现代水文学
现代水文学(新1版)第15章-水文学与城市化
15.1 城市与城市化 15.2 城市水文效应与水环境 15.3 城市水问题及解决措施 15.4 城市水文学主要内容及研究进展
研究生适用教材： 现代水文学（新1版）. 中国水利水电出版社，2019
15.1 城市与城市化
15.1.1 城市和城市特点
城市是人口集 中、工商业发达、
① ②
③
①
1939.7.10-12
②
1940.11.22-25
③
1941.9.23-25
④
1953.5.12-19
⑤
1959.4.8-11
⑥
1960.6.23-27
0
10
20
30
40
50
60
70
80
超渗降雨后的时间（S）
城市化过程中，相似暴雨对应单位线对比图
15.2 城市水文效应与水环境
15.2.4 城市水环境及生态环境
地面径流
地下径流
地下径流
(a) 城市建设前
(b) 城市建设后
城市建设前后水循环过程变化示意图
15.2 城市水文效应与水环境
15.2.2 城市气候及降水特征
城市对气候的影响作用及机制：
城市热岛效应 （1）
城市阻碍效应
DDi（iaagg2rra）amm
22
D（Diai3ga）rgarm am
33
城市凝结核效应
流过程时间向前提，径流过程线
形状也发生了一定程度的变化。
60
80 时间 (秒)
15.2 城市水文效应与水环境
15.2.3 城市水文效应
（3）城市径流过程变化及雨洪
城市暴雨形成的洪水 具有流量大、洪峰高、
现代水文水资源学科体系及研究前沿和热点问题
现代水文水资源学科体系及研究前沿和热点问题一、本文概述随着全球气候变化的加剧和人类社会对水资源需求的日益增长，现代水文水资源学科面临着前所未有的挑战与机遇。
本文旨在全面梳理现代水文水资源学科的体系框架，深入剖析其研究前沿和热点问题，以期为相关领域的研究者和实践者提供有价值的参考。
本文将首先回顾水文水资源学科的发展历程，阐述其基本概念和研究范畴，明确学科的定位与使命。
在此基础上，将重点分析现代水文水资源学科的研究前沿，包括气候变化对水文循环的影响、水资源评价与管理、水生态系统保护与恢复、水文极端事件与灾害风险评估等方面。
本文还将探讨当前水文水资源领域面临的热点问题，如水资源短缺与危机、水权与水市场、水资源利用效率与可持续性等。
通过对现代水文水资源学科体系及研究前沿和热点问题的系统梳理和深入剖析，本文旨在促进相关领域的学术交流与合作，推动水文水资源学科的创新与发展，为全球水资源的可持续利用和管理提供科学支撑。
二、现代水文水资源学科体系随着科学技术的快速发展和全球水资源问题的日益凸显，现代水文水资源学科体系已逐渐形成为一个综合性的、多学科的交叉领域。
它不仅涵盖了传统的水文学和水资源学内容，还融入了环境科学、生态学、地理学、气象学、社会学、经济学等多个学科的知识和方法。
现代水文水资源学科体系的核心在于对水循环过程的深入理解和模拟，包括降水、蒸发、入渗、径流等各个环节。
在此基础上，学科体系进一步扩展至水资源的评价、规划、管理、保护等方面，形成了水资源工程学、水资源管理学、水资源经济学、水资源生态学等分支学科。
同时，现代水文水资源学科体系还注重与其他相关学科的交叉融合。
例如，通过与环境科学的结合，研究水资源的污染与治理；通过与生态学的结合，探讨水资源开发与生态保护的平衡；通过与气象学的结合，分析气候变化对水资源的影响；通过与社会学和经济学的结合，评估水资源的社会经济价值及其合理配置。
在研究方法上，现代水文水资源学科体系强调定量分析与定性分析相结合，注重数据的采集与处理、模型的构建与验证，以及预测与决策支持系统的开发与应用。
现代水文学01.水文学及水资源研究
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. 全球山区水文与生态 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
End
Thank You！
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？
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。
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”；
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。
