灌溉水利用系数，合理规划灌溉周期，

17、提高作物产量。数，合理规划灌溉周期，提高作物产量。v农村安全饮水工程农村安全饮水工程 按照水质、水量、用水方便程度等指标衡量，按照水质、水量、用水方便程度等指标衡量，全国尚有全国尚有3 3亿多农村人口（中部地区和西部地区亿多农村人口（中部地区和西部地区占占80%80%）饮水未达到安全标准。）饮水未达到安全标准。把水推向市场把水推向市场水价政策不合理：水价政策不合理：v地下水开采超标，无偿地下水开采给引用地表地下水开采超标，无偿地下水开采给引用地表水的自来水厂运营造成困难；水的自来水厂运营造成困难；v处理后回收的污水没有合理的定价，难以推行处理后回收的污水没有合理的定价，难以推行污水再生利用；污

18、水再生利用；v灌溉水价的不合理加大了农民的负担。灌溉水价的不合理加大了农民的负担。v对策：对策：1 1 以市场为平台，水价在水资源管理中的主要经以市场为平台，水价在水资源管理中的主要经济杠杆，对水资源的配置和管理起到重要的导济杠杆，对水资源的配置和管理起到重要的导向作用。向作用。2 2 在国家水资源管理机构的统一领导下，根据国在国家水资源管理机构的统一领导下，根据国家的水资源战略，明确制定我国现阶段的相应家的水资源战略，明确制定我国现阶段的相应水价政策和水价系统。水价政策和水价系统。1兴修水利2节约用水3把水推向市场水信息数据水信息数据四、本课程的研究内容四、本课程的研究内容1、水信息水信息

19、与水有关（如水文、气象、水力学和水文地质与水有关（如水文、气象、水力学和水文地质等方面）的信息。等方面）的信息。 水情信息：水情信息：水位、流量、需水量等水位、流量、需水量等水信息水信息 雨情信息：雨情信息：降水量等降水量等 地下水信息：地下水信息：地下水水位、水质等地下水水位、水质等2、水信息技术的定义、水信息技术的定义 对水信息进行搜集、处理、储存、检索的技术。对水信息进行搜集、处理、储存、检索的技术。搜集搜集 驻测、巡测、间测、水文调查。驻测、巡测、间测、水文调查。处理处理 水文资料的整编。水文资料的整编。储存储存 印成水文年鉴或建成水信息数据库。印成水文年鉴或建成水信息数据库。检索检索

20、 计算机查询。计算机查询。3、水信息技术的主要内容、水信息技术的主要内容 站网规划和测站设立站网规划和测站设立 水文测验方法的研究、技术标准的制订。水文测验方法的研究、技术标准的制订。 测站上的观测。测站上的观测。 巡测、间测、水文调查巡测、间测、水文调查。 水信息数据处理。水信息数据处理。1、站网规划与测站设立、站网规划与测站设立 站网规划站网规划规划原则规划原则拟定和选择水文站合理布局的方案。拟定和选择水文站合理布局的方案。 用最经济的站数，把各个水文站布设在恰当的位用最经济的站数，把各个水文站布设在恰当的位置，以掌握整个流域（或地区）的水文要素的变置，以掌握整个流域（或地区）的水文要素的

21、变化规律化规律。 2、水文测验方法的研究、技术标准的制订、水文测验方法的研究、技术标准的制订 研究和制定准确、及时、完整、经济地观测各研究和制定准确、及时、完整、经济地观测各水文要素和整理水文资料的方法，改进、完善原水文要素和整理水文资料的方法，改进、完善原有的方法；有的方法； 制订统一的水文测验时制、度量单位、精度要制订统一的水文测验时制、度量单位、精度要求、计算方法、工作程序等技术标准，使分散的求、计算方法、工作程序等技术标准，使分散的各个水文测站得到的各项资料能在同一基础上进各个水文测站得到的各项资料能在同一基础上进行比较和综合分析。行比较和综合分析。3、测站上的观测、测站上的观测 在站

22、上观测：水位、流量、泥沙、水质、水温、在站上观测：水位、流量、泥沙、水质、水温、冰情、降水量、蒸发量、土壤含水量、地下水位冰情、降水量、蒸发量、土壤含水量、地下水位等。等。 若有特殊要求，另增观测项目：水库淤积、水若有特殊要求，另增观测项目：水库淤积、水库异重流、塌岸、波浪等观测。库异重流、塌岸、波浪等观测。4、巡测、水文调查、巡测、水文调查 对无需驻测的，定期作巡测。包括枯季和冰对无需驻测的，定期作巡测。包括枯季和冰期的流量测验，汛期跟踪洪水的测验，定期水期的流量测验，汛期跟踪洪水的测验，定期水质取样等。质取样等。 水文调查包括测站附近河段和以上流域内的水文调查包括测站附近河段和以上流域内的

23、蓄水量、引进引出水量、滞洪、分洪、决口及蓄水量、引进引出水量、滞洪、分洪、决口及人类活动影响水情情况的常规调查，历史上特人类活动影响水情情况的常规调查，历史上特大暴雨洪水、枯水、暴雨的特殊调查等，这些大暴雨洪水、枯水、暴雨的特殊调查等，这些调查所得的结果为分析还原水量、检查观测资调查所得的结果为分析还原水量、检查观测资料的质量、延长观测资料系列等提供帮助。料的质量、延长观测资料系列等提供帮助。5、水文信息数据处理、水文信息数据处理 主要内容：考证、审核原始资料，编制图主要内容：考证、审核原始资料，编制图表，资料合理性检查，编制整编说明书等。表，资料合理性检查，编制整编说明书等。 按照科学的方法、统一的格式、规范的标准，按照科学的方法、统一的格式、规范的标准，对测得的水位、流量等资料进行整理、分析，加对测得的水位、流量等资料进行整理、分析，加工成系统、完整、可靠的成果。工成系统、完整、可靠的成果。 水信息数据处理水信息数据处理 经过处理后水信息称为整编成果，将整编成经过处理后水信息称为整编成果，将整编成果刊印成水文年鉴或建成水信息数据库。果刊印成水文年鉴或建成水信息数据库。 水信息储存的目的是为了供相关生产部门检索水信息储存的目的是为了供相关生产部门检索并使用。