水文學

水文學方向定位

水文循環(huán)是自然界各種水體的存在條件和相互聯(lián)系的紐帶，是水的各種運動、變化形式的總和，是水文科學研究的主要對象和核心內(nèi)容；而在水文循環(huán)過程中，水文現(xiàn)象所表現(xiàn)出的特點，決定了水文科學研究的特點。

水文學整體研究

首先，水文科學把各種水文現(xiàn)象作為一個整體，并把它們同大氣圈、巖石圈、生物圈和人類活動對它們的影響結(jié)合起來進行研究。例如，在借助水量平衡方法研究某個流域的水量變化時，既要考慮流域周圍大氣中水汽輸送，也要考慮流域上空大氣中水分含量的變化；既要考慮降水，也要考慮蒸發(fā)；既要考慮流域的地面徑流，也要考慮流域土壤含水量和流域內(nèi)外地下水的交換，而且還要考慮流域內(nèi)水利工程，以及其他人類活動的影響。

水文學資料數(shù)據(jù)

其次，水文科學主要根據(jù)已有的水文資料，預測或預估水文情勢未來狀況，直接為人類的生活和生產(chǎn)服務。例如，提供洪水預報和各種水情預報，對旱澇災害的發(fā)生作出中長期預測，為水利工程在未來運轉(zhuǎn)時期中可能遇到的特大洪水作出概率預估等。

水文科學主要靠建立從局部到全球的水文觀測站網(wǎng)，通過對自然界業(yè)已發(fā)生的水文現(xiàn)象的觀測進行分析和研究。各種水文實驗，除少數(shù)在實驗室內(nèi)進行以外，主要是在自然界中，例如在實驗流域中進行。

在水文科學研究中廣泛采用成因分析和統(tǒng)計分析的方法，并使二者盡量結(jié)合起來。成因分析主要以物理學原理為基礎(chǔ)，通常建立某種形式的確定性模型，以研究水文現(xiàn)象發(fā)展演變過程中的確定性規(guī)律。統(tǒng)計分析法以概率論為基礎(chǔ)，通常建立某種概率模型(純隨機模型)，探討水文現(xiàn)象的統(tǒng)計規(guī)律。

水文學水的出現(xiàn)

地球表層的水由地球內(nèi)部逸出，經(jīng)過約35億年的積聚和演變，逐漸形成今天的水圈。水圈的形成不僅改變了巖石圈的面貌，使大氣圈中的現(xiàn)象變得復雜多樣，而且導致生物圈的出現(xiàn)。因此，水的出現(xiàn)和水圈的形成，是地球自然歷史中最重大的事件。

水文學研究領(lǐng)域

水文學的研究領(lǐng)域十分寬廣。從大氣中的水到海洋中的水，從陸地表面的水到地下水，都是水文科學的研究對象；水圈同大氣圈、巖石圈和生物圈等地球自然圈層的相互關(guān)系，也是水文學的研究領(lǐng)域；水文科學不僅研究水量，而且研究水質(zhì)，不僅研究現(xiàn)時水情的瞬息動態(tài)，而且探求全球水的生命史，預測它未來的變化趨勢。

陸地上的水量雖然只約占全球總水量的3.5%，但淡水幾乎都分布在陸地。整個人類生活在陸地，最復雜的水文過程也發(fā)生在陸地，因此對陸地上的水的研究尤其受到人們的重視。陸地水文學是水文科學的主要組成部分。有關(guān)海洋和大氣中的水文知識，現(xiàn)已分別歸入海洋學和大氣科學的范疇里了。

水文學學科內(nèi)容

水文學與氣象學、海洋學、地質(zhì)學、自然地理學等學科關(guān)系密切。廣義的水文學可分為水文氣象學、海洋水文學和陸地水文學。水文氣象學主要研究大氣中水汽的變化規(guī)律，包括大氣中的水循環(huán)和水量平衡，以蒸發(fā)、凝結(jié)、降水為主要方式的大氣與下墊面的水分交換，是水文學與氣象學的邊緣學科。海洋水文學主要研究海洋的水文現(xiàn)象，包括波浪、潮汐和海流等，屬海洋學的內(nèi)容之一。陸地水文學主要研究陸地上各種水體的水文現(xiàn)象和運動規(guī)律。隨著生產(chǎn)發(fā)展的需要和研究工作的深入，已形成河流水文學、湖泊水文學、冰川水文學、地下水水文學等分支。陸地水文學中直接為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等生產(chǎn)部門服務的內(nèi)容稱為應用水文學。狹義的水文學通常指陸地水文學和應用水文學。

水文學研究方法

概括為：①成因分析法。即以收集水文站網(wǎng)的大量實測資料及室內(nèi)試驗資料為基礎(chǔ)，研究水文現(xiàn)象的形成過程、物理機理和相互關(guān)系，建立水文現(xiàn)象與影響因素的定量關(guān)系或水文模型。②數(shù)理統(tǒng)計法。水文現(xiàn)象兼有確定性和隨機性，可以把某些水文現(xiàn)象看作隨機事件，用概率論和數(shù)理統(tǒng)計的原理和方法，對某些水文現(xiàn)象進行頻率分析，推求各種頻率(或重現(xiàn)期)的水文數(shù)據(jù)。③地區(qū)分析法。氣候與自然地理條件具有地區(qū)性分布的特點，水文現(xiàn)象也有一定程度的地區(qū)相似性，因此可研究水文要素分類和分區(qū)的特征值或建立區(qū)域性經(jīng)驗公式，或繪制各種特征值等值線圖和分區(qū)圖。

