| 词条 | 河流水文学 |
| 释义 | 河流水文学河流水文学是陆地水文学的一个分支。研究河流水文现象、过程及其基本规律，为防洪和河流开发提供河流水情和河水资源等基本依据。河流水文现象和过程主要指：河流补给、河水运动、洪水与枯水、河水热动态、河流冰情、河流泥沙运动和河水水质等。河流的形成与发育、河槽形势和河床演变等也是河流水文学的重要课题。 § 概述 河流的运动 河流水文学是水文学中重要的、最先得到发展的分支学科之一。它主要研究河流中所发生的各种水文现象的基本规律，河流集水面积上的产流与汇流过程，河流资源的利用，以及人类活动与河流生态系统之间的关系等。河流水文现象主要包括洪水与枯水、热状况与冰情、水化学与水质、泥沙运动等问题。流域的地形地貌、河系的形态和河床演变，对河流水文现象有重要影响，也是河流水文学的重要研究课题。河流是地球上重要的生态系统，河流与人类生存休戚相关，因此，河流水文学还应着力研究河流资源的可持续利用，以及人类与河流生态系统和谐共存问题。 19世纪以前，人们对河流水文现象的认识是感性的、局部的、描述性的。19世纪牛顿力学体系的建立与不断完善，为河流水文学的发展奠定了理论基础。20世纪，由于生产力的推动和科学技术的全面进步，河流水文学得到了蓬勃发展，形成了自身的学科体系。展望21世纪，随着科学技术必将出现的更深刻的革命，作为一门综合性较强的学科，河流水文学必将有更好的发展前景。 河流是气候的产物，河中水流主要来源于降雨径流，因此，揭示降雨径流形成机理是河流水文学的重要任务之一。20世纪，在流域产流理论及计算方法方面的主要进展是：揭示了超渗地面径流、饱和地面径流、壤中水径流、地下水径流等四种径流成分形成的物理条件；提出了蓄满产流和超渗产流两种基本产流模式及其与气候条件和下垫面条件的关系；发现了在流域产流过程中产流面积随时间变化的原因及处理蓄满产流和超渗产流情况下产流面积随时间变化的方法；建立了一些具有实用价值的流域产流量分析计算方法。在流域汇流和计算方面的主要进展是：从水滴运动学、河网水力学、流域调蓄作用和流域汇流系统分析等不同角度阐述了流域汇流的机理或宏观表现；完善了线性情况下流域汇流的计算方法；发现了若干个可以描述推移和坦化现象的概念性元件，并提出了由此构造概念性流域汇流模型的方法；创立了地貌瞬时单位线理论。由于自然界产汇流机制本身就十分复杂，人类活动的影响又增加了这种复杂性，因此，在21世纪，进一步揭示不同气候和下垫面条件下的产汇流规律，尤其是探讨人类活动对产汇流的影响，仍然是十分重要的。发挥多学科交叉与相互渗透的作用，采用新的科学理论和技术，仍然是探求新的产汇流理论和计算方法的重要手段。在流域产流理论和计算方法方面，重点要研究下垫面结构各向异性、地形坡度等在产流中的作用，人类不同的土地利用方式对产流的影响，以及能分别计算出各种径流成分的流域产流量计算方法。在流域汇流理论和计算方法方面，重点要研究水系发展与流域汇流的关系，流域地形地貌与流域汇流的关系，以及在流域汇流计算中尺度对这些关系的影响。 § 发展简史 河流水文信息表 公元1610年，意大利人圣托里奥发明流速仪,使河道水流测量有了科学的基础。此后,雨量、水位、蒸发等水文测验技术得到迅速发展。 1762年，意大利人P.弗里西著的《河流水文测验方法》出版，总结了河流水文测验技术的经验。 1738年瑞士人D.伯努利发表水流能量基本方程，1775年法国人A.de谢才提出关于明渠中水流断面平均流速与断面形状、水流比降之间的定量关系,为研究河水运动奠定了理论基础。 1851年,T.J.莫万尼提出了汇流时间和径流系数的概念，发表了计算最大流量的公式,即著名的推理公式,为河川径流形成的研究开辟了道路。 1879年，法国人P.