现代水文学(新1版)第7章-水文数学分析方法
7.2 水文模型常用的数学方法
7.2.1 水文模型中的数学方程
（1）简单的一般数学方程构成的水文模型
地下水运动“达西定律”公式 v=K·J
式中，v为渗流速度，K 为渗透系数，J为水力坡度。
（2）微积分方程构成的水文模型
潜水运动的基本微分方程（二维非稳定非均质潜水Boussinesq方程）
承压水运动的基本微分方程（三维非稳定非均质承压水方程）
从系统观点出发，水文系统 包括：输入、系统状况和输出。
系统的特性可 从不同的方面 加以分类:
（1）线性与非线性 （2）时变与时不变 （3）时变与时不变 （4）确定性与不确定性
7.5 水文系统分析常用的数学方法
7.5.1 水文系统的概念
➢ 由于水文系统十分复杂，水文非线性现象比较普遍，促使人 们注意研究水文系统的非线性问题。
（2）
然后，选择适当的 系统识别准则，利 用可以观测到的原 型信息（即水文资 料）去估计模型中 的未知部分，并作 出必要的检验。
（3）
最后应用于实际或 反馈作再次改进。
水文系统识别的一般程序
7.5 水文系统分析常用的数学方法
7.5.3 水文系统识别方法
系统理论模型
概念性水文模型
水文模型类
构建了新疆博斯腾湖流域、 伊犁河流域、 额尔齐斯河流域 的概念性水文模型结构， 并进行参数识别。
遗传算法以一种群体中的所有个体 为对象，并利用随机化技术指导对一个被 编码的参数空间进行高效搜索。
遗传算法的基本运算过程如下：
（1）编码； （2）初始群体的生成； （3）适应性评估检测； （4）选择； （5）交换； （6）变异。
简单的遗传算法流程图
7.2 水文模型常用的数学方法
第一章现代水文学导论
第一章 现代水文学导论
主要内容
1.1
水文学的概念及发展阶段
1.2
水文学面临的机遇与挑战
1.3
现代水文学的特点及框架
Zuo Qiting
1.1 水文学的概念及发展阶段
❖1.1.1水文学的概念
水文学是一门研究地球上各种水体的形成、运 动规律以及相关问题的学科体系。
▪ 水文学的特点：一方面，具有自然属性，属 于地球科学的范畴；另一方面，又具有社会 属性，属于应用科学的范畴。
Zuo Qiting
1.1 水文学的概念及发展阶段
1.1.2 水文学的发展阶段
• 萌芽阶段
公元16世纪以前
• 形成阶段
公元17世纪初～19世纪末
• 元20世纪60年代～今
Zuo Qiting
1.2 水文学面临的机遇与挑战
1.2.1 水文学在理论和应用中面临的机遇和挑战
第三篇 应用实践
第11章 水文学与水资源 第12章 水文学与生态环境 第13章 水文学与可持续发展
Zuo Qiting
ZHENGZHOU UNIVERSITY
Zuo Qiting
Zuo Qiting
1.2 水文学面临的机遇与挑战
现代水文学(新1版)第2章-水循环过程与原理
第二章水循环过程与原理研究生适用教材：现代水文学（新1版）. 中国水利水电出版社，2019 2.1 水循环过程2.2 水循环原理2.3 水循环研究进展2.1.1 自然界的水循环大气降水水汽水平运动蒸腾内陆海陆间海上地面蒸发滴落蒸腾地表径流滴落水面蒸发根系吸收根系吸收地下径流海洋根系吸收•水循环是指地球上的水在太阳辐射和地心引力等作用下，以蒸发﹑降水和径流等方式进行周而复始的运动过程。
•自然的水循环是影响自然环境演变的最活跃因素，是淡水资源的获取途径。
•全球水循环时刻都进行着。
水循环示意图2.1.1 自然界的水循环⚫指海洋水与陆地水之间通过一系列的过程所进行的相互转化⚫这种海陆间的水循环又称大循环⚫指降落到大陆上的水，其中一部分或全部（指内流区域）通过陆面、水面蒸发和植物蒸腾形成水汽，被气流带到上空，冷却凝结形成降水，仍降落到大陆上⚫海洋面上的水蒸发成水汽，进入大气后在海洋上空凝结，形成降水，又降到海面海陆间水循环内陆水循环海上内循环水循环周期•大气中的水汽，平均每8天多循环更新一次。
•河水平均每16 天多更新一次。
2.1.2 人类社会的水循环•是依附于自然水循环的一个组成部分，或者是一个环节、分支（如降水、蒸发、下渗等环节），而不是一个独立的水循环过程。
•主要包括人类从自然界的取水过程、用水过程和向自然界的排水过程。
•水的自然循环和社会循环是交织在一起的。
从“人与自然协调发展”的角度，应当将水循环研究纳入到“天然-人工”这个更为完整的水循环体系中。
“人类社会的水循环”是指人类在经济社会活动中不断地取水、用水和排水而产生的人为水循环过程。
