水文分析方法的核心

㈠ 水文分析——河网分析

河网即河流网络，河网提取分析的方法是采用地表径流漫流模型计算。首先是在无洼地DEM上利用最大坡降法计算每一个栅格的水流方向，然后利用水利方向栅格数据计算每个栅格的汇流累积量，假设每一个栅格携带一份水流，那么栅格的汇流累积量就代表该栅格的水流量。基于上述思想，当汇流累积量达到一定值的时候，就会产生地表水流，所有汇流量大于阈值的栅格就是潜在的水流路径，由这些水流路径构成的网络就是河网。

选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→地图代数→栅格计算器】工具，进行相关设置。

选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→地图代数→栅格河网矢量化】工具，将上一步得到的栅格河网数据矢量化。

通过河流链接工具可以得到每一个河网弧段的起始点和终止点，也就是得到了该汇水区域的出水点，这对于水量、水土流失等的研究具有重要意义。
河流链接将栅格河网分割成不包含汇合点的栅格河网片段，并对片段进行了记录。打开属性表可以看到片段ID以及每个片段所包含的栅格数。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→地图代数→河流链接】工具，进行相关设置。

生成的河流链接栅格数据可以通过【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→地图代数→栅格河网矢量化】工具转换为适量化数据。

河网分级是对一个线性的河流网络以数字标识的形式换分级别的方法，河网分级方法主要有两种：Strahler分级法和Shreve分级法。

选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→地图代数→河网分级】工具，进行相关设置。

生成的河网分级栅格数据可以通过【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→地图代数→栅格河网矢量化】工具转换为适量化数据。

㈡ 水文分析法

地下水水文分析法是仿照陆地水文学的测流分析，计算地下水补给量的一种方法。其基本原理是水循环理论（徐恒力等，2001）：一个完整的地下水系统，无论补给方式多么复杂，补给量总会转化为地下水的径流量，在天然状态下，地下水径流必定会转化为地表水，即有总排泄量=总径流量=总补给量。若已知地下水的总径流量或总排泄量，由此可推算出地下水的补给量。

地下水水文分析法主要通过地下水测流、泉流量统计或基流分割等方法，或直接统计全区的地下总径流量或总排泄量，作为评价区的资源量；或先获得地下水的径流模数，然后以径流模数乘以评价总面积得到地下总径流量。

水文分析法的适用条件：在天然状态下（没有开采干扰），地下水补给量全部转化为地下水的径流量或排泄量。

（一）径流模数

在天然条件下，地下水系统的总排泄量或总径流量由系统各处的补给量转化而来，地下水径流量的大小与汇水面积成正比，因此地下水系统的总径流量与汇水面积的比值被定义为地下水径流模数，数学表达式为

M_g=Q/F或Q=M_g·F （3-36）

式中：M_g为地下水径流模数（m³·s^-1·km^-2）；Q为地下水径流量（m³·s^-1）；F为汇水面积（km²）。

（二）径流模数的测定方法

1.地下水测流法

在岩溶发育的地区，地下水数量大部分集中于宽大岩溶裂隙，在管道中形成暗河，而管道外的水量甚微。因此，可以选择暗河干流或某一级支流的天窗或暗河出口测定地下水流量，同时确定测点所控制的地下水流域的面积，采用式（3-36）计算出控制流域的地下径流模数。如此，选择几个代表性的暗河获取地下径流模数，然后推广到整个地下水系统，根据式（3-36）即可得到地下水总径流量。

2.泉流量法

在全排型的泉域，可以根据泉流量和相应的汇水面积，求得地下径流模数。在实际应用中，可以选择流域内具有代表性的几个泉域进行计算，然后推广到整个流域，求得总径流量。

3.基流分割法

在地下水补给常年性河流的地区，在枯水期河水流量几乎全部由地下水补给维持，这时的河水流量被称为基流量。在天然条件下，地下水的总补给量等于总排泄量。因此在地下水补给量全部排入河流的地区，把河流流量过程线上的基流量分割出来，作为测点控制流域范围内地下水的补给量。在实际应用时，可以选择代表性的河段根据基流量与测点所控汇水面积，求得径流模数，然后推广到整个流域，求得总径流量。关于基流分割的具体方法在本节讨论地表水与地下水相互转化量计算方法部分已详细介绍，这里不再重复。

利用基流分割法评价地下水补给资源量的前提包括：①天然状态下，在较长的水文周期内，地下水的总补给=地下水的总排泄；②地下水的补给量全部转化为向河流的排泄量。如果在径流过程中存在天然或人工排泄（如蒸发、开采等），则需要根据实际排泄情况修正分割结果。该方法多用于山区地下水资源量评价，往往将出山口的河流基流量作为山区地下水的补给量，显然，若存在山区向平原的地下径流量或山区地下水的大量开采利用，则该评价量偏于保守。在平原区，往往由于潜水蒸发、人工开采、地下水与地表水的频繁转化、地表水的大量引灌等因素，使得该方法难以有效利用，而多用于评价地表水与地下水的相互转化。

