王廣謙-從數(shù)字黃河到數(shù)字天河-V1.0

清華大學(xué)、青海大學(xué)從數(shù)字黃河到數(shù)字天河：水利大數(shù)據(jù)王光謙從數(shù)字流域到全球河網(wǎng)、數(shù)字天河第一部分?jǐn)?shù)字流域模型（2000—)第二部分全球河網(wǎng)（2010—)第三部分全球水情預(yù)報(bào)（2010—)第四部分?jǐn)?shù)字天河(2014—)第一部分

數(shù)字流域模型黃河泥沙問(wèn)題：黃土高原水土流失嚴(yán)重粗沙細(xì)沙90%的沙量來(lái)自河口鎮(zhèn)至三門(mén)峽區(qū)間LoessPlateau泥沙問(wèn)題：黃土高原水土流失嚴(yán)重

黃河下游難題－游蕩性河道目標(biāo)與方法洪水威脅水資源供需矛盾水土流失嚴(yán)重原型黃河模型黃河數(shù)字黃河堤防不決口河道不斷流污染不超標(biāo)河床不抬高黃河問(wèn)題治理手段治理目標(biāo)流域調(diào)控理論流域模型需要?jiǎng)?chuàng)新研究治黃方案基礎(chǔ)資料攔、排、調(diào)、放、挖泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)河床演變學(xué)研究較多泥沙問(wèn)題與解決方案黃河治理：②宏觀(guān)動(dòng)力過(guò)程規(guī)律不成熟

——地貌學(xué)？土壤侵蝕方法？——流域演變學(xué)？①動(dòng)力學(xué)理論與方法相對(duì)成熟的理論體系

—河流動(dòng)力學(xué)(專(zhuān)著）相對(duì)成熟的方法體系

—河流模擬（專(zhuān)著）②宏觀(guān)動(dòng)力過(guò)程規(guī)律相對(duì)成熟

—河床演變學(xué)(專(zhuān)著）河流泥沙流域泥沙①動(dòng)力學(xué)理論與方法理論體系幾乎空白

——流域泥沙動(dòng)力學(xué)？方法體系空白

——流域模擬？科學(xué)需求

由于泥沙問(wèn)題的重要性，我國(guó)泥沙學(xué)科是獨(dú)立的學(xué)科：河流泥沙體系相對(duì)成熟，目前亟待突破：河流泥沙

流域泥沙的科學(xué)體系研究目標(biāo)

建立流域水沙產(chǎn)輸和河流淤積控制的理論與方法初步建立流域泥沙動(dòng)力學(xué)（專(zhuān)著：流域泥沙動(dòng)力學(xué)，2009）建立流域與河流水沙運(yùn)動(dòng)模擬的模型體系初步完成流域泥沙模擬（專(zhuān)著：數(shù)字流域模型，2006）應(yīng)用于黃河水沙預(yù)報(bào)及調(diào)度：黃河流域水土流失計(jì)算龍門(mén)水沙過(guò)程預(yù)報(bào)降雨-徑流-產(chǎn)沙-洪水-沖淤：全流域-從河源區(qū)-河口對(duì)象：坡面

溝道

江河

河口水沙產(chǎn)輸沖淤全過(guò)程侵蝕模數(shù):tons/km2/year黃土高原，面積

454,000km2多沙粗沙區(qū)：

輸沙模數(shù)>5000t/km2

a

且粗泥沙(d

0.05mm)輸沙模數(shù)>1300t/km2

a

覆蓋78,600km2

多沙粗沙區(qū)研究區(qū)域1.黃河問(wèn)題與研究目標(biāo)2.流域產(chǎn)流產(chǎn)沙機(jī)理與模型3.黃河流域水沙計(jì)算4.數(shù)字流域模型軟件匯報(bào)內(nèi)容黃土丘陵溝壑區(qū)地貌峁頂溝坡溝道川地復(fù)雜侵蝕輸移過(guò)程的機(jī)理描述???流域泥沙過(guò)程機(jī)理峁坡③溝道高含沙水流流域泥沙過(guò)程機(jī)理①坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙②溝坡重力侵蝕④河道輸沙理論框架：①概化出流域泥沙運(yùn)動(dòng)的四個(gè)子過(guò)程（黃河流域）：

坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙溝坡重力侵蝕溝道高含沙水流河道水沙輸移②建立各子過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型

③建立多過(guò)程耦合的數(shù)字流域模型泥沙源區(qū)主要侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程的概化部位:現(xiàn)象理論模型溝坡:崩塌，滑坡溝道系統(tǒng):高含沙水流峁頂+峁坡:濺蝕、片

蝕、溝蝕坡面產(chǎn)沙模型溝道輸沙模型重力侵蝕模型河道系統(tǒng):挾沙水流河道水沙模型流域泥沙動(dòng)力學(xué)模型模型的基本單元坡面—溝道為模型基本單元，每溝道對(duì)應(yīng)二至三個(gè)坡面左(Left)右(Right)源(Source)(當(dāng)Strahler級(jí)別為1時(shí))產(chǎn)流產(chǎn)沙模型將每個(gè)坡面作為基本單元,

在坡面上進(jìn)行基于物理機(jī)理的降雨徑流和侵蝕產(chǎn)沙模擬坡面

溝坡

溝道

河道坡面：降雨徑流模型模擬的主要過(guò)程植被冠層截留:Scan蒸發(fā):Ecan,Eu地表入滲:qzu土壤水分調(diào)整:qzd土壤自由水出流:QguandQgd連續(xù)方程坡面

溝坡

溝道

河道水力侵蝕濺蝕片蝕溝蝕

坡面：坡面水力侵蝕模型坡面

溝坡

溝道

河道重力侵蝕模型：基于重力侵蝕受力和模糊概率分析建立的重力侵蝕判別準(zhǔn)則溝坡：重力侵蝕模型坡面

溝坡

溝道

河道不平衡輸沙模式反映溝道的侵蝕和淤積，不平衡輸沙公式：泥沙源區(qū)的溝道常為高含沙水流，適于黃土高原溝道的高含沙水流挾沙力方程：

費(fèi)祥俊公式1974年7.29～8.3洛惠渠東干渠渠首與義井?dāng)嗝鎸?shí)測(cè)資料驗(yàn)證溝道：高含沙水流不平衡輸沙模型坡面

溝坡

溝道

河道河床沖淤、灘岸坍塌的力學(xué)模型非粘性土粘性土混合土河道：不均勻輸沙與沖淤演變模型坡面

溝坡

溝道

河道數(shù)字河網(wǎng)存儲(chǔ)模擬單元表征流域拓樸輔助并行計(jì)算不同地貌部位不同子過(guò)程不同坡—溝單元數(shù)字流域模型數(shù)字河網(wǎng)集成