2.1.2 人类社会的水循环“天然-人工”水循环示意图内因（水的物理特性）外因（太阳辐射和地心引力）水循环2.2.1 水量平衡原理水量平衡（Water balance ）：是指在任一时段内研究区的输入与输出水量之差等于该区域内的储水量的变化值。
水量平衡研究的对象可以是全球、某区（流）域、或某单元的水体（如河段、湖泊、沼泽、海洋等）。
现代水文学汇编
国际水文科学协会
第二章
2.2
现代水文学相关机构及代表人物
男，1957年8月出生，江苏沛县人，汉族，中共党员。
现代水文学代表人物
张建云
1982年原华东水利学院陆地水文专业大学本科毕业，1987年5月河海 大学工程水文及水资源专业研究生毕业，获硕士学位；1991-1996年 爱尔兰国立大学留学，先后获得水文科学硕士和土木及环境工 程专 业 博士学位。曾任水利部水文局副局长兼总工程师，水利部国家防 汛抗旱指挥系统工程项目建设办公室副主任。现任南京水利科学研究 院院长，水利部大坝安全管理中心主任，水利部应对气候变化研究中 心主任，教授级高级工程师；兼任国际水文科学协会中国委员会主席、 水利部科技委委员、中国气象局科技委委员、中国水利学会副理事长、 北京市政府顾问团成员、青海省人民政府科技顾问、世界气象组织水 文顾问、《水科学进展》和《水利水运工程学报》主编、河海大学兼 职教授 和 博士生导师等职。2009年当选中国工程院院士。
现代水文学
目录
现代水文学简介
现代水文学相关机构及代表人物
Page
2
第一章 现代水文学简介
第一章 现代水文学简介
1.1 现代水文的定义 现代水文定义：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，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。
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第二章
现代水文学相关机构及代表人物
国际水文科学协会 - 中国协会 中国国家自然科学基金委员 会、中华人民共和国水利部水文 局和IAHS-PUB中国工作委员会 主办，四川大学、清华大学、北 京师范大学、中国科学院地理科 学与资源研究所共同承办的第二 届国际水文科学协会中国无资料 地区水文预报(IAHS-PUBChina)研讨会于 2008年11月7-9 日在成都四川大学召开。
现代水文学(新1版)第4章-水文不确定性理论
为单因素评价函数。称 f (x1, x2 ,, xm ) = f ((u1), (u2 ),, (um )) 是对U的综合评价，f为综合评价函数。
常用的综合评价函数有：加权平均、几何平均、单因素决定等。
4.3 模糊水文学基础
4.3.2 模糊水文学体系及内容介绍
主要内容8：水文模糊规划与优化
规划问题就是在约束条件下寻求目标的最优（最大或最小），也称优 化问题。它可以分为多种类型，比如确定性模型和不确定性模型、线性和 非线性模型、单目标模型和多目标模型等。
常用的线性规划模型形式：
求解模糊线性规划 模糊线性规划形式： 模型，需要根据模 糊数学方法先将模
主要内容7：水文模糊预测与决策
在许多预测和决策问题中，其目标、任务、对象和需要处理的信息
往往含有模糊性，针对这类问题所作的预测与决策就是模糊预测与决策。
模糊数学与一般预测方法相结合，形成多种预测方法，如：。
逻辑推理
预测
聚类分析
预测
回归预测
模糊时间
序列预测
决策一般包括多目标规划与多属性决策两类。
4.3 模糊水文学基础
4.2 随机水文学基础
4.2.2 随机水文学体系及内容介绍
主要内容2：水文序列分析方法
简单列举自相关系数、方差谱密度的计算式：
实测样本序列 x（t t=1，2，…，n）的自相关系数 rk（k=1，2，…，m）和方
差谱密度S w的估计值 Sˆw为
rk
= Cˆ k
ˆt ˆ t +k
Sˆw
=
1
(1 +
当前研究成果
现代水文学研究框架及教学方法探讨
入学 考 试 适 用 教 材 或 参 考 教 材 ； 提 出 的 元 ２ 世纪 ６ 年 代 至 今 ） 引进 计 算 机 技 术 和 所 ０ Ｏ ，
（ ） 加深 入开 展 深 层 次 的 水文 科 学 基 ３更
的 认 识 、 测 与 减 灾 ， 球 冰 圈 、 候 和 温 预 全 气
包括 ： 文极 值 （ 水 和 干 旱 ） 题 水 洪 问 “ 宽范 式 ” 学 方 法 已在 教 学 过 程 中 使 用 ７ ３ 技 术 ， 些 新理 论 、 方法 和 边 缘 学科 不 础研 究 。 教 Ｓ 一 新
