现代水文学01.水文学及水资源研究

水循环与水资源
核心内容是水在自然和社会循环的监测、 反馈、适应性机理与尺度问题。变化环境 下的水循环规律研究，是当今国际地理科 学、资源科学、环境科学、社会科学交叉 研究的学科前沿问题。
“十一五”优先发展领域和重要方 向
1 2 3 4 5 6 (基金委) 全球变化及其区域响应 地球环境演化与生命过程 地球深部过程与大陆动力学 成矿成藏过程、机理与分布研究 陆地表层系统变化与人地相互作用机理 水循环与水资源
国际研究计划
1986年国际科学联合会提出国际地圈生物 圈计划(IGBP: International Geology and Biology Program)， 1990年确定的水文循 环生物圈方面(BAHC: Biological Aspects of Hydrological Cycle)是该计划的核心内 容。 1990年世界气候研究计划(WCRP : World Climate Research Program)启动了“全球 能量与水循环实验” (GEWEX: Global Energy and Water Experiments)计划。
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思考问题
世界上有关水的主要科学组织是什么？ 国际水文计划主要有哪些？英文如何表达？ 你认为我校水文学及水资源学科发展的主攻 方向最好是什么？ 当今条件下水文学及水资源的重点在哪里？ 我校在哪方面有基础？ “十一五”国家基金委的重点在哪些方面？ 哪些你觉得可以争取？
“十一五”优先发展领域和重要方向
(基金委) 7 人类活动对环境变化的影响及其调控原理 8 海洋环境与生态系统 9 天气与气侯系统变化机制 10 日地空间环境与空间天气 11 地球系统模式与模拟 12 地球系统观测与信息处理的新原理、新方 法和新技术
重点项目指南－水循环与水资源
（2007）
水循环是联系地球系统的大气圈、岩石圈、 生物圈的纽带。水循环受自然变化和人类活动 的影响，同时它又决定着水资源的形成、影响 着生态系统与环境的演变。水资源是基础性的 自然资源和战略资源之一。当前，我国面临一 系列突出的水问题的挑战。研究自然和人类活 动双重作用下的区域水循环过程，揭示我国水 资源变化的机制，定量描述人类活动对水资源 系统的影响具有重要意义。
水循环与水资源 (基金委)
水循环与水资源问题是人类面临的挑战。 IGBP、WCRP、IHP以及ESSP都将水循环与 水资源问题作为其重要的研究内容，相继实 施了GEWEX、BAHC项目，IHP第六阶段 (2003-2007)和第七阶段(2008-2013)的研究方 向，以及全球水系统研究项目(GWSP)，从不 同角度研究水问题。
世界五大水科学组织
联合国教科文国际水文计划 UNESCO-IHP 国际水文科学协会 IUGG-IAHS 国际水资源研究协会 IWRA 国际水协会 IWA (北京5届大会) 地球系统科学伙伴计划全球水系统计划 ESSP- GWSP(2004年开始)
国际水文科学协会（IUGG-IAHS）
所属专业委员会
重点项目指南－水循环与水资源
（2007） －主要科学问题
1. 水循环多尺度综合观测与对比实验； 2. 不同覆被的区域耗水规律；
3. 河流系统演化的机理及与水循环的关系；
4. 分布式单元水循环动力学机制与过程模拟；
重点项目指南－水循环与水资源
（2007）
5. 综合集成模型参数估计与不确定性研究； 6. 水系统中水资源的形成与转化关系和合理 开发利用； 7. 人类活动对区域水循环的影响及生态效应； 8. 水文地质结构变化及介质非均质性对水循 环的影响
综合水 科学
水文水资源学科学中的重点分支
农业水文与水资源—强耗水—需水管理—零增长； 城市(工业)水文与水资源—弱耗水—水环境与水污染； 气象水文学—水文气象学—气候变化水文水资源学； 土地覆盖/利用水文水资源—森林/植被水文水资源学； 土壤水文与土壤水文物理学； 地下水文与地下水资源学—水文地质学 （hydrogeology--groundwater hydrology）； 水文测验—实验水文学； 河流动力学—泥沙科学 其他边缘学科等等……
国际水文10年（1965～1975） 第一阶段计划（1975～1980）强调把水文学的意义 延伸到与水资源综合利用和保护等有关方面，包括 生态、经济和社会因素在内； 第二阶段计划（1981～1983）更加突出了水文学的 水资源方向，包括水资源评价和人类活动对水文情 势影响等方面； 第三阶段计划（1984～1989）正式主题为“为经济 和社会发展合理管理水资源的水文学和科学基础”；
BAHC研究专题
1. 2. 3. 4. 5. 6. 小尺度水、热、CO2通量研究 地下过程作用的评价 地～气相互作用的参数化 区域尺度上土地利用与气候的相互作用 全球尺度植被与气候的相互作用 气候变化和人类活动对流域系统稳定性与 传输的影响
BAHC研究专题
7. 全球山区水文来自百度文库生态 8. 数据库建设 9. 设计、优选和实施综合陆地系统实验 10. 发展与风险/脆弱性的情景分析
理念与综合发展
面向可持续发展；
维持生态健康生命；
保持环境友好；
