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水 文 学 南通大学地科院 张建国 EMAIL：sezjg@ntu.edu.cn 水的起源及重要意义 绪??? 论 水文学的研究对象 水文学发展简介 水文学的体系 水文现象的主要特点 水文学的研究方法 水文学课程性质及教学目的要求 一、水文学的研究对象 水文学是研究地球上水的性质、分布、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。 水循环的研究是水文学的核心内容 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内容 水循环的研究是水文学的核心内容 地球上现有约13.9亿立方公里的水，它以液态、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、地下水和大气水等水体，构成一个浩瀚的水圈。水圈处于永不停息的运动状态，水圈中各种水体通过蒸发、水汽输送、降水、地面径流和地下径流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。 ??? 在这个系统中，海水在太阳辐射下蒸发成水汽升入大气，被气流带至陆地上空，在一定的天气条件下，形成降水落到地面。降落的水一部分重新蒸发返回大气，另一部分在重力作用下，或沿地面形成地面径流，或渗入地下，形成地下径流，通过河流汇入湖泊，或注入海洋。从海洋或陆地蒸发的水汽上升凝结，在重力作用下直接降落在海洋或陆地上。 ??? 水的这种周而复始不断转化、迁移和交替的现象称水文循环。 全球每年约有577000立方公里的水参加水文循环。水文循环的内因，是水在自然条件下能进行液态、气态和固态三相转换的物理特性，而推动如此巨大水文循环系统的能量，是太阳的辐射能和水在地球引力场所具有的势能。 ??? 水文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资源和水能资源。水文循环使我们生活的星球变得生机勃勃。倘若没有水和水文循环，我们的星球会像月球一样，是一幅没有生命，寂静荒漠的图景。 ??? 水在循环过程中的存在和运动的各种形态，如蒸发、降水、河流和湖泊中的水位涨落、冰情变化、冰川进退、地下水的运动和水质变化等，统称水文现象。水文现象在各种自然因素和人类活动影响下，在空间分布或时间变化上都显得十分复杂。 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内容 世界水资源概况：水资源是经济可持续发展的物质保障。世界上总水量约为14亿km3(1978年联合国大会估计)，其中97％以上是海水，不适于人类利用。淡水资源则不足3％，其中又有77．2％的淡水资源被封闭在两极冰冠之中，地下水和土壤水分占22．4％，湖泊和沼泽水占0.35％，河流水仅占0.1％。 二、水文学发展简介 自远古至约14世纪末，为水文现象定性描述阶段（萌芽时期） 。 自15世纪初至约19世纪末，为水文科学体系形成阶段（ 奠基时期 ）。 自20世纪初至50年代，为应用水文学兴起阶段（应用水文学兴起时期） 。 20世纪50年代以来，进入现代水文学阶段。 定性描述阶段（萌芽时期） 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了原始的水文观测。最早的水位观测是在中国和埃及开始的。 ?约公元前22世纪，中国传说中的大禹治水，已“随山刊木”(立木于河中)，观测河水涨落。此后，战国时李冰设于都江堰的“石人”，隋代的石刻水则，宋代的水则碑等，表明水位观测不断进步。 最早的雨量观测于公元前四世纪首先在印度出现，中国于公元前三世纪的秦代已开始有呈报雨量的制度，到了公元1247年，已有了较科学的雨量器和雨深计算方法，并开始用“竹笼验雪”以计算平地降雪深度。明代刘天和在治理黄河工作中，已采用手制“乘沙量水器”测定河水中泥沙的数量。 成书于公元约六世纪初的《水经注》中，记述了当时中国境内1252条河流的概况，成为水文地理考察的先驱。 ??? 诚然，这些原始的水文观测和水文知识是肤浅零星的，但已为当时生活和生产提供了重要的水文资料。例如，根据雨量多少决定税收的多少，根据上游的水位向下游传递水情等，标志着水文科学的萌芽。 水文科学体系形成阶段（ 奠基时期 ） 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。这一时期，水文仪器的发明使水文观测进入了科学的定量观测阶段。 ??? 1663年雷恩和胡克创制了翻斗式自记雨量计，1687年哈雷创制测量水面蒸发量的蒸发器，1870年埃利斯发明旋桨式流速仪