应 用研 究 的基 础 。 内容 包括 ：１在 介绍 水 循 （）
环 过 程 的 基 础 上 ， 点阐 述 水 循 环 原理 （ 重 包
括 水 量 平 衡 和 能 量 平衡 原理 ） 总 结水 循 环 ， 研 究 的 最 新 进 展 ；２ 介 绍水 文学 中常 用到 （）
图１
现 代水 文学 研 究框 架 及学科 体 系 图
理论新技术 新方法 与传统知识 相结合 、 最 新 研 究 进 展 与 应 用 实 例 相 结 合 、 论 分 析 理
近 几 十年 来随 着 系统 理 论 在 水 文 学 领 域 的
由 第 与 实 践 体 会 相 结 合 。 于 现 代水 文 学 课 程 模 糊 水 文 学 、 色 系统 水 文 学 的 基 本 理 论 运 用 而 发 展 起 来 的 一 门新 兴 分 支学 科 ； 灰 五章 “ Ｓ 技 术 在 水 文 中 的 应 用 ： 绍 “ Ｓ 既需 要 介 绍 最新 研 究进 展 又需 要 介 绍 大 量 ３ ” 介 ３” 知识 。 因 即 ＲＳ 、 ＧＩ ） 全 研 究 实 例 和 更 新 教 学 内 容 ， 此 采 用 此 方 第 二 篇 ， 术 方 法 。 对 新 技 术 方 法 在 技 术（ 遥 感 （ ） 地 理 信 息 系 统 （ Ｓ 、 技 是 该 球 定 位 系统 （ Ｓ ） ＧＰ ）在水 文学 中主 要 应 用 成 法 效 果 比较 好 。 教 学 方 法 已在 郑 州 大 学 现 代 水 文 学 中 应 用 的 总 结 ， 现 代 水 文 学 是
现代水文学
现代水文学现代水文学是一种以“水”为主题，抒发对水的思考、感悟和情感的文学形式。
它以独特的视角展现了水的美丽和深刻的内涵，具有很高的审美价值和艺术性。
现代水文学融合了现代文学创作手法，通过充满想象力和诗意的语言表达，深入探索了人与自然的关系，传递了对环境保护和珍惜资源的呼吁。
水是生命之源，是自然界最宝贵的资源之一。
现代水文学通过描绘水的形态和特点，抒发了对水的敬畏和赞美之情。
无论是大江大河滚滚东流，还是小溪小泉潺潺流淌，都给人们留下了深刻的印象。
水具有柔软、流动、自由的特点，这些特性使得水成为了许多文人雅士创作的源泉。
他们以水为主题，表达了对生命的赞美和对自然的热爱，让读者在思考人与自然和谐共生的同时，感受到水的美丽和伟大。
现代水文学的创作形式多样，可以是诗歌、散文、小说等多种文学形式。
诗歌是表达抒情、抒怀的最佳载体，通过节奏感和音韵感，将作者的情感与水的流动相结合。
散文作为近年来流行的一种文体，也成为了表达人们对水的思考和情感的重要方式。
散文通过抒发对水的观察、感受和理解，让读者进一步认识和关注水的重要性。
现代水文学作品中，水的形象是最鲜明和突出的。
水是生命的象征，也是情感的寄托。
在一些作品中，水被赋予了人的形象，拥有了思维和情感。
通过这种手法，作者希望表达人与水之间的共通性和亲近感。
同时，水也成为了表达自然景物和人物性格特点的载体，使得作品更加丰富多样。
现代水文学还涉及到生态环境和资源保护的主题。
在人类活动日益破坏自然环境的今天，水的保护变得尤为重要。
通过揭示水的变迁和人类的行为对水的破坏，作者希望唤起人们对环境保护和资源合理利用的意识。
这些作品以深刻的思考和警醒的呼声，激励人们积极参与到环保事业中去。
现代水文学呈现出丰富多样的面貌，在艺术上融合了诗意与思考，通过水的形象和意义，以及对水的保护的呼声，呈现了作者对水的情感和关注。
它不仅仅是一种表达方式，更是一个引导人们关爱自然、珍惜资源的媒介。
现代水文学发展现状及前景
现代水文学发展现状及前景摘要：水文学是在长期的水事活动过程中形成的早期学科，其学科体系目前已比较完善，随着经济社会的发展，水文学的研究和服务对象均发生了不同程度的演变，因此系统总结现代水文学的发展趋势，探索学科交叉、遥感技术等新理论，新技术在未来水文学中的应用，对于丰富和发展水文学具有重要意义。
关键词：水文学；遥感技术；遥感水文学一、水文学及现代水文学水文学是一门研究地球大气层、地表及地壳内水的分布、运动和变化规律，以及水与环境相互作用的学科[1]，能够为防汛抗旱、水资源利用和生态环境保护提供重要科学依据。
因此，水文学的研究对象是自然中发生的各种水文现象，水文学作为一门科学，其主要目的是深入了解水文现象中的各种机理及规律，理解和预测未来的现象与过程。
同时，水文现象与人类生存和社会发展存在密切关系，水文工作者通过合理利用水文知识来解决防洪减灾，水资源开发利用和生态环境保护等问题。
