水文學(xué)(hydrology)
研究地球水圈的存在與運(yùn)動的科學(xué)。它主要研究地球上水的形成、循環(huán)、時空分布、化學(xué)和物理性質(zhì)以及水與環(huán)境的相互關(guān)系，為人類戰(zhàn)勝洪水與干旱、充分合理開發(fā)和利用水資源，不斷改善人類生存和發(fā)展的環(huán)境條件，提供科學(xué)依據(jù)。
學(xué)科內(nèi)容
水文學(xué)既是地球科學(xué)中一門獨立的基礎(chǔ)科學(xué),與氣象學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)、植物生態(tài)學(xué)等有著密切的聯(lián)系；又是一門應(yīng)用科學(xué)，廣泛地為水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市、交通等部門服務(wù)。廣義的水文學(xué)包括海洋水文學(xué)、水文氣象學(xué)，陸地水文學(xué)和應(yīng)用水文學(xué)。海洋水文學(xué)著重研究海水的化學(xué)成分和物理特性、海洋中的波浪、潮汐和海流、海岸橫向泥沙運(yùn)動等，習(xí)慣上把海洋水文學(xué)列為海洋學(xué)的內(nèi)容之一。水文氣象學(xué)研究水圈和氣圈的相互關(guān)系，包括大氣中的水文循環(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，暴雨和干旱的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，它是水文學(xué)和氣象學(xué)的邊緣學(xué)科。陸地水文學(xué)研究陸地水體的各個方面。直接為生產(chǎn)服務(wù)的應(yīng)用水文學(xué),是現(xiàn)代水文學(xué)中最富有生氣的分支學(xué)科，水文學(xué)通常主要指陸地水文學(xué)和應(yīng)用水文學(xué)。
發(fā)展簡史
水文學(xué)的發(fā)展大體分為4個時期：
(1)萌芽時期(從遠(yuǎn)古到15世紀(jì))。
這—時期的基本特點是:(1)開始了原始的水文觀測。公元前 2300年中國開始觀測河水漲落，此后，秦代李冰設(shè)都江堰的“石人”，隋代設(shè)石刻“水則”，宋代設(shè)“水則碑”等,表明水位觀測不斷進(jìn)步。雨量觀測于公元前 400年前首先在印度出現(xiàn)。中國至遲在秦代(公元前 221～前207年)巳開始有測報雨量的制度，到了公元1247年,已有較科學(xué)的雨量筒和雨深計算方法，并開始用“竹器驗雪”計算平地降雪深度。5世紀(jì)，中國開始用“流浮竹”測量河道流速。明代劉天和治理黃河，采用“手制乘沙采樣等器”測定河水中泥沙的數(shù)量。(2)開始積累原始水文知識。成書于公元前239年的《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,圜道也。”提出了樸素的水文循環(huán)思想。成書于6世紀(jì)初的《水經(jīng)注》中，論述了當(dāng)時中國版圖內(nèi)1252條河流的概況，是水文地理考察的先驅(qū)。
(2)奠基時期(15世紀(jì)～19世紀(jì))。
這一時期的基本特點是：(1)近代水文儀器開始出現(xiàn)，使水文觀測進(jìn)入科學(xué)定量階段。1663年C.雷恩和R.胡克創(chuàng)制了翻斗式自記雨量計，1687年E．哈雷創(chuàng)制測量水面蒸發(fā)量的蒸發(fā)器，1870年T.G.埃利斯創(chuàng)制旋杯式流速儀，1885年W．G.普賴斯的旋槳式流速儀問世。隨之，各種水文站開始出現(xiàn)。(2)近代水文科學(xué)理論逐步形成。1674年P(guān)．佩羅對塞納河徑流量估算及降雨量、徑流量的對比分析,提出水量平衡概念，后來發(fā)展成水文科學(xué)最基本的原理之一。1738年D.I.伯努利發(fā)表水流能量方程。1775年A．de謝才發(fā)表明槽均勻流公式。1802年J．道爾頓建立計算水面蒸發(fā)的道爾頓公式。 1851年T．J．摩爾凡尼提出匯流和匯流系數(shù)概念，并提出計算最大流量的著名推理公式。1856年 H．-P．-G 達(dá)西發(fā)表了描述均勻介質(zhì)中地下水運(yùn)動的達(dá)西定律。隨之，水文學(xué)專門著作開始出現(xiàn)，為水文學(xué)作為一門近代科學(xué)奠定了基礎(chǔ)。
