水文学

水文学既是地球科学中一门独立的基础科学,与气象学、地质学、地理学、植物生态学等有着密切的联系； 又是一门应用科学，广泛地为水利、农业、林业、城市、交通等部门服务。广义的水文学包括海洋水文学、水文气象学，陆地水文学和应用水文学。海洋水文学着重研究海水的化学成分和物理特性、海洋中的波浪、潮汐和海流、海岸横向泥沙运动等，习惯上把海洋水文学列为海洋学的内容之一。水文气象学研究水圈和气圈的相互关系，包括大气中的水文循环和水量平衡，以蒸发、凝结、降水为主要方式的大气与下垫面的水分交换，暴雨和干旱的发生和发展规律，它是水文学和气象学的边缘学科。陆地水文学研究陆地水体的各个方面。直接为生产服务的应用水文学,是现代水文学中Zui富有生气的分支学科，水文学通常主要指陆地水文学和应用水文学。 发展简史 水文学的发展大体分为4个时期： (1)萌芽时期(从远古到15世纪)。这—时期的基本特点是:(1)开始了原始的水文观测。公元前 2300年中国开始观测河水涨落，此后，秦代李冰设都江堰的“石人”，隋代设石刻“水则”，宋代设“水则碑”等,表明水位观测不断进步。雨量观测于公元前 400年前首先在印度出现。中国至迟在秦代(公元前 221～前207年)已开始有测报雨量的制度，到了公元1247年,已有较科学的雨量筒和雨深计算方法，并开始用“竹器验雪”计算平地降雪深度。5世纪，中国开始用“流浮竹”测量河道流速。明代刘天和治理黄河，采用“手制乘沙采样等器”测定河水中泥沙的数量。(2)开始积累原始水文知识。成书于公元前239年的《吕氏春秋》中写道：“云气西行云云然，冬夏不辍。水泉东流，日夜不休。 上不竭，下不满，小为大,重为轻,圜道也。”提出了朴素的水文循环思想。成书于6世纪初的《水经注》中，论述了当时中国版图内1252条河流的概况，是水文地理考察的先驱。 (2)奠基时期(15世纪～19世纪)。这一时期的基本特点是：(1)近代水文仪器开始出现，使水文观测进入科学定量阶段。1663年C.雷恩和R.胡克创制了翻斗式自记雨量计，1687年E．哈雷创制测量水面蒸发量的蒸发器，1870年T.G.埃利斯创制旋杯式流速仪，1885年W．G.普赖斯的旋桨式流速仪问世。随之，各种水文站开始出现。(2)近代水文科学理论逐步形成。 1674年P．佩罗对塞纳河径流量估算及降雨量、径流量的对比分析,提出水量平衡概念，后来发展成水文科学Zui基本的原理之一。1738年D.I.伯努利发表水流能量方程。1775年A．de谢才发表明槽均匀流公式。1802年J．道尔顿建立计算水面蒸发的道尔顿公式。

1851年T．J．摩尔凡尼提出汇流和汇流系数概念，并提出计算Zui大流量的推理公式。1856年 H．-P．-G 达西发表了描述均匀介质中地下水运动的达西定律。随之，水文学专门著作开始出现，为水文学作为一门近代科学奠定了基础。 (3)应用水文学兴起时期(20世纪初～20世纪50年代)。进入20世纪，大量兴起的防洪、灌溉、水力发电、交通工程和农业、林业、城市建设向水文学提出越来越多的新课题，解决这些课题的方法由经验的、零碎的逐渐理论化和系统化。首先从1914年到1924年，A.黑曾，H.A.福斯特等人把概率论、数理统计理论和方法系统地引入水文学。1932～1938年L.R.K.谢尔曼、 R．E.霍顿、G.T.麦卡锡、F.F．斯奈德以及随后C．O．克拉克、R.K．Jr．林斯雷等人在单位线、河道洪水演进，多个水文变量联合分析和径流调节计算等方面取得了开拓性进展。在此期间，水文站在世界范围内发展成国家规模的水文站网。这些成就为应用水文学的兴起在资料条件、理论基础和方法论等方面奠定了基础，并率先形成了它Zui重要的分支学科——工程水文学。接着，应用水文学其他分支学科，如农业水文学、森林水文学、城市水文学等也相继兴起。1949午，R．K.Jr.林斯雷、M．A .科勒和 J．L．H．保罗赫斯合著的《应用水文学》，D.姜斯敦和 W．P.克罗斯合著的《应用水文学原理》，美国土木工程师学会编著的《水文学手册》等应用水文学专著问世，标志着应用水文学的诞生。 (4)现代水文学时期(20世纪50年代以来)。

20世纪50年代以来，科学技术进入了新的发展时期，人类改造自然的能力迅速增强，人与水的关系正由古代的趋利避害，近代较低水平的兴利除害，发展到现代较高水平的兴利除害新阶段。这个新阶段赋予水文学新的特色：（1）人类对水资源的需求愈来愈迫切，水文学的研究领域正在向着为水资源开发利用提供地表水，地下水、水文时序系列等基本资料，为水文模拟技术及其优化等方向发展。（2）大规模人类活动对水文循环，进而对地球环境正在产生多方面的影响。研究和评价这种影响，就是环境地学的范畴．它指导人们在水资源开发时注意到对水文循环的影响，尽可能使之有利于或至少保持人类生存空间的环境质量，也是水文科学发展中的新课题。水文学和环境科学的交叉学科——环境水文学正在孕育形成中。（3）现代科学技术，如核技术、遥感技术、计算技术，随机过程的理论与方法、系统分析的理论与方法等，正在渗入水文学的各个领域，使传统的水文学方法出现突破性的进展。（4）水文学的研究领域不断扩大，水文学和其他地球科学中各学科间的空隙逐渐得到填补，交叉学科正在蓬勃兴起。由于水逐步商品化，在缺水地区已成为社会发展的制约因素，同时人类活动对水文循环及水环境的干预可能引起的各种影响愈来愈大，因而对此进行分析估算，也是今后水文学发展的一个重要方面。