水文學追溯

人類探索除水害、興水利的歷史，猶如人類的文明史那樣悠久。在生產(chǎn)實踐中，特別在與水旱災害的斗爭中，人類不斷觀測各種水文現(xiàn)象，思考和研究它們的規(guī)律，積累起關(guān)于水的豐富知識，逐漸形成、并不斷發(fā)展了水文科學。

水文學源遠流長，經(jīng)歷了漫長的醞釀時期，而它的飛躍發(fā)展則是最近一個世紀的事。同自然科學的許多學科相似，人們還難以找出公認的里程碑，把水文科學的歷史進程劃分成若干明確的階段。我們只是順著它前進的足跡，大體劃分以下。

水文學萌芽時期

(遠古至約公元1400年)

在尼羅河、幼發(fā)拉底河、恒河和黃河這些古老文化發(fā)祥地的遺跡中，我們可以看到這一時期已經(jīng)開始了原始的水文觀測。最早的水位觀測是在中國和埃及開始的。

約公元前22世紀，中國傳說中的大禹治水，已“隨山刊木”(立木于河中)，觀測河水漲落。此后，戰(zhàn)國時李冰設(shè)于都江堰的“石人”，隋代的石刻水則，宋代的水則碑等，表明水位觀測不斷進步。

最早的雨量觀測于公元前四世紀首先在印度出現(xiàn)，中國于公元前三世紀的秦代已開始有呈報雨量的制度，到了公元1247年，已有了較科學的雨量器和雨深計算方法，并開始用“竹籠驗雪”以計算平地降雪深度。明代劉天和在治理黃河工作中，已采用手制“乘沙量水器”測定河水中泥沙的數(shù)量。

中國古籍《呂氏春秋》中寫道：“云氣西行云云然，冬夏不輟；水泉東流，日夜不休，上不竭，下不滿，小為大，重為輕，國道也?！碧岢隽藰闼氐乃难h(huán)概念。成書于公元約六世紀初的《水經(jīng)注》中，記述了當時中國境內(nèi)1252條河流的概況，成為水文地理考察的先驅(qū)。

誠然，這些原始的水文觀測和水文知識是膚淺零星的，但已為當時生活和生產(chǎn)提供了重要的水文資料。例如，根據(jù)雨量多少決定稅收的多少，根據(jù)上游的水位向下游傳遞水情等，標志著水文科學的萌芽。

水文學奠基時期

(約1400～1900)

歐洲文藝復興帶來的科學思想的解放和科學技術(shù)的進步，為水文科學發(fā)展成為獨立的學科奠定了基礎(chǔ)。這一時期，水文儀器的發(fā)明使水文觀測進入了科學的定量觀測階段。

1663年雷恩和胡克創(chuàng)制了翻斗式自記雨量計，1687年哈雷創(chuàng)制測量水面蒸發(fā)量的蒸發(fā)器，1870年埃利斯發(fā)明旋槳式流速儀，1885年普賴斯發(fā)明旋杯式流速儀。這些近代水文儀器使流量、流速、蒸發(fā)、降水的觀測達到了相當?shù)木?，利用這些近代水文儀器進行水文觀測的各種水文站陸續(xù)出現(xiàn)。

1746年，中國在黃河老壩口設(shè)立了全國第一個正規(guī)水位站，開始系統(tǒng)觀測水位，并進行報汛。這些成就使水文現(xiàn)象的觀測視野在深度和廣度上空前擴大，為水文科學在理論上的發(fā)展創(chuàng)造了條件。

在這一時期，近代水文科學理論開始逐漸形成。1674年佩羅提出了水量平衡的概念，成為水文科學最基本的原理之一；1738年伯努利父子發(fā)表水流能量方程，1775年謝才發(fā)表明渠均勻流公式；1802年道爾頓建立了研究水面蒸發(fā)的道爾頓公式；1856年，達西發(fā)表了描述孔隙介質(zhì)中地下水運動的達西定律；1851年莫萬尼提出了匯流和徑流系數(shù)的概念，并發(fā)表了計算最大流量的著名推理公式。

這些科學理論的創(chuàng)立，為水文科學在河道水流、蒸發(fā)、地下水運動、徑流形成和水文循環(huán)等領(lǐng)域的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)，它表明人類對水文現(xiàn)象的認識已由萌芽時期那種膚淺零星的知識，發(fā)展到了比較深刻系統(tǒng)的知識。同時也表明，人類對地球上水的運動、變化規(guī)律的探索，已發(fā)展到以大量觀測事實為基礎(chǔ)，進行假說、演繹和推理，進而建立各理論體系的近代科學方法論。

19世紀末，專門水文研究機構(gòu)開始出現(xiàn)，一些國家開始出版水文年鑒。弗里西著的《河流水文測驗方法》、福雷爾著的《日內(nèi)瓦湖湖泊志》、馬略特著的《水的運動》等水文學專著陸續(xù)出版。這些著作總結(jié)了當時水文觀測和理論研究的成就，標志著水文科學作為一門近代科學已奠定基礎(chǔ)。

水文學興起時期

應用水文學(約1900～1950)