(3)應(yīng)用水文學(xué)興起時期(20世紀(jì)初～20世紀(jì)50年代)。
進(jìn)入20世紀(jì)，大量興起的防洪、灌溉、水力發(fā)電、交通工程和農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市建設(shè)向水文學(xué)提出越來越多的新課題，解決這些課題的方法由經(jīng)驗的、零碎的逐漸理論化和系統(tǒng)化。首先從1914年到1924年，A.黑曾，H.A.福斯特等人把概率論、數(shù)理統(tǒng)計理論和方法系統(tǒng)地引入水文學(xué)。1932～1938年L.R.K.謝爾曼、 R．E.霍頓、G.T.麥卡錫、F.F．斯奈德以及隨后C．O．克拉克、R.K．Jr．林斯雷等人在單位線、河道洪水演進(jìn)，多個水文變量聯(lián)合分析和徑流調(diào)節(jié)計算等方面取得了開拓性進(jìn)展。在此期間，水文站在世界范圍內(nèi)發(fā)展成國家規(guī)模的水文站網(wǎng)。這些成就為應(yīng)用水文學(xué)的興起在資料條件、理淪基礎(chǔ)和方法論等方面奠定了基礎(chǔ)，并率先形成了它最重要的分支學(xué)科——工程水文學(xué)。接著，應(yīng)用水文學(xué)其他分支學(xué)科，如農(nóng)業(yè)水文學(xué)、森林水文學(xué)、城市水文學(xué)等也相繼興起。1949午，R．K.Jr.林斯雷、M．A .科勒和 J．L．H．保羅赫斯合著的《應(yīng)用水文學(xué)》，D.姜斯敦和 W．P.克羅斯合著的《應(yīng)用水文學(xué)原理》，美國土木工程師學(xué)會編著的《水文學(xué)手冊》等應(yīng)用水文學(xué)專著問世，標(biāo)志著應(yīng)用水文學(xué)的誕生。
(4)現(xiàn)代水文學(xué)時期(20世紀(jì)50年代以來)。
20世紀(jì)50年代以來，科學(xué)技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展時期，人類改造自然的能力迅速增強(qiáng)，人與水的關(guān)系正由古代的趨利避害，近代較低水平的興利除害，發(fā)展到現(xiàn)代較高水平的興利除害新階段。這個新階段賦予水文學(xué)新的特色：（1）人類對水資源的需求愈來愈迫切，水文學(xué)的研究領(lǐng)域正在向著為水資源開發(fā)利用提供地表水，地下水、水文時序系列等基本資料，為水文模擬技術(shù)及其優(yōu)化等方向發(fā)展。（2）大規(guī)模人類活動對水文循環(huán)，進(jìn)而對地球環(huán)境正在產(chǎn)生多方面的影響。研究和評價這種影響，就是環(huán)境地學(xué)的范疇．它指導(dǎo)人們在水資源開發(fā)時注意到對水文循環(huán)的影響，盡可能使之有利于或至少保持人類生存空間的環(huán)境質(zhì)量，也是水文科學(xué)發(fā)展中的新課題。水文學(xué)和環(huán)境科學(xué)的交叉學(xué)科——環(huán)境水文學(xué)正在孕育形成中。（3）現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，如核技術(shù)、遙感技術(shù)、計算技術(shù)，隨機(jī)過程的理淪與方法、系統(tǒng)分析的理論與方法等，正在滲入水文學(xué)的各個領(lǐng)域，使傳統(tǒng)的水文學(xué)方法出現(xiàn)突破性的進(jìn)展。（4）水文學(xué)的研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，水文學(xué)和其他地球科學(xué)中各學(xué)科間的空隙逐漸得到填補(bǔ)，交叉學(xué)科正在蓬勃興起。由于水逐步商品化，在缺水地區(qū)已成為社會發(fā)展的制約因素，同時人類活動對水文循環(huán)及水環(huán)境的干預(yù)可能引起的各種影響愈來愈大，因而對此進(jìn)行分析估算，也是今后水文學(xué)發(fā)展的一個重要方面。
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