黃河數(shù)字流域模型流域區(qū)域支流河段基于二叉樹(shù)的河網(wǎng)編碼：多沙粗沙區(qū)面積:78,600km2

輸沙模數(shù)

>5000t/km2

a粗沙(d

0.05mm)的輸沙模數(shù)

>1300t/km2

a數(shù)字流域模型在黃河流域的應(yīng)用研究區(qū)域：集中在多沙粗沙區(qū)流域面積:

29,600km2無(wú)定河流域水沙模擬1977.8.1-9.20:流量輸沙率無(wú)定河流域水沙模擬

測(cè)站實(shí)測(cè)水量

(m3)實(shí)測(cè)洪峰(m3/s)計(jì)算水量

(m3)計(jì)算洪峰(m3/s)水量誤差洪峰誤差Nash

效率白家川5.79×10815605.85×10812801%

-18

%0.85丁家溝2.34×1083702.51×1085427%

46%<0綏德1.43×1086801.29×108378-10%

-44

%0.65主要水文站徑流量和含沙量模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)值的比較測(cè)站實(shí)測(cè)輸沙量

(t)計(jì)算輸沙量

(t)輸沙量誤差

(%)白家川2.23×1083.23×10845.0%丁家溝3.51×1071.83×108----綏德7.41×1077.60×1072%無(wú)定河流域水沙模擬坡面侵蝕56%溝道侵蝕34%重力侵蝕10%降雨分析流域降雨—洪水過(guò)程模擬以北京7?21暴雨為例：分析水情估測(cè)的可行性降雨數(shù)據(jù)的主要來(lái)源非現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)天氣預(yù)報(bào)（TIGGE計(jì)劃，2006至今）衛(wèi)星降雨產(chǎn)品(CMORPH,2002至今；TMPA)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)雨量站數(shù)字流域模型在北京7.21暴雨的應(yīng)用TIGGE集合天氣預(yù)報(bào)THORPEX:TheObservingSystemResearchand PredictabilityExperiment

觀(guān)測(cè)系統(tǒng)研究與可預(yù)報(bào)性實(shí)驗(yàn)TIGGE:THORPEXInteractiveGrandGlobalEnsemble

全球交互式大集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)參與機(jī)構(gòu)：中國(guó)CMA,美國(guó)NCEP,歐洲ECMWF,

加拿大CMC,巴西CPTEC,英國(guó)UKMO,

日本JMA,韓國(guó)KMA,法國(guó)MeteoFrance,澳大利亞BOM

時(shí)間分辨率：6hr預(yù)報(bào)時(shí)長(zhǎng)：1-16day空間分辨率：各機(jī)構(gòu)不同，最粗為1度覆蓋范圍：全球起始時(shí)間：2006TIGGE集合天氣預(yù)報(bào)CMORPH衛(wèi)星降雨融合技術(shù)性質(zhì)：準(zhǔn)實(shí)時(shí)衛(wèi)星降雨觀(guān)測(cè)全稱(chēng)：NOAACPC(美國(guó)大氣海洋局氣候預(yù)測(cè)中心)

MorphingTechnique

(數(shù)據(jù)融合技術(shù))

來(lái)源：NationalOceanicandAtmospheric Administration,ClimatePredictionCenter,融合

了多種低軌道衛(wèi)星傳感器的微波觀(guān)測(cè)估計(jì)，如SSM/I、 AMSU-B、AMSR-E、TMI等。時(shí)空分辨率：8km，30min實(shí)時(shí)性：about4hrafterevent覆蓋范圍：全球60°N～60°S起始時(shí)間：2003年CMORPH衛(wèi)星降雨數(shù)據(jù)7月21日15:30至21:30北京市及周邊總降雨量分布最大值134.9mm,出現(xiàn)在北京西南部134.9mmCMORPH衛(wèi)星降雨數(shù)據(jù)7月21日北京市及周邊逐0.5小時(shí)降雨過(guò)程分布CMORPH衛(wèi)星降雨數(shù)據(jù)分析衛(wèi)星降雨產(chǎn)品顯示：有兩個(gè)降雨中心第一個(gè)由北京西南開(kāi)始，向東北方向移動(dòng)。

移動(dòng)范圍廣，中心強(qiáng)度漸弱，影響范圍漸大。第二個(gè)從16時(shí)開(kāi)始，在拒馬河和易水上游地區(qū)產(chǎn)生，17:30起強(qiáng)度增強(qiáng)，范圍擴(kuò)大，由西北向東南小幅移動(dòng)北京西南部受兩個(gè)降雨中心的疊加影響TMPA衛(wèi)星降雨分析產(chǎn)品TMPA產(chǎn)品（多衛(wèi)星降雨分析技術(shù)）:TRMM-based,near-realtimeMulti-satellitePrecipitationAnalysis;

TRMM衛(wèi)星:TropicalRainfallMeasuringMissionTMPA來(lái)源:NASAGoddardSpaceFlightCenter;

TRMM衛(wèi)星:NASAandJapanAerospaceExplorationAgency時(shí)空分辨率：1/4°(約25km)，3hr/1hr覆蓋范圍：50°N～50°S起始時(shí)間：1998;TMPA-RealTime:2000對(duì)應(yīng)3種實(shí)時(shí)產(chǎn)品TMPA-RT,about8

hrafterobservation3B40RT,3B41RT,3B42RT通過(guò)7月21日北京市及周邊逐小時(shí)降雨過(guò)程分析發(fā)現(xiàn)由于產(chǎn)品的時(shí)空分辨率更低，降雨分布的連續(xù)性和層次感更差能夠大致反映降雨中心的移動(dòng)過(guò)程，不能區(qū)分兩個(gè)降雨中心降雨總量和最大雨強(qiáng)較CMORPH產(chǎn)品要小降雨數(shù)據(jù)分辨率、精確度整體劣于CMORPH衛(wèi)星降雨數(shù)據(jù)。89mm120mm3B41RT、3B42RT衛(wèi)星降雨數(shù)據(jù)雨量站降雨數(shù)據(jù)使用北京市雨量站115個(gè)雨量站降雨數(shù)據(jù)7月21日15:00至21:00北京市及周邊總降雨量分布最大值268.8mm,出現(xiàn)在北京西南部268.8mm雨量站降雨數(shù)據(jù)7月21日北京市逐小時(shí)降雨過(guò)程分布15:00~16:0016:00~17:0017:00~18:0018:00~19:0019:00~20:0020:00~21:00降雨鋒面由西南向東北方向分布，降雨中心在西南部，也基本可見(jiàn)兩個(gè)降雨中心。流域降雨-洪水過(guò)程模擬研究流域：拒馬河河網(wǎng)提取DEM：ASTERDEM，

