GIS技術(shù)在水資源領(lǐng)域的運(yùn)用

章鑫 曹艷蘭

摘 要：近幾年我國(guó)在水文水資源領(lǐng)域中應(yīng)用GIS技術(shù)取得了很多成績(jī)，盡管也遇到了很多的問題，但是這些問題一直在幫助我們改進(jìn)GIS技術(shù)中所存在的問題，讓GIS技術(shù)在以后的發(fā)展變得更好，能夠有效的解決我國(guó)在水文水資源領(lǐng)域中存在的問題，將GIS技術(shù)與水文水資源領(lǐng)域結(jié)合，不斷地對(duì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化讓傳統(tǒng)的水利工程變得更加現(xiàn)代化，也為當(dāng)前治理水資源變得更加科技化更加環(huán)保，符合我國(guó)五位一體的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；水文水資源；應(yīng)用

1 水資源評(píng)價(jià)與規(guī)劃應(yīng)用

水資源的評(píng)價(jià)與規(guī)劃離不開對(duì)現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用。如：在大部分水資源信息評(píng)價(jià)、規(guī)劃中需要對(duì)空間信息資源進(jìn)行分析使用，此時(shí)便需要使用GIS技術(shù)對(duì)水文控制站進(jìn)行斷面位置判斷、水文數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、地貌地形繪制等。利用GIS技術(shù)進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析、利用。使用GIS技術(shù)可通過建模等方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效利用與分析，保證數(shù)據(jù)具有時(shí)維性。在使用GIS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)建模時(shí)，需要以事實(shí)為基礎(chǔ)，建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)水資源進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，建立不同的專題圖層，對(duì)不同因子進(jìn)行分析，對(duì)影響因素進(jìn)行判斷，疊加處理不同圖層，快速、合理的進(jìn)行水文規(guī)劃。

2 水文水資源領(lǐng)域GIS技術(shù)的應(yīng)用

2.1 地下水方面的應(yīng)用

2.1.1 地下水模型

在地下水模型研究主要有數(shù)學(xué)模型和物理模型，在研究過程中GIS技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，其主要建模流程有構(gòu)造臨時(shí)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)、構(gòu)造與識(shí)別模型、專題層的網(wǎng)格化、水文地質(zhì)圖的制作以及水文現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)。另外，在地下水水流模型中，GIS可定量模擬計(jì)算地下水位、水流量以及不計(jì)量等參數(shù)。

2.1.2 地下水污染

人類活動(dòng)與自然環(huán)境對(duì)地下水的雙重影響通常會(huì)使得水質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的變化，并對(duì)地下水污染的監(jiān)測(cè)與治理帶來(lái)較大的困難。為解決這一難題可利用GIS技術(shù)的建模功能和綜合分析作用，其主要原理是：對(duì)污染物的時(shí)空分布特征可根據(jù)GIS的動(dòng)態(tài)模擬塊體現(xiàn)，由此以來(lái)能夠及時(shí)快速的了解地下水發(fā)生污染的水文現(xiàn)狀、污染強(qiáng)度以及發(fā)生地點(diǎn)等信息，從而快速的給出相應(yīng)的解決方法。對(duì)地下水污染利用GIS技術(shù)進(jìn)行研究可以反映地下水質(zhì)受污染物的影響作用、地質(zhì)狀況與污染程度之間的作用關(guān)系、易受污染的含水層區(qū)域及其時(shí)空變化特征。

2.1.3 地下水資源勘察

水資源管理、規(guī)劃、開發(fā)與保護(hù)的核心環(huán)節(jié)為地下水資源的勘察，其中地下含水層為主要勘察范圍，勘察的內(nèi)容主要有含水層空間分布、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)水狀況以及邊界條件等。在地下水勘察過程中利用GIS技術(shù)科建立資料數(shù)據(jù)庫(kù)，通過檢索、查詢以及可視化顯示等操作模擬預(yù)測(cè)水文動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，揭示地下水資源變化規(guī)律并為區(qū)域水資源管理提供理論支撐。

2.2 地表水方面的應(yīng)用

2.2.1 水資源保護(hù)與規(guī)劃

在水文水資源保護(hù)領(lǐng)域GIS與RS相結(jié)合的技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，對(duì)于地表水周期性水文信息科根據(jù)TS技術(shù)獲取，然后基于GIS技術(shù)構(gòu)建水資源保護(hù)系統(tǒng)并將各種水文數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，根據(jù)水質(zhì)數(shù)據(jù)計(jì)算模型完成相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理并編制多種規(guī)劃方案。根據(jù)圖像顯示可模擬分析各方案實(shí)施后的情況，從而評(píng)價(jià)方案的實(shí)施效果并驗(yàn)證方案的可行性，不僅能夠減少工作量大大提高工作效率，而且能夠顯著提升預(yù)測(cè)結(jié)果的時(shí)效性與準(zhǔn)確性。

