陳曦遠(yuǎn) 丁海山

摘 要：回憶20世紀(jì)的水文系統(tǒng)樹立旅程和剖析當(dāng)前所遇到的挑戰(zhàn)和時(shí)機(jī)，得到在科學(xué)技術(shù)時(shí)代必須要充分利用新的科學(xué)為當(dāng)前系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化的結(jié)論。把在站點(diǎn)中觀測(cè)到的數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，產(chǎn)生多種要素的同化，接著完成數(shù)字化的全覆蓋，進(jìn)行多種時(shí)間和空間的數(shù)字水文系統(tǒng)建設(shè)，為各個(gè)有關(guān)部門的發(fā)展和地球資源等提供幫助。本文結(jié)合水文發(fā)展時(shí)期，通過探討和研究，論述了水文系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用探究。

關(guān)鍵詞：數(shù)字地球；數(shù)字水文系統(tǒng)；數(shù)據(jù)同化技術(shù)；技術(shù)變革

引言

世界正在進(jìn)行一次大規(guī)模的信息技術(shù)革新，幾乎所有的學(xué)科領(lǐng)域建設(shè)都進(jìn)行了大范圍的調(diào)整。水文領(lǐng)域就是在這樣一個(gè)大型的信息推動(dòng)情況下不斷發(fā)展，其會(huì)為數(shù)字水文科學(xué)和創(chuàng)新帶來重大貢獻(xiàn)。技術(shù)的崛起，也讓整個(gè)地球成為一個(gè)緊密聯(lián)系的空間，成為真正意義上的數(shù)字化星球。

1當(dāng)前時(shí)代對(duì)于水文科學(xué)系統(tǒng)的機(jī)遇

我們目前的這個(gè)時(shí)期是正在發(fā)展和革新的時(shí)代，數(shù)字化是這個(gè)時(shí)代最閃亮的標(biāo)志。數(shù)字技術(shù)包括的范圍是比較廣的，它擁有著緊縮視頻和矯正數(shù)字的作用，它把所有媒體都轉(zhuǎn)化為數(shù)字為基礎(chǔ)，可以將所有的聲音、圖表和數(shù)據(jù)相互混合，成為一種信息標(biāo)題?；旌系目萍甲屨麄€(gè)媒體世界完全改變，開創(chuàng)了大范圍的可能性，讓水文數(shù)字科技化變得更加深遠(yuǎn)，使我們信息的轉(zhuǎn)變與傳輸變得更加容易和快捷。

數(shù)字傳輸技術(shù)的進(jìn)步離不開數(shù)字化的基礎(chǔ)，今年不斷興起的光纖，讓改變成為更大的可能。由于網(wǎng)絡(luò)在信息和儲(chǔ)存方面不斷優(yōu)化，人們也成功的使用遙控和這些高科技手段，獲取了很多十分重要信息?，F(xiàn)在人們通過全天候觀測(cè)我們生存的星球，并且建立了沒有疏漏的數(shù)據(jù)庫(kù)，這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)包括了很多方面，比如：人口、水文、環(huán)境等一系列方面。

許多國(guó)家都在使用高科技的探測(cè)技術(shù)和地理控制信息，提出解決問題的具體方案和相關(guān)措施，這樣就可以有效地提高在重大危難面前的防護(hù)能力。技術(shù)決定了信息的來源，我們現(xiàn)在使用的技術(shù)讓大量水文數(shù)據(jù)不斷地被獲取，它不僅在很多方面對(duì)數(shù)據(jù)和計(jì)算都可以實(shí)現(xiàn)，也讓水文知識(shí)不斷的擴(kuò)充起來。