30m×30m提取范圍：拒馬河流域，張坊站出口提取參數(shù)：臨界源面積CSA=4ha，最小初始溝道長(zhǎng)度MSCL=200m河網(wǎng)基本信息：流域面積約3835km2，河段總數(shù)25833條，坡面總數(shù)約6.5萬(wàn)個(gè)來(lái)源降雨深（mm）徑流深（mm）徑流系數(shù)洪峰值（m3/s）峰現(xiàn)時(shí)間CMORPH63.6819.700.309422177.2120:48TRMM

3B41RT44.4210.540.23737857.2120:42TRMM3B42RT44.1613.180.298513887.2122:00TIGGECMA38.840.610.0156//TIGGENCEP128.2037.580.293135947.2200:06TIGGEECMWF68.541.890.0276//拒馬河流域模擬結(jié)果統(tǒng)計(jì)衛(wèi)星降雨產(chǎn)品天氣預(yù)報(bào)研究區(qū)域與數(shù)據(jù)資料大石河流域（拒馬河支流）11個(gè)雨量站1個(gè)水文站（漫水河站）逐小時(shí)融合降雨數(shù)據(jù)113mm雨量站與CMORPH數(shù)據(jù)融合雨量站與CMORPH數(shù)據(jù)融合采用融合數(shù)據(jù)的漫水河站模擬結(jié)果精度最高全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)三種來(lái)源的全球預(yù)報(bào)在降雨總量和降雨強(qiáng)度上差別極大，對(duì)徑流模擬的影響非常顯著，其中，只有源自美國(guó)NCEP的數(shù)據(jù)能夠模擬形成暴雨洪水，且因其雨強(qiáng)較大，洪峰峰值也較衛(wèi)星降雨的更大。衛(wèi)星降雨分析產(chǎn)品CMORPH數(shù)據(jù)的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)值比較相符，但由于沒(méi)有考慮22時(shí)后河北境內(nèi)降雨，沒(méi)有正確反映主洪峰。兩種TMPA數(shù)據(jù)在降雨總量上幾乎相等，但較CMORPH小，因此，模擬的洪峰峰值和洪量均相應(yīng)較小。結(jié)果分析第二部分全球河網(wǎng)全球DEM數(shù)據(jù)基礎(chǔ)河網(wǎng)一般由數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)提取全球主要DEM數(shù)據(jù)來(lái)源與相應(yīng)河網(wǎng)產(chǎn)品DEMGTOPO30’’SRTM3’’ASTERGDEMv2TanDEM-X資源3號(hào)DEM發(fā)布時(shí)間199620032009/2011~20142012+水平分辨率1km90m30m12m3.5m高程精度(標(biāo)準(zhǔn)差)30m10m7~14m10m?覆蓋范圍(緯度)全球-56~60-83~83??數(shù)據(jù)量級(jí)別1GB100GB1TB10TB100TB數(shù)字河網(wǎng)Hydro1kHydroSHEDS清華Hydro30??全球DEM分辨率逐步提高，

但全球高分辨率河網(wǎng)的生產(chǎn)相對(duì)落后！全球河網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)：1.高效河網(wǎng)提取算法2.全球河網(wǎng)編碼方法3.結(jié)構(gòu)化分層河網(wǎng)4.河網(wǎng)數(shù)據(jù)云服務(wù)高分辨率DEM數(shù)據(jù)高效河網(wǎng)提取算法全球河網(wǎng)編碼方法海量河網(wǎng)存儲(chǔ)檢索云服務(wù)

用戶(hù)界面河網(wǎng)提取的原理與流程①②③④流向判斷：D8、D無(wú)窮集水區(qū)累計(jì)與河網(wǎng)提取臨界條件：CSA,MSCL矢量化：柵格數(shù)據(jù)

河網(wǎng)線(xiàn)+流域邊界多邊形拓?fù)浠旱乩硇畔?/p>

邏輯信息和地貌參數(shù)技術(shù)一：大規(guī)模河網(wǎng)提取算法高效性（排序樹(shù)）算法歷史清華大學(xué)高效算法：

O(N*Log(N))復(fù)雜度的河網(wǎng)提取全程算法基本原理：全程使用現(xiàn)代排序樹(shù)算法計(jì)算效率：每小時(shí)2億柵格點(diǎn)，最快算法精確性（溝頭識(shí)別）臨界集水面積方法（傳統(tǒng)方法）參數(shù)CSA確認(rèn)河道方法單一條件確認(rèn)溝頭與河道：集水面積>CSA只依靠自身信息，不考慮周?chē)约昂釉葱畔⒋嬖诘膯?wèn)題大流域的源頭集水面積不可能是一個(gè)確定的值會(huì)產(chǎn)生較多非真實(shí)存在河道的河網(wǎng)基于地形統(tǒng)計(jì)與動(dòng)態(tài)窗口識(shí)別方法（新）參數(shù)：無(wú)確認(rèn)河道方法多條件多次刷選：

先確定到溝谷，再確定為溝頭考慮周?chē)蜕嫌涡畔⑦M(jìn)行溝頭判定坡面與溝道坡面-溝道模型單元溝頭提取結(jié)果與遙感影像對(duì)比描述流域的對(duì)象點(diǎn):匯流點(diǎn)線(xiàn):匯流點(diǎn)切割溝道、河道形成的河段面:與河段對(duì)應(yīng)的坡面河網(wǎng)編碼的目標(biāo)每河段唯一編碼指示流域基本單元間的邏輯性編碼的指標(biāo)完整性:內(nèi)部不空缺唯一性:不重復(fù)

