地理水文学的研究进展与21世纪展望
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地理水文学的研究进展与21世纪展望
1、关于地理水文学
地理水文学(Geographical Hydrology)与水文地理学(Hydro-geography)均属水文研究的地理学方向,与直接服务于水利工程的工程水文学有所不同。但研究的对象是一致的。50年代受原苏联学术界的影响,促进了我国区域水文
的研究,并且形成了水文地理学的主题。水利工程专业人员把水文地理作为水利的自然条件来看待,例如,地质、
地貌、气候、植被、土壤等背景,实际上是自然地理因素的特征描述。这里看不出对于水文与水资源本身规律的研究,不能有效地利用地理学原理深入研究水文现象。为此,我们强调水文学的地理方向或地理方向的水文研究。近年来的实践表明,水的问题直接关系到工农业生产与人民的生活,广泛涉及生态与环境等的方方面面。水文地理学已突破了单纯的水背景研究。实际上,从1978年以后,中国地理学会水文专业委员会的历届全国水文学术大会上都强调人与水关系的研究。
适应水问题研究发展的需要,并与工程水文学相配合,
深化水文研究的理论与实践,地理水文学更可拓宽水文地理学的研究方向,发展内涵,有利于学科研究发挥自己的
特色;促进水文研究与地理科学其它分支科学的横向结合,如气候学、地貌学、土壤地理学等,尤其是与人文经济地理学的结合,形成新的边缘学科领域和产生新的学科生长点;通过水与资源、社会、经济、生态与环境的广泛联系,有利于综合性研究优势的发挥,改变水文地理研究的传统方法与手段,增加计算技术、遥感遥测与信息系统方法的应用,提高研究工作的水平。
地理水文学的提出是一种发展,而不是对水文地理学的否定。两者既属于地理科学也属于水文科学。
只是水文地理学靠近地理学,而地理水文学靠近水文学。从我国地理部门的水文研究来看,针对区域和流域的单纯水文地理研究已相对减少,而水文水资源本身的研究相对发展。地理水文学在研究领域、深度层次、实际应用等方面均领先于水文地理学。
2、回顾与研究现状
我国地理学中现代水文学研究始于20世纪30年代末,从吴尚时先生的译著“江河之水文”为起始。50年代初,谢家泽、郭敬辉、施成熙、罗开富等为推动我国水文研究做出巨大贡献,50年代中期以后,以河流水文为主的水文研究迅速发展,包括边远地区河流水文调查与全国水文区划的研
究。60年以后,从河流水文(包括河口水文)逐渐扩大到其它陆地水体,包括冰川、湖泊与沼泽水文及水文过程(如泥石流、洪水与森林水文影响等)的研究。同时,水文实验,包括定位半定位试验相继发展。70年代,特别是80年代以来,水资源问题与环境水文研究得以迅速发展。80年代中期以后,“人与水”和涉及全球变化的水文研究开始兴起,方兴未艾。
至于研究现状的归纳,择其主要方面分述如下:
2.1 水循环与水平衡
作为水文基本理论的水循环与水平衡研究,正在宏观与微观尺度上不断扩展与深化。在宏观上面向全球。国际地圈生物圈计划(IGBP)强调的界面过程研究,正力图把描述全球物理气候系统的总循环模型(GCMS)与全球水循环模型相耦合。这一研究将提供量化与描述全球水文过程与未来变化的可能,其中包含自然变化与人类活动的影响。IGBP计划特别注重植被变化的作用,以便把人与生物圈(MAB)计划的研究紧密联系起来,这是目前国际上正在开展的一项巨系统研究。在我国结合IHP-IV计划(大气、陆地和水系统间的界面过程,气候变化和水文系统的关系,湿润热带、干旱半干旱区水文研究与水资源管理战略等)已有初步研究,目前正加强我国地理水文学与地学及生物学各分支学科的跨学科研究。
水循环研究除在国内已发展的各类流域水文模型外,正深入到单元尺度的细微观测与计算模拟,尤其是田间水分运动与交换过程的实验与计算研究。相对于宏观尺度的研究,我国在这方面已有一定的工作基础,如土壤-植物-大气连续系统的研究,发展了多种水体之间多种形式耦合系统的探讨;结合中国科学院生态台站网络的建立,开展不同地理带的水循环过程的实验,致力于揭示界面过程中水分、热量交换规律,例如,地下/土壤水、植物根系吸收、植物冠层辐射平衡、温度、总气孔阻力、边界层阻力、土面蒸发、土壤热通量等等。水循环或水量平衡研究,既是发展水资源确切评价方法的基础,也是农田节水调控、农业合理用水的依据,具有重要的意义和广阔的应用前景。水循环的微观与宏观的结合表征水文科学理论的逐步完善化和系统化。
2.2 区域水文与水资源
2.2.1 区域水文
近年来的主要进展表现在:
①定量分析技术手段有所加强,如应用模糊数学进行区域水文类型的研究,已有黄河流域的水文区划工作;应用有序量最优分割法,进行河川径流变化的研究;利用遥感技术进行地区水文条件的判读,包括对多时相卫星遥感图像分析区域水文动态等。
②区域水平衡研究进一步深入,如:中国科学院地理
研究所进行的全国水量平衡与华北水量平衡的研究;长江流域办公室与黄河水利委员会提出的长江流域水平衡三要素分布和黄河流域水文要素时空分布及水平衡分析;各省区的水平衡研究,全国已有一半的省市提出研究报告[5]。在这些研究水平衡的工作中,多采用六要素的平衡计算方法。
③全国水文区划已完成初稿,这项工作开始于1984年,成果即将发表。
④特殊区域的水文研究也取得许多成果。如喀斯特地区、干旱区与半干旱地区、山区、平原地区、高寒地区与小岛的水文研究均有相当的研究成果发表。沂蒙山区…
2.2.2 水资源
从70年代后期开始,我国的水资源问题一直对水文研究起着导向的作用,而且经久不衰。有人甚至认为一门新的学科——水资源水文学正在兴起。这说明水文与水资源不可分割的关系。作者认为水资源的研究可以作为水文学延伸与拓广。但水资源学并不与水文学等同。水资源学与社会、经济有更直接的密切关系。1986年在南宁召开的第4次全国水文学术会议以来,水资源的研讨非常热烈:
①针对水资源的涵义,杨戊与刘昌明等分别提出了水资源的定义。
②在区域水资源的研究方面,提出了对农业生产至关重要的土壤水的资源评价与利用及农业节水的途径。这方面