㈢ 水文与水资源工程内涵

水文与水资源工程专业实际上是水文学与水资源工程（学）的有机结合，两者既有区别又不可分割。所谓区别是指两者之间具有不同的学科内涵，所谓不可分割是指两者具有紧密的关联性。从总体上来说，本专业是研究地球上水的分布和运动规律，以及水资源的开发利用与管理保护的科学。研究的主要内容包括水文循环、水旱灾害预测与防治、水资源利用与规划、水环境保护、水利工程的规划设计、水利工程的运行管理及水务等各种涉水领域中的基本理论、方法与技术。
1．水文学
水文学是研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与人类环境之间相互关系的科学，它所涉及的研究范围是地球上的整个水圈，包括大气圈、生物圈及岩层圈，一般情况下是针对陆地上的各种水文现象。从它的发展历史和起源来看，水文学属于地理学的范畴，是地理学的分支学科，所以水文学具有理科属性，水文学被界定于自然科学之中。水文学研究的核心内容是水文循环。因此，水文学的知识体系是以水文循环为主线，以径流形成（包括产流与汇流）为重点，它涉及到陆地上的水汽来源、降水的形成及下垫面不同的作用介质。随着水资源开发利用规模的日益扩大，人类活动对水循环的影响明显增强，因此，人类活动对水文循环、水环境的反馈效应，也已成为现代水文学研究的重要内容。
2．水资源工程学
水资源工程学有别于水利水电工程。它为水资源的开发利用、洪涝防治及水资源的管理提供水文信息和基本设计数据，以及对水资源实施有效保护的应用型科学，它也具有完整的知识体系。水资源工程学是一门技术科学，属于工科范畴，其研究范围相当广泛，包括水情实时预报、水文中长期预报、水文计算、水利计算、水文信息技术、水资源评价、水资源规划、水务管理及水污染治理等。它所涉及到的相关学科有信息科学、计算机应用科学、概率论与统计学、水法水政、水利经济等若干方面。
3．水文学与水资源工程学的关系
陈家琦对水文学与水资源学的相互关系曾做过详细论述，其基本观点也同样适用于水文学与水资源工程学之间的关系[2,3]。
水文学是水资源工程学的学科基础。在有关水资源工程的技术业务活动中，其基础工作的大部分都要用到水文学的有关知识。例如，对某个区域进行水资源评价，要涉及到水文、气象、地质等基础资料的搜集、分析、整理与计算等，这些就是属于水文学的研究范围。再如，在水文计算中，必须对水文资料进行“三性审查”和对设计成果进行合理性分析，这些审查和分析也同样离不开水文学的相关知识。
水资源工程学推动水文学的发展。水资源工程学是直接服务于生产和工程建设的，在实践过程中，特别是水资源问题日益突出，时常出现一些新情况和新问题，要从技术上解决和完善它们，需要水文学为理论基础。因此，水资源工程学也就不断地向水文学提出新的和更高的要求。所以，两者的有机结合，既可推动水资源工程学在技术上的逐渐完善，也可促进水文科学的发展。

㈣ 水文现象有哪些基本规律和响应的研究方法

水文规律，基本上可分为成因规律和统计规律两类，相应地，水文计算方法则分为成因分析法和数理统计法。也有将水文规律分为三类的，即成因规律、统计规律和地区综合规律，相应地，水文计算方法则分为成因分析法、数理统计法和地区综合法。

㈤ 水文观测的方法

水文观测直接观测的有降水、水位、流量、土壤湿度、含沙量。你所提问的其他参数都是通过这些实测数据推算出来的。降水是测量雨量器乘水容器在相应时段内承接的液体降水的厚度。水位是观测水面和固定点的高差再加上固定点的高程。流量常规测量是测量断面上合理分布点的流速与各部分断面面积的乘积，累加后就是当时水位下的流量。土壤湿度是烘干法和含沙量是用烘干的原理测量的。
林冠截留、林内降雨，树干截然留，枯枝落叶截留，下渗，土壤含水量，坡面径流，河川径流，（侵蚀量），输沙量都是通过上述实测数据用水文模型或经验方法分析而来的。