方向性:上下游主從性:干支流高效性:全局反映河網(wǎng)的拓樸關(guān)系;快速檢索Pfafstetter編碼技術(shù)二：河網(wǎng)編碼與管理長(zhǎng)度分量對(duì)應(yīng)河段距流域出口的距離取值分量對(duì)應(yīng)河段距流域干流的距離(2指數(shù))基于二叉樹(shù)的河網(wǎng)編碼方法將河網(wǎng)概化為二叉樹(shù)采用基于二叉樹(shù)的二元編碼相連河段間的關(guān)系可僅根據(jù)編碼直接判斷技術(shù)二：河網(wǎng)編碼與管理二叉樹(shù)編碼在大流域中溢出分區(qū)編碼，存儲(chǔ)各區(qū)間的樹(shù)狀關(guān)系在多沙粗沙區(qū)的應(yīng)用：

12余萬(wàn)河段，

30余個(gè)分區(qū)大流域分區(qū)編碼大洲自西向東，第一位洲編號(hào)每大洲流域由正北起順時(shí)針順序編碼，第二至三位凡兩條大江大河(奇數(shù))之間有一沿海區(qū)間流域(偶數(shù))保留內(nèi)陸、島嶼流域的編碼區(qū)間沿海區(qū)間、內(nèi)陸和島嶼流域重復(fù)上步后接包括分區(qū)的二叉樹(shù)編碼319028101……洲編號(hào)大河編號(hào)二叉樹(shù)編碼320005013……洲編號(hào)區(qū)間編號(hào)區(qū)間內(nèi)大河編號(hào)二叉樹(shù)編碼320006003……洲編號(hào)區(qū)間編號(hào)區(qū)間內(nèi)區(qū)間編號(hào)區(qū)間內(nèi)大河編號(hào)二叉樹(shù)編碼全球流域編碼010305070911131517192123亞洲碼：3黃河流域碼：19長(zhǎng)江流域碼：21

黃河ID：319長(zhǎng)江ID：321大洲編碼：1：歐洲，2：非洲，3：亞洲4：大洋洲，5：北美洲，6：南美洲，7：南極洲全球河網(wǎng)的分區(qū)編碼方法方法特性：可以全面地表達(dá)全球所有河網(wǎng)，完備性與實(shí)際地理觀(guān)念吻合，具有物理邏輯性具有數(shù)學(xué)規(guī)律性，易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)大江大河沿海區(qū)間內(nèi)流流域島嶼流域沿海區(qū)間、島嶼流域

放大后重復(fù)規(guī)則全球流域編碼方法技術(shù)三：結(jié)構(gòu)化分層河網(wǎng)(a)初始河網(wǎng)，包含3級(jí)Horton-Strahlerorder(b)第2nd

層河網(wǎng)，最小

Horton-Strahlerorder為2(c)第

3rd

層最高層河網(wǎng)，最小Horton-Strahlerorder為3，只有一條干流

Hierarchicalrivernetworksofariverbasin簡(jiǎn)單分層樣例年楚河：CSA=50cell=36haStrahler級(jí)數(shù)從1~7第1級(jí)：

河道總數(shù)6987，其中1級(jí)3535，2級(jí)16753級(jí)822，4級(jí)457，5級(jí)297，6級(jí)66，7級(jí)135

干流總長(zhǎng)257Km，流域面積11064km2第2級(jí)：

河道總數(shù)1475，其中2級(jí)740，3級(jí)3474級(jí)171，5級(jí)123，6級(jí)21，7級(jí)73

干流總長(zhǎng)256Km，流域面積11064km2第3級(jí)：

河道總數(shù)351，其中3級(jí)176，4級(jí)765級(jí)58，6級(jí)6，7級(jí)30

干流總長(zhǎng)250Km，流域面積11064km2第4級(jí)：

河道總數(shù)71，其中4級(jí)36，5級(jí)21，6級(jí)3，7級(jí)11，干流總長(zhǎng)240Km，流域面積11064km2第5級(jí)：

河道總數(shù)15，其中5級(jí)8，6級(jí)3，7級(jí)4，干流總長(zhǎng)233Km，流域面積11064km2第6級(jí)：

河道總數(shù)5，其中6級(jí)3，7級(jí)2，干流總長(zhǎng)146Km，流域面積11064km2第7級(jí)：

河道總數(shù)1，其中7級(jí)1，干流總長(zhǎng)120Km，流域面積11064km2數(shù)據(jù)層

GeoDatabase@OracleDEM柵格數(shù)據(jù)河網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)衛(wèi)星降雨數(shù)據(jù)氣象、水文站ArcSDEEngine數(shù)據(jù)引擎服務(wù)層ArcGISServer應(yīng)用層AndroidappsIOSappsWin8Metroapps技術(shù)四：河網(wǎng)數(shù)據(jù)云服務(wù)河網(wǎng)數(shù)據(jù)云服務(wù)：數(shù)據(jù)金字塔河網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)的金字塔

根據(jù)河流特點(diǎn)研制分級(jí)依據(jù)：Horton-Strahler級(jí)別每級(jí)數(shù)據(jù)是前一級(jí)的1/2柵格數(shù)據(jù)金字塔模型(已有)提高高分辨率數(shù)據(jù)在小比例尺下的檢索、顯示效率TIGGE天氣預(yù)報(bào)集合CMORPH衛(wèi)星降雨數(shù)據(jù)TRMM衛(wèi)星降雨數(shù)據(jù)清華大學(xué)Hydro30水文站水情數(shù)據(jù)數(shù)字流域模擬水情ASTERGDEMv2遙感影像API(其他來(lái)源)河網(wǎng)數(shù)據(jù)云服務(wù)：數(shù)據(jù)集成成果示例：黃河流域黃河全貌最小河段S級(jí)別=6無(wú)定河流域最小河段S級(jí)別=4大理河流域最小河段S級(jí)別=3岔巴溝流域最小河段S級(jí)別=1最大Horton-Strahler級(jí)別

Ω=10無(wú)定河

30,000km2黃河

750,000km2大理河

4,000km2岔巴溝

205km2河網(wǎng)示例：黃河流域成果示例：黃河流域河網(wǎng)屬性信息及其顯示以河流寬度顯示的Horton-Strahler級(jí)別以河段顏色顯示的支流碼以河段顏色顯示的二叉樹(shù)編碼長(zhǎng)度分量

反映流域匯水的等流時(shí)帶以河段顏色顯示的溝道坡度(越紅越陡)

