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1、水文学与水资源概论水文学与水资源概论姜艳姜艳QQ:110881540主要参考书：主要参考书：1、伍光和等编、伍光和等编自自然地理学然地理学（第（第三版），高等教三版），高等教育出版社，育出版社，2000年年7月出版月出版2、金伯欣主编、金伯欣主编水文学与水资源概论水文学与水资源概论，华中，华中师范大学出版社，师范大学出版社，1986年年12月出版月出版3、邓绶林、邓绶林普通水文学普通水文学，高等教育出版社，高等教育出版社，1986年出版年出版4、左其亭等、左其亭等现代水文学现代水文学，科学出版社，科学出版社，2002年出版年出版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、

2、循环、分布，水的水文学：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）物理、化学性质以及环境（包括与生活有关事物）反应的学科。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。知识体系。绪绪论论水文学水文学是研究地球上水的起源、存在、性质、分布、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。之间相

3、互关系的科学。地球表层的水经过约地球表层的水经过约35亿年的积聚和演变，逐渐亿年的积聚和演变，逐渐形成今天的形成今天的水圈水圈。水圈的形成不仅改变了岩石圈的面貌，使大气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。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水的出现和水圈的形成，是地球自然历史中最重大的事件的事件!主要内容一、水文学的研究对象一、水文学的研究对象二、水文学简史二、水文学简史三、水文学的体系三、水文学的体系四、水文学的地理研究方向四、水文学的地理研究方向五、水文现象的主要特点五、水文现象的主要特

4、点六、水文学的研究方法六、水文学的研究方法一、水文学的研究对象一、水文学的研究对象地球上现有约地球上现有约13.9亿立方千米的水，它以液态、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、地下河流、湖泊、沼泽、海洋、冰川、积雪、地下水和大气水等水和大气水等水体水体，构成一个浩瀚的，构成一个浩瀚的水圈水圈。水文学的主要研究对象水文学的主要研究对象水体水体（水圈水圈）。）。水循环水循环的研究是水文学的核心内容的研究是水文学的核心内容水圈处于水圈处于永不停息永不停息的运动状态的运动状态;水圈中各种水体通过水

5、圈中各种水体通过蒸发蒸发、水汽输送水汽输送、降水降水、地面径流地面径流和和地下径流地下径流等水文过程紧密联系，相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。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。水循环水循环是自然界最重要的物质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连结着全球

6、的生命，为人类提供不断再生的淡水资源和水能资源。资源和水能资源。水水资源资源问题是问题是现代现代水文学的重要内容水文学的重要内容随着水资源开发利用的规模日益扩大随着水资源开发利用的规模日益扩大,人类活人类活动干扰了自然界的水循环过程，改变着各个水动干扰了自然界的水循环过程，改变着各个水体的性质体的性质;水资源的开发利用和人类活动对水环境的反馈水资源的开发利用和人类活动对水环境的反馈效应的研究，也已成为现代水文学研究的重要效应的研究，也已成为现代水文学研究的重要内容内容。三峡工程三峡工程二、水文学简史二、水文学简史Hydrology，来源于拉丁语，意来源于拉丁语，意“水的知识水的知识”。在生产实

7、践中，特别在与水旱灾害的斗争中，在生产实践中，特别在与水旱灾害的斗争中，人类不断观测各种水文现象，思考和研究它人类不断观测各种水文现象，思考和研究它们的规律，积累起关于水的丰富知识，逐渐们的规律，积累起关于水的丰富知识，逐渐形成、并不断发展了水文科学。形成、并不断发展了水文科学。水文学发展阶段大体划分如下：水文学发展阶段大体划分如下：1.萌芽阶段（公元萌芽阶段（公元1400年以前）年以前）2.奠基阶段（公元奠基阶段（公元1400-1900年）年）3.应用水文学兴起时期（公元应用水文学兴起时期（公元1900-1950年）年）4.现代水文学阶段（公元现代水文学阶段（公元1950-现在）现在）（由萌

8、芽到成熟、由定性到定量、由经验到理论）（由萌芽到成熟、由定性到定量、由经验到理论）1、萌芽时期、萌芽时期（远古至约公元（远古至约公元1400年）年）水文现象水文现象定性描述定性描述阶段阶段;特点：为生活和生产的需要，开始了原始的水位、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。象进行推理解释。v在尼罗河、幼发拉底河、恒河和黄河这些古老文化在尼罗河、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。了原始的水