2水文科學(xué)發(fā)展的回顧

上一個(gè)世紀(jì)，是人類科技發(fā)展最快的一個(gè)階段，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)的探索讓人類世界展開了新的篇章。但與此同時(shí)，資源的頻繁使用和資源匱乏也時(shí)常出現(xiàn)，特別是對(duì)于水資源。水資源的缺乏，已經(jīng)成為當(dāng)代社會(huì)非常大的資源問題。水文科學(xué)一開始只是單獨(dú)的科學(xué)，沒有與其他科學(xué)相結(jié)合，但是現(xiàn)在的水文科學(xué)早已成為科學(xué)研究的一個(gè)部分。水文科學(xué)之所以可以一直發(fā)展，其實(shí)就是由于我國(guó)水資源一直都是面臨缺少情況的。總體來說，它的發(fā)展和過程總共分為四個(gè)階段。

2.1第一時(shí)期：水文實(shí)踐階段

第一個(gè)時(shí)期是20世紀(jì)的前三十年，這一階段是水文和實(shí)踐的重要階段，主要是對(duì)基礎(chǔ)的水文條件做實(shí)驗(yàn)和理論研究。在河川，徑流，以及蒸發(fā)等方面都有顯著的研究，感熱蒸發(fā)淺熱之比理論和飽和入滲理論公式以及洪水統(tǒng)計(jì)分析，都是在這個(gè)階段研究而成的。這一時(shí)期的另一特點(diǎn)是，各國(guó)紛紛發(fā)表水文期刊和水文資料，也爭(zhēng)先恐后的設(shè)立相關(guān)機(jī)構(gòu)。水文的研究和理論正在逐步進(jìn)入各國(guó)的視野里。

2.2第二時(shí)期：流域研究階段

第二個(gè)時(shí)期是20世紀(jì)的四五十年代，它是研究水流問題和一些項(xiàng)目的重要發(fā)展時(shí)期。在這個(gè)階段有兩個(gè)比較好的水文流域體系方法出現(xiàn)，分別是入滲理論和單位線方法。這兩個(gè)發(fā)展的出現(xiàn)，成功的組成了水文的流域系統(tǒng)。這一階段實(shí)現(xiàn)了從想象到實(shí)際的發(fā)展，這一時(shí)期就是開拓水文基礎(chǔ)的一個(gè)時(shí)期。

2.3第三時(shí)期：水文崛起時(shí)期

第三個(gè)時(shí)期是20世紀(jì)60-80年代，這是水文過程的崛起階段。在前一時(shí)期，對(duì)水文觀測(cè)資料和計(jì)算經(jīng)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，雖然推理方式得到了完善，但是通過不斷實(shí)踐，各種問題和矛盾也都出現(xiàn)了。新的想法和建議也不斷被提出和完善，為此，相關(guān)人員不斷開啟了卓有成效的水文實(shí)踐研究。后來，計(jì)算機(jī)不斷更新，有些水文計(jì)算也被解決，水文的實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算技術(shù)成為當(dāng)時(shí)時(shí)期的關(guān)鍵。

關(guān)于水文研究的有多個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中，比較突出的是山坡實(shí)驗(yàn)。19世紀(jì)50年代 ，中國(guó)在很大范圍內(nèi)都設(shè)計(jì)很多的徑流實(shí)驗(yàn)，目的就是加大對(duì)徑流方面的研提出了很多不同于之前地滲透理論和降雨機(jī)制，并且充分的意識(shí)到降雨過程的變化以及地勢(shì)非飽和水側(cè)向流動(dòng)的重要作用。這就為水文的研究和計(jì)算提供了重要的參考，為建立流域的相關(guān)模型設(shè)置了基礎(chǔ)。