在新试验、新认识、新理论、新技术的不断出现后，水文学在理论及应用上都取得了很大的进步，因此总结并提出了现代水文学，并描述为：现代水文学是以现代新理论和新技术为支撑，以解决新水问题为动力的水文学知识体系[2]。
结合现代水文学发展面临的各种挑战和机遇，分析水文学面临的科学难题和发展需要，积极吸收新的理论和方法，促进水文学的发展。
二、新理论及新技术自2000年以来，随着计算机科学的发展，遥感和GIS在水文领域的应用取得了很大的进展。
遥感是一种通过传感器装置获取被研究对象的特征信息，不与被研究对象直接接触，同时对信息进行提取、处理、表达和应用的科学技术[3]。
由于遥感可以利用地磁光谱来测量地貌特征，因此我们可以利用遥感技术来测量水文变量。
对于人类对地观测而言，卫星遥感技术的发展起到了极为重要的作用。
目前拥有的卫星和相关技术能够观察和测量到不同时空分辨率下的降水、蒸散、积雪和其他水文通量及状态变量,现已被广泛应用于水文气象预报、洪涝、干旱、人类活动的作物耗水量监测、产量预测等领域的卫星遥感技术，将极大地丰富现代水文学的内涵[4]。
现代水文学-前言
前言水文学是地球科学的一个重要分支，它是一门研究地球上水的起源、存在、分布、循环和运动等变化规律，并运用这些规律为人类服务的知识体系。
水文学同其它学科一样，是人类长期实践过程中，经历起源、不断发展、再到成熟等阶段。
可以说，水文学是人类长期与水作斗争，不断地观测、研究水文现象及其规律性而逐步形成的一门科学。
由于客观世界的复杂性、广泛存在的不确定性以及人类认识上的局限性，水文学上仍有许多难点问题（如不确定性问题、非线性问题、水文尺度问题等）在理论上和实际应用上未能很好解决。
实际上，人类发现问题、认识问题再到解决问题，是一个变化发展的过程。
人们常说的“水文学已经发展到了成熟阶段”并非意味着“水文学十分完备、不需再发展”，实际上，它象其它发展中的学科一样，一直在不断发展之中。
特别是，随着现代科学技术的发展，以前没有发现的问题，现在发现了，以前没有解决的问题，现在在逐步解决，使得水文学不断发展、不断壮大。
近几十年来，尽管水文学在理论及应用上都有很大的发展，也增添了许多新的内容。
然而，缺乏一本及时反映现代水文学发展的专著。
也就是在这种形势下，本书应运而生。
传统的水文学只侧重研究自然界水文循环的水量方面，多采用水文现象观测、实验等手段，运用传统的数学、物理方法来研究，其应用多限于洪水预报、水文水利计算等工程技术问题。
随着社会经济的发展，人类对水的需求不断增大，对生活的环境质量要求也愈来愈高。
自然界发生的洪水和干旱等灾害以及人类经济活动造成的水污染和生态系统破坏，对社会经济发展和人类生命财产造成的损失与付出的代价也愈来愈大。
如何解决实际问题中出现的与水有关的各种矛盾？如何实现社会经济的可持续发展？这对传统水文学的发展提出了挑战。
它表现在：人的认识和理论研究方面；以及解决实际问题的应用方面。
现代水文学有别于传统水文学，主要表现在“现代”（Modren）二字上。
它应该是水文学上全新的概念、思路和方法的总结。
具体地说，是以现代新技术（如计算机技术、“3S”技术等）应用为支撑，在宏观和微观两个相对方向上进行深入研究。
现代水文与传统水文的区别
现代水文与传统水文的区别
水文学是地球科学的一个重要分支，是关于地球上水的起源、存在、分布、循环运动等 变化规律和运用这些规律为人类服务的知识体系。
水文学涉及的内容十分广泛，包括许多基础科学，具有自然属性，是地球科学的组成部 分。另一方面，由于水文学在形成与发展过程中直接为人类服务，并受人类活动影响，因此 具有社会属性。 传统水文学侧重于对自然界水文循环的水量方面的研究，多应用水文现象原形观测、实验等 手段，运用传统的数学、物理、统计等方法来研究，其应用范围多限于洪水预报，水文水利 计算等工程技术问题，即侧重于工程水文领域。
的水量方面
开展水资源及人类活动水文效应的研究）
研究手段、方法 采用水文现象观测、实验等手 在传统手段、方法基础上，扩展为充分利
段，应用传统数学、物理等方 用空间数据采集技术、数学模型、数值模
法。
拟等现代新技术和灰色系统、人点及服务 多限于洪水预报、水文水利计 既注重洪水预报，水文水利计算等工程技
方式及特征 成的一定密度的站网来进行 通讯及网络技术等，进行空间数据采集，
不连续的资料采集。
以取得连续的、系统的水循环资料。
信息量
小
大
获得的信息速度
慢（长）
快（短）
（时间）
资料（信息）服
纸介质
纸介质、磁介质、网络
