Page 12 - 《水文》2023年第5期

第5期 李磊等：数字孪生流域水流网络建设关键技术研究 9

些地下河流，这些河流无法通过 DEM、河流矢量线等 汇的情况更为明显。
资料反映，造成部分区域提取的水系存在间断、逆流等 为提升处理效率确保精度，采用自动+人工的方
问题。因此将存在问题的河流单独梳理，分析出可能 法对报汛测站和水库节点的位置进行纠偏，首先进行
的存在关联关系的水系名录，然后通过查阅流域特征 距离判断，对于水系距离小于500米，且站点所在河流
资料等方式，将不连续的河段按照实际情况接上，解决 名称与水利一张图水系名称一致的情况，节点自动
地下河水网连通问题。 吸附到对应的数字水系上，对于距离水系距离大于
2.1.4 人工河流 500米、或所在河流名称与水系不一致的情况，经过人
人工河流的处理主要有两种情况，第一种是为了 工判断是否因水系别名、谐音所致，确定不一致还要与
保证主干河流的流向正确而没有刻入的分洪渠道等， 地方核实正确位置进行修改。最后对同一监测对象的
需要通过手动添加进行补充；第二种情况是在水系提 站点属性进行合并，例如对同一个水闸的闸上和闸下
取过程中缺失的河源段部分，也需要通过人工河流线 水位站等。
进行补充，以真实反映水系特征（图 5）。处理步骤是
3 数据成果与校验
先确定人工河流线的方向和起点终点位置，建立人工
河流线与自然河流线之间的拓扑关系，随后通过专用 面向HU单元的流域数字水流网络的重组与业务
程序自动对人工添加的河流线属性进行赋值，包括河 需求贴合紧密，在 HU 单元划分之后再根据规则进行
长、评价坡降和高程等信息。 HU单元重组，本研究根据增加的重要水文测站、水库
2.1.5 国际河流 节点进行流域水流网络生成，每一个重组后的流域中

我国国际河流众多，主要分布于东北、西北和西南 都包含着节点、河流线、子流域和拓扑关系等信息，为
地区，重要的国际河流有黑龙江、鸭绿江、图们江、绥芬 后续水文预报、水资源调度等业务提供流域下垫面特
河、伊犁河、塔里木河、澜沧江-湄公河、伊洛瓦底江 征信息（图6）。
等 。因此，本研究还将涉及到的国外区域的流域水 为确保数据成果的准确性，需要对生产出来的数
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系进行了提取，通过高分辨率遥感影像资料对数字水 据集进行验证。数据集包含了水流流向、汇流累积量、
系进行校核，形成一套完整的、全流域的数据成果。 数字水系等多类信息，其中水流流向决定了水流的走
2.2 位置校正 势，是最为重要的基础信息，但由于无法获取全国流域
报讯水文测站、水库等重要水利工程是流域的重 的水流流向真值，因此本研究选择由水流流向生成的
要代表节点，对于流域划分和应用有着关键作用，需要 汇流累积量进行校验。
将自然流域与水利工程节点相结合进行 HU 单元划 校验方法是首先在每个一级流域中抽选部分报汛
分。通常情况下，水文观测站的位置基本上是站房位 测站和水库站，提取这些点位的汇流累积量，然后再与
置，部分站房与所观测的河流断面距离较近，而一些站 站点基础属性中的集水面积进行比对，通过计算相对
房由于地理条件和其他因素导致距离观测的河流较 误差进行评判。本研究选择了 10 个一级流域共
远，这对于正确确定观测断面位置、建立与河流的关联 1 089个站点进行对比（表3），从总体上来看，提取生成
关系造成一定困难，尤其是在该区域内有多条水系交 的集水面积结果与实际测站集水面积资料基本一致，

图5 人工河流处理示例（左图为人工河流添加，右图为添加成果）
Fig.5 Examples of artificial river treatment（ left side - under modification； right side - after modification ）