2.4第四時(shí)期：水文實(shí)驗(yàn)和模擬時(shí)期

第四階段是20世紀(jì)的80-90年代，它是水文實(shí)驗(yàn)不斷模擬和驗(yàn)證的重要階段。特別當(dāng)20世紀(jì)90年代到來時(shí)，全球問題已經(jīng)逐漸吸引了世界的目光。全球變暖等重大問題進(jìn)入到了人們的視野中，各種環(huán)境問題、氣候問題、可持續(xù)性發(fā)展問題等，不僅擺到了眾多科學(xué)家面前，還擺到了政治家們面前。在這種大環(huán)境下，水文學(xué)家受到很大的青睞。大尺度水文也變成了水文學(xué)家研究的重點(diǎn)，水文轉(zhuǎn)換，空間分布不勻稱，這些水文數(shù)據(jù)都成為水文科技的核心，水文學(xué)也從一開始的應(yīng)用水文到科學(xué)水文過渡。 回顧水文科學(xué)的發(fā)展，得知信息是科學(xué)技術(shù)是其發(fā)展的前提。水文科學(xué)正處于需要新血液的時(shí)期，水文學(xué)的進(jìn)步需要源源不斷的新信息以及從新的信息中提取新知識(shí)。

3數(shù)字水文系統(tǒng)的建設(shè)

3.1數(shù)字水文學(xué)科的意義

水文學(xué)科本質(zhì)上就是信息的學(xué)科，其是利用信息來完善水文體系的，這就包括了水文信息的采集、處理、存貯、輸入和加工等方面的內(nèi)容，水文學(xué)存在的意義也是在為社會(huì)的各個(gè)方面不斷提供很多方面的決策依據(jù)。實(shí)際上，水文信息擴(kuò)充和社會(huì)發(fā)展是共同進(jìn)步的過程，水文信息的不斷擴(kuò)充離不開社會(huì)的發(fā)展，同樣，社會(huì)的發(fā)展也離不開水文信息的不斷擴(kuò)充。在不斷變化的情況中， 水文部門的相關(guān)工作人員一定要及時(shí)了解信息化的發(fā)展，建立全新的水文概念和新型材料。

3.2數(shù)字水文的運(yùn)作方式

總的來說，數(shù)字水文其實(shí)就是很多水文信息的不斷集成，它工作的模式其實(shí)就是將新獲得的觀測(cè)數(shù)據(jù)與之前的原數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和再加工。這樣就可以產(chǎn)生出一個(gè)數(shù)字化、貫穿多流域多空間的管理系統(tǒng)。還對(duì)社會(huì)的其他方面，如：農(nóng)業(yè)、工業(yè)、林業(yè)和環(huán)境交通等都提供所需的數(shù)字化水文數(shù)據(jù)，為整個(gè)地球上的其他方面的數(shù)據(jù)同化提供通量和變量，為進(jìn)一步揭示了地球水資源的基本規(guī)律提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)等。

3.3創(chuàng)造數(shù)字水文的條件

想要很好的創(chuàng)造水文系統(tǒng)，不僅要以一切有關(guān)信息作為基礎(chǔ)，還要不斷努力提升我國(guó)的核心水文技術(shù)，特別是水文數(shù)據(jù)同化這種核心技術(shù)。這其中的問題也包括了很多方面，系統(tǒng)的發(fā)展是來源于技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)的發(fā)展實(shí)際上是要靠相關(guān)工作人員不斷研究和完善的。

4 結(jié)論與展望

綜上所述，水文科學(xué)的新時(shí)代已經(jīng)到來了。強(qiáng)大的全球集成化結(jié)合了很多方面，比如：自然，經(jīng)濟(jì)，社會(huì)科學(xué)管理等。集成的發(fā)展變得十分突出，這是非常有利的好事情。不論是中國(guó)還是外國(guó)，都在積極的打響“水文之戰(zhàn)”，所有的水文科學(xué)家們都在努力的研究水文信息，開發(fā)更為優(yōu)質(zhì)的水文技術(shù)力量。國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)信息設(shè)施建造的重視程度，也為數(shù)字水文的發(fā)展提供了良好前進(jìn)動(dòng)力。依照現(xiàn)在數(shù)字水文勢(shì)如破竹的發(fā)展來看，我們完全相信，在現(xiàn)在和未來，我國(guó)的水文技術(shù)一定會(huì)不斷進(jìn)步，成為我國(guó)的領(lǐng)先技術(shù)。

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