《现代水文水资源学》资料
水文学及水资源--前沿研究(转载)一水文学及水资源1 学科方向水文学及水资源学科包括水文学和水资源学两个方面，是研究水的性质、循环运动规律、水与环境相互关系以及水资源可持续利用的学科。
水文学是关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律和运用这些规律为人类服务的知识体系，研究领域同时也包括水圈同大气圈、岩石圈和生物圈等自然圈层的关系。
水文学同属于地球科学和水利科学两个范畴，与科学探究和工程建设实践均密切相关。
作为地球科学的一部分，水文学可分为陆地水文学与海洋水文学两大部分，陆地水文学是水文学的主要组成部分。
水文学和大气科学共同关心水圈与大气圈的相互联系，逐渐形成水文气象学；水文学和地质学共同研究地下水形成、埋藏和运动规律，形成了地下水水文学。
作为水利科学的一部分，水文学通常指的是应用水文学，是运用水文学及有关学科的理论和方法和排水、环境保护等工程建设，为农业、林业提供水文数据、水文参数和水文预报服务的一门应用科学。
应用水文学因服务对象的不同，又分为工程水文学、农业水文学、森林水文学、城市水文学等分支学科。
随着现代量测技术和计算机技术的发展，以及人类活动对自然环境和生态系统影响的日益加剧，现代水文学的研究对象涵盖了水文循环的物理过程、伴随水文循环过程的生物化学过程，以及植物生态过程等，其发展趋势是：1）综合研究手段，即地面观测、卫星遥感、以及计算机模拟相结合；2）学科交叉，如大气科学与水文科学的结合，生态学与水文学的结合等；3）“自然－人工”二元水循环模式研究，即人类活动影响下的自然水循环系统与社会水循环系统之间的相互作用研究。
水资源学是对水资源的量与质进行评价，制定水资源综合开发利用和保护规划，解决水资源供需矛盾，并对水资源实行科学管理的知识体系。
在相当长的一段时间里，有关水资源的知识和经验常融合在其他学科如水文学、水利学中，没有形成水资源的专门学科。
20 世纪中期以来，水资源问题日益突出，专门以水资源为对象的研究和实践在很大范围内有了发展和提高，逐渐形成了与原有的有关水的学科内容有差别并自成体系的水资源学。
浅析现代水文学研究框架及教学方法
浅析现代水文学研究框架及教学方法水文学是地球科学的一个重要分支，它是一门研究地球上水的起源、存在、分布、循环和运动等变化规律，并运用这些规律为人类服务的知识体系。
《水文学》是水利工程学科领域本科生、研究生在校学习的一门重要专业基础课。
其中，现代水文学（或称近代水文学）是水文学及水资源专业本科生或硕士研究生主干课程以及博士研究生入学考试备选专业课程。
在本科生或研究生教学中有重要地位，也是水文学及水资源专业服务于人类社会的重要专业内容。
本人多年来承担该方向的教学和研究生培养工作，撰写了国内第一部有关专著《现代水文学》[1][2]，初步形成独具特色的研究框架、教学体系和教学方法。
其中，《现代水文学》一书已被多个高校和研究所指定为本科生、研究生课程或博士入学考试适用教材或参考教材；所提出的“宽范式”教学方法已在教学过程中使用7届，收到很好效果。
1 现代水文学的特点水文学是一个十分活跃的舞台。
随着学科间的相互渗透、相互交叉以及新理论、新技术的发展和引进，水文学中新的分支学科不断兴起。
水文学的发展经历了由萌芽到成熟、由定性到定量、由经验到理论的过程，大致分为四个阶段：（1）萌芽阶段（公元16世纪末以前），人类对自然界水文现象了解不够，也不可能上升到水文学理论高度上；（2）形成阶段（公元17世纪初～19世纪末），水文现象由定性描述到定量表达，水文学基本理论初步形成；（3）兴起阶段（公元20世纪初～20世纪60年代），水文觀测理论体系进一步成熟，应用水文学进一步发展，水文学理论体系逐步完善；（4）现代阶段（公元20世纪60年代～至今），引进计算机技术和3S技术，一些新理论、新方法和边缘学科不断渗透，分支学科不断派生，研究方法趋于综合。
《现代水文学》就是水文学现代阶段发展的产物，与传统水文学[3]相比，具有以下特点[2]：（1）现代水文学以新技术（计算机技术、3S技术等）应用为支撑，在宏观和微观方向上得到了深入发展。
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国际水文科学协会
第二章
2.2
现代水文学相关机构及代表人物
男，1957年8月出生，江苏沛县人，汉族，中共党员。
现代水文学代表人物
张建云