在水資源規(guī)劃方面GIS技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的大尺度戰(zhàn)略規(guī)劃方法具有數(shù)據(jù)獲取準(zhǔn)確性高、操作靈活簡(jiǎn)便、數(shù)據(jù)信息獲取邊界、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，綜合規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)的建立作為水資源規(guī)劃的核心內(nèi)容可考慮應(yīng)用GIS技術(shù)的空間數(shù)據(jù)處理功能，從而較快的建立實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、水文歷史資料與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)、GIS圖形庫(kù)等多種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)。根據(jù)不同的需要可利用GIS軟件繪制各種類型的專題規(guī)劃圖，如洪水災(zāi)害影響圖、流域灌溉規(guī)劃圖以及水資源供需圖等。根據(jù)GIS軟件強(qiáng)大的空間分析功能可實(shí)現(xiàn)規(guī)劃方案的直觀、快速、準(zhǔn)確的管理與查詢功能，通過定量分析流域水資源空間分布、水資源儲(chǔ)蓄量、社會(huì)關(guān)系、人口分布結(jié)構(gòu)等完成流域規(guī)劃方案的可行性選擇，為工程效益評(píng)價(jià)、管理監(jiān)測(cè)、調(diào)水路線設(shè)計(jì)等提供可靠的理論支撐與決策依據(jù)。

2.2.2 水資源預(yù)報(bào)

在洪水預(yù)報(bào)工作中GIS技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸增大，應(yīng)用頻率不斷提升并已成為水情預(yù)報(bào)的有效手段。洪水預(yù)報(bào)的網(wǎng)絡(luò)化與自動(dòng)化可根據(jù)GIS技術(shù)的空間數(shù)據(jù)分析功能實(shí)現(xiàn)，主要表現(xiàn)為水文模型開發(fā)、水文水情信息處理、模型參數(shù)的設(shè)定、報(bào)警裝置設(shè)置以及數(shù)字高程模型的建立5個(gè)方面，具體如下：①自動(dòng)報(bào)警設(shè)置。GIS系統(tǒng)通過將地理信息組建和獲取的高分辨率地理信息的有效結(jié)合，開發(fā)出能夠定位與檢測(cè)氣象情況的信息分析組件，然后可對(duì)災(zāi)害性天氣利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。②模型參數(shù)的確定。地理信息數(shù)據(jù)參數(shù)為目前需要輸入水文模型的主要內(nèi)容，如流域下滲條件、河流土壤、坡度、重心、河道寬度與長(zhǎng)度等參數(shù)，對(duì)于這些流域與河道的水文信息可借助于GIS系統(tǒng)直接獲取。③水文水情信息處理。運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)、GIS系統(tǒng)以及數(shù)字地圖，可分析、處理、顯示以及檢索流域水情信息。④水文模型開發(fā)。水文資源研究的重要依據(jù)為水文模型的開發(fā)，GIS系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)和空間上不同的降水量分布狀況能夠?qū)崿F(xiàn)各流域匯流與降雨階段的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)流域防汛期的客觀、合理預(yù)測(cè)并為防洪抗旱工作提供參考依據(jù)。⑤DEM數(shù)字高程模型的建立。DEM不僅可根據(jù)水力學(xué)模型分析與評(píng)估災(zāi)情樁，而且還可準(zhǔn)確計(jì)算流域的匯流演變過程。根據(jù)GIS技術(shù)構(gòu)建的DEM模型可為水文模型的開發(fā)，災(zāi)情的評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)提供重要的技術(shù)手段和方法。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著科技化的發(fā)展，在當(dāng)代人們工作中利用信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相互融合而產(chǎn)生的新興技術(shù)已經(jīng)成為了人類發(fā)展的必然現(xiàn)象，其中GIS技術(shù)就是之一。GIS技術(shù)的產(chǎn)生是為了方便對(duì)空間數(shù)據(jù)以及信息管理系統(tǒng)的研究，同時(shí)應(yīng)用GIS技術(shù)能夠滿足人們?cè)诠ぷ髦袑?duì)于信息圖形和數(shù)據(jù)的需要，特別是在水文和水資源地理信息系統(tǒng)的研究過程中，使用GIS技術(shù)能夠提高對(duì)所得到的水文信息的處理速度，對(duì)所得到的信息也可以備份保存，以促進(jìn)水文和水資源地理信息研究智能化發(fā)展。

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