根据一年内河流水情的变化特征,可以分为若干个水情特征时期,如汛期、平水期、枯水期及冰冻期。河流处于高水位大流量的时期通常称为汛期。河流处于中常水位的时期是平水期。河流处于低水位的时期是枯水期。我国河流的主汛期多在夏(秋)季,平水期多在秋(冬)季,枯水期一般在冬(春)季。河流冰冻期在气温较低的冬(春)季。
在汛期,由于降水量大,地表径流量多,河流水位较高,或多发生水灾。在枯水期河流主要依靠地下水补给,流量和水位变化很小。从汛期到枯水期之间地表径流量消退过渡时期即平水期,水位处于中常状况。这些变化会影响人们的生产、生活。
按照一年中高水位大流量出现的时段,汛期可分为春汛(黄河流域的桃汛)、伏汛、秋汛和凌汛。春季积雪融化形成的河流高水位,叫做春汛。我国华北、东北的河流都有春汛,但水量比伏汛小,历时也不长。我国绝大多数河流的高水位是夏季(伏天)集中降雨造成的,又叫伏汛(主汛期)。伏汛期径流量大,洪峰起伏变化急剧,是全年最重要的水情阶段。各河流由于降雨时间的差异,伏汛期长短不一,我国南方河流因雨季早且持续时间长,伏汛期也长。秋汛由秋季降雨形成,秋雨在各地的表现不同,如出现在我国西部的华西秋雨,年际变化较大,有的年份不明显,有的年份则阴雨连绵,持续时间长达几十天之久,多形成洪涝灾害。发生在东南沿海和华南的大汛多为台风雨造成。凌汛是北方河流春季解冻时的高水位大流量现象。我国的北方河流,受到凌汛威胁的主要是黄河和黑龙江,黄河的凌汛是在3月,黑龙江晚一些。黄河河套的甘肃、宁夏到内蒙古段和黑龙江的一些区段,春季解冻时,上游先解冻,浮冰顺水而下,而下游尚未解冻,造成浮冰堵塞,引起水位上涨,而且浮冰切割堤岸,更容易穿堤造成水灾。
2、防汛(防洪)
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洪水通常是指由大暴雨、急骤融冰化雪、风暴潮等自然因素引起的江河湖海水量迅速增加或水位迅猛上涨的水流现象,这种水的径流往往引起山洪暴发、河水漫溢两岸或造成堤坝决口、淹没农田城镇、毁坏设施等灾害。
按照出现的频率,洪水分为一般洪水(重现期小于10年)、较大洪水(重现期10~20年)、大洪水(重现期20~50年)、特大洪水(重现期超过50年)。
防汛即是防洪,就是汛期防止洪水灾害,保障防护区人民生命财产安全和国民经济顺利发展的工作,是水利的重要组成部分。国家根据需要与可能,对不同保护对象颁布了防洪标准等级。防洪标准等级划分可用设计洪水(包括洪峰流量、洪水总量及洪水过程)或设计水位表示。一般以某一重现期(水文事件发生频率的倒数)的设计洪水为防洪标准,如百年一遇洪水;也可用实际发生过的洪水作为防洪标准。在防洪工程的规划设计中,一般按照规范选定防洪标准,并进行必要的分析论证。
3、抗旱
干旱是因长期少雨而空气干燥、土壤缺水的气候现象。旱灾指因气候严酷或不正常的干旱而造成土壤水分不足,不能满足农作物、牧草等生长的需要,使之减产或绝产的灾害。旱灾可带来粮食问题,甚至引发饥荒;旱灾亦可令人类及动物因缺乏足够的饮用水而致死。旱灾常是面积较大的普遍性自然灾害,是严重的生态环境问题。
干旱指标等级划分,以国家标准《气象干旱等级》(GB/T20481-2006)中的综合气象干旱指数为标准,通常将年降水量少于250mm的地区称为干旱地区,年降水量为250~500mm的地区称为半干旱地区。经常发生旱灾的地区称为易旱地区。通常将农作物生长期内因缺水而影响正常生长称为受旱,受旱减产三成以上称为成灾。
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干旱预警信号分二级,分别以橙色、红色表示。干旱预警信号如图J.1.6-1所示。
(a)干旱橙色预警信号(b)干旱红色预警信号
图J.1.7-1干旱预警信号
自然界的干旱是否造成灾害,受多种因素影响。世界范围各国防止干旱的主要措施有:
(1)兴修水利,开发供水工程,发展农田灌溉事业。
(2)改进耕作制度,改变作物构成,选育耐旱品种,充分利用有限的降水。