1982年原华东水利学院陆地水文专业大学本科毕业，1987年5月河海 大学工程水文及水资源专业研究生毕业，获硕士学位；1991-1996年 爱尔兰国立大学留学，先后获得水文科学硕士和土木及环境工 程专 业 博士学位。曾任水利部水文局副局长兼总工程师，水利部国家防 汛抗旱指挥系统工程项目建设办公室副主任。现任南京水利科学研究 院院长，水利部大坝安全管理中心主任，水利部应对气候变化研究中 心主任，教授级高级工程师；兼任国际水文科学协会中国委员会主席、 水利部科技委委员、中国气象局科技委委员、中国水利学会副理事长、 北京市政府顾问团成员、青海省人民政府科技顾问、世界气象组织水 文顾问、《水科学进展》和《水利水运工程学报》主编、河海大学兼 职教授 和 博士生导师等职。2009年当选中国工程院院士。
现代水文学以新技术（计算机技术，3S技术等） 应用为支撑，在宏观和微观方向上得到了发展。
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第一章 现代水文学简介
更加注重水文信息的挖掘；更加深入开展深层次 的水文科学基础研究；更加注重人类活动对水循 环影响的研究。 对水文学上众多难点问题（如不确定性问题、线 性问题、水温尺度问题等）开展力所能及的研究。 针对如何解决实际问题中出现的与水有关的各种 矛盾，如何实现经济社会的可持续发展等实际问 题，重点开展水资源及人类活动水文效应的研究。
源优化利用提供科学基础。
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第二章
现代水文学相关机构及代表人物
国际水文科学协会 - 宗旨 为促进水文学作为地学及水资源 学的一个方面的研究，包括研究全 球陆地水的物理、化学和生物过程； 探讨水和气候及其他物理和地理因 素的关系；研究侵蚀泥沙及其和水 文循环的关系；检验在水资源的利 用和管理中的水文问题以及人类活 动对水文的影响，并为水资源优化 利用提供科学基础。
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国际水文科学协会
第二章
现代水文学相关机构及代表人物
国际水文科学协会 - 机构 协会设执行局，由主席、上届主席、副主席、 秘书长、司库及编辑组成,每4年改选一次。凡国 际大地测量及地球物理学联合会的正式成员国即 为国际水文科学协会的正式成员国，并设立国家 委员会。中华人民共和国于1977年正式成为协会 的成员国，并于1981年成立中国国家委员会，第 一任主席为谢家泽。1987年陈家琦当选为1987～ 1991年届国际水文科学协会的第三副主席。
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第二章
现代水文学相关机构及代表人物
国际水文科学协会 - 中国协会 中国国家自然科学基金委员 会、中华人民共和国水利部水文 局和IAHS-PUB中国工作委员会 主办，四川大学、清华大学、北 京师范大学、中国科学院地理科 学与资源研究所共同承办的第二 届国际水文科学协会中国无资料 地区水文预报(IAHS-PUBChina)研讨会于 2008年11月7-9 日在成都四川大学召开。
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第一章 现代水文学简介
现代化时期（1950年后） 1949年美国出版了《应用水文学原理》和《水 文学手册》两本书, 系统地阐述了应用水文学的理 论和方法, 加上一些客观条件, 使水文科学进人了 现代化时期。 1.3现代水文学发展的特点 与传统水文学相比，现代水文学具有的特点为：
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第二章
现代水文学相关机构及代表人物
Earl Bardsley
教授, 新西兰奥塔戈大学理学学士(1972)、硕士(1974) 和博士(1980)，1980年任新西兰奥塔戈大学风能专业研究 员，1981年至今任教于新西兰怀卡托大学地球与海洋科 学学院。Bardsley教授致力于区域水文研究。基于孔隙 水压概念建立了亚洲第一个区域土壤水分变化的监测系统， 提出了利用深层孔隙水压力来直接综合测量变化环境下的 水变化的新思想，在该领域国际重要刊物发表了大量文章。 多次以此为题在欧洲地球物理学会年会(EGU)和国际地球 物理与大地测量大会(IUGG)主持分会，引领该领域的国 际潮。