這一時期，水文科學在觀測方法，理論體系和研究領(lǐng)域等方面繼續(xù)取得新成就，但它最重要的進展是應用水文學的興起。

進入20世紀，特別是第一次世界大戰(zhàn)以后，大量興起的防洪、灌溉、交通工程和農(nóng)業(yè)、林業(yè)乃至城市建設(shè)向水文科學提出越來越多的新課題，解決這些課題的方法也由經(jīng)驗的、零碎的逐漸理論化和系統(tǒng)化，水文科學的應用特色逐漸表現(xiàn)出來。

首先，從1914年到1924年，經(jīng)過黑曾、福斯特等人的工作，把概率論、數(shù)理統(tǒng)計的理論和方法系統(tǒng)地引入了水文科學，使水文變量(如洪峰和洪量)和它出現(xiàn)的機率聯(lián)系起來，為預估工程未來運行時期內(nèi)可能出現(xiàn)的水文情勢開辟了道路。

接著，從1932年到1938年，謝爾曼、霍頓、麥卡錫、斯奈德等人在產(chǎn)流和匯流計算方面取得開拓性進展，為根據(jù)降雨推算洪水開辟了道路。隨后，克拉克、林斯雷等人在單位線、多個水文變量聯(lián)合分析和徑流調(diào)節(jié)的理論、方法等方面發(fā)展并豐富了上述的內(nèi)容。

在此期間，水文站在世界范圍內(nèi)發(fā)展成規(guī)模宏大的水文站網(wǎng)系統(tǒng)，這些成就為應用水文學的興起在理論上、方法上和資料條件方面奠定了基礎(chǔ)，并率先形成了它最重要的分支學科——工程水文學。接著，農(nóng)業(yè)水文學、森林水文學、都市水文學也相繼興起。

1949年，林斯雷和柯勒、保羅赫斯合著《應用水文學》；同年，姜斯敦和克樂斯合著的《應用水文學原理、美國土木工程師學會編著的《水文學手冊》等應用水文學專著陸續(xù)問世，總結(jié)了這一時期的成就，標志著應用水文學的誕生。應用水文學，以它直接為生產(chǎn)和生活提供多方面服務這一鮮明特征，獲得迅速發(fā)展，成為近代水文科學體系中最富有生氣的分支學科。

水文學現(xiàn)代水文

20世紀50年代以來，社會生產(chǎn)規(guī)?？涨皵U大，科學技術(shù)進入了新的發(fā)展時期，并正在出現(xiàn)新的技術(shù)革命，人類改造自然的能力迅速增強，人與水的關(guān)系已經(jīng)由古代的趨利避害，和近代較低水平的興利除害，發(fā)展到了現(xiàn)代較高水平的興利除害的新階段。這個新階段賦予水文科學以新的動力和新的特色。

首先，由于人類對水資源的突出需求，水文科學的研究領(lǐng)域正在向著為水資源最優(yōu)開發(fā)利用的方向發(fā)展，以期為客觀評價、合理開發(fā)、充分利用和保護水資源提供科學依據(jù)

其次，大規(guī)模的人類活動對自然水體，進而對自然環(huán)境正在產(chǎn)生多方面的影響。研究和評價人類活動的水文效應和這種效應的環(huán)境意義，揭示人類活動影響下水文現(xiàn)象的規(guī)律，進而探討水文分析的新方法和新途徑，防止人類活動對水文循環(huán)的影響朝著不利于人類生存環(huán)境的方向發(fā)展，這一切正在成為水文科學面臨的新課題。

另外，現(xiàn)代科學技術(shù)使獲取水文信息的手段和分析水文信息的方法有了長足的進步。例如，遙感技術(shù)的應用，使同時觀測大范圍內(nèi)的宏觀水文現(xiàn)象成為可能；核技術(shù)的應用使人們能夠獲得微觀水文信息；水文模擬方法、水文隨機分析方法、水文系統(tǒng)分析方法，使人們研究水文現(xiàn)象的能力發(fā)展到新的水平；尤其是電子計算機的應用，使水文科學從水文觀測到基本規(guī)律的研究，由人力和機械操作，發(fā)展到以電子計算機為核心的自動化。

水文科學和其他科學之間的邊緣科學正在不斷興起，學科間的空隙逐漸得到填補。同時，人們開始看到，水已成為影響社會發(fā)展的重要因素。水在表現(xiàn)它的自然屬性的同時，它的社會屬性也日益表現(xiàn)出來，并逐漸為人們所認識。因此，水文科學將有可能發(fā)展成為具有自然科學和社會科學雙重性質(zhì)的一門綜合性科學。

書名:水文學(高等學校試用教材)

ISBN:711204642

作者：郭雪寶沈恬

出版社:中國建筑工業(yè)出版社

定價：22

頁數(shù):0

出版日期：2005-12-1

版次:1

開本：16開

包裝:平裝

水文學內(nèi)容簡介

本書參照1983年全國高校給水排水工程專業(yè)教材大綱會議修訂的《水文學》教材編寫大綱，考慮環(huán)境工程類專業(yè)要求和近年來文學學科的進展編寫的。內(nèi)容包括水文循環(huán)與水資源、河流、水文資料的搜集和整理，水文統(tǒng)計的基本知識和方法，年徑流分析和計算，枯水與洪水等。各章附有學習指導和復習思考題。本書可作為高等學校給水排水工程專業(yè)、環(huán)境工程類專業(yè)的教學用書，也可作市政工程、環(huán)境監(jiān)測、水文地質(zhì)、道路工程等專業(yè)的教學參考書。