(3)植树造林,改善区域气候,减少蒸发,降低干旱的危害。 (4)研究应用现代技术和节水措施,例如人工增雨,喷(滴、渗)灌、地膜覆盖、保墒,以及暂时利用质量较差的水源,包括劣质地下水以至海水等。
J.1.8水资源开发利用基本常识
地球上的水资源,从广义来说是指水圈内水量的总体。包括经人类控制并直接可供灌溉、发电、给水、航运、养殖等用途的地表水和地下水,以及江河、湖泊、井、泉、潮汐、港湾和养殖水域等。水资源是人类生存和发展国民经济不可缺少的重要自然资源。在世界许多地方,对水的需求已经超过水资源所能负荷的程度,同时有许多地区也濒临水资源利用不平衡的严重境况。
水资源利用程度的主要指标为水资源开发利用率,其意义是指流域或区域用水量占水资源可利用量的比率,体现的是水资源开发利用的程度。通常从水资源规划利用角度采用该指标的评估因子是,供水能力(或保证率)为75%时的可供水量与多年平均水资源总量的比值。
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水资源开发利用又可分为河川径流(简称地表水)水资源开发利用和地下水资源开发利用两类,一般以流域为单元时可两类综合统计(综合利用率不特别指出时也仅为地表水资源开发利用)或分别统计;以河流为单元时只统计地表水资源开发利用,比如一条河流的开发利用就是指该河流的地表水资源开发利用。
国际上一般认为,对一条河流的开发利用不能超过其水资源量的40%,目前,黄河、海河、淮河水资源开发利用率都超过50%,其中海河更是高达95%,超过国际公认的40%的合理限度,因此,水资源可持续利用已成为我国经济社会发展的战略问题,提高用水效率,建设节水型社会成为必须的国策。
J.1.9水文年鉴和水文数据库 1、水文年鉴
水文年鉴是按照统一的要求和规格,并按流域和水系统一编排卷册,逐年刊印的水文资料。我国在1950年代初对历史上积存的水文资料进行了全面整编刊印,此后将水文资料逐年分区整理刊布。从1958年起,统一命名为《中华人民共和国水文年鉴》(简称水文年鉴),按流域、水系的系统编排卷册,全国共分10卷94册。1964年调整为10卷、74册。1999年调整为10卷、75册,具体划分为:第1卷为黑龙江流域分5册,第2卷为辽河流域分4册,第3卷为海河流域分7册,第4卷为黄河流域分8册,第5卷为淮河流域分7册,第6卷为长江流域分20册,第7卷为浙闽台河流分6册,第8卷为珠江流域分10册,第9卷为藏南滇西河流分2册,第10卷为内陆河湖分6册。
中华人民共和国水文年鉴封面格式如下:
中华人民共和国水文年鉴 ××××年 第X卷 ××流域水文资料 第××册 26 ××河××区××段(××河、××水系)
如黄河流域渭河水系2009年的水文年鉴封面为“中华人民共和国水文年鉴,2009年,第4卷,黄河流域水文资料,第7册,渭河水系,中华人民共和国水利部水文局,2010年8月刊印”。
水文年鉴中的资料,是在水文测站观测的水文要素原始记录的基础上,一般按年(度)进行分析、计算、整理、审查,编成简明统一的规范图表,汇集印刷成册,供需求者使用。水文年鉴是水文资料成果储存和信息服务提供的一种方式,具有规范性、统一性、系统性和权威性。
水文年鉴刊资料一般按水文项目分目录,以站为序刊印数据表格。资料内容包括以下几个方面:
(1)综合说明资料。包括编印说明、测站一览表、分布图及其索引表,水文要素综合对照图表,测站考证图表等。
(2)基本资料。包括水位资料,流量资料,输沙率资料,泥沙颗粒级配资料,水温、冰凌资料,降水量资料,水面蒸发量等资料。
(3)水文调查资料。包括一般年度性调查和水量及洪水调查等。 水文年鉴按表式主要有三类,即以实测资料为主要数据的实测成果表,如实测流量成果表等;以逐日平均值和月(年)平均值、极值及总量等为主要数据的逐日表,如逐日平均流量表等;以瞬时变化过程为主要数据的摘录表,如洪水要素摘录表等。
2、水文数据库
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