区别生态与环境的内涵；
现代水科学的新理念。
综合水科学：跨生态水利、环境水利、 资源水利与工程水利而综合发展
建议英文： “ lntegrated
water science”
1）发展方向：人口资源环境协调的可持续发展 2）实现目标：人与自然和谐相处，人水和谐
现代水文学
1. 水文学与水资源研究 发展方向的探讨
现代水文学定义
现代水文学定义：研究地球上水的物理、化 学性质，水体存在、分布与循环运动，及其 与生物，特别是人类关系的科学。——周文 德(Ven Te Chow)，1985。 现代水文学是地球物理学的一个分支，既有 理论科学的性质，也带有应用科学的特征。 现代水文学是水文预报、水文模拟、水资源 评价、水资源配置的基础，水资源合理开发 利用和生态/环境水文效应评价的依据。
参考文献
1. V.Klemes, A hydrological perspective, J. Hydrology. Vol.100, pp.411-432, 1988. 2. Dooge J.C.I., Hydrology in perspective, Present at Int. Symp. Water Future. IAHS and IAHR, Rome. 1987. 3. Nash,J.E., Foreword, J. Hydrology. Vol.100, pp.I-VI, 1988. 4. 刘苏侠、刘昌明，90年代水文学研究的进展 和趋势，水科学进展，8(4):365-369，1997。
7. 夏军，水文学研究与进展，水利水电技术， 29 (10):5-9，1998。 8. 夏军，水文学科发展与思考，中国科学基金， 5: 293-297，2000。 9. 刘昌明主编，21世纪中国水文科学研究的新 问题新技术和新方法，北京：科学出版社， 2001.9。 10. 刘昌明、陈效国主编，黄河流域水资源演化 规律与可再生性维持机理研究与进展，郑州： 黄河水利出版社，2001.4。 11. 叶守泽、夏军，水文科学研究的世纪回眸与 展望，水科学进展，13(1):93-104，2002。
若干探索—— 挑战与机遇
城市化水文水资源效应 (1)规模与供需; (2)结构与供需; (3)热岛效应与降水: 水汽 水汽
我国土地利用强度与规模巨大，对河 流与水资源系统的影响？
40 35 30 25
径流深 / mm
年径流 地表径流 地下径流
20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 森林覆盖率/%
⑴国际地下水委员会…… 地下水水文学 ⑵国际地表水委员会…… 地表水水文学 ⑶国际水质委员会 ……地表水水文地球化学 ⑷国际水资源委员会…… 地表水水资源学 ⑸国际冰雪委员会………… 冰雪水文学 ⑹国际水土侵蚀委员会 ……水土侵蚀与防治 ⑺国际遥感水文委员会 ……遥感水文学
1965-2013 “国际水文计划” 研究阶段划分
国际水文地质学协会（IAH）
所属专业委员会
⑴ 国际水文地质图委员会…水文地质图编图方法 ⑵ 国际热、矿水委员会……地下热水及矿水水文地质学 ⑶ 国际岩溶水委员会………岩溶水文地质学 ⑷ 国际火山水委员会…………火山水文地质学 ⑸ 国际矿区水文地质委员会…矿区水文地质学 ⑹ 国际遥感水文地质委员会…遥感水文地质学 ⑺ 国际地下水开发规划委员会…地下水资源开发与规划 ⑻ 国际地下水保护委员会…地下水资源的管理与保护
前8项属于专题研究，后2项属于交叉学科 的研究、综合与集成。
GEWEX研究
1. 精确测定和估算大气和地表的辐射和热通 量，研究气候的渐变过程，预测超长期气 候变化趋势。 2. 将区域水资源、土壤水分等水文要素作为 气候系统的一部分，预测时间上的变化趋 势。 3. 研制高精度全球能量和水分平衡模型，分 析研究各分量变化及其对气候变化的响应。
GEWEX研究
GEWEX办公室设在美国首都华盛顿， 1991～1993年准备，1994实施。具体实验 内容 亚洲季风实验(GAMEA) 欧洲巴尔干实验(BALTEX) 南美洲亚马逊水量平衡实验(LAMBADA) 北美洲阿肯色大尺度水文研究(MAGS)
PUB计划
国际水文科学协会IAHS在21世纪启动的第一个重 大科学计划：缺乏资料地区水文预报， Predictions in ungauged basins简称PUB。 中国PUB研究工作组2004年6月成立，各组涉及 华北地区地下水评价和预测 南方洪水预报和洪灾损失评估 西北干旱区水资源及其消耗预测 生态环境脆弱流域研究 城市化流域水量和水质耦合模拟模型研究 新技术、新方法及新理论在水文预报中的应用
研究阶段划分
第四阶段计划（1990～1995）的主题是“在变化环 境中的水文学和水资源可持续开发”； 第五阶段计划（1996～2001）的主题是“在脆弱环 境中的水文学和水资源开发”，强调了全球水文学 和生态水文过程的研究； 第六阶段计划（2002-2007）的主题是：“水系统 的作用：风险和社会需要的挑战” , 无资料区的预 测/计算(PUB)； 第七阶段计划（2008-2013）的框架议题将会就如 何利用现有科学知识来发展新的研究方向和方法， 以对环境变化、生态系统和人类活动做出响应。