㈥ 水文地质分析的方法有哪些

水质分析又称水化学分析。即用化学和物理方法测定水中各种化学成分的含量。水质分析分为简分析、全分析和专项分析三种。简分析在野外进行，分析项目少，但要求快而及时，适用于初步了解大面积范围内各含水层中地下水的主要化学成分专项分析的项目根据具体任务的需要而定，如进行水化学找矿时，用高精度光谱仪着重分析所寻找的某些金属离子。进行水的放射性测定时，则着重分析某些放射性元素，等等。
①简分析，其目的是一般地了解地下水的物理性质和化学成分。分析项目常为：温度、色度、嗅、味及浊度及Ca2+、Mg2+、K+、Na+、CO卲、HCO婣、Cl-、SO厈、总硬度、溶解性总固体、游离二氧化碳、pH值等。②全分析，其目的是详细地了解地下水的物理性质和化学成分，除简分析项目外,增加Fe3+、Fe2+、NH嬃、Al3+、NO婣、NO娱、F-、Br-、I-、暂时硬度、永久硬度、化学需氧量、侵蚀性二氧化碳、硅酸、硼等。③专门分析，根据专门任务的目的与要求，对地下水中某些组分进行的分析。为水文地球化学目的检测铜、铅、锌、铁、锰、镍、钴等微量金属组分，1H、3H、18O、14C等同位素及溶解和逸出的氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氢、氩、氦等气体或稀有气体成分；为毒理学目的检测汞、镉、铬、砷、硒、氰化物、挥发酚类、苯并（α ）芘、三氯甲烷、四氯化碳、有机氯、有机磷、总α 及总β；为细菌学目的检测总大肠菌群、细菌总数。。。。

㈦ 地下水水文分析法

地下水水文分析法是应用水文学的方法，用测流的方法来计算地下水在某一个区域内的总流量，这个量如果接近于补给量或排泄量，则可以用它作为区域地下水的允许开采量（可开采量）。由于地下水是在地下岩石空隙中流动，直接测流往往也很困难（有时只能用间接方法测流）。所以，地下水文分析法只能用于一些特定的地区，如基岩山区、岩溶水和裂隙水分布区等。在这些地区应用这种方法评价往往比较简单有效，而且这些地区也常常是其他许多方法难以应用的地区。

（一）岩溶管道截流总和法

在岩溶水呈管流、脉流的地区，区域地下水大部分是集中于岩溶管道中的径流量，因此，岩溶管道中的地下水径流量不仅可以代表一个地区地下水天然资源的数量，而且也可表征该区地下水可供开采的水量。因此，在这种地区，测得各暗河出口流量和泉水流量，总加起来便是该区地下水径流量，它基本上代表了地下含水系统的补给量，并以此作为地下水允许开采量（可开采量），即：

图10-13 泉水流量频率与保证率曲线图

实际工作中，如果只有个别年份的地下水补给量资料，也可将实际观测的地下水补给量与降水量进行相关分析，得出回归方程，推延出以前年份的补给量，根据补给量的大小按由大至小的顺序排列，计算各补给量的保证率。

㈧ 水文现象有哪些基本规律和相应的研究方法

水文现象是指地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动形式,即降雨，入渗，径流， 蒸发等现象的统称。
1、水文现象的基本特征
对水文现象的分析表明，水文现象的基本特征具有如下。
(1)周期性。水文现象的周期性是指其在随着时间推移的过程中具有周期变化的特征。河、湖水体因受气象因素影响总是呈现以年为周期的丰水期、枯水期交替的变化规律，如一年四季中的降水有多雨季和少雨季的周期变化，河流中来水则相应呈现丰水期和枯水期的交替变化。不仅如此，河、湖水文由于受长期气候变化的影响还表现出多年变化的周期性特征。
(2)确定性和随机性。水文现象在某个时刻或时段由于其确定的客观原因而表现出确定性的特征。同时，水文现象受到各种复杂因素的影响，因而各因素不断变化、各因素之间相互作用，因此表现出随机性的特征。例如，某河流断面下一个年份的最大流量、最高水位及最小流量、最低水位等数值及其发生时刻是不能够完全确定的，具有一定的随机性。水文特征的随机性，无疑增大了水资源保护的难度和复杂性。
(3)区域性。由于气象因素和地理因素具有区域性变化规律，因此，受其影响的水文现象在一定程度上也具有区域性的特征。若自然地理因素相近似，则水文现象的变化规律具有近似性。例如，同一自然地理区的两个流域，只要流域面积相差不悬殊，则其水文现象在时空分布上的变化规律较为近似，表现为水文现象变化的区域性。
2、水文现象的研究方法
以实际观测资料为依据，对水文现象进行分析研究。按不同目的要求，水文学常用的分析方法可归纳为:成因分析法、数理统计法、地理综合法。
(1)成因分析法:由观测资料，从物理成因上研究水文变化规律，只定性分析，在定量上不能满足工程设计要求。
(2)数理统计法:运用概率统计理论对长期观测的资料进行统计计算，以寻求其规律性。
(3)地理综合法:由地区经验公式和等值线图分析，揭示水文现象的地区分布规律。