水文现象特征分析及水文计算方法

毛　浪

（贵州森堡生态实业有限公司，贵州贵阳 550081）

水文现象特征分析及水文计算方法

毛浪

（贵州森堡生态实业有限公司，贵州贵阳 550081）

水资源在人类社会发展中发挥着重要作用，因此，加强水文现象特征及计算方法的研究，有助于人们更好的把握水资源变化规律，从而采取有效措施，使其向对人有益的方面发展。鉴于此，本文分析了水文现象中的周期性、随机性、确定性和区域性等特征，并重点探讨了水温计算中的数理统计法及其计算方法，以期为保障水文研究工作的顺利开展提供参考价值。

水文现象 特征分析 计算方法

水文现象在发生与发展的过程中容易受到气象变化、地质地貌、植被环境和人类活动等方面的影响，变化的规律较为复杂，只有通过对河湖等水文现象进行长期的观察与分析，才能从中发现一些规律与特征。因此，探讨水文现象的特征分析及其计算方法，对顺利开展水文研究工作有着积极的意义。

1　水文现象的主要特征

（1）周期性。随着时间的推移，水文现象会出现周期性的变化。河湖等水体受到气象因素的影响，会以年为周期出现丰水期和枯水期相互交替变化的规律，例如在一年四季降水中会出现多雨季节与少雨季节的周期变化；河流水量出现丰水期与枯水期的周期变化等。同时，河湖等水体的水文因长期的气候变化影响，还存在多年变化周期规律。

（2）随机性与确定性。在某一时刻或者时段，因为受到确定客观因素的影响，水文现象会出现确定性特征。同时，因为受到不同复杂因素的综合影响，在各种影响因素的共同作用下，水文特征还会出现随机性特征。例如某一河流断面在下一年份的最高及最低水位和最大及最小流量等数值，其发生的时刻无法完全确定，随机性比较强，这也在一定程度上增加了保护水资源的困难性。

（3）区域性。因为气象因素与地理因素存在区域性的变化规律，所以水文现象因其影响也存在区域性特征，如果流域的地理因素比较近似，其水文现象变化规律也会随之呈现近似性。例如在同一地理区域内的两个流域，在流域面积相差无几时，其水文现象的变化规律比较相似，从而体现水文现象的区域性特征。

2　水文计算方法

目前水文计算方法主要分为成因分析法、地理综合法和数理统计法等三种，其中以数理统计法的应用最为普遍。

数理统计法是基于水文现象随机性，利用概率论与数理统计方法，分析统计水文特征值的规律，并以此为基础预估概率，从而为水资源的保护规划提供和设计其所需的水文特征值。在运用数理统计法进行水文统计时，为了保证水文资料的有效性，做好水文资料的分析工作非常重要。

（1）水文资料可靠性方面的分析。水文资料来源和获取方式不同，使得水文资料在可靠性方面会存在一定程度的差异，而《水文年鉴》中的各项数据相对可靠。在规划的水域内开展水文测验工作时，测验人员需要注重对其可靠性进行判别，例如上下游的水位是否相互协调；区域内测流结果反应水量是否保持平衡；各测站的水为基准是否保持一致等。如果这些方面出现问题，测验人员需要找出问题原因，并判断其为系统误差或者是偶然误差。

（2）水文资料一致性方面的分析。分析资料一致性是指实测序列中的水文资料是否为相同条件下所得。水文资料的一致性是开展水资源情况调查与评价的根本要求。例如分析径流一致性时，需要分析降水径流的关系进行评价，如果径流在不同时期的点据基本为单一线，则说明其一致性较好；反之则说明其一致性被破坏，需要对其进行修正。

（3）水文资料代表性方面的分析。水文条件作为总体特征，需要确定其保证率。因为总体的未知性，所以在需要用用本对水文条件进行估计，而实测序列较长时的代表性相对较好。依据我国实测的水文资料情况，实测序列在10a～15a时，其代表性较高。水文资料代表性可以通过降水与径流差积曲线进行分析，翼城县水域丰枯的变化特征。如果水文资料的代表性较差，分析人员需要适当延长计算所用代表系列，如果代表序列中存在缺项情况，则需要对其进行插补，而延长与插补的方法是选择系列更长和缺项少，且关联性与成因联系较强的邻近站点，并利用函数关系计算来完成。

（4）水文资料独立性方面新的分析。在水文资料的统计分析中，河湖的水文现象为随机事件，所以在选择水文资料时需要保持其独立性，相互之间关联的资料不同进入同一分析系列，其中以一年取一个同类水位或者流量的实测资料，其组成系列的独立行为最好。因为样本资料相对较少，在利用数理统计法计算时，得到的结果与总体真实结果难免会存在差距，所以在分析水文资料时，分析人员需要结合成因分析法和地理综合法，从而对数理统计法的计算结果进行修正。

3　水文资料数理统计的方法

根据水文资料样本的采集与检测条件，数理统计法是进行水文统计的最有效方法，其在水文资料统计中的应用主要体现在频率计算与相关分析两方面。

（1）频率计算。频率计算的方法为:以实测水文特征值为随机样本，将其点绘在坐标图上，采取目测方式沿点群中心绘制光滑曲线，然后利用概率论原理，对理论频率曲线进行适线，并将其作为外延的用具，得出在不同频率时水文特征值，为水资源的保护规划提供依据。选择合适的频率曲线数学方程是进行水文分析计算的难点，目前水文的随机变量为何种分布仍然缺乏充足论证，只能采用相似的理论线型来代替，而理论线型不是对水文现象物理性质推导得出，而是依据经验资料从数学已知概率的密度函数中选择所得。

（2）相关分析。如果水文资料的收集时间较长，分析人员可以利用频率计算方法取得水资源保护规划所需数据。由于水文资料收集工作受到多种因素的制约，获取的资料有限，代表性也比较差，所以需要对水文资料进行插补与延展，以保证频率计算方法的准确性与有效性，而相关分析是实现这一目的的有效途径。在水文计算的过程中采用相关分析，主要是分析各个水文变量中的相关关系，求出其相关线与方程式，从而实现水文资料系列的插补与延展。如果降水资料的观察时间较长，分析人员可以计算出降水和径流量间的关系，从而延展与插补水文流量资料。

4　结语

总之，水文现象特征分析及水文计算方法在水资源的合理利用与保护中起着重要的作用。只有掌握水文现象的主要特征，并依据水文资料选择合适的计算方法，才能正确评估水文情况，从而为水资源的保护计划提供可靠数据支持。

［1］玛哈沙提·哈孜哈力，高萍.水文现象特征分析及水文计算方法探讨［J］.水资源研究，2012，03：9-11.

［2］李扬. 水文频率新型计算理论与应用研究［D］.西北农林科技大学，2013.