9、文观测。v最早最早的水位观测是在的水位观测是在中国和埃及中国和埃及开始的。开始的。公元前公元前35003000年，埃及人即开始观测年，埃及人即开始观测尼罗河尼罗河的水位；的水位；公元前公元前450-350年，希腊哲学家年，希腊哲学家柏拉图柏拉图和和亚里斯多德亚里斯多德提出水循环的臆说；提出水循环的臆说；我国劳动人民在与旱涝灾害长期斗争中积累了我国劳动人民在与旱涝灾害长期斗争中积累了许多经验许多经验远在公元前远在公元前2000多年，我们的祖先为了防治黄河多年，我们的祖先为了防治黄河的洪水，就注意水位的涨落和天气状况。的洪水，就注意水位的涨落和天气状况。约公元前约公元前22世纪，大禹治水，已世纪，

10、大禹治水，已“随山刊木随山刊木”（立木于河中），观测河水涨落（立木于河中），观测河水涨落。公元前公元前316年蜀守李冰与他的儿子二郎在四川灌县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修筑了导治岷江的灌溉工程都江堰都江堰，在灌县城，在灌县城西门的宝瓶口设有西门的宝瓶口设有石人石人测量水位，后改为测量水位，后改为石刻石刻水则，水则，用以测定水位，控制进水，防止洪水毁坏渠道。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。间刻在河岸的石壁上，以记录罕见的洪、

11、枯水位。涪陵长江岸边的白鹤梁自公元涪陵长江岸边的白鹤梁自公元764年开始刻画石鱼图年开始刻画石鱼图形记载长江最枯水位，直到形记载长江最枯水位，直到20世纪世纪40年代共有刻记年代共有刻记163条，记有条，记有72个年份的历史枯水。个年份的历史枯水。最早的最早的雨量观测雨量观测于公元前四世纪在印度出现；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中国于公元前三世纪的秦代已开始有呈报雨量的制度的制度;到了公元到了公元1247年，已有了较科学的雨量器和雨年，已有了较科学的雨量器和雨深计算方法，并开始用深计算方法，并开始用“竹笼验雪竹笼验雪”以计算平以计算平地地降雪降雪深度。深度

12、。水文记载水文记载四四千千年年前前已已有有黄黄河河水水灾灾的的记记载载。在在四四千千多多年中曾有过年中曾有过1500多次水灾的记录。多次水灾的记录。公元前几百年，在公元前几百年，在山海经山海经、尚书尚书、管子管子、庄子庄子、吕氏春秋吕氏春秋等有等有关书籍中，已有对水文现象的记载与论述。关书籍中，已有对水文现象的记载与论述。东汉东汉王充王充在他的在他的论论衡衡一书中，更以唯物的一书中，更以唯物的观点，批判了人们长期存观点，批判了人们长期存在的雷、电、风、雨的迷在的雷、电、风、雨的迷信说法，而给以科学的解信说法，而给以科学的解释，对水文循环的概念、释，对水文循环的概念、潮汐的成因等方面都作了潮汐的

13、成因等方面都作了精辟的论述。精辟的论述。著名的著名的水经水经一书于东汉问世，一书于东汉问世，经后人不断加工校订，发展成为经后人不断加工校订，发展成为水经注水经注40卷，是我国水象学方卷，是我国水象学方面的一本重要书籍；面的一本重要书籍；系统地描述了黄河、淮河、长江三系统地描述了黄河、淮河、长江三水系的源头、干支流、灌溉、水力水系的源头、干支流、灌溉、水力情况等。情况等。记述了当时中国境内记述了当时中国境内1252条河流的条河流的概况，成为水文地理考察的先驱。概况，成为水文地理考察的先驱。郦道元郦道元水经注水经注吕氏春秋吕氏春秋 “云云气气西西行行云云云云然然，冬冬夏夏不不辍辍；水水泉泉东东流流

