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1、水文资料整编与水文数据库建设与发展我国水文资料整编和数据库技术发展综述章树安1，林伟2、吴礼福1(1.水利部水文局，北京，10053；2.四川省水文水资源勘测局，四川成都，610031）摘要：关键词：水文是水利和国民经济建设与发展重要的基础工作。经过整编的水文资料是水文数据的最终产品，是国家重要的基础信息资源之一。它被广泛应用于防汛抗旱、水利工程规划设计、水资源管理与开发利用、水环境保护、水科学研究及其他国民经济建设，是不可缺少的基本信息资源。随着经济社会的发展和人民生活水平不断提高，对控制水旱灾害、水环境监测与保护、水土保持与生态、水资源管理等方面要求越来越高，对水文数据分析处理、存储、应用
2、服务也将有较高的要求。本文主要从技术角度，对我国水文资料整编和水文数据库建设与发展作简要回顾与总结。水文资料的整编、汇编是对水文监测数据按流域水系进行处理、加工、分析、统计等复杂的技术过程和人员组织过程。刊印水文年鉴一般需经过资料在站整编、资料审查、复审、汇编、刊印等生产过程。水文年鉴是一种逐年刊印的资料，以统一、科学的图表形式表达出来的成果。内容主要是上年实测的并经过严格整编审查的、普遍需要的基本水文资料，提供水利水电建设、其他国民经济建设及科学研究部门使用。水文年鉴的内容主要包括：说明资料，水位、流量、输沙率、泥沙颗粒级配、水温冰凌、水化学、地下水、降水量、蒸发量等资料，已刊布的资料的更正
3、与补充；主要有逐日表、月年统计表、实测成果表、摘录表等。中国的水文测验开始于战国时期，但资料的积累、保存、整编要晚得多，正式观测记录被系统保存下来，开始于19世纪。保存的正规降水量记录，开始于清道光二十一年，正规的水位记录，开始于清同治四年。其后，凡开始近代水文观测的站，一般都计算逐日值列出年表。从清末民初开始将多站水文资料汇编刊印，如民国24年，全国经济委员会水利处出版民国22年的全国水文报告，含水文站153处，水位站277处的资料。新中国成立后，从1949年开始，在全国范围内，对历史积存的水文资料，按统一布置和要求，进行系统的整编刊印工作，并在50年代全面完成。1958年，水利部水文局将全
4、国按流域水系统一划分水文资料的卷册范围，并将逐年资料统一命名为中华人民共和国水文年鉴，全国分10卷94册。1964年在编制水文年鉴审编刊印暂行规范时，对原卷册划分进行了调整，调整后全国分10卷74册，并长期维持稳定。1999年，发布的水文资料整编规范对原卷册划分作了个别修改，现为10卷75册。至1986年止，刊出历史水文资料及水文年鉴共2277册。1987年后，一些单位继续刊布水文年鉴，另一些单位将整编成果存入计算机，用打印或复印方式供应，没有刊布水文年鉴，至1990年后全国全面停刊水文年鉴。1979年，水利部水文局颁布地下水观测试行规定，地下水资料按省、直辖市、自治区或地区单独刊印，不再列入
5、水文年鉴。1985年，水利电力部颁布水质监测规范，将水质资料单独编为中华人民共和国水文年鉴水质专册。1水文资料整编资料整编历史与水文年鉴中国的水文测验始于战国时期，但主要为实时需求服务。对于资料的积累、保存、整编的认识则要晚得多，主要从19世纪中叶开始。保存正规的降水资料始于1841年；水位资料始于1865年。其后，凡开始近代水文观测的站，均保存有单站的记录，一般计算逐日值列出年表。1949年新中国成立后，在全国范围内，按统一布置和要求，进行系统的整编刊印工作，并在50年代末期全面形成资料整编工作与技术体系。1949年10月1957年，完成了对建国前历史积存的水文资料系统整编。19531954
6、年间，水文资料整编工作的组织，逐步从大行政区的有关机关向省一级水文机构转移；1954年后，在治淮委员会的倡导下，推行了“在站整理”，由基层水文站负责水文资料的初步整编工作。1955年在制定水文测站暂行规范时，将在站整理规定为测站任务之一；经测站整理的资料，由测站上级机关组织审查、复审、汇编与刊印。在站整理的开展，使整编工作经常化，加快了整编进度，而且测验与整编相结合，在整编工作中发现测验中的问题及时改进；后来发展为测站“四随”制度。至50年代末，全国各地基本实现了在站整理，当年资料可于次年完成1。1958年，水利部水文局将全国按流域水系统一划分水文资料的卷册范围，并将逐年资料统一命名为中华人民
7、共和国水文年鉴，共分10卷94册；1964年，编制水文年鉴审编刊印暂行规范时，对卷册做过一次较大的调整，将同一区域的水位、流量、泥沙、降水、蒸发资料编在一起，调整后全国分10卷74册；1999年颁布的水文资料整编规范SL247-1999，对卷册划分做了微调，调整后全国分10卷75册。不同年代水文年鉴卷册划分统计见表1。表1不同年代水文年鉴卷册划分统计表卷号卷名1958年册数1964年册数1999年册数1黑龙江流域水文资料6552辽河流域水文资料4443海河流域水文资料10674黄河流域水文资料10995淮河流域水文资料8666长江流域水文资料2220207浙闽台河流水文资料6668珠江流域水文