坡面坡度/長(zhǎng)度/坡向等信息均可顯示成果示例：黃河流域?qū)傩员碇械娜魏涡畔⒕赏ㄟ^(guò)各河段的寬度、顏色、標(biāo)注等方式分布式顯示靜態(tài)信息：

其他地形參數(shù)、水文參數(shù)動(dòng)態(tài)信息：流量/水位——河段線(xiàn)寬、水質(zhì)數(shù)據(jù)——河段顏色、告警信息——顏色閃爍河網(wǎng)靜態(tài)屬性表局部坐標(biāo)河段參數(shù)坡面參數(shù)矢量編碼…………成果示例：尼羅河流域尼羅河河全貌最小河段S級(jí)別=7中游子流域最小河段S級(jí)別=5局部小流域最小河段S級(jí)別=3精細(xì)山坡河網(wǎng)最小河段S級(jí)別=1成果示例：剛果河流域剛果河全貌最小河段S級(jí)別=7上游子流域最小河段S級(jí)別=5局部小流域最小河段S級(jí)別=3精細(xì)山坡河網(wǎng)最小河段S級(jí)別=1成果示例：長(zhǎng)江流域長(zhǎng)江全貌最小河段S級(jí)別=7中游子流域最小河段S級(jí)別=5局部小流域最小河段S級(jí)別=3精細(xì)山坡河網(wǎng)最小河段S級(jí)別=1成果示例：黑龍江流域黑龍江全貌最小河段S級(jí)別=7中游子流域最小河段S級(jí)別=5局部小流域最小河段S級(jí)別=3精細(xì)山坡河網(wǎng)最小河段S級(jí)別=1成果示例：密西西比河流域密西西比全貌最小河段S級(jí)別=7上游子流域最小河段S級(jí)別=5局部小流域最小河段S級(jí)別=3精細(xì)山坡河網(wǎng)最小河段S級(jí)別=1河網(wǎng)示例：尼羅河流域尼羅河河全貌最小河段S級(jí)別=7中游子流域最小河段S級(jí)別=5局部小流域最小河段S級(jí)別=3精細(xì)山坡河網(wǎng)最小河段S級(jí)別=1最小河段S級(jí)別=7最小河段S級(jí)別=5最小河段S級(jí)別=3最小河段S級(jí)別=1河網(wǎng)示例:亞馬遜流域河網(wǎng)示例：雅魯藏布江流域最小河段S級(jí)別=5最小河段S級(jí)別=4最小河段S級(jí)別=3最小河段S級(jí)別=1河網(wǎng)示例：湄公河流域最小河段S級(jí)別=5最小河段S級(jí)別=4最小河段S級(jí)別=3最小河段S級(jí)別=2河網(wǎng)示例：伊洛瓦底江流域最小河段S級(jí)別=5最小河段S級(jí)別=4最小河段S級(jí)別=3最小河段S級(jí)別=2河網(wǎng)示例：湄公河與伊洛瓦底江伊洛瓦底江湄公河湄公河：Horton級(jí)別最高為9級(jí)，流域面積近80萬(wàn)平方公里，干流總長(zhǎng)4900多公里，上游在中國(guó)境內(nèi)，為瀾滄江。伊洛瓦底江：Horton級(jí)別最高為10級(jí)，流域面積約40萬(wàn)平方公里，干流總長(zhǎng)2700多公里，上游在中國(guó)境內(nèi)，為獨(dú)龍江。3000米伊洛瓦底江Horton級(jí)別=1河網(wǎng)屬性表對(duì)應(yīng)Name含義示例OBJECTID地理數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象標(biāo)識(shí)2DEMNAME流域區(qū)塊名稱(chēng)標(biāo)識(shí)（大洲編碼_大河編碼_河流名稱(chēng)）259_59_CongoCHANNELID流域內(nèi)河段標(biāo)識(shí)1DOWNID流域內(nèi)下游河段標(biāo)識(shí)0PYRAMIDID流域內(nèi)河段金字塔編號(hào)0STRAHLERHorton-Strahler級(jí)別11LAMBDA迭代器順序號(hào)1XLAMBDA迭代器統(tǒng)計(jì)數(shù)690REGHIGHID支流分區(qū)編碼（高位）0REGIONID支流分區(qū)編碼（低位）259001BINSTRLEN河段二叉樹(shù)編碼長(zhǎng)度分量1BINSTRVAL河段二叉樹(shù)編碼取值分量0RIVERNUM河段線(xiàn)對(duì)象的點(diǎn)數(shù)3143BOUNDNUM流域邊界多邊形對(duì)象的點(diǎn)數(shù)331581UPCNLNUM上游子流域河段個(gè)數(shù)（包括自身，下同）1UPCNLLEN上游子流域河段總長(zhǎng)度（單位：km）684.44UPSUBAREA上游子流域面積（單位：km2）3704279UPELEVA河段入口高程（單位：m）293DOWNELEVA河段出口高程（單位：m）0DETXLENDEM柵格東西方向長(zhǎng)度（單位：m）30.76DETYLENDEM柵格南北方向長(zhǎng)度（單位：m）30.92SUB_ELV河段及對(duì)應(yīng)坡面的平均高程（單位：m）732.925SRC_ELV源坡面高程（單位：m）738.878LFT_ELV左坡面高程（單位：m）547.935Name含義示例RGT_ELV右坡面高程（單位：m）451.917CHNL_LEN河段長(zhǎng)度（單位：km）684.436SRC_LEN源坡面長(zhǎng)度（單位：km）1808.971LFT_LEN左坡面長(zhǎng)度（單位：km）123.856RGT_LEN右坡面長(zhǎng)度（單位：km）59.469CHNL_SLOPE河段比降（高程差/河段長(zhǎng)度；比例系數(shù)100）0.043SRC_SLOPE源坡面比降（比例系數(shù)100）0.051LFT_SLOPE左坡面比降（比例系數(shù)100）0.489RGT_SLOPE右坡面比降（比例系數(shù)100）0.754SUB_AREA河段及對(duì)應(yīng)坡面的面積（單位：km2）3704279SRC_AREA源坡面面積（單位：km2）3604159.4LFT_AREA左坡面面積（單位：km2）69543.826RGT_AREA右坡面面積（單位：km2）30574.6UPSTREAMX河段入口經(jīng)度16.18236UPSTREAMY河段入口緯度-3.18985OUTLETX河段出口經(jīng)度12.44375OUTLETY河段出口緯度-6.05819MIDDLEX河段中央經(jīng)度（(河段入口經(jīng)度+河段出口經(jīng)度)/2）14.31306MIDDLEY河段中央緯度（(河段入口緯度+河段出口緯度)/2）-4.62402XMIN河段及對(duì)應(yīng)坡面的最小經(jīng)度11.96097YMIN河段及對(duì)應(yīng)坡面的最小緯度-13.45792XMAX河段及對(duì)應(yīng)坡面的最大經(jīng)度34.01655YMAX河段及對(duì)應(yīng)坡面的最大緯度9.25821ZMIN河段及對(duì)應(yīng)坡面的最低高程（單位：m）0ZMAX河段及對(duì)應(yīng)坡面的最高高程（單位：m）42SHAPE_LEN河段長(zhǎng)度（單位：經(jīng)緯度；地理數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)生成字段）6.1615512成果示例：網(wǎng)站服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)地址：/功能服務(wù)：降雨數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)播放，切換底圖，地理空間信息查詢(xún)①河網(wǎng)密度分析