水文學目錄

緒論

1. 水文學的研究對象

2. 水文學發(fā)展簡介

3. 水文學的體系

4. 水文學的地理研究方向——地理水文學

5. 水文現(xiàn)象的主要特點

6. 水文學的研究方法

7. 水文學課程性質(zhì)及教學目的要求

第一章 地球上水的性質(zhì)與分布

第一節(jié) 地球上水的物理

第二節(jié) 地球上水的化學

第三節(jié) 地球上水的分布與水資源

第二章 地球上的水循環(huán)

第一節(jié) 水循環(huán)概述

第二節(jié) 水量平衡

第三節(jié) 蒸發(fā)

第四節(jié) 水汽擴散與輸送

第五節(jié) 降水

第六節(jié) 下滲

第七節(jié) 徑流

第三章 陸地表面水的組成與運動

第一節(jié) 陸地表面水的組成與結(jié)構(gòu)

第二節(jié) 流域產(chǎn)流與匯流

第三節(jié) 河流的水情

第四節(jié) 河水的運動

第五節(jié) 冰川運動與補給

第六節(jié) 湖水的運動與調(diào)蓄

第七節(jié) 徑流向海匯集及其效應

第四章 海洋的結(jié)構(gòu)與海水的運動

第一節(jié) 海洋的組成與結(jié)構(gòu)

第二節(jié) 波浪

第六章 人類活動對水環(huán)境的影響

第一節(jié) 人類活動的水文效應

第二節(jié) 人類活動對水體水質(zhì)的影響

書名： 水文學

作　者：管華

出版社：科學出版社

出版時間：2010年6月1日

ISBN: 9787030277008

開本：16開

定價： 26.00元

水文學內(nèi)容簡介

《水文學》全面系統(tǒng)地介紹了水文學的基本知識、基本理論和基本研究方法。全書共分緒論和九章，其中緒論闡述了水文學的研究對象、水文現(xiàn)象的特點、水文學的產(chǎn)生和發(fā)展；第一章 論述了水文循環(huán)與水量平衡的理論；第二章 論述了水分循環(huán)各環(huán)節(jié)的概念和理論；第三章 至第六章 分別論述了河流、湖泊、沼澤、冰川、地下水、海洋等各種水體的水文規(guī)律和研究方法；第七章 和第八章 論述了天然水質(zhì)及其保護和人類活動的水文效應問題；第九章 論述了水文區(qū)劃的基本理論與方法。

《水文學》可作為師范大學地理科學專業(yè)的教材或參考書，也可作為水利、國土管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃、環(huán)境保護、資源開發(fā)與管理等相關(guān)專業(yè)的學生、教師、科技人員、管理人員的參考用書。

水文學圖書目錄

序

前言

緒論

第一章 地球上的水循環(huán)與水量平衡

第一節(jié) 地球上水的分布

第二節(jié) 地球上的水循環(huán)

第三節(jié) 地球上的水量平衡

第四節(jié) 水循環(huán)研究的發(fā)展

第二章 水循環(huán)的基本環(huán)節(jié)

第一節(jié) 蒸發(fā)與散發(fā)

第二節(jié) 水汽擴散與輸送

第三節(jié) 降水

第四節(jié) 下滲

第五節(jié) 徑流

第三章 河流

第一節(jié) 河流、水系和流域

第二節(jié) 河流的水情要素

第三節(jié) 徑流形成的理論與計算

第四節(jié) 水文統(tǒng)計方法

第五節(jié) 河流水文情勢

第四章 湖泊、沼澤和冰川

第一節(jié) 湖泊

第二節(jié) 沼澤

第三節(jié) 冰川

第五章 地下水

第一節(jié) 地下水的賦存

第二節(jié) 地下水的類型

第三節(jié) 地下水的運動

第四節(jié) 地下水的動態(tài)與均衡

第六章 海洋

第一節(jié) 海洋的分布與分類

第二節(jié) 海水的物理性質(zhì)

第三節(jié) 海水的化學性質(zhì)

第四節(jié) 波浪

第五節(jié) 潮汐

第六節(jié) 洋流

第七章 天然水質(zhì)與保護

第一節(jié) 天然水質(zhì)

第二節(jié) 水體污染

第三節(jié) 水質(zhì)調(diào)查與評價

第四節(jié) 水質(zhì)保護

第八章 人類活動的水文效應

第一節(jié) 土地利用/覆被變化的水文效應

第二節(jié) 城市化的水文效應

第三節(jié) 水利和水保工程的水文效應

第四節(jié) 人類活動水文效應的研究方法

第九章 水文區(qū)劃

第一節(jié) 水文區(qū)劃概述

第二節(jié) 水文區(qū)劃的理論與方法

第三節(jié) 中國水文區(qū)劃

水文學動態(tài)系統(tǒng)

地球上現(xiàn)有約13.9億立方公里的水，它以液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)分布于地面、地下和大氣中，形成河流、湖泊、沼澤、海洋、冰川、積雪、地下水和大氣水等水體，構(gòu)成一個浩瀚的水圈。水圈處于永不停息的運動狀態(tài)，水圈中各種水體通過蒸發(fā)、水汽輸送、降水、地面徑流和地下徑流等水文過程緊密聯(lián)系，相互轉(zhuǎn)化，不斷更新，形成一個龐大的動態(tài)系統(tǒng)。

