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词条 应用水文学
释义

§ 学科简介

相关书籍

应用水文学(applied hydrology)分析河流及其他水体水文要素的变化规律,为工程建设及工程管理、流域规划和水文预报提供水文依据的水文科学分支。20世纪50年代后,应用水文学不断发展,已形成了下列分支学科:①工程水文学。主要研究内容有水文计算、水文预报和水利计算。②都市水文学。主要研究内容为水资源评价、都市地下水合理开发及城市地面沉降防治、都市化对城市暴雨和洪水径流形成过程的影响,为城市防洪和排水系统的规划设计提供数据。③农业水文学。主要研究土壤水分、土壤蒸发、植物散发同作物生态的关系,研究农业小气候的形成和特点,以协调水、土壤、作物和气象的综合作用;还研究各种农业措施的水文效应。④森林水文学。主要研究森林对降水的影响,林冠的截留,林地土壤水动态和林地下渗过程,林区蒸散发,林地对径流分配的改变状况,森林的保水作用等。[1]

§ 发展历程

农业水文学调节气候

1851年莫万尼提出合理化公式,水文研究开始进入经验性的定量估算阶段。二十世纪初,水文科学解决实际课题的方法由经验的、零星的,逐渐理论化和系统化。

1914年黑曾第一次用正态机率格纸选配频率曲线;1924年福斯特完整地提出了皮尔孙-3型频率曲线的分析方法,把概率论和数理统计的理论、方法引入了水文学。这些贡献使水文变量与它们出现的概率联系起来,为制定工程设计标准和推求指定设计标准下的水文变量奠定了基础。

1932年谢尔曼提出的单位过程线;1933年霍顿建立的下渗公式;1935年麦卡锡等人提出的马斯金格姆流量演算技术等,为根据降雨过程计算流量过程和河道洪水演进计算提供了方法,为流域洪水预报和河道洪水预报奠定了基础;1938年斯奈德提出了比较实用的综合单位线,为无资料地区水文计算开辟了途径。这些成就为水文科学解决各类实际问题在理论和方法上准备了条件,标志着应用水文学初步形成。

1945年克拉克提出瞬时单位线的概念;纳什于1957年建立了瞬时单位线方法;1946年波利亚科夫提出可用马尔科夫链来描述年径流系列,把随机过程理论和方法引入水文学;1951年柯勒和林斯雷提出了用图解方法,解决多元非线性回归的暴雨径流多变数水文特征合轴相关图,促进了各水文要素的综合效应的研究;1949年姜斯敦和克乐斯合著的《应用水文学原理》、美国土木工程师学会编著的《水文学手册》等专著陆续出版,系统阐述了应用水文学理论和方法,标志着应用水文学进入了成熟阶段。

二十世纪50年代后,应用水文学不断发展学科自身的理论和方法,紧密联系工程实际,开拓了如水资源利用、人类活动的水文效应等新的研究领域,形成了工程水文学、农业水文学、森林水文学、都市水文学和医疗水文学等分支学科。

§ 分支学科

工程水文学

①工程水文学。主要包括水文计算、水文预报和水利计算三个组成部分。

水文计算主要运用概率论和数理统计的原理和方法,对未来长期的水文情势作出概率预估,为各类水利工程的规划和设计提供设计暴雨、设计洪水设计年径流及其他有关水文数据。

水文预报是根据流域暴雨洪水形成理论和河道洪水波传播的规律,为各类防洪工程发布洪水预报;同时,也根据水体热量平衡原理,对山区融雪径流,河流、水库、湖泊冰情作出预报;根据土壤中水分的补给、运动和消退规律,为农业提供土壤水分的预报;根据河道退水规律,为航运和引水工程等作出枯季径流及其水位预报。

水利计算是研究水资源综合利用中的规划和经济效益论证,管理运用中的优化调度和对环境影响评价的理论、原则和计算方法,特别是水资源开发利用中系统分析的理论和方法。

②农业水文学。研究土壤水分、土壤蒸发、植物散发与作物生态的关系;研究地下水埋深与作物根系发育、土壤次生盐碱化的关系;研究农业小气候的形成和特点,以便更有效地协调水、土壤、作物、气象的综合作用,为合理灌溉、保墒抗旱、防治涝渍和减少水土流失提供依据。农业水文学也研究各种农业措施的水文效应。

③森林水文学。主要研究森林对降水的影响;林冠的截留;林地土壤水动态和林地下渗过程;林区蒸散发;森林对地表径流、壤中流和地下径流分配的改变,以揭示森林对水量平衡要素的影响;研究森林的保水作用,山地荒废和水土流失与森林的关系,为制定水土保持措施提供依据。

④都市水文学。主要研究可供城市利用的地表和地下水资源的数量和质量评价,为城市供水规划提供依据;城市地下水资源的合理开采,以防止城市地面沉降:都市化对城市暴雨、洪水径流形成过程的影响,为城市防洪和捧水系统的规划设计提供数据。

§ 学科区别

应用水文学是水文科学的一个分支学科,它运用水文学和有关学科的理论和方法,研究各种实际水文问题的解决途径和方法,为水利、电力、交通、城市发展和环境保护等工程建设提供水文设计数据和水文预报服务,为农业、林业和国土整治规划提供水文依据。水资源利用和人类活动的水文效应是应用水文学研究的新领域。地下水水文学是运用水文循环和水量平衡原理研究地下水形成、运动、水情和地下水资源的水文学分支学科。它和主要研究地下水起源、类型、分布、运动、化学成分的形成和地质环境的水文地质学关系密切,但研究内容各有侧重。由于地下水水文学是从水文循环的观点来研究地下水的,因而它与气候学、地表水水文学、土壤学有密切联系。地下水质评价,要运用水化学和水文地球化学知识。此外,系统分析理论在地下水的开发利用中已逐渐得到采用。地下水水文学中有些问题如降水、地表水和地下水三者的转化关系,地下水资源及其员优开发及管理等研究较少,不少方面尚处于探索阶段。湖泊水文学是研究湖泊水文现象和湖水资源利用的水文学分支学科。湖泊水文学要加强水文混合与水文平衡基础理论研究,以阐明湖泊水文现象内部联系;提高水量平衡要素观测和计算精度;推广应用新技术;将湖泊作为系统,了解其中所有因素之间相互关系,研究湖泊的环境效应,湖水资源的保护、开发和利用。

§ 相关学科

水文学、冰川水文学、地下水水文学、河流水文学、湖泊水文学[2]

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更新时间:2024/9/21 19:46:31