什么是水文学?

[拼音]：shuiwenxue

[外文]：hydrology

研究地球上水的时空分布与运动规律并应用于水资源开发利用与保护的科学。水在地球表面形成水圈，与大气圈、岩石圈、生物圈紧密相联，水文学是地球科学的一部分。水资源的开发利用和防治水害都要以水文规律为根据，水文学又是水利科学的一部分。

中国历史上有极为丰富的水利科学知识，其中包括大量水文学的内容。史籍中有许多关于水位、泥沙、雨量等的观测材料与水旱灾害的记载，各地有不少洪枯水痕迹的石刻记录。关于水文循环的概念，远在公元前 3世纪的《吕氏春秋》中就有比较完整的描述。1949年后，逐步建成了全国范围的水文站网，编制了《中国水文图集》、《中国水资源评价》以及各种水文规范与手册，发展了自动化测报系统，从实践经验中总结得出符合国情的产流和汇流规律、泥沙运动规律以及水文测验、计算与预报的方法，很好地为生产建设服务。

作为地球科学的一部分，水文学可分为陆地水文学与海洋水文学两大部分。通常所称的水文学指陆地水文学。陆地上的水分布在各种水体中，如河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水等。它们各有特点，因此相应建立了河流水文学、 湖泊水文学、 沼泽水文学、冰川水文学、 雪水文学、 地下水水文学等分支。对一些特殊自然条件还建有特殊的分支，如森林水文学、小岛水文学等。作为水利科学的一部分，水文学的重要内容是地面水与地下水的观测、评估与预测，并为规划与管理提供依据。因服务对象的不同，建立了工程水文学、农业水文学、城市水文学、环境水文学等应用学科。

水文测验是水文学研究的基础。其目的是获得水文资料。水文资料主要包括降雨量、降雪量、蒸发量、河流的水位、流量、含沙量、污染物质、湖泊与水库的水位、水质、淤积量等。获取水文资料的手段，一种是设立经常或临时的水文站，用水文仪器进行定点观测，另一种是应用遥感技术，在飞机或卫星上对地面摄影观测。水文资料都要经过处理、传送、储存，才能很好地利用。现代的计算机技术与通讯技术，在这方面起了很大的作用。

水文规律，常分为物理规律与统计规律。水文现象的物理规律包括地球上各种水文循环与水平衡，流域上的产流、产沙、汇流过程以及人类活动对水环境的影响等。对物理规律的研究工作的理论根据来自水力学与流体力学、热力学、气象与气候学、地质学、地貌学、地理学、生态学等。实验是重要的研究手段，有各种水文实验站，对降水、蒸发、产流、产沙、地面与地下径流、水质等项目进行实验研究。

水文现象的统计规律包括各种水文特征值的统计特性。主要的水文特征值有平均径流、特大洪水的流量与水位、特枯季节的流量与水位、 特大暴雨、 特旱雨情等，主要的统计特性有均值，出现某特征值的概率以及概率的分布等。在水利工程的规划、设计与管理工作中，水文特征值的统计特性是决策的重要依据。如重要工程的标准应高一些，可按100～1000年一遇的洪水进行设计，以确保安全。一般工程的标准可以低一些，如按20～50年一遇洪水进行设计。对统计规律的研究工作的理论根据来自概率论、统计学、随机过程理论和时间序列分析等。

物理规律与统计规律是不可分割的，水文现象表现在因果关系方面遵循物理规律，表现在数量概率方面形成为统计规律，本源是相同的。而且水文学的性质既是地球科学，则无论是物理的或统计的规律都与地理条件有关，湿润地区与干旱地区不同，山地与平原不同。在水文学的研究中，有许多区域规律的内容。例如各种水文特征值的统计特性的地区分布图，各种适合地区特点的水文模型及其参数的地区分布规律等。

水文学的研究，已从单个孤立的现象向全面综合的现象发展，这是系统的观点在水文学中的反映。例如对水量平衡的研究，已从一个河段，一个流域，发展到全国、全球，使得人们对水资源的理解更全面更宏观，可以在全局中考察每一个局部。又如水文规律的研究，在很大程度上已纳入水资源利用的系统中。在这个系统中所包括的各种水文特征值、决策标准与水文模型，都针对一个目标，使水资源得到最优的作用。

作为水利科学的基础科学，水文学要解决水资源利用中一系列的水文问题，主要有四种。

（1）水资源评估：对地面地下各种可利用的水资源的量与质作出估计，为水的开发利用提供依据。

（2）水文计算：为水利枢纽和水工建筑物设计提供水文标准与控制条件。

（3）水文预报：对今后的水文情况提出短期、中期和长期的预报数值，其中包括水量预报与水质预报。

（4）水资源保护：为防止水土流失、水源污染提出水文数据。

今后在服务于水资源开发利用方面将更重视环境生态影响的研究，并致力于加强水利系统的规划与管理工作。在水文科学方面，将对大气－土壤-植物-水的关系做系统的实验与理论研究，探讨水文规律在不同自然条件下的变化，探索物理规律与统计规律相结合的水文学方向等。

参考书目

胡方荣、侯宇光编：《水文学原理（一）》，水利电力出版社，北京，1988。

参考文章

水文学Hydrology地球科学

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