14、，日日夜夜不不休休，上上不不竭竭，下下不不满满，小小为为大大，重重为为轻轻，国国道道也也。”提提出出了了朴朴素素的的水水文文循循环环概念。概念。2、奠基时期、奠基时期（约（约14001900）水文科学水文科学体系形成体系形成阶段阶段特点是：水文现象由概念性描述进入特点是：水文现象由概念性描述进入定量的定量的表表达，水文理论逐渐形成。达，水文理论逐渐形成。v欧洲文艺复兴带来的科学思想的解放和科学技术的欧洲文艺复兴带来的科学思想的解放和科学技术的进步，为水文科学发展成为独立的学科奠定了基础。进步，为水文科学发展成为独立的学科奠定了基础。v这一时期，这一时期，水文仪器水文仪器的发明使水文观测进入了科

15、学的发明使水文观测进入了科学的定量观测阶段。的定量观测阶段。公元公元1452-1519年，意大利的年，意大利的达达芬奇芬奇提出水循提出水循环观点并使用浮标测量流速。环观点并使用浮标测量流速。对对水利学水利学的研究：的研究：为了排除泥沙，他做了疏通亚诺河为了排除泥沙，他做了疏通亚诺河的施工计划；的施工计划；他设计并亲自主持修建了米兰至帕他设计并亲自主持修建了米兰至帕维亚的运河灌溉工程；维亚的运河灌溉工程；有些水利设施至今仍在发挥作用。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（公元测雨器。明仁宗洪熙

16、元年（公元1425年）正式颁发年）正式颁发了了“测雨器制度测雨器制度”，将统一制造的高一尺五寸，直，将统一制造的高一尺五寸，直径七寸的测雨器公布全国。径七寸的测雨器公布全国。1663年雷恩和胡克创制了翻斗式自记年雷恩和胡克创制了翻斗式自记雨量计雨量计，1687年哈雷创制测量水面蒸发量的年哈雷创制测量水面蒸发量的蒸发器蒸发器，1870年埃利年埃利斯发明旋桨式斯发明旋桨式流速仪流速仪，1885年普赖斯发明旋杯式年普赖斯发明旋杯式流流速仪速仪。1746年年，中国在黄河老坝口设立了全国第一个，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。正规水位站，开始系统观测水位，并进行

17、报汛。在这一时期，近代在这一时期，近代水文科学理论水文科学理论开始逐渐形成。开始逐渐形成。1674年佩罗提出了年佩罗提出了水量平衡水量平衡的概念，成为水文科学最的概念，成为水文科学最基本的原理之一；基本的原理之一；1738年伯努利父子发表年伯努利父子发表水流能量方程；水流能量方程；1775年谢才发表明渠均匀流公式（年谢才发表明渠均匀流公式（谢才公式谢才公式）；）；1802年道尔顿建立了研究水面蒸发的年道尔顿建立了研究水面蒸发的道尔顿公式道尔顿公式；1851年莫万尼提出了年莫万尼提出了汇流和径流系数汇流和径流系数的概念，并发表的概念，并发表了计算了计算最大流量最大流量的著名推理公式；的著名推理公

18、式；1856年，达西发表了描述孔隙介质中地下水运动的年，达西发表了描述孔隙介质中地下水运动的达达西定律西定律。1674年法国人年法国人佩罗佩罗在巴黎出版的在巴黎出版的喷泉的起源喷泉的起源一一书，将人们对水文循环的认识提高到数量描述的高书，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。度，是一个飞跃。书中叙述他在塞纳河进行过三年的雨量观测，计算书中叙述他在塞纳河进行过三年的雨量观测，计算出塞纳河在伯格底以上流域内的年径流量只是年降出塞纳河在伯格底以上流域内的年径流量只是年降水量的水量的1/6。他的这一结论的公布，被认为是。他的这一结论的公布，被认为是现代科现代科学水文学水文的开始。的开

19、始。为了纪念他对水文学的贡献，为了纪念他对水文学的贡献，1974年联合国教科文年联合国教科文组织和世界气象组织联合在巴黎举行了水文科学组织和世界气象组织联合在巴黎举行了水文科学300年纪念会。年纪念会。喷泉的起源喷泉的起源u这些科学理论的创立，为水文科学在河道水流、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蒸发、地下水运动、径流形成和水文循环等领域的发展奠定了理论基础，它表明人类对水文域的发展奠定了理论基础，它表明人类对水文现象的认识已由萌芽时期那种肤浅零星的知识，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。发展到了比较深刻系统