基于大規(guī)模真實(shí)河網(wǎng)的規(guī)律研究河網(wǎng)密度分析大于50km2原始河網(wǎng)大于10km2大于2km2河網(wǎng)密度分析全球河網(wǎng)可根據(jù)任意上游發(fā)源面積，確定河段數(shù)與河網(wǎng)密度上游發(fā)源面積越大河網(wǎng)密度越小,單位河段面積越大全國(guó)各大江河網(wǎng)密度全球河網(wǎng)可獲取任意流域的河網(wǎng)密度。河網(wǎng)密度隨著在發(fā)源面積的增大，而減小全國(guó)各大江河網(wǎng)密度對(duì)應(yīng)的單位河段面積，隨著發(fā)源面積的增大而增大11112112323將源頭河流定義為Horton-Strahler級(jí)別數(shù)為1的河流；將兩個(gè)同級(jí)別數(shù)為的河流交匯形成的河流定義為+1級(jí)河流；將兩個(gè)不同級(jí)別數(shù)

河流交匯形成的河流定義為級(jí)別數(shù)較高的

級(jí)河流上下游相連的同等級(jí)別的河段(reach/link)合并計(jì)為1個(gè)河流(stream)定義流域的級(jí)別Ω為max(

)Horton-Strahler分級(jí)法則Horton,1945;Strahler,1952基于大規(guī)模真實(shí)河網(wǎng)的規(guī)律研究全球186個(gè)流域的RBW分布圖初始狀態(tài)，t=1經(jīng)過(guò)1步迭代，t=2經(jīng)過(guò)2步迭代，t=3河網(wǎng)的自相似性B.B.Mandelbort，分形，1977“TheFractalGeometryofNature”(自然界的分形幾何學(xué)),1982河網(wǎng)的自相似和分形迭代生成的自相似河網(wǎng)自相似河網(wǎng)的迭代算子迭代算子，迭代算子的譜λWangGQ.etal,2009經(jīng)過(guò)1步迭代，t=2經(jīng)過(guò)2步迭代，t=3經(jīng)過(guò)1步迭代，t=2經(jīng)過(guò)2步迭代，t=3在構(gòu)建結(jié)構(gòu)化河網(wǎng)的過(guò)程中，記錄的迭代器指數(shù)λ將以金字塔狀存儲(chǔ)，構(gòu)成迭代器金字塔迭代器金字塔Drainagenetworkiteration迭代器金字塔:黃河流域迭代器金字塔:長(zhǎng)江流域第三部分基于云計(jì)算的全球水情預(yù)報(bào)背景數(shù)字流域模型（2001-）全球結(jié)構(gòu)化河網(wǎng)（2005-）數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、衛(wèi)星及雷達(dá)降雨探測(cè)技術(shù)逐步成熟氣候變暖引發(fā)全球極端天氣災(zāi)害頻發(fā)，尤其是無(wú)資料地區(qū)資源開(kāi)發(fā)需求及防洪減災(zāi)需求的增加目標(biāo)提供全球河網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及屬性、數(shù)值集合天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)查詢(xún)服務(wù)基于數(shù)值降雨預(yù)報(bào)的全球多尺度水情預(yù)報(bào)服務(wù)（全球-流域-中小流域-小流域-河段）提供流域水文模擬在線(xiàn)云服務(wù)提供流域-河網(wǎng)-工程耦合模擬服務(wù)全球水情預(yù)報(bào)平臺(tái)背景數(shù)據(jù):全球化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)類(lèi)型天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)Landsat數(shù)據(jù)中分辨率衛(wèi)星高分辨率衛(wèi)星其他相關(guān)數(shù)據(jù)主要代表TIGGECMorphLandsat8MODISworldview互聯(lián)網(wǎng)起始時(shí)間20062002201320002002-空間分辨率0.25°8km/0.25°30m250m2.5m-時(shí)間分辨率6小時(shí)0.5h/3h16天16天26天-數(shù)據(jù)規(guī)模0.5T/年1T/年20T/年100T/年20T/年1T/年隨著人類(lèi)監(jiān)測(cè)手段地不斷增強(qiáng)，數(shù)據(jù)日益增加，但這些數(shù)據(jù)分布在各個(gè)機(jī)構(gòu)，并沒(méi)有被充分挖掘和利用，如何高效地存儲(chǔ)、分析并進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，是大數(shù)據(jù)時(shí)代下水利行業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，也是非常規(guī)水資源開(kāi)發(fā)利用的契機(jī)。全球氣象水文數(shù)據(jù)基礎(chǔ)全球氣象、水文數(shù)據(jù)集逐漸豐富，包括天氣預(yù)報(bào):TIGGE衛(wèi)星降雨分析產(chǎn)品:CMORPH,TRMM氣象站數(shù)據(jù)集:GHCN水文站數(shù)據(jù)集這些數(shù)據(jù)的集成發(fā)布和深入利用還沒(méi)有！TIGGE：10個(gè)機(jī)構(gòu)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)成果共享TRMM全球降水分布GHCN全球降雨量均值(1961-1990)全球河網(wǎng)數(shù)據(jù)集清華Hydro30數(shù)字河網(wǎng)基于30米DEM數(shù)據(jù)提取得到，1TB全球10億條河段，訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)站：水利數(shù)據(jù)服務(wù)接口SOA架構(gòu)使用基于SOA的多模型集成實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)流轉(zhuǎn)使用唯一的Web業(yè)務(wù)入口提供多模型的統(tǒng)一界面，提供隨時(shí)隨地訪(fǎng)問(wèn)，不增加用戶(hù)的業(yè)務(wù)流程獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言，不同平臺(tái)的服務(wù)可以使用一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互水利數(shù)據(jù)服務(wù)展示平臺(tái)提供各類(lèi)數(shù)據(jù)可視化的交互查詢(xún)功能，動(dòng)態(tài)播放未來(lái)天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)應(yīng)用案列：中亞五國(guó)中亞五國(guó)水能評(píng)估水能重要評(píng)估參數(shù)河道上游集水面積多年平均降雨量河道比降全球河網(wǎng)水文氣象數(shù)據(jù)對(duì)56條大河進(jìn)行了深入的評(píng)估，得到適合建設(shè)水庫(kù)進(jìn)行水電開(kāi)發(fā)的若干斷面可可西里申請(qǐng)世界自然遺產(chǎn)，提供數(shù)據(jù)支撐應(yīng)用案列：可可西里烏蘭烏拉湖西金烏蘭湖可可西里湖庫(kù)賽湖卓乃湖勒斜武擔(dān)多爾改錯(cuò)太陽(yáng)湖面積（平方公里）592.0419.3321.0284.1270.9249.6228.9102.2可可西里河網(wǎng)、湖泊分布圖可可西里地表覆蓋分布圖可可西里多年平均降雨圖基于全球河網(wǎng)和數(shù)字流域模型的全球水情預(yù)報(bào)平臺(tái)框架及特點(diǎn)基于WindowsAzure公有云資源構(gòu)建實(shí)現(xiàn)彈性云服務(wù)：在WindowsAzure的虛擬網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建數(shù)據(jù)中心、HPCCluster高性能計(jì)算集群、WebService集群及WebServer集群全球河網(wǎng)數(shù)據(jù)查詢(xún)：河網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、流域及河段屬性查詢(xún)，包括流域面積、流域平均坡度、河段縱比降、流域形狀系數(shù)、Strahler級(jí)別等全球降雨數(shù)據(jù)查詢(xún)：實(shí)現(xiàn)全球尺度、多機(jī)構(gòu)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)查詢(xún)及動(dòng)畫(huà)播放降雨

