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国内生态水文文献中近年叠现的“RVA法”更宜称作“IHA/RVA法”

已有 8527 次阅读 2013-7-13 12:41 |个人分类:水文科学|系统分类:科研笔记|关键词:学者| 生态, IHA, RVA, 疏误

   近年,国内的生态水文研究、报道等呈显著上升趋势,在生态水文文献中,所谓“RVA法”可能占了相当多的篇幅。然而,本人研究表明,直接在标题中冠以“RVA法”的表达并不确切。

   由于生态需水要求的加剧,各类水利工程的环境影响受到了密切的关注,生态水文文献急剧增加。依美欧等国法律、法规而言,生态用水,特别是环境流量的强制规定是制约水利水电工程的主要手段。

   美国对水电工程实行有限许可制度,无论新老工程,过了有效期都必须重新严格的检定。不能通过者,对不起,请你熄火。国内水电工程一次审批、享受终身的一劳永逸式快感,美国的水电大享们也是无缘消受的。

   在建立生态水文指标体系方面,国内尚无成熟的方法,1996 年,国外学者Richter 等建立了一套评估生态水文变化过程的IHA 方法( Indicators of Hydrologic Alteration) ,指标共有5 类,包括月平均流量指标、极限流量指标、频率、持续时间和变化速率等33 个水文指标。IHA 法依据河流的日水文资料( 系列长度大于20年) ,评估河流生态水文变化的程度及其对生态系统的影响,计算具有生态意义的关键水文特征值。在确定IHA 指标参数的基础上,大部分研究成果采用IHA 各指标发生机率75% 及25% 的值作为变异性范围法的阈值,该阈值作为评估受人类活动影响的河流水文变化状态,提供河流系统与流量相关的生态综合统计特征,识别水文变化在维护生态系统,并为估算河道生态需水量提供依据。

   目前,IHA法可称研究水利工程对于生态,特别是对水生环境影响的主要方法,相应的IHA软件(http://www.conservationgateway.org/ConservationPractices/Freshwater/EnvironmentalFlows/MethodsandTools/IndicatorsofHydrologicAlteration/Pages/IHA-Software-Download.aspx)也堪称研究河流水文变异与生态需水量的主打软件。

  Richter 等在1996年的IHA创始论文中通过偏离度的概念定量分析了水文变异程度。后来,为了更好地衡量变化等级,Richter等又于1997年提出RVA(Range of Variability Approach)法进行单变量及综合水文改变的评定。

   相对于RVA,IHA主要是一个水文指标体系。RVA的出笼在一定程度是架空了IHA,因为IHA原本自带了偏离度等定量分析技术的。比如,英国邓迪大学的DHRAM方法 (The Dundee Hydrological Regime Assessment Method)也使用了IHA的水文指标,IHA也曾经享受过专门立“法”的尊荣(见附图)。

   RVA法完全建立在IHA的基础上,只是IHA的细化,并不是独立的方法,脱离了IHA的RVA法并不存在。

   不过,在一些国内文献中,对于如何处理IHA与RVA的关系似乎并没有非常清晰的认识。

   在IHA与RVA的关系上,国外的官网与英文文献总是以IHA为主,RVA为辅。没有了IHA,就不存在RVA。皮之不存,毛将安附?

   结合国外文献的应用情形,我认为应用采用国外已经出现的“IHA/RVA”法、“IHA & RVA”、“IHA与 RVA”法等进行归纳。如果简化,可称作“IHA法”而不是“RVA法”。

   一言以蔽之,RVA只是IHA法的阈值设定法而已!脱离合理水文内核的“变化范围法”(RVA的中文直译)或“阈值法”就字面而言也太宽泛了吧?