20、的知识。u同时也表明，人类对地球上水的运动、变化规同时也表明，人类对地球上水的运动、变化规律的探索，已发展到以大量观测事实为基础，律的探索，已发展到以大量观测事实为基础，进行假说、演绎和推理，进而建立各理论体系进行假说、演绎和推理，进而建立各理论体系的近代科学方法论。的近代科学方法论。19世纪末，专门水文研究机构开始出现，一些世纪末，专门水文研究机构开始出现，一些国家开始出版水文年鉴。一些水文学专著陆续国家开始出版水文年鉴。一些水文学专著陆续出版。出版。o弗里西著的弗里西著的河流水文测验方法河流水文测验方法o福雷尔著的福雷尔著的日内瓦湖湖泊志日内瓦湖湖泊志o马略特著的马略特著的水的运动水的运动

21、等等这些这些著作著作总结了当时水文观测和理论研究的成就，总结了当时水文观测和理论研究的成就，标志着水文科学作为一门近代科学已奠定基础。标志着水文科学作为一门近代科学已奠定基础。3、应用水文学兴起时期应用水文学兴起时期（约（约19001950）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。从从1914年到年到1924年，经过黑曾、福斯特等人年，经过黑曾、福斯特等人的工作，把的工作，把概率论、数理统计概率论、数理统计的理论和方法的理论和方法系统地引

22、入了水文科学，使水文变量（如洪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估工程未来运行时期内可能出现的水文情势开辟了道路。开辟了道路。从从1932年到年到1938年，谢尔曼、霍顿、麦卡锡、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斯奈德等人在产流和汇流计算方面取得开拓性进展，为进展，为根据降雨推算洪水根据降雨推算洪水开辟了道路。开辟了道路。克拉克、林斯雷等人在克拉克、林斯雷等人在单位线单位线、多个水文变量多个水文变量联合分析联合分析和和径流调节径流调节的理论、方

23、法等方面发展的理论、方法等方面发展并丰富了上述的内容。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在此期间，水文站在世界范围内发展成规模宏大的模宏大的水文站网系统水文站网系统，这些成就为应用水，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面奠定了基础，并率先形成了它最重要的分支学科支学科工程水文学工程水文学。接着，农业水文学、森林水文学、都市水接着，农业水文学、森林水文学、都市水文学也相继兴起。文学也相继兴起。水文站水文站1949年年，林斯雷和柯勒、保罗赫斯合著，林斯雷和柯勒、保罗赫斯合著应用水文

24、应用水文学学；同年，姜斯敦和克乐斯合著的；同年，姜斯敦和克乐斯合著的应用水文学应用水文学原理原理、美国土木工程师学会编著的、美国土木工程师学会编著的水文学手册水文学手册等应用水文学等应用水文学专著专著陆续问世，总结了这一时期的陆续问世，总结了这一时期的成就，标志着应用水文学的诞生。成就，标志着应用水文学的诞生。应用水文学应用水文学，以它直接为生产和生活提供多方面服，以它直接为生产和生活提供多方面服务这一鲜明特征，获得迅速发展，成为近代水文科务这一鲜明特征，获得迅速发展，成为近代水文科学体系中学体系中最富有生气最富有生气的分支学科。的分支学科。4、现代水文学阶段现代水文学阶段（公元公元1950-

25、现在）现在）特点：新技术的应用新技术的应用水文实验和研究的发展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水资源和人类活动的水文效应研究的兴起和发展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这个新阶段赋予水文科学以新的动力和新的特色：色：首先首先，由于人类对，由于人类对水资源水资源的突出需求，水文科学的突出需求，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和保护水资源提供科学依据；其次其次，大规模的，大规模的人类活动人类活动

26、对自然水体，进而对对自然水体，进而对自然环境正在产生多方面的影响。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，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。科学面临的新课题。另外，现代科学技术使获取水文信息的另外，现代科学技术使获取水文信息的手段