在這個系統(tǒng)中，海水在太陽輻射下蒸發(fā)成水汽升入大氣，被氣流帶至陸地上空，在一定的天氣條件下，形成降水落到地面。降落的水一部分重新蒸發(fā)返回大氣，另一部分在重力作用下，或沿地面形成地面徑流，或滲入地下，形成地下徑流，通過河流匯入湖泊，或注入海洋。從海洋或陸地蒸發(fā)的水汽上升凝結(jié)，在重力作用下直接降落在海洋或陸地上。

水文學水文循環(huán)

水的這種周而復始不斷轉(zhuǎn)化、遷移和交替的現(xiàn)象稱水文循環(huán)。不過，上述只是全球水文循環(huán)輪廓的幾筆速寫，而水文循環(huán)的實際情況要復雜得多。在地面以上平均約11公里的大氣對流層頂至地面以下1～2公里深處的廣大空間，無處不存在水文循環(huán)的行蹤。

不同緯度帶的大氣環(huán)流使一些地區(qū)成為蒸發(fā)大于降水的水汽源地，而使另一些地區(qū)成為降水大于蒸發(fā)的水汽富集區(qū)；不同規(guī)模的跨流域調(diào)水工程能夠改變地面徑流的路徑，全球任何一個地區(qū)或水體都存在著各具特色的區(qū)域水文循環(huán)系統(tǒng)，各種時間尺度和空間尺度的水文循環(huán)系統(tǒng)彼此聯(lián)系著、制約著，構(gòu)成了全球水文循環(huán)系統(tǒng)。

水文學內(nèi)因

全球每年約有577000立方公里的水參加水文循環(huán)。水文循環(huán)的內(nèi)因，是水在自然條件下能進行液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)三相轉(zhuǎn)換的物理特性，而推動如此巨大水文循環(huán)系統(tǒng)的能量，是太陽的輻射能和水在地球引力場所具有的勢能。

水文循環(huán)是自然界最重要的物質(zhì)循環(huán)，它成云致雨，影響著一個地區(qū)的氣候和生態(tài)，塑造地貌和實現(xiàn)地球化學物質(zhì)的遷移，像鏈條一樣連結(jié)著全球的生命，為人類提供不斷再生的淡水資源和水能資源。水文循環(huán)使我們生活的星球變得生機勃勃。倘若沒有水和水文循環(huán)，我們的星球會像月球一樣，是一幅沒有生命，寂靜荒漠的圖景。

水文學各種形態(tài)

水在循環(huán)過程中的存在和運動的各種形態(tài)，如蒸發(fā)、降水、河流和湖泊中的水位漲落、冰情變化、冰川進退、地下水的運動和水質(zhì)變化等，統(tǒng)稱水文現(xiàn)象。水文現(xiàn)象在各種自然因素和人類活動影響下，在空間分布或時間變化上都顯得十分復雜。

水文現(xiàn)象的時間變化過程存在著有周期而又不重復的性質(zhì)，一般稱為“準周期”性質(zhì)。例如，潮汐河口的水位存在以半個或一個太陰日為周期的日變化；河流每年出現(xiàn)水量豐沛的汛期和水量較少的枯季；通過長期觀測可以看到，河流、湖泊的水量存在著連續(xù)豐水年與連續(xù)枯水年的交替，表現(xiàn)出多年變化。

形成這種周期變化的基本原因，是地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)、地球和月球的相對運動，還包括太陽活動，如太陽黑子的周期性運動的影響。它們導致太陽輻射的變化和季節(jié)的交替，使水文現(xiàn)象也出現(xiàn)相應的周期變化。當然，水文現(xiàn)象還受眾多其他因素的影響，這些因素自身在時間上也不斷地變化，并且相互作用和相互影響著。

水文學概論

由于水在人類生存和社會發(fā)展中的重要作用，所以水文科學不單純是一門基礎(chǔ)科學，也是一門廣泛為生產(chǎn)和生活服務的應用科學。

水文科學不斷從數(shù)學、物理學、化學等基礎(chǔ)科學中汲取養(yǎng)料。它運用數(shù)學力學定律和方法描述水的運動；運用物理學中的熱學、聲學和光學原理，研究水體的熱狀態(tài)和解釋水體中的聲學和光學現(xiàn)象；根據(jù)化學鍵和分子締合的理論，闡明水的液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)的轉(zhuǎn)化原因和方式等等。

因為水文循環(huán)使水圈、大氣圈和巖石圈緊密聯(lián)系，所以，水文科學又與地球科學體系中的大氣科學、地質(zhì)學和自然地理學等的關(guān)系密切。

水文學初級研究

水文科學開始主要研究河流、湖泊、沼澤、冰川和積雪，以后擴展到地下水、大氣中的水和海洋中的水。傳統(tǒng)的水文科學是按研究對象劃分分支學科的，主要有：河流水文學、湖泊水文學、沼澤水文學、冰川水文學、雪水文學、水文氣象學、地下水水文學、區(qū)域水文學和海洋水文學等。

河流水文學也稱河川水文學，研究河流的自然地理特征、河流的補給、徑流形成和變化規(guī)律、河流的水溫和冰情、河流泥沙運動和河床演變、河水的化學成分、河流與環(huán)境的關(guān)系等。

