气象水文资料处理与应用分析

朱亮，钟艳雯，朱宏武，文立恒，欧阳计跃

（湖南省气象信息中心，长沙410118）

0 引言

根据中国气象局防汛救灾工作的重要部署，提升流域防汛抗洪气象服务能力，做好汛期流域水文气象预报服务工作，气象水文数据应用也越来越重要。目前气象部门水文部分资料已由CMACast（中国气象局卫星数据广播系统）下发，为水利部门与中国气象局之间共享的资料，该资料供省级气象部门小站接收使用，该资料的下发时间与水利部提供数据的时间有关。同时省气象局与省水利部门实现了气象水文数据共享。水文数据主要包括降水、河道水情、水库水情相关数据，实现对水情信息进行及时监测，为防汛抗灾提供准确、及时的数据信息。因此，为更好地发挥资料的价值，对已有水文资料进行处理与应用分析。

1 资料整理收集

水文资料的收集整理主要包括两部分：①省气象局与省水文部门共享的水文数据；②国家局CMACast下发的水文资料。在实际使用过程中发现，CMACast接收的水文数据涉及全国，本省站点相对较少，主要使用省气象局与省水文部门共享的水文数据。

图1 水文同步数据程序界面

（1）湖南省气象局与水文部门通过数据库实时同步获取部分雨情数据，目前保存在省级SQL数据库。水文数据从水利部门中获取，从水利部门数据库同步到省气象信息中心结构相同的库中，由于源数据库对访问IP进行了限制，所以采用自行开发的软件实现数据同步。水文数据同步软件用MS.NET开发，采用定时轮询方式对比源数据库与目的数据库进行比较，将发生变动（插入、修改及删除）的数据记录写入到待交换表单中，用SqlBulkCopy类批量写入目的库。主要涉及基本站信息表（ST_STBPRP_B）、降水量表表结构（ST_PPTN_R）、河道水情表（ST_RIVER_R）、水库水情表（ST_RSVR_R）、河道防洪指标表（ST_RVFCCH_B）、汛限水位表（ST_RSVRFSR_B）、水库防洪指标表（ST_RVFCCH_B）七个表。其中测站基本信息共计包括3772站次，雨量涉及1068站次，河道水情经查涉及854站次，水库水情涉及1734站次。

（2）根据《气预函〔2020〕40号预报司关于下发水利部交换资料的通知》要求，通过卫星广播系统提供水利部交换的降水、河道水情和土壤墒情等数据的下发和共享服务。省级已完成水文资料的接收推送至共享；广播通道和目录为OBS_DOM_PUB/HYDR/PUB，省级共享目录为共享服务器CMACASTOBSPUBHYDR。主要包括土壤墒情资料、日雨量文件、1小时雨量文件、水利部河道水情资料。省级已经实现CIMISS（全国综合气象信息共享平台）接口调用水利部降水数据、河道水情资料接口共享应用。

图2 CIMISS读取数据界面

其中时段雨量数据、日雨量实施数据全国总计209个站点，文件格式涉及区站号及雨量信息，结合我省与水利部门已经共享的资料来查看，湖南省水文雨量站区站号在611至617开头的之间，该类站点3个，尚无明确的站点信息情况。河道水情每天一个文件，文件名称为Reyymmdd.txt，能查看到湖南省内有城陵矶61512000、桃 源61302800、石 门61400900、湘 潭61102000、桃江61202100五个站点时间、水位、流量、超警、水势情况。因此在实际使用过程中发现，CMA⁃Cast接收的水文数据涉及全国，本省站点相对较少，我们重点采用省级水文共享数据。

2 数据产品展示

数据产品展示通过从接口获取数据转换成可叠加到GIS（地理信息系统）的气象要素数据，以站点图、曲线图、表格等方式进行展示，用于监测湖南省范围内水文站的实况。显示要素包括降雨量，河道水位，河道流量，水库水位，水库储水量，水库蓄水量，出库流量，正常蓄水位，警戒水位，历史最高水位等，默认显示最新小时时次的观测数据。当鼠标移动到站点上时，站点图标右下角显示站点以及观测数据信息框。当鼠标移开站点时，信息显示框消失。点击站名，站号按钮，GIS上显示站点对应站名，站号信息。

图3 水文数据接口

图4 衡阳水文信息展示

2.1 河道水情

河道水情展示的主要功能是实现以GIS、表格和曲线图的方式展示区域内河道水情数据。根据基本站信息表（ST_STBPRP_B）、河道水情表（ST_RIVER_R）、河道防洪指标表（ST_RVFCCH_B）三个表，进行三表联合查询展示。表格数据显示具体查询语句如下：

“SELECT A.[STCD]as"测站编码",B.[STNM]as"测站名称",A.[TM]as"时间",A.[Z]as"水位",A.[Q]as"流量",C.[WRZ]as"警戒水位",C.[WRQ]as"警戒流量",C.[OBHTZ]as"实测最高水位",C.[OBHTZTM]as"实测最高水位出现时间",B.[DRNA]as"集水面积",B.[RVNM]as"河流名称",B.[HNNM]as"水系名称",B.[BSNM]as"流域名称"FROM[qxyq].[dbo].[ST_RIVER_R]A,[qxyq].[dbo].[ST_STBPRP_B]B,[qxyq].[dbo].[ST_RVFCCH_B]C where A.STCD=B.STCD and B.STCD=C.STCD and TM='2020-09-09 01:00:00.000'”。

将采集的叶片保存于湿润的封口袋中带回实验室，一部分直接称量叶片鲜质量，然后在 75 ℃烘箱中烘48 h，称量，计算每个叶片含水量；另一部分用超纯水洗净并自然晾干，于80 ℃下烘干48 h至恒重，而后在过量O2中完全燃烧并收集CO2，然后用气体质谱仪Delta Plus测定试样中的δ13C含量，测量精度小于 0.1‰（Craig，1957）。计算公式如下：

图5 河道水情实况及历史最高水位

图6 单站河道水情时序图

一般默认显示当前时次的观测数据，可以直接输入时间后回车进行查询，也可以点击时间选择框图标，选择时间进行查询，也可单击前一天、后一天图标进行查询，也可以选择市县下拉框查看各个市、县的观测数据。在地图上点击站点，系统查询该站过去一段时间的观测数据，并以弹出框中以曲线图,数据表格等形式显示站点观测并支持数据下载。上图通过曲线图的方式对单站河道水情进行展示，主要涉及最高水位和最大流量曲线。

2.2 水库水情

水库水情展示和河道水情展示方式基本一致，以GIS、表格和曲线图的方式展示。在地图上点击站点，系统查询该站过去一段时间的观测数据，并以弹出框中以曲线图，数据表格等形式显示站点观测并支持数据下载。如上图所示单站水库水情时序图主要对水位、储水量、蓄水量及出库流量进行展示，可以直接输入时间后回车进行查询，同时鼠标滑过时显示当前时次具体信息。

图7 水库水情展示

3 结语

通过对水文数据整理，水文数据中河道水情、水库水情一般对历史极值数据库有专项记录，同时对于历史极值设置了实测最高水位与调查最高水位，值得我们在气象资料中也学习应用。总体实现了对水文河道水情、水库水情以曲线图、表格与地图等直观图形产品展示，同时在省级气象业务内网平台进行展示，提升了省级汛期数据支撑能力，一定程度满足现有的业务需求，并能很好地解决预报等业务上不能查看水文站点数据等相关问题，同时将充分发挥气象水文共享数据业务效益，对我省临近预警预报业务和防汛抗旱提供依据有着积极作用。