27、手段和分和分析水文信息的析水文信息的方法方法有了长足的进步。例如，有了长足的进步。例如，遥感技术遥感技术的应用，使同时观测大范围内的宏观水文现的应用，使同时观测大范围内的宏观水文现象成为可能；象成为可能；核技术核技术的应用使人们能够获得微观水文信息；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、水文系统分析方水文模拟方法、水文随机分析方法、水文系统分析方法法，使人们研究水文现象的能力发展到新的水平；，使人们研究水文现象的能力发展到新的水平；尤其是尤其是电子计算机电子计算机的应用，使水文科学从水文观测到的应用，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

28、子基本规律的研究，由人力和机械操作，发展到以电子计算机为核心的自动化。计算机为核心的自动化。三、水文学的体系三、水文学的体系传统传统的水文科学是按研究的水文科学是按研究对象对象划分分支学科的，划分分支学科的，主要有：主要有：河流水文学、湖泊水文学、沼泽水文学、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文学、区域水文学和海洋水文学等。河流水文学河流水文学也称河川水文学，研究河流的自然地理也称河川水文学，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、河流的特征、河流的补给、径流形成

29、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。学成分、河流与环境的关系等。湖泊水文学湖泊水文学主要研究湖泊中的水量变化和运动，湖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。水的物理特性和化学成分、湖泊沉积湖泊的利用等。沼泽水文学沼泽水文学研究沼泽径流、沼泽水的物理化学性质、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。沼泽对河流和湖泊的补给、沼泽改良等。水文气象学水文气象学研究水圈和大气圈的相互关系，包括大研究水圈和大气圈的相互关系，包括大气中水

30、文循环和水量平衡，以蒸发、凝结、降水为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。重研究暴雨和干旱发生和发展的规律。地下水水文学地下水水文学主要研究地下水的形成和运动，地下主要研究地下水的形成和运动，地下水与河流、湖泊的相互补给，地下水资源的评价和水与河流、湖泊的相互补给，地下水资源的评价和开发利用。开发利用。海洋水文学海洋水文学着重研究海水的物理性质和化学成分，着重研究海水的物理性质和化学成分，海洋中的波浪、潮汐、洋流、海岸带泥沙运动等。海洋中的波浪、潮汐、洋流、海岸带泥

31、沙运动等。水文科学主要通过定点观测、野外查勘和水文实水文科学主要通过定点观测、野外查勘和水文实验验 (主要是野外实验主要是野外实验)等等手段手段，获得水体时空分，获得水体时空分布和运动变化的信息，因而逐渐形成了布和运动变化的信息，因而逐渐形成了水文测验水文测验学、水文调查、水文实验学、水文调查、水文实验三个分支学科：三个分支学科：水文测验学水文测验学研究如何正确、经济、迅速地测定各研究如何正确、经济、迅速地测定各种水文要素的数量及其在时间和空间上的变化，种水文要素的数量及其在时间和空间上的变化，主要包括站网布设、测验方法和资料整编方法的研主要包括站网布设、测验方法和资料整编方法的研究。还包括测

32、量仪器的研制和资料存储、检索、传究。还包括测量仪器的研制和资料存储、检索、传送系统的研究送系统的研究。水文调查水文调查是水文科学的野外勘测和考察部分，旨在是水文科学的野外勘测和考察部分，旨在对水体形态和数量、集水面积内的自然地理条件等对水体形态和数量、集水面积内的自然地理条件等作出科学的分析和评价。作出科学的分析和评价。在中国，历史大暴雨、历史大洪水和枯水的调查是在中国，历史大暴雨、历史大洪水和枯水的调查是水文调查的重要内容。水文调查的重要内容。水文实验水文实验旨在通过野外和室内实验，揭示水文循环旨在通过野外和室内实验，揭示水文循环过程各环节中水的运动、变化的某些规律，如水向过程各环节中水的运

33、动、变化的某些规律，如水向土中下渗的规律，土壤水的运动规律、径流形成规土中下渗的规律，土壤水的运动规律、径流形成规律、土壤和水面蒸发的规律，以及人类活动的水文律、土壤和水面蒸发的规律，以及人类活动的水文效应效应等。等。水文科学作为一门水文科学作为一门应用科学应用科学主要包括工程水文主要包括工程水文学、农业水文学、森林水文学、都市水文学、学、农业水文学、森林水文学、都市水文学、医疗医疗(卫生卫生)水文学等分支学科，其中以工程水水文学等分支学科，其中以工程水文学发展最为迅速。文学发展最为迅速。工程水文学工程水文学包括水文计算、水利计算、水文预报包括水文计算、水利计算、水文预报等组成部分，水文计算和