湖泊水文學主要研究湖泊中的水量變化和運動，湖水的物理特性和化學成分、湖泊沉積湖泊的利用等。

沼澤水文學研究沼澤徑流、沼澤水的物理化學性質(zhì)、沼澤對河流和湖泊的補給、沼澤改良等。

冰川水文學主要研究冰川的分布、形成和運動、冰川融水徑流的形成過程及其時空分布、冰川突發(fā)性洪水的形成機制和預測、冰川水資源的利用。

雪水文學主要研究積雪的數(shù)量和分布、融雪過程、融雪水對河流和湖泊的補給、融雪洪水的形成和預報，有時把雪水文學和冰川水文學合稱為雪冰水文學。

水文氣象學研究水圈和大氣圈的相互關(guān)系，包括大氣中水文循環(huán)和水量平衡，以蒸發(fā)、凝結(jié)、降水為主要方式的大氣與下墊面的水分交換，其中尤其著重研究暴雨和干旱發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律。

地下水水文學主要研究地下水的形成和運動，地下水與河流，湖泊的相互補給，地下水資源的評價和開發(fā)利用。

區(qū)域水文學著重研究某些特定地區(qū)的水文現(xiàn)象，如河口水文，坡地水文、平原水文、巖溶地區(qū)水文、干旱地區(qū)水文現(xiàn)象等。

海洋水文學著重研究海水的物理性質(zhì)和化學成分，海洋中的波浪、潮汐、洋流、海岸帶泥沙運動等。上述諸學科通常也統(tǒng)稱為普通水文學或水文學。

水文學分支

水文科學主要通過定點觀測、野外查勘和水文實驗(主要是野外實驗)等手段，獲得水體時空分布和運動變化的信息，因而逐漸形成了水文測驗學、水文調(diào)查、水文實驗三個分支學科。

水文測驗學研究如何正確、經(jīng)濟、迅速地測定各種水文要素的數(shù)量及其在時間和空間上的變化，主要包括站網(wǎng)布設(shè)、測驗方法和資料整編方法的研究。還包括測量儀器的研制和資料存儲、檢索、傳送系統(tǒng)的研究。

水文調(diào)查是水文科學的野外勘測和考察部分，旨在對水體形態(tài)和數(shù)量、集水面積內(nèi)的自然地理條件等作出科學的分析和訐價。在中國，歷史大暴雨、歷史大洪水和枯水的調(diào)查是水文調(diào)查的重要內(nèi)容。

水文實驗旨在通過野外和室內(nèi)實驗，揭示水文循環(huán)過程各環(huán)節(jié)中水的運動、變化的某些規(guī)律，如水向土中下滲的規(guī)律，土壤水的運動規(guī)律、徑流形成規(guī)律、土壤和水面蒸發(fā)的規(guī)律，以及人類活動的水文效應等。

水文科學作為一門應用科學主要包括工程水文學、農(nóng)業(yè)水文學、森林水文學、都市水文學、醫(yī)療(衛(wèi)生)水文學等分支學科，其中以工程水文學發(fā)展最為迅速。

工程水文學包括水文計算、水利計算、水文預報等組成部分，水文計算和水利計算為各類防洪工程、灌溉工程、水力發(fā)電、航運工程、道路和橋捅工程、軍事工程等的規(guī)劃、設(shè)計提供水文依據(jù)。

水文預報為工程的施工和運轉(zhuǎn)及國民經(jīng)濟各部門提供洪水、枯水、冰情等各種形式的水文預報。

農(nóng)業(yè)水文學主要研究水分—土壤—植物系統(tǒng)中與作物生長有關(guān)的水文問題，尤其著重研究植物散發(fā)和土壤水的運動規(guī)律，為農(nóng)業(yè)規(guī)劃和農(nóng)作物增產(chǎn)提供水文依據(jù)。

森林水文學著重研究森林在水文循環(huán)中的作用即森林的水文效應，包括森林對降水、蒸發(fā)和徑流形成的影響。

都市水文學是應用水文學中較年輕的分支學科著重研究城市發(fā)展中的水資源、墟市排水的環(huán)境效應和城市對徑流形成的影響等問題。

水文學分支研究

20世紀50年代以來，隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，水文科學不斷引入許多其他學科的新成就，出現(xiàn)了一些新的分支學科，例如，在水文調(diào)查和水文預報中，研究遙感技術(shù)的應用，逐漸形成遙感水文學；在水文實驗、地下水運動研究中應用核技術(shù)，逐漸形成同位素水文學；隨機過程的理論和方法的引入，逐漸形成隨機水文學。

這些新的分支學科雖然在成熟程度上都還不能與水文科學體系中原有學科相提并論，但它們表明，水文科學在繼續(xù)分蘗、不斷萌發(fā)新的分支。

生態(tài)水文學一詞從上世紀90年代開始被廣泛使用以致沖淡了人們對生態(tài)水文學內(nèi)涵的思考。盡管有很多人在思考什么是生態(tài)水文學，但由于各人的研究領(lǐng)域和興奮點不同，有關(guān)生態(tài)水文學的概念仍相當混亂。按時間順序，我們列出一些關(guān)于生態(tài)水文學的定義：

1、生態(tài)水文學是研究所有生命及無生命組成的交互關(guān)系中的水文過程、現(xiàn)象及特性的科學( Timchenko，1994) 。

2、Hatton認為生態(tài)水文學是指在一系列環(huán)境條件下來探討生態(tài)水文過程，它考慮了干旱地區(qū)、濕地、森林、河流和湖泊的生態(tài)水文過程（Hatton，1997）。

