01-水文学与水资源概论

三、水文学的体系
传统的水文科学是按研究对象划分分支学科的， 主要有：河流水文学、湖泊水文学、沼泽水文学、 冰川水文学、雪水文学、水文气象学、地下水水 文学、区域水文学和海洋水文学等。
河流水文学也称河川水文学，研究河流的自然地理
特征、河流的补给、径流形成和变化规律、河流的 水温和冰情、河流泥沙运动和河床演变、河水的化 学成分、河流与环境的关系等。
4、左其亭等《现代水文学》，科学出版社， 2002年出版
1962年，美国政府联邦政府科技委员会
水文学：关于地球上水的存在、循环、分布，水的 物理、化学性质以及环境（包括与生活有关事物） 反应的学科。
1987年，中国大百科全书
水文科学：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。
绪
论
水文学是研究地球上水的起源、存在、性质、分布、 循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会 之间相互关系的科学。
地球表层的水经过约35亿年的积聚和演变，逐渐
形成今天的水圈。 水圈的形成不仅改变了岩石圈的面貌，使大气圈 中的现象变得复杂多样，而且导致生物圈的出现。 水的出现和水圈的形成，是地球自然历史中最重大 的事件!
水文学的主要研究对象——水体（水圈）。
水循环的研究是水文学的核心内容
水圈处于永不停息的运动状态;
水圈中各种水体通过蒸发、水汽输送、降水、
地面径流和地下径流等水文过程紧密联系，相 互转化，不断更新，形成一个庞大的动态系统。
水的这种周而复始不断转化、迁移和交替的现象称水循环。
水循环是自然界最重要的物质循环
它成云致雨，影响着一个地区的气候和生态，塑
造地貌和实现地球化学物质的迁移，像链条一样 连结着全球的生命，为人类提供不断再生的淡水 资源和水能资源。
水资源问题是现代水文学的重要内容
随着水资源开发利用的规模日益扩大, 人类活
动干扰了自然界的水循环过程，改变着各个水 体的性质;
水资源的开发利用和人类活动对水环境的反馈
书中叙述他在塞纳河进行过三年的雨量观测，计算
《喷泉的起源》 这些科学理论的创立，为水文科学在河道水流、 蒸发、地下水运动、径流形成和水文循环等领 1674年法国人佩罗在巴黎出版的《喷泉的起源》一 域的发展奠定了理论基础，它表明人类对水文 书，将人们对水文循环的认识提高到数量描述的高 度，是一个飞跃。 现象的认识已由萌芽时期那种肤浅零星的知识， 发展到了比较深刻系统的知识。
1663年雷恩和胡克创制了翻斗式自记雨量计，1687
年哈雷创制测量水面蒸发量的蒸发器，1870年埃利 斯发明旋桨式流速仪，1885年普赖斯发明旋杯式流 速仪。
1746年，中国在黄河老坝口设立了全国第一
个正规水位站，开始系统观测水位，并进行 报汛。
在这一时期，近代水文科学理论开始逐渐形成。
（由萌芽到成熟、由定性到定量、由经验到理论）
1、萌芽时期
（远古至约公元1400年）
——水文现象定性描述阶段; 特点：为生活和生产的需要，开始了原始的水位、 雨量观测，对水流特性进行观察，并对水循环现 象进行推理解释。
在尼罗河、幼发拉底河、恒河和黄河这些古老文化
发祥地的遗迹中，我们可以看到这一时期已经开始 了原始的水文观测。
这一时期最重要的进展是应用水文学的兴起。
进入20世纪，特别是第一次世界大战以后，大量
兴起的防洪、灌溉、交通工程和农业、林业乃至 城市建设向水文科学提出越来越多的新课题，水 文科学的应用特色逐渐表现出来。
从1914年到1924年，经过黑曾、福斯特等人 的工作，把概率论、数理统计的理论和方法 系统地引入了水文科学，使水文变量（如洪 峰和洪量）和它出现的机率联系起来，为预 估工程未来运行时期内可能出现的水文情势 开辟了道路。
主要内容
一、水文学的研究对象 二、水文学简史 三、水文学的体系 四、水文学的地理研究方向 五、水文现象的主要特点 六、水文学的研究方法
一、水文学的研究对象
地球上现有约13.9亿立方千米的水，它以液态、
固态和气态分布于地面、地下和大气中，形成 河流、湖泊、沼泽、海洋、冰川、积雪、地下 水和大气水等水体，构成一个浩瀚的水圈。
1674年佩罗提出了水量平衡的概念，成为水文科学最
基本的原理之一； 1738年伯努利父子发表水流能量方程； 1775年谢才发表明渠均匀流公式（谢才公式）； 1802年道尔顿建立了研究水面蒸发的道尔顿公式； 1851年莫万尼提出了汇流和径流系数的概念，并发表 了计算最大流量的著名推理公式； 1856年，达西发表了描述孔隙介质中地下水运动的达 西定律。
从1932年到1938年，谢尔曼、霍顿、麦卡锡、 斯奈德等人在产流和汇流计算方面取得开拓性 进展，为根据降雨推算洪水开辟了道路。
克拉克、林斯雷等人在单位线、多个水文变量 联合分析和径流调节的理论、方法等方面发展 并丰富了上述的内容。