34、水利计算为各类防洪工程、等组成部分，水文计算和水利计算为各类防洪工程、灌溉工程、水力发电、航运工程、道路和桥梁工程、灌溉工程、水力发电、航运工程、道路和桥梁工程、军事工程等的规划、设计提供水文依据。军事工程等的规划、设计提供水文依据。农业水文学农业水文学主要研究水分主要研究水分土壤土壤植物系统中与作植物系统中与作物生长有关的水文问题，尤其着重研究植物散发和土物生长有关的水文问题，尤其着重研究植物散发和土壤水的运动规律，为农业规划和农作物增产提供水文壤水的运动规律，为农业规划和农作物增产提供水文依据。依据。森林水文学森林水文学着重研究森林在水文循环中的作用即森着重研究森林在水文循环中的作用即森林

35、的水文效应，包括森林对降水、蒸发和径流形成的林的水文效应，包括森林对降水、蒸发和径流形成的影响。影响。都市水文学都市水文学是应用水文学中较年轻的分支学科，着是应用水文学中较年轻的分支学科，着重研究城市发展中的水资源、城市排水的环境效应和重研究城市发展中的水资源、城市排水的环境效应和城市对径流形成的影响等问题。城市对径流形成的影响等问题。20世纪世纪50年代以来，随着科学技术的迅速发展，水年代以来，随着科学技术的迅速发展，水文科学不断引入许多其他学科的新成就，出现了一文科学不断引入许多其他学科的新成就，出现了一些些新的分支学科新的分支学科。例如，在水文调查和水文预报中，研究遥感技术的例如，在水文

36、调查和水文预报中，研究遥感技术的应用，逐渐形成应用，逐渐形成遥感水文学遥感水文学；在水文实验、地下水；在水文实验、地下水运动研究中应用核技术，逐渐形成运动研究中应用核技术，逐渐形成同位素水文学同位素水文学；随机过程的理论和方法的引入，逐渐形成随机过程的理论和方法的引入，逐渐形成随机水文随机水文学学。四、水文学的地理研究方向四、水文学的地理研究方向 地理水文学（水文地理学）地理水文学（水文地理学）地理水文学地理水文学研究地球表面各类水体性质、形态特研究地球表面各类水体性质、形态特征、变化和时程分配以及地域分异规律的学科，它是征、变化和时程分配以及地域分异规律的学科，它是地理学也是水文学下属的分支

37、学科。地理学也是水文学下属的分支学科。各国学者对它的含义各国学者对它的含义认识并不一致认识并不一致，有的强调对水体，有的强调对水体形态、性质的区域描述和测量制图；有的则强调水体形态、性质的区域描述和测量制图；有的则强调水体与特定区域自然地理条件的联系和相互作用。与特定区域自然地理条件的联系和相互作用。从全球看，水文地理学的研究对象分为陆地水从全球看，水文地理学的研究对象分为陆地水和海洋两个方面。和海洋两个方面。陆地水文地理陆地水文地理是研究陆地上各种水体及其在具是研究陆地上各种水体及其在具体地区上的综合特征，如位置、自然地理条件、体地区上的综合特征，如位置、自然地理条件、大小、水情、空间及地区

38、上的规律性，以及人大小、水情、空间及地区上的规律性，以及人类活动对水文情势的影响或水文效应。类活动对水文情势的影响或水文效应。海洋水文地理海洋水文地理从事海洋水文气象情势、海洋分从事海洋水文气象情势、海洋分区描述、世界大洋的大地测量及海底地形动态、区描述、世界大洋的大地测量及海底地形动态、河口海岸土壤特性等的研究河口海岸土壤特性等的研究。研究方法研究方法水文地理学可以用水文学和地理学的水文地理学可以用水文学和地理学的方法方法进行进行研究，一般偏重后者。研究，一般偏重后者。1)传统的手段是水文地理查勘和制图。传统的手段是水文地理查勘和制图。2)遥感方法遥感方法包括卫星和航空遥感，开始应用于河流、