3、Post等則認為它是研究水文、氣象及生態(tài)過程之間的關(guān)系，包括不同時間下水文過程如何影響到生態(tài)過程及生態(tài)系統(tǒng)及地貌又如何回饋或影響到水文過程兩個核心問題（Post等，1998， EOS 79(43)）。

4、Baird等則認為它是研究植物與水的相互作用以及與植物生長相關(guān)的水文過程（Baird and Wilby，1999）。

5、Rodriguez-Iturbe (2000)(Water Resources 36(1))則定義生態(tài)水文學為研究不同生態(tài)形式及過程中的水文機制的科學。Rodriguez-Iturbe 認為它是在氣候－土壤－植被動態(tài)過程中研究水文機制，以便預測生物對全球變化的響應 (Rodriguez-Iturbe，2000)。

6、1997年俄羅斯彼德堡國立水文氣象學院出版教材《水資源(陸地水)利用和保護的生態(tài)觀》中提出“生態(tài)水文學(水利生態(tài)學)”、“水利生態(tài)系統(tǒng)”等概念，提出新的學科方向要研究具體“水對象”(河、湖、水庫等)群體態(tài)勢的定性定量的評價，研究不同層次和尺度的水體生態(tài)系統(tǒng)。

7、Nuttle認為它是關(guān)于水文過程對生態(tài)系統(tǒng)分布結(jié)構(gòu)功能影響以及生物過程對水循環(huán)要素影響的交叉學科（Nuttle 2002）；

8、生態(tài)水文學整合了生態(tài)及水文知識，以了解生態(tài)系如何改變水文特性，而這些水文特性又如何影響生態(tài)系功能，雖仍為研究生態(tài)與水文之關(guān)系，但較偏向水文特性之探討。認為（黃土高原生態(tài)水文研究，林業(yè)出版社，2000），在科學體系上，生態(tài)水文學屬于地球科學范疇，是水文學的一個分支，是生態(tài)學與水文學的交叉學科。

9、生態(tài)水文學就是將水文學知識應用于生態(tài)建設(shè)和生態(tài)系統(tǒng)管理的一門科學。主要研究生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)水文循環(huán)與轉(zhuǎn)化和平衡的規(guī)律，分析生態(tài)建設(shè)、生態(tài)系統(tǒng)管理與保護中與水有關(guān)的問題。如生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化對水文系統(tǒng)中水質(zhì)、水量、水文要素的平衡與轉(zhuǎn)化過程的影響；生態(tài)系統(tǒng)中水質(zhì)與水量的變化規(guī)律及其預測預報方法；水文水資源空間分異與生態(tài)系統(tǒng)對位關(guān)系。因此，我們認為：生態(tài)水文學是基于生態(tài)學與水文學的一門交叉學科。通過生態(tài)學及水文學知識的整合以進一步了解水與生態(tài)系統(tǒng)的相互作用過程與規(guī)律，把穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)特性作為水資源可持續(xù)利用的管理目標。

生態(tài)水文學的發(fā)展與中國生態(tài)需水問題

中國是一個降水時間空間分布非常不均勻、人口壓力大的發(fā)展中國家。人口、資源與環(huán)境的矛盾比較突出。人均淡水資源僅為世界人均量的1/4，居世界第109位，已被列入全世界人均水資源13個貧水國家之一。全國600多座城市中，已有400多個城市存在供水不足問題，其中比較嚴重的缺水城市達110個。

對于生態(tài)水文學這一新的邊緣性交叉學科的完整、定義仍然存在諸多爭議，綜合各位學者對于生態(tài)水文學的理解和理論闡述，相對比較一致的觀點認為該學科是揭示生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)格局和生態(tài)過程水文學機制的科學，探討生態(tài)系統(tǒng)中植物對于水文過程的影響以及水文過程對于植物生長和分布作用，以植物與水分關(guān)系為學科研究基礎(chǔ)，以土壤水分及植被蒸散為核心研究內(nèi)容，以生態(tài)過程和水文過程耦合機制的尺度效應為學科關(guān)鍵點，以水資源可持續(xù)利用和維持生態(tài)系統(tǒng)健康和可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)為學科研究目標。研究對象包括濕地生態(tài)系統(tǒng)、干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、河流生態(tài)系統(tǒng)和湖泊生態(tài)系統(tǒng)等不同生態(tài)系統(tǒng)類型。所以，生態(tài)水文問題被我國許多學者認為是中國寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境建設(shè)和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。

生態(tài)水文學是一種對環(huán)境有利、經(jīng)濟可行和社會可接受的有效方式。由于生態(tài)退化等問題的出現(xiàn)，生態(tài)水文學成為中國西部生態(tài)需水問題研究的熱點問題之一。西部地區(qū)特別是青藏高原，是我國許多江河的發(fā)源地，素有中國“水塔”之稱。也分布著大量的濕地和湖泊，保護這些地區(qū)的濕地和湖泊，不僅對保護局地生態(tài)環(huán)境，而且對保護江河源的生態(tài)環(huán)境都具有重要意義。

此外，西北干旱區(qū)內(nèi)陸河流域開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境的保護、北方地區(qū)人工植被的土壤干化、植物固沙中流沙斑塊的面積和格局對沙地水分平衡的影響等問題，都需要對生態(tài)水文學機制進行深入了解。干旱區(qū)生產(chǎn)用水和生態(tài)用水的關(guān)系以及維持干旱內(nèi)陸河流域持續(xù)發(fā)展的生態(tài)需水，特別是維持內(nèi)陸河下游天然綠洲穩(wěn)定的生態(tài)需水等問題，也需要應用生態(tài)水文學的方法去深入研究。2100433B