   另外,关于IHA指数的总数是33还是32,不少论文可能没有进行原始文献的阅读与考证。经查证,Richter等在IHA与RVA的2篇开创论文中使用的是32,但在1998年发表的《A Spatial Assessment of Hydrologic Alteration within a River Network》一文中已明确增补至33个(后来的IHA软件也标明是33个)。准确地说,是第2指标组增加2个,第5指标组减少1个。然而,国内最近发表的不少文献中仍然只提32个。部分论文虽称有33个指数,但引用的参考文献却是Richter等1997年发表的论文(彼时其实尚只有32个)。现将原文出处粘于“附5”处。

   此外,Richter等的英文原文存在2个差错或不妥之处:一是所谓儒略日,实际应是年积日(可参见本人儒略历的帖子,NASA属下网站批评了这种伪儒略历。国内2012发表的一篇论文甚至将之译作罗马日,可谓张冠李戴);二是《A Spatial Assessment of Hydrologic Alteration within a River Network》表1中的“年最大1日均值”与“年最小1日均值”错位,以致与各自的生态影响对不上号。这个问题与IHA开山作进行对比便知。本人已附Richter等的3篇原文,有兴者可以进行比对。


   以上只是我的个人见解。比如一篇台湾文献《變異範圍法RVA 應用於河川生態流量之規劃》(萧政宗等)也仅冠以RVA法。崇尚繁体字的台湾学者也使用二法合一的自由简化法,看来这种简化非大陆专用。台湾萧政宗教授另有一篇英文论文直接使用RVA作为标题:“Shiau J T,Wu F C. Feasible diversion and instream flow release using range of variability approach [J]. Journal of Water Resources Planning and Management,2004,130 ( 5) : 395-404.”

  总体而言,不提IHA,仅标“RVA法”在英文研究论文中既是罕见的,又是值得商榷与探讨的。

附1:Richter等在IHA的创始作《A Method for Assessing Hydrologic Alteration within   Ecosystems(1996)》中明确说明,这是一种方法(method)。后来,在此基础上增加了RVA阈值法,名之曰“appoach”。在英文中,method与appoach的差异是明显的(见附录)。

附2:Richter等的RVA创始作摘要。Richter等提出RVA方法的论文《How Much Water River Needs》发表于《conservation biology》(1996年8月)。RVA论文手稿1966年6月30日已被《freshwater biology》接受(1997年发表),Richter在RVA论文中谈到了与IHA一文的承接关系。



附3:IHA官网提供的IHA法应用文献目录

IHA应用文献目录(iha-apps).pdf


附4:以下图片截自论文《Development of a method to assess ecological impact due to hydrological regime alteration.pdf》



附5:


附6:Richter的3篇创始性论文

A Method for Assessing Hydrologic Alteration within Ecosystems(1996,IHA创始之作).pdf

BBEST_025_HowMuchWaterRiverNeeds.pdf(RVA创始之作)

A Spatial Assessment of Hydrologic Alteration within a River Network.pdf


附7:据称,method表示颇为复杂的一套方法,approach常指“针对某一问题的解决处理方法”。此处转引一篇网文:

                                                        情报分析方法:Approach和Methods

   好久没有写情报分析三点半的博文了,其实话题是有的。这个系列讲座开始时我以为比较容易,因为以前有讲课基础,现在发现困难要大大超过原先的估计,实际上每讲的备课要花费许多时间。原因有几样,其中包括离开具体研究岗位时间较长,新的实践少,有些案例太老了,但是找不到可以替代的;数理统计基础不够扎实,线性代数也好长时间没有操练,所以要看懂一些案例、细讲一些方法就比较累。但是主要的问题可能是另外一个类型的,就是随着讲课的进程(现在已经讲过了7讲),我发现我自己几年前总结出的情报分析方法的整个结构可能需要做大的调整。

   我在方法的概论部分曾经谈到中文的“方法”其实包含着有差别的几个不同概念,在英文里可用approach、mehtods和tools(technique)等术语来表达。随着课程讲下去,这个差别越来越体现出来。比如对我原来那个“体系”所涵盖的10大类100多种,实际上难说是情报分析的方法,我现在甚至怀疑究竟有没有纯粹情报分析的方法!

