水文学

研究地球水圈的存在与运动的科学。它主要研究地球上水的形成、循环、时空分布、化学和物理性质以及水与环境的相互关系，为人类战胜洪水与干旱，充分合理开发和利用水资源，不断改善人类生存和发展的环境条件，提供科学依据。

学科内容

水文学既是地球科学中一门独立的基础科学，与气象学、地质学、地理学、植物生态学等有着密切的联系；又是一门应用科学，广泛地为水利、农业、林业、城市、交通等部门服务。广义的水文学包括海洋水文学、水文气象学、陆地水文学和应用水文学。海洋水文学着重研究海水的化学成分和物理特性、海洋中的波浪、潮汐和海流、海岸横向泥沙运动等，习惯上把海洋水文学列为海洋学的内容之一。水文气象学研究水圈和气圈的相互关系，包括大气中的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，暴雨和干旱的发生和发展规律，它是水文学和气象学的边缘学科。陆地水文学研究陆地水体的各个方面。直接为生产服务的应用水文学，是现代水文学中最富有生气的分支学科。水文学通常主要指陆地水文学和应用水文学。

发展简史

水文学的发展大体分为4个时期：

（1）萌芽时期（从远古到15世纪）。这一时期的基本特点是：①开始了原始的水文观测。公元前2300年中国开始观测河水涨落，此后，战国时期李冰设都江堰的“石人”，隋代设石刻“水则”，宋代设“水则碑”等，表明水位观测不断进步。雨量观测于公元前400年前首先在印度出现。中国至迟在秦代（公元前221～前206年）已开始有测报雨量的制度，到了1247年，已有较科学的雨量筒和雨深计算方法，并开始用“竹器验雪”计算平地降雪深度。5世纪，中国开始用“流浮竹”测量河道流速。明代刘天和治理黄河，采用“手制乘沙采样等器”测定河水中泥沙的数量。②开始积累原始水文知识。成书于公元前240年的《吕氏春秋·圜道》中写道：“云气西行云云然，冬夏不辍。水泉东流，日夜不休。上不竭，下不满，小为大，重为轻，圜道也。”提出了朴素的水文循环思想。成书于6世纪初的《水经注》中，论述了当时中国版图内1 252条河流的概况，是水文地理考察的先驱。

（2）奠基时期（15～19世纪）。这一时期的基本特点是：①近代水文仪器开始出现，使水文观测进入科学定量阶段。1663年C.雷恩和R.胡克创制了翻斗式自记雨量计，1687年E.哈雷创制测量水面蒸发量的蒸发器，1870年T.G.埃利斯创制旋杯式流速仪，1885年W.G.普赖斯的旋桨式流速仪问世。随之，各种水文站开始出现。②近代水文科学理论逐步形成。1674年P.佩罗对塞纳河径流量估算及降雨量、径流量的对比分析，提出水量平衡概念，后来发展成水文科学最基本的原理之一。1738年D.I.伯努利发表水流能量方程。1775年A.de谢才发表明渠均匀流公式。1802年J.道尔顿建立计算水面蒸发的道尔顿公式。1851年T.J.摩尔凡尼提出汇流和汇流系统概念，并提出计算最大流量的著名推理公式。1856年H.-P.-G.达西发表了描述均匀介质中地下水运动的达西定律。随之，水文学专门著作开始出现，为水文学作为一门近代科学奠定了基础。

（3）应用水文学兴起时期（20世纪初～20世纪50年代）。进入20世纪，大量兴起的防洪、灌溉、水力发电、交通工程和农业、林业、城市建设向水文学提出越来越多的新课题，解决这些课题的方法由经验的、零碎的逐渐理论化和系统化。1914～1924年，A.黑曾、H.A.福斯特等人把概率论、数理统计理论和方法系统地引入水文学。1932～1938年L.R.K.谢尔曼、R.E.霍顿、G.T.麦卡锡、F.F.斯奈德以及随后C.O.克拉克、R.K.林斯雷等人在单位线、河道、洪水演进、多个水文变量联合分析和径流调节计算等方面取得了开拓性进展。在此期间，水文站在世界范围内发展成国家规模的水文站网。这些成就为应用水文学的兴起在资料条件、理论基础和方法论等方面奠定了基础，并率先形成了它最重要的分支学科——工程水文学。接着，应用水文学其他分支学科，如农业水文学、森林水文学、城市水文学等也相继兴起。1949年，R.K.林斯雷、M.A.科勒和J.L.H.保罗赫斯合著的《应用水文学》，D.姜斯敦和W.P.克罗斯合著的《应用水文学原理》，美国土木工程师学会编著的《水文学手册》等应用水文学专著问世，标志着应用水文学的诞生。

（4）现代水文学时期（20世纪50年代以来）。20世纪50年代以来，科学技术进入了新的发展时期，人类改造自然的能力迅速增强，人与水的关系正由古代的趋利避害，近代较低水平的兴利除害，发展到现代较高水平的兴利除害，实现人水关系协调发展的新阶段。这个新阶段赋予水文学新的特色：①人类对水资源的需求愈来愈迫切，水文学的研究领域正在向着为水资源开发利用提供依据方向发展。②大规模人类活动对水文循环，进而对地球环境正在产生多方面的影响。研究和评价这种影响，指导人们在水资源开发时注意保护人类生存环境，也是水文科学发展中的新课题。水文学和环境科学的交叉学科——环境水文学正在孕育形成中。③现代科学技术，如核技术、遥感技术、计算技术、随机过程的理论与方法、系统分析的理论与方法等，正在渗入水文学的各个领域，使传统水文学方法出现突破性的进展。④水文学的研究领域不断扩大，水文学和地球科学中其他学科间的空隙逐渐得到填补，交叉学科正在蓬勃兴起。