現(xiàn)代水文學是在近幾十年來由于先進科學技術(shù)和理論方法的引入以及經(jīng)濟社會各項人類活動的深入，不斷豐富水文學而形成的。與傳統(tǒng)水文學相比，具有以下特點。

（1）現(xiàn)代水文學以新技術(shù)（計算機技術(shù)、3S技術(shù)等）應用為支撐，在宏觀和微觀方向上得到了深入發(fā)展。在宏觀上，現(xiàn)代水文學研究全球氣候變化、人類活動影響和自然環(huán)境變化下的水循環(huán)。在微觀上，現(xiàn)代水文學研究SVAT（土壤～植被～大氣系統(tǒng)）中水分與熱量的交換過程，探討“三水”、“四水”或“五水”（大氣水、地表水、土壤水、地下水及植被水）的轉(zhuǎn)化規(guī)律。此外，現(xiàn)代水文學還十分注重水文尺度問題和水資源可持續(xù)利用中水文學基礎(chǔ)問題的研究。

（2）更加注重水文信息的挖掘。由于先進技術(shù)的引用，使復雜、困難的水文信息獲取成為現(xiàn)實，原來不能得到或需要很大代價才能得到的水文信息，現(xiàn)在成為可能或容易。這為深入研究水文學提供了支持。

（3）更加深入開展深層次的水文科學基礎(chǔ)研究。包括：水文極值（洪水和干旱）問題的認識、預測與減災，全球冰圈、氣候和溫室效應的相互作用，冰蓋河流水文學，水文與大氣交換作用等。

（4）更加注重人類活動對水循環(huán)影響的研究。包括：土地利用變化對徑流的影響；地表水和地下水、水量水質(zhì)相互作用問題；城市化對地表和地下水演化的影響；生態(tài)水文學研究。

（5）對水文學上眾多難點問題（如不確定性問題、非線性問題、水文尺度問題等）開展力所能及的研究。

（6）傳統(tǒng)的水文學多側(cè)重于研究自然界水循環(huán)的水量方面，多采用水文現(xiàn)象觀測、實驗等手段，運用傳統(tǒng)的數(shù)學、物理方法來研究，其應用多限于洪水預報、水文水利計算等工程技術(shù)問題。但是，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，人類對水的需求不斷增大，對生活環(huán)境的質(zhì)量要求也愈來愈高。自然界發(fā)生的洪水和干旱等災害以及人類經(jīng)濟活動造成的水污染和生態(tài)系統(tǒng)破壞，對經(jīng)濟社會發(fā)展和人類生命財產(chǎn)造成的損失也愈來愈大。如何解決實際問題中出現(xiàn)的與水有關(guān)的各種矛盾？如何實現(xiàn)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展？這對傳統(tǒng)水文學的發(fā)展提出了挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代水文學就需要針對這些實際問題，重點開展水資源及人類活動水文效應的研究。

現(xiàn)代水文學有別于傳統(tǒng)水文學，主要表現(xiàn)在“現(xiàn)代”（Modern）二字上。它應該是對水文學上全新的概念、思路和方法的總結(jié)。具體地說，它是以現(xiàn)代新技術(shù)（如計算機技術(shù)、3S技術(shù)等）應用為支撐，以現(xiàn)代新理論、新方法（如灰色系統(tǒng)理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、分形幾何等）為基礎(chǔ)，以研究和解決現(xiàn)代出現(xiàn)的新問題、新要求（如水環(huán)境、人類活動影響、水資源短缺、水資源可持續(xù)利用等）為動力，對水文學基礎(chǔ)理論及應用進行深入研究。

本節(jié)引自文獻[1]。

Ingram于1987年就提出了生態(tài)水文學概念，并于1992年Dublin國際水與環(huán)境大會正式提出生態(tài)水文學作為一門獨立的邊緣性學科，而中國學者開始采用生態(tài)水文學概念，開展生態(tài)水文學相關(guān)的獨立研究活動已經(jīng)是進入21世紀以后的事情了。

可查的國內(nèi)大陸學者關(guān)于生態(tài)水文學介紹方面的第一篇中文文獻是王根緒等在《地球科學進展》16卷第3期發(fā)表的《生態(tài)水文科學研究的現(xiàn)狀與展望》。與國際上對于生態(tài)水文學的討論一樣，對于該新的學科的定義和爭論一直持續(xù)。

在爭論進行的同時，采用生態(tài)水文學的方法和理論開展針對東北濕地生態(tài)系統(tǒng)、湖泊生態(tài)系統(tǒng)、西北干旱半干旱和寒冷地區(qū)生態(tài)水文學的研究正在積極開展，并取得了良好的成果。從研究的內(nèi)容方面而言，不僅開展了流域為單元的生態(tài)水文學研究，而且對于生態(tài)水文過程的分析也進行的更加深入，不僅開展了植被動態(tài)與生態(tài)水文關(guān)系的研究而且對于林地土壤大孔隙特征與森林生態(tài)水文關(guān)系的研究也在進行。不過，就開展生態(tài)水文學研究的空間區(qū)域和生態(tài)系統(tǒng)類型而言，在中國的熱帶、亞熱帶地區(qū)森林和疏林生態(tài)系統(tǒng)中開展生態(tài)水文學研究的還未見報道。