地表徑流模擬：提供全球尺度任意河段及以上流域水情預(yù)報(bào)，可根據(jù)用戶(hù)所選河段，快速生成上游流域河網(wǎng)拓?fù)?，形成流域水文模擬方案模擬計(jì)算服務(wù)：可提供歷史洪水過(guò)程反演及連續(xù)模擬服務(wù)，通過(guò)WebGUI及WebService兩種方式提供模擬結(jié)果查詢(xún)服務(wù)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)—模型封裝及調(diào)度WebGUI提供交互界面WebService實(shí)現(xiàn)模型封裝數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中系統(tǒng)功能及界面—?dú)庀箢A(yù)報(bào)數(shù)據(jù)查詢(xún)系統(tǒng)功能及界面—?dú)庀箢A(yù)報(bào)數(shù)據(jù)查詢(xún)系統(tǒng)功能及界面—全球河網(wǎng)查詢(xún)系統(tǒng)功能及界面—計(jì)算區(qū)域查詢(xún)系統(tǒng)功能及界面—方案管理及參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)功能及界面—預(yù)報(bào)結(jié)果查詢(xún)基于云計(jì)算的水情預(yù)報(bào)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)從降雨預(yù)報(bào)到徑流預(yù)報(bào)的模擬小流域洪水風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)建立洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，完成陜京三線(xiàn)臨縣段洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；開(kāi)發(fā)數(shù)值模擬關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)陜京三線(xiàn)臨縣段洪水災(zāi)害模擬與預(yù)警模型。靜態(tài)評(píng)價(jià)動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)高分辨率河網(wǎng)支持下的穿河點(diǎn)識(shí)別基于天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的洪水模擬概率和集合預(yù)報(bào)技術(shù)水庫(kù)中短期徑流預(yù)報(bào)自動(dòng)下載數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)解譯降雨數(shù)據(jù)基于河網(wǎng)的分布式水文模型徑流計(jì)算各站點(diǎn)徑流模擬結(jié)果發(fā)布基于來(lái)水預(yù)測(cè)的梯級(jí)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)四川白水江梯級(jí)水庫(kù)中短期徑流預(yù)報(bào)平臺(tái)案例分析：北京大石河流域:北京大石河面積：513km2時(shí)段：2012.7.21-22率定過(guò)程N(yùn)SE:0.75降雨過(guò)程徑流過(guò)程實(shí)測(cè)雨量站模擬很好案例分析：四川白水江流域：四川白水江面積：1198km2時(shí)段：2010.7-8率定過(guò)程N(yùn)SE：0.83降雨過(guò)程徑流過(guò)程數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，模擬效果越好第四部分?jǐn)?shù)字天河克強(qiáng)總理之問(wèn)：胡煥庸線(xiàn)怎么破？國(guó)土面積：43.8%：56.2%總?cè)丝诒龋?4：6人口發(fā)展歸根到底也是水量問(wèn)題李克強(qiáng)總理2014年11月27日參觀(guān)人居科學(xué)研究展，提出“胡煥庸線(xiàn)”怎么破西線(xiàn)工程由長(zhǎng)江上游向黃河上游補(bǔ)水技術(shù)難度大、工程造價(jià)高>3000億生態(tài)環(huán)境影響等，論證周期長(zhǎng)南水北調(diào)總體格局中國(guó)水工程：南水北調(diào)西線(xiàn)面臨的問(wèn)題南水北調(diào)：長(zhǎng)江流域年徑流是黃河流域的19倍，而人口不到3倍，從長(zhǎng)江流域至黃河流域的跨流域調(diào)水是必然選擇南水北調(diào)東線(xiàn)：2013年10月完成南水北調(diào)中線(xiàn)：2014年12月完成南水北調(diào)西線(xiàn)：還在論證中開(kāi)源云水資源與地表水資源耦合利用，地面調(diào)水與空中調(diào)水相輔相成探索研究云水資源與地表水資源的轉(zhuǎn)化規(guī)律及其開(kāi)發(fā)利用手段降水與蒸發(fā)天河流量可降水量黃河之水天上來(lái)：三江之源即云水資源CloudSat衛(wèi)星(北京時(shí)14時(shí)與17時(shí)之間過(guò)境)統(tǒng)計(jì)青藏高原周邊區(qū)域各個(gè)季節(jié)的云量春夏秋冬天河猜想：云水資源的輸送河道19May200915Feb2011在高空中是否存在水汽的優(yōu)勢(shì)輸送通道（天河），其與陸表河流和大洋存在交叉尺度相互作用？如果存在，那么其分布與動(dòng)力學(xué)規(guī)律是什么？能否利用，利用的技術(shù)途徑有什么，如何高效利用？天河工程：云水資源開(kāi)發(fā)利用北半球夏季東亞的三條水汽輸送通道，分別是：印度季風(fēng)輸送帶；東南亞季風(fēng)輸送帶和跨赤道氣流帶1979-2002年NCEP數(shù)據(jù)顯示，夏季青藏高原東南部的水汽主要輸送自孟加拉灣和南海傳統(tǒng)氣象研究，以單一事件、事后評(píng)估為主研究空中水汽通道