   问题就出在那100多种方法基本上属于Methods,就好比微积分,它可以用在物理、生物甚至社会科学,但是你不能叫它物理方法或生物方法,当然有个“数学物理方法”,大概接近“情报分析方法”一类了,而我讲的情报分析实际属于Approach层面,或者说是各种Methods在解决情报问题时的Approach。

   那样说有点玄乎,还是举例来讲。正在备课的第8讲“文献计量方法”就是一个很好的例子,文献计量好像被认为是典型的“情报学方法”(实际是图书馆与信息学LIS的方法),专著我手头就有好几本,发表的文章无数,网络上随便搜搜边可以找到一大堆质量不错的PDF文件,但是基本上是一小部分讲原理和技术,一小部分属于LIS应用加上一大部分是评价方面的应用(这两方面是Approach,但不属于我所定义的情报分析),我要想找情报分析方面应用的例子就非常困难。即便比较接近产业与技术情报的专利分析,你可以看到的应用基本上是Methods层面上的,拿人家的商业化工具画了张专利图,那就是情报分析了?而找到的一些基本上属于情报分析的案例,则往往相当复杂,涉及其他许多方面知识,有时是看也看不懂,而我认为真实世界有效的情报分析大概就是这样的。

 
附8:两篇关于method与methodology 区别的博文地址

http://tkbpeter.pixnet.net/blog/post/8380032-%E4%BD%95%E8%AC%82%E6%96%B9%E6%B3%95(method)%E8%88%87%E6%96%B9%E6%B3%95%E8%AB%96(methodology)-

http://cyf.pixnet.net/blog/post/17962889-method-and-methodology


附9:此为本人的比较性研究,因与正文标题内容有异,故附于此.


                                  IHA法自身及应用类文献存在的疏误

1IHA法自身的疏误

应当指出,Richter等的英文原文存在1个明显不妥之处:就是所谓儒略日(Julian Day)。它实际应是年积日,而不是儒略日。年积日是仅在一年中使用的连续计算日期的方法,是从当年11日起开始计算的天数。儒略日是由法国学者JosephJustus Scliger1540-1609)在1583年所创,这名称是为了纪念他的父亲——意大利学者Julius Caesar Scaliger1484-1558)。儒略日约定从公元前471311日格林尼治平子午(世界时12h)开始起算到某天格林尼治平子午所经过的日数。由于儒略日数字位数太多,国际天文学联合会于1973年采用简化儒略日(MJD),其定义为 MJD = JD -2400000.5MJD相应的起点是18581117世界时0时。例如1979101零时儒略日数为2,444,147.5

美国NASA的高达德地球科学数据服务中心的网站指出了混淆儒略日与年积日的不妥(http://disc.gsfc.nasa.gov/julian_calendar.shtml):

Day of Year or Julian Date?

Note that Julian date is sometimes used as a synonym forday of year, but this is not correct usage. Day of year ranges from 1 to 365(366 for leap years) whereas Julian dates (abbreviated JD) are a continuouscount of days and fractions since noon Universal Time on January 1, 4713 BCE(on the Julian calendar). Julian dates are widely used as time variables withinastronomical software and should not be confused with day of year.


2)国内外IHA研究与应用文献的疏误

1)在标题中舍IHA而直接称RVA

国内IHA研究文献普遍在标题中舍IHA而直接称RVA法,这是不合适的。因为RVA法完全建立在IHA的基础上,只是IHA的细化,并不是独立的方法,脱离了IHARVA法并不存在。

结合国外文献的应用情形,应当采用国外已经出现的“IHA/RVA”法、“IHA & RVA”、“IHA RVA”法等进行归纳。即使简化,更宜称作“IHA法”而不是“RVA法”。

2IHA指数的个数问题

另外,关于IHA指数的总数是33还是32,不少中文论文可能没有进行原始文献的阅读与考证。经查证,Richter等在IHARVA2篇开创性论文中使用的是32个,但在1998年发表的《A SpatialAssessment of Hydrologic Alteration within a River Network》一文中已明确增补至33个。准确地说,是第2指标组增加2个,第5指标组减少1个。然而,国内最近发表的不少论文中仍然只提32个。部分论文虽称有33个指数,但引用的参考文献却是Richter1997年发表的论文(彼时其实尚只有32个)。

3)偏离度与水文改变度的符号问题

不少文献(恕不详列)在偏离度与水文改变度计算方法上出现了退行性理解,误将Richter计算公式倒退到不分正负。关于正确如何理解,He Chen2012年的论文中也明确指出:“偏离度的正值表示流量在增加,负值表示流量在减少”(He Chen. Assessment of hydrological alterations from 1961 to 2000.Ecohydrology & Hydrobiology[J]. 2012. 12(2).93-103)




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