8、资料1210109藏滇国际河流水文资料42210内陆河湖水文资料1266总计947475至1986年止，刊出历史水文资料及水文年鉴共2277册，亿组数据。1987年后，一些单位继续刊布水文年鉴，另一些单位停刊水文年鉴，将整编成果存入计算机，用打印或复印方式供应，1990年后全面停刊。20XX年起，开始恢复刊印18册重点地区重点卷册水文年鉴。至20XX年底，估计全国累计整编数据量已超过亿组数据。整编技术水位资料。水位资料整编工作主要内容：考证水尺零点高程；绘制逐时或逐日平均水位过程线；整编逐日平均水位表和洪水水位摘录表(水位站编制)；进行单站合理性检查。其核心问题是将水尺断面、所用基面和水尺零点
9、高程考证清楚。对因重复进行水准测量、水准平差、基面变换而使本站水准点数据发生变动的情况，从1955年起使用“冻结基面”的办法，历史水位数据不再改动。此办法保持了水位资料的连续性，并一直使用。流量资料。流量资料整编的主要内容：编制实测流量成果表和实测大断面成果表；绘制水位流量、水位面积、水位流速关系曲线；水位流量关系曲线分析和检验；水位流量数据整理；计算整编逐日平均流量表及洪水水文要素摘录表；绘制逐时或逐日平均流量过程线；进行单站合理性检查。其关键环节是水位流量关系的确定。新中国成立后，我国水文技术人员在广泛吸取前苏联和其他国家经验，并结合中国河流特点，对不稳定的水位流量关系确定积累了较丰富的经
10、验，使整编技术有了较快发展。流量资料整编主要方法见表2。另外，对于利用水工建筑物测流的流量系数分析，对于实测流量缺乏时的插补延长，也积累了丰富的经验。对于冰流量资料，60年代以后，使用冰流量与相关因素关系曲线法整编。相关因素有疏密度、冰厚等。表2流量资料整编主要处理方法统计表类型处理方法一、稳定的水位流量关系曼宁公式二、不稳定的水位流量关系1.受冲淤影响的水位流量关系临时曲线法、改正水位法2.受变动回水影响的水位流量关系正常落差法、落差开方根法、落差指数法、理论落差法3受洪水涨落影响的水位流量关系校正因素法4受水生植物影响的水位流量关系改正系数法、改正水位法5受结冰影响的水位流量关系改正系数法
11、、改正水位法6受混合因素影响的水位流量关系连时序法泥沙资料。悬移质。悬移质泥沙资料整编的核心是如何推求出断面平均含沙量变化过程资料。新中国成立后，学习前苏联经验，采用连续施测单位含沙量，同抽样施测断面平均含沙量相结合的测验方法。通过单断沙关系曲线，将单沙过程转为断沙过程。推移质。50年代使用单位输沙率断面输沙率关系曲线法、悬移质输沙率推移质输沙率关系曲线法、实测输沙率过程线法等方法进行资料整编。其后，发展了推移质输沙率与水力因素关系曲线法。泥沙颗粒级配。通过建立单位水样颗粒级配与断面平均颗粒级配关系的途径进行整编。降水与蒸发资料。对于降水量资料的摘录方法、统计方法、以及漏测时补救方法等，做过一
12、些探索和改进。对于测站全年使用不同口径的蒸发器观测的资料，规定有条件的应统一换算为大口径蒸发器资料后进行统计编刊。不能换算的，均按实测资料编入。计算机整编在20世纪70年代之前，我国水文资料整编主要是人工计算、摘录、绘制图表和确定水位流量关系线。从上世纪70年代初中期，长委、黄委等单位用ALGOL-60语言开始尝试用计算机进行资料整编。到80年代中后期，在VAX计算机应用FORTRAN语言编程，全国形成了比较系统的整编软件，主要有降水、水位、泥沙、蒸发、流量等要素整编软件，并在全国推广应用。但由于中国大多数河流水位流量关系不稳定、复杂，均需水位流量关系单值化处理，导致流量整编工作复杂，采用的定
13、线方法较多，实现计算机整编难度很大，一般人工定线后，把相关过程和关系的数据录入计算机后，进行整编。到上世纪90年代初期，随着微机普及应用，在DOS系统下，应用BASIC语言，开发了第二代整编程序。20XX年后，长委、安徽、辽宁、山东等水文局组织技术人员开发在WINDOWS系统下应用VB和VC第三代整编软件，并取得成功。20XX年后，水利部水文局结合年鉴复刊和贯彻新的整编规范需要，分别委托长委和黄委水文局牵头组织开发适合南方片、北方片资料整编需要的统一的整汇编软件。目前南方片整汇编软件已进入推广应用阶段，其主要功能有：GIS平台功能、系统管理功能、水文资料整编功能、图形处理功能、汇编功能、图形分析及特征值统计功能。同时系统还提供了水位、流量、输沙率、悬移质泥沙颗粒级配、降水量等要素生成各站特征值统计对照表格，便于用户对某区域各站水文特征值进行分析。功能较为全面、界面友好，较好的满足了目前水文资料整编生产应用需要。2水文数据库水文系统是我国较早开始探索与实践建立数据库部分之一。19801984年，原水利部水调中心在PDP11/44计算机应用DTR软件开始录入主要河流水文特征统计资料，进行了建立水文数据库有关探索。1986年，提出建设全国水文数据库