水汽通道穩(wěn)定性？可否主動(dòng)利用，替代調(diào)水工程？云水資源利用新體系：白水-藍(lán)水-綠水白水的計(jì)算方式outininoutinoutoutin考慮某區(qū)域內(nèi)一定時(shí)間范圍的云水進(jìn)出量我國(guó)大陸邊界2000年-2015年白水統(tǒng)計(jì)outin我國(guó)大陸邊界白水資源多年平均凈輸入（南北方向）我國(guó)大陸邊界2000年-2015年白水統(tǒng)計(jì)inouti我國(guó)大陸邊界白水資源多年平均凈輸入（東西方向）我國(guó)云水資源利用評(píng)估：

27萬(wàn)億輸入水汽，其中白水占6萬(wàn)億地下水存儲(chǔ)量變化水汽輸入27.36萬(wàn)億m3地下水流入凈輸入水汽總量:2.04萬(wàn)億m3河道流出徑流量

2萬(wàn)億m3地下水流出水汽輸出

25.32萬(wàn)億m3降水6.0萬(wàn)億m3蒸發(fā)4.0萬(wàn)億m3水汽濃度南北進(jìn)出水汽東西進(jìn)出水汽黃河空中水資源128空中水資源及降水轉(zhuǎn)化率

129黃河流域空中水資源唐乃亥以上為黃河流域源頭區(qū)，唐乃亥到頭道拐為黃河流域的上游段，頭道拐到花園口為黃河流域的中游段130黃河流域空中水資源黃河源區(qū)（12.7萬(wàn)km2）每年空中水汽輸入量為8700億m3，其中3700億m3為空中水資源區(qū)域降水量為660億m3考慮區(qū)域內(nèi)蒸發(fā)對(duì)空中水資源的補(bǔ)給，空中水資源的降水轉(zhuǎn)化率為16%上中游段（66.7萬(wàn)km2，不含源區(qū)）空中水汽輸入量為36000億m3，其中10000億m3為空中水資源降水量為2900億m3考慮區(qū)域內(nèi)蒸發(fā)對(duì)空中水資源的補(bǔ)給，空中水資源的降水轉(zhuǎn)化率為22%131黃河流域空中水資源項(xiàng)目唐乃亥以上唐乃亥至花園口花園口以上流域面積/萬(wàn)km2

12.766.779.4水汽輸入量/（億m3·a-1）86733573340463空中水資源輸入量/（億m3·a-1）36871022912413空中水資源占總水汽輸入比例/%42.528.630.7單位面積空中水資源量/（mm·a-1）290315341563降水量/（億m3·a-1）68329223605降水深/（mm·a-1）537438454蒸發(fā)量/（億m3·a-1）49828443342蒸發(fā)深（mm·a-1）392426421未還原徑流量（億m3·a-1）185.177.4262.5

未還原徑流深（mm·a-1）14611.633.1空中水資源的降水轉(zhuǎn)化率/%16.322.322.9132黃河流域空中水資源水汽輸入、空中水資源輸入、降水量、徑流量的多年變化源頭區(qū)上中游133黃河流域空中水資源水汽輸入、空中水資源輸入、降水量、徑流量年值的相關(guān)關(guān)系總水汽輸入和空中水資源輸入的相關(guān)系數(shù)源頭區(qū)高達(dá)0.98、上中游為0.86，表明空中水資源輸入量的年際波動(dòng)主要體現(xiàn)在輸送強(qiáng)度上，而不是水資源占總水汽的比例上。結(jié)論我國(guó)水資源南多北少，水資源不足極大限制了北方地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展南水北調(diào)東線(xiàn)和中線(xiàn)工程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)為華北平原調(diào)水，但對(duì)處于絲綢之路沿線(xiàn)的黃河上中游地區(qū)，仍難有切實(shí)可行的大規(guī)模調(diào)水方案從加大黃河流域水資源開(kāi)源與保障力度來(lái)看，合理適度地利用空中水資源是一種可行方案，開(kāi)展相關(guān)研究和科學(xué)試驗(yàn)具有重要意義從技術(shù)角度看，在可預(yù)見(jiàn)的時(shí)期內(nèi)，以人工增雨/雪技術(shù)為基礎(chǔ)，提高特定區(qū)域內(nèi)的降水轉(zhuǎn)化率將是空中水資源利用的主要形式，但人工增雨/雪的技術(shù)路徑仍有實(shí)現(xiàn)重大突破的可能從管理角度看，隨著我國(guó)水權(quán)制度和水資源配置體系的不斷完善，降水乃至空中水資源必將逐步納入到水資源評(píng)價(jià)與管理中134天空河流的內(nèi)涵：定義天河（SkyRiver/AtmosphericRiver）是空中水汽優(yōu)勢(shì)輸送通道其與陸表河流和大洋存在交叉尺度相互作用，可通過(guò)統(tǒng)計(jì)系綜方法識(shí)別2014年1月1日全球水汽通量矢量圖（0.75°柵格，顏色越紅，通量越大）水汽通量矢量圖2014年5月1日全球水汽通量矢量圖（0.75°柵格，顏色越紅，通量越大）水汽通量矢量圖天河的識(shí)別2：水汽通量系綜連線(xiàn)法采用衛(wèi)星觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)一定時(shí)段內(nèi)各觀(guān)測(cè)點(diǎn)與鄰近點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)水汽輸送方向與輸送通