在此期间，水文站在世界范围内发展成 规模宏大的水文站网系统，这些成就为应用 水文学的兴起在理论上、方法上和资料条件 方面奠定了基础，并率先形成了它最重要的 分支学科——工程水文学。
水文学与水资源概论
姜艳
jlhyan@ QQ:110881540
主要参考书：
1、伍光和等编《自 然地理学》（第 三版），高等教 育出版社，2000 年7月出版
2、金伯欣主编《水文学与水资源概论》，华中 师范大学出版社，1986年12月出版 3、邓绶林《普通水文学》，高等教育出版社， 1986年出版
4、现代水文学阶段（ 公元1950-现在）
特点：
新技术的应用 水文实验和研究的发展 水资源和人类活动的水文效应研究的
兴起和发展
这个新阶段赋予水文科学以新的动力和新的特 色：
首先，由于人类对水资源的突出需求，水文科学 的研究领域正在向着为水资源最优开发利用的方 向发展，以期为客观评价、合理开发、充分利用 和保护水资源提供科学依据；
其次，大规模的人类活动对自然水体，进而对 自然环境正在产生多方面的影响。 研究和评价人类活动的水文效应和这种效 应的环境意义，揭示人类活动影响下水文现象 的规律，进而探讨水文分析的新方法和新途径， 防止人类活动对水文循环的影响朝着不利于人 类生存环境的方向发展，这一切正在成为水文 科学面临的新课题。
《管子》、《庄子》、《吕氏春秋》等有 关书籍中，已有对水文现象的记载与论述。
东汉王充在他的《论 衡》一书中，更以唯物的 观点，批判了人们长期存 在的雷、电、风、雨的迷 信说法，而给以科学的解 释，对水文循环的概念、 潮汐的成因等方面都作了 精辟的论述。
郦道元《水经注》
著名的《水经》一书于东汉问世，
公元前316年蜀守李冰与他的儿子二郎在四川灌县
修筑了导治岷江的灌溉工程——都江堰，在灌县城 西门的宝瓶口设有石人测量水位，后改为石刻水则， 用以测定水位，控制进水，防止洪水毁坏渠道。
我国历代沿河居民还把最高和最低水位及其出现时 间刻在河岸的石壁上，以记录罕见的洪、枯水位。 涪陵长江岸边的白鹤梁自公元764年开始刻画石鱼 图形记载长江最枯水位，直到20世纪40年代共有刻 记163条，记有72个年份的历史枯水。
湖泊水文学主要研究湖泊中的水量变化和运动，湖
水的物理特性和化学成分、湖泊沉积湖泊的利用等。
沼泽水文学研究沼泽径流、沼泽水的物理化学性质、
沼泽对河流和湖泊的补给、沼泽改良等。
水文气象学研究水圈和大气圈的相互关系，包括大
气中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，其中尤其着 重研究暴雨和干旱发生和发展的规律。 水与河流、湖泊的相互补给，地下水资源的评价和 开发利用。 海洋中的波浪、潮汐、洋流、海岸带泥沙运动等。
经后人不断加工校订，发展成为 《水经注》40卷，是我国水象学方 面的一本重要书籍；
系统地描述了黄河、淮河、长江三
水系的源头、干支流、灌溉、水力 情况等。
记述了当时中国境内1252条河流的
概况，成为水文地理考察的先驱。
《吕氏春秋》 “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，国道也。”提出了朴素的水文循环 概念。
对水利学的研究：
为了排除泥沙，他做了疏通亚诺河
的施工计划； 他设计并亲自主持修建了米兰至帕 维亚的运河灌溉工程； 有些水利设施至今仍在发挥作用。
1424年，中国和朝鲜先后开始统一制作和使用标准
测雨器。明仁宗洪熙元年（公元1425年）正式颁发 了“测雨器制度”，将统一制造的高一尺五寸，直 径七寸的测雨器公布全国。
另外，现代科学技术使获取水文信息的手段和分 析水文信息的方法有了长足的进步。例如，
遥感技术的应用，使同时观测大范围内的宏观水文现
象成为可能； 核技术的应用使人们能够获得微观水文信息； 水文模拟方法、水文随机分析方法、水文系统分析方 法，使人们研究水文现象的能力发展到新的水平； 尤其是电子计算机的应用，使水文科学从水文观测到 基本规律的研究，由人力和机械操作，发展到以电子 计算机为核心的自动化。
出塞纳河在伯格底以上流域内的年径流量只是年降 同时也表明，人类对地球上水的运动、变化规 水量的1/6。他的这一结论的公布，被认为是现代科 学水文的开始。 律的探索，已发展到以大量观测事实为基础， 为了纪念他对水文学的贡献，1974年联合国教科文 进行假说、演绎和推理，进而建立各理论体系 组织和世界气象组织联合在巴黎举行了水文科学 的近代科学方法论。 300年纪念会。
最早的雨量观测于公元前四世纪在印度出现；
中国于公元前三世纪的秦代已开始有呈报雨量
的制度;
到了公元1247年，已有了较科学的雨量器和雨
深计算方法，并开始用“竹笼验雪”以计算平 地降雪深度。
水文记载
四千年前已有黄河水灾的记载。在四千多