39、包括卫星和航空遥感，开始应用于河流、冰川积雪、湖沼、土壤水、海洋以及水体环境条冰川积雪、湖沼、土壤水、海洋以及水体环境条件方面的水文地理查勘件方面的水文地理查勘。3)数理方法数理方法正逐渐引入水文地理学的研究中，如：正逐渐引入水文地理学的研究中，如：主成分分析，时间序列分析，多元回归分析，系统主成分分析，时间序列分析，多元回归分析，系统论、控制论等；论、控制论等；4）水文地理综合法）水文地理综合法主要是综合气候、地质、地貌、土壤、主要是综合气候、地质、地貌、土壤、植被等自然地理要素，对水文地理现象作全面的分植被等自然地理要素，对水文地理现象作全面的分析。这种分析以地理系统学说作为基础，是研究工

40、析。这种分析以地理系统学说作为基础，是研究工作的一种新途径。作的一种新途径。五、水文现象的主要特点五、水文现象的主要特点水水循循环环过过程程中中，水水的的存存在在和和运运动动的的各各种种形形态态，统称为统称为水文现象水文现象。例例如如：河河湖湖中中的的水水位位涨涨落落，冰冰情情变变化化，冰冰川川进退，地下水的运动和水质变化等。进退，地下水的运动和水质变化等。水文现象在各种自然因素和人类活动的影响水文现象在各种自然因素和人类活动的影响下，时空分布变化上具有下列特点：下，时空分布变化上具有下列特点：（1）水循环永无止尽（境）水循环永无止尽（境）任任何何一一种种水水文文现现象象的的发发生生，都都是是

41、全全球球水水文文现现象象整整体体中中的的一一部部分分和和永永无无止止境境的的水水循循环环过程中的短暂表现。过程中的短暂表现。任任何何水水文文现现象象在在空空间间上上或或时时间间上上总总是是存存在在一一定的因果关系定的因果关系的。的。（2）水文现象在时间变化上，既具有周期性，又）水文现象在时间变化上，既具有周期性，又具有随机性具有随机性水水文文现现象象的的周周期期性性，分分别别有有以以多多年年、年年、月月、日为单位的周期。日为单位的周期。形形成成周周期期变变化化的的原原因因主主要要是是地地球球公公转转及及自自转转，地地球球和和月月球球的的相相对对运运动动，以以及及太太阳阳黑黑子子的的周周期期性运

42、动所导致的昼夜、四季交替的影响所致性运动所导致的昼夜、四季交替的影响所致。涨潮涨潮落潮落潮虽虽然然河河流流每每年年均均会会出出现现汛汛期期或或枯枯水水期期，但但是是每每年年汛汛期期和和枯枯水水期期出出现现的的时时间间、水水量量和和过过程程通通常常是是不不会会完完全全重重复复的的，即即每每年年汛汛期期出出现现的的时时间间和和量量值值却却具具有有随随机性机性。因因为为影影响响水水文文现现象象的的因因素素众众多多，各各因因素素本本身身在在时时间间上也在不断地变化，并且相互作用、相互制约所致。上也在不断地变化，并且相互作用、相互制约所致。因因此此，在在时时间间上上水水文文现现象象的的周周期期性性既既是

43、是必必然然的的，又是偶然的；有确定性的一面，又有随机性的一面又是偶然的；有确定性的一面，又有随机性的一面。（3）水文现象在地区分布上，既存在相似性，又）水文现象在地区分布上，既存在相似性，又存在特殊性存在特殊性 不不同同的的流流域域，如如果果所所处处的的地地理理位位置置（指指纬纬度度、距距海海远远近近等等）相相似似，由由于于纬纬度度地地带带性性的的影影响响，水水文文现现象象也就具有一定程度的也就具有一定程度的相似性相似性。例例如如，我我国国南南方方湿湿润润区区的的河河流流，水水量量充充沛沛，年年内内分分配配较较均均匀匀，含含沙沙量量较较小小，而而北北方方干干旱旱地地区区的的河河流流则水量不足，