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第一章 现代水文学简介
1.2 水文学的发展阶段 水文学的发展一般划分为四个时期：
萌芽时期 （远古~公元1400年）
这一时期, 中国处于世界领先地位, 中华百科 全书之水文科学卷中列举了这一时期世界水文科 学大事年表, 总共18件大事中有15件发生在中国。 最值得一提的是, 中国是世界上最早提出水文循环 概念的。
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第二章
现代水文学相关机构及代表人物
主要从事水文基础理论、水资源管理、水利信息系统工程、防汛决策支 持等方面的研究。先后主持国家“九五”攻关重中之重科技攻关项目 “气候异常对水文水资源评估研究”、“十五”科技攻关项目“气候变 化及其阈值研究”等专题研究。主持研究开发了“防汛抗旱水文气象综 合业务系统”、“全国洪水预报系统”、“国家防汛会商系统”、“全 国实时水情信息服务系统”等一系列支持防汛抗旱调度决策的业务系统， 在多年的防汛抗旱工作中发挥了重要作用。主持完成了“国家防汛抗旱 指挥系统工程”的总体设计和可行性研究工作，并负责该工程一期工程 的建设管理。近年来主持国家“十一五”科技支撑项目“水库大坝安全 保障关键技术”和国家水利行业重大研究专项“气候变化对我国水安全 影响及适应”等项目的科研工作。 已在国内外学术期刊发表研究论文100余篇，出版专著4部、译著1部、主 编专著5部。获国家科技进步一等奖1项；国家科技进步二等奖3项；部省 级科技进步奖一等奖2项，二等奖3项。曾被国务院授予“国家有突出贡 献的中青年专家”和国务院“享受政府特殊津贴专家”，中组部等五部 委授予“全国留学回国人员先进个人”，国家防汛抗旱总指挥部授予 “全国防汛抗旱工作先进个人”称号。
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第一章 现代水文学简介
奠基时期（1400~1900年）
期初, 相继有了正式的雨量计, 水位计和流速仪。 公元1674年, 法国的P· 佩罗在《泉水之源》一书中正式 公布了他的研究成果：塞纳河流域年径流是年降水的 1/6 。他第一次把水文学建立在定量的基础上。伯努力 方程、圣维南方程、曼宁公示、斯托克斯公式等这些水 力学的定律定理和公式为水文科学奠定了理论基础。 期末，应用水文学开始兴起。1850年法国贝尔格 朗首创相应水位法作洪水预报,这被称为世界水文预报 之先声。1851年爱尔兰人Α · J ·莫万尼提出合理化公
现代水文学
目录
现代水文学简介
现代水文学相关机构及代表人物
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第一章 现代水文学简介
第一章 现代水文学简介
1.1 现代水文的定义 现代水文定义：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，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、 水资源配臵的基础，水资源合理开发利用和生态、 环境水文效应评价的依据。
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第二章
现代水文学相关机构及 代表人物
第二章
现代水文学相关机构及代表人物
2.1 现代水文学相关组织 国际水文科学协会
国际水文科学协会（International Association of Hydrological Sciences, IAHS），国际水文科学 非政府性的学术组织。成立于1922年。其宗旨为促进 水文学作为地学及水资源学的一个方面的研究，包括 研究全球陆地水的物理、化学和生物过程；探讨水和 气候 及其他物理和地理因素的关系；研究侵蚀泥沙 及其和水文循环的关系；检验在水资源的利用和管理 中的水文问题以及人类活的对水文的影响，并为水资
Pag量公式，也是水文 数学之开端。他还提出汇流时间概念。为汇流理 论和方法奠定基础，是水文科学体系形成。这一 时期，中国水文科学进展缓慢。 成长时期（1900~1950年） 这一时期国外对水文要素的较深人研究, 对水 文分析计算和水文预报的不断改进, 取得了新成就。 流域产流，汇流，洪水预报，以至水文科学日趋 成长，进入成熟阶段。同期，由于社会政治经济 等原因, 中国水文科学进展甚少, 但个别水利水文 学家也有见树和贡献。