44、年内分配不均，含沙量大。则水量不足，年内分配不均，含沙量大。地地带带相相似似性性反反映映水水文文现现象象在在空空间间变变化化上上存存在在确确定定性性的一面的一面。但但有有时时，不不同同流流域域虽虽然然处处在在相相似似的的地地理理位位置置，但但由由于于各各流流域域的的地地质质、地地形形等等非非地地带带性性下下垫垫面面条条件件的的差差异，水文现象就会有很大的差异（异，水文现象就会有很大的差异（特殊性特殊性），），例例如如，同同一一气气候候带带，山山区区河河流流与与平平原原河河流流、岩岩溶溶区与非岩溶区，其水文现象就有很大的差别。区与非岩溶区，其水文现象就有很大的差别。这这种种局局部部性性的的变变化

45、化反反映映水水文文现现象象在在空空间间变变化化上上也也存在不确定性的一面。存在不确定性的一面。总总之之，任任何何水水文文现现象象无无论论在在时时间间或或空空间间上上均均同同时时存存在在确确定定性性和和不不确确定定性性这这两两方方面面的的性质。性质。只只是是在在某某种种情情况况下下，更更多多地地表表现现出出确确定定性性规规律律，而而在在另另一一种种情情况况下下，更更多多地地表表现不确定性的特性现不确定性的特性。水水文文学学的的研研究究必必须须建建立立在在实实测测资资料料的的基基础础上上，以以辩辩证证唯唯物物论论的的认认识识论论和和方方法法论论作作指指导导，根根据据水文现象的基本特性进行综合分析。

46、水文现象的基本特性进行综合分析。研研究究水水文文规规律律所所需需的的实实测测资资料料，通通常常是是通通过过水水文调查、水文观测和水文实验文调查、水文观测和水文实验等途径获得的。等途径获得的。六、水文学的研究方法六、水文学的研究方法水水文文学学研研究究的的特特点点：通通过过已已经经获获得得的的短短暂暂的的实实测测水水文文资资料料（通通常常最最多多仅仅有有100100余余年年的的实实测测系系列列），把把各各种种水水文文现现象象作作为为一一个个整整体体，并并把把它它们们同同大大气气圈圈、岩岩石石圈圈、生生物物圈圈及及人人类类活活动动对对它它的的影影响响结结合合起起来来，进进行行水水文文过过程程和和水

47、水文文规规律律的的研研究究，并并进进一一步预测或预估水文情势的未来状况。步预测或预估水文情势的未来状况。例如，对旱涝灾害作出中长期预报，对水利工程未来数百年期间可能遇到的特大洪水作出概率预估等，从而直接为人类生活和生产服务。传统的水文学研究方法主要有传统的水文学研究方法主要有成因分析法成因分析法、数理统计法数理统计法、地理综合法地理综合法1 1、成因分析法：成因分析法：以以物物理理学学原原理理为为基基础础，研研究究水水文文现现象象的的形形成成、演演变变过过程程，揭揭示示水水文文现现象象的的本本质质、成成因因，其其与与各各因因素素之之间间的的内内在在联联系系，以以及及其其定定性性和和定定量量的的

48、关关系系，通通常是建立某种形式的确定性模型。常是建立某种形式的确定性模型。例如，例如，l 根据河段的洪水波运动理论和径流汇流理论，建立河段上下游断面间的水位（或流量）相应关系，从而可进行短期的水文预报。2、数理统计法数理统计法 以概率理论为基础，根据实测资料，运用数理统计方法，求得水文现象特征值的统计规律，或对主要水文现象与其影响因素之间进行相关分析，求出其经验关系。例如,l 取得河段的若干年枯水流量资料，应用数理统计法，求出某个枯水流量所对应的发生频率，或者求出对应某个频率的枯水流量作为设计依据。3、地理综合法地理综合法 按按照照水水文文现现象象地地带带性性规规律律和和非非地地带带性性的的地地域域差差异异，用用各各种种水水文文等等值值线线图图表表示示水水文文特特征征的的分分布布规规律律，或或建建立立地地区区经经验验公公式式，以以揭揭示示地地区区水文特征。水文特征。复习思考题：复习思考题：1 1、水文学的发展经历了哪几个阶段？水文学的发展经历了哪几个阶段？作业题：作业题：1 1、水文现象有哪些特点？水文现象有哪些特点？