迪布瓦首次提出了河流泥沙中推移质运动的拖曳力理论。 1931年苏联B.M.马卡韦耶夫把流体扩散理论应用到含沙水流中悬移质分布规律的研究中，为研究河流泥沙运动奠定了基础。至此，河流水文学在学科内容、测量技术和基本理论等方面已形成自己的体系,成为陆地水文学的一个分支。 20世纪30年代以来，L.R.K.谢尔曼的单位过程线方法、М.А.韦利卡诺夫的等流时线概念、马斯金格姆（曾译“马斯京根”）河道洪水演进方法、R.E.霍顿的水向土中入渗理论、H.A.爱因斯坦和钱宁的泥沙运动理论等的提出和统计学方法的引入丰富了河流水文学的内容。河道防洪、水资源开发和环境保护等提出的新要求在河水热动态、河流冰情、河水化学和河口水文等方面不断开拓河流水文学的新领域。现代测量和计算技术，如超声波测流技术、雷达测雨技术、遥感技术、电子计算机等新技术武装了河流水文学，使河流水文学进入了蓬勃发展的现代时期。 § 学科内容 河流简图绘制 河流水文学的研究内容可归纳为： ①水系特征和流域特征。水系特征包括河槽形态、河长、河流比降、河流落差和水系结构等；流域特征包括流域面积、 形状、长宽、不对称系数、 平均高度、平均坡度等。研究水系和流域特征是认识河川径流形成和水情的一个重要方面。 ②河流补给即河流水源。河流补给有降水、地下水、冰雪融水、湖泊沼泽水等多种形式，它们决定了河流水量的多寡和年内分配状况，是了解河流水情、它的变化规律和水资源评价的重要依据。 ③径流形成和河水运动。降雨（或冰雪融水）从达到流域表面经过产流、流域汇流、河道汇流到达河口这一过程决定了流域的洪水特性，研究这一过程及河水运动规律是正确进行河流洪水预报的基础。 ④河流水文情势的年内和年际变化。研究河流汛期与枯季、丰水年和枯水年的交替规律，包括它们的水量、变化周期、影响因素等。水情的研究是中长期水文预报和河流开发规划的基础。 ⑤河流泥沙的形成和运动，包括河流泥沙来源、河流泥沙运动和输移、河床演变规律等，这些规律的研究为河流水工建筑物设计、运营和河道整治提供依据。 ⑥河水热动态和河流冰情，包括河水温度随时间的变化和空间分布、河流冰情的年内变化和地区分布，河流结冰、流凌、封冻和解冻的物理过程和影响因素。河水热动态和河流冰情的研究资料是冰情和凌汛预报、冬季江河运输条件分析的重要依据。 ⑦河水化学成分、形成过程及其地理分布规律。河水是重要的淡水资源，河流是水生物的生长场所，河水中天然形成的化学成分及其含量和河水的污染状况，是河水资源评价的重要内容。 ⑧人类活动对河流水文情势的影响和河流与环境的相互作用，这是近半个世纪以来，河流水文学的一个重要的新课题。 § 研究手段和方法 河流的河口测量 河流水文学获取水文信息主要通过：①沿河布设水文站网，长期观测水文要素；②水文调查，了解流域自然地理条件、历史洪水、枯水情况和人类活动；③室内和野外实验，特别是对实验流域和代表性流域上的水文要素进行观测。 根据获得的资料，河流水文学主要综合地运用下列方法分析河流水文现象的基本规律：①成因分析法。研究水文现象的形成过程,揭示水文现象的本质及相互联系，建立水文要素与影响因素之间的定性和定量关系；②数理统计法。基于水文现象具有随机性质，以概率论为基础，根据长期观测资料，运用统计方法，分析水文要素的统计规律；③地理综合法。从水文现象具有地区性和地带性的特点出发，分析各测站水文要素的地理分布规律，建立各种地区性经验公式，绘制各种特征值等值线图。地理综合法是推求资料较少或无资料地区水文特征值的重要方法。 § 与其他学科的关系 河流水文学与下列学科有特别密切的关系：河流水文学研究流域的降水和蒸发的基本规律,要应用气象学原理;研究河水运动和河流泥沙运动的变化要根据水力学的原理；研究河流径流的多年变化规律要应用数理统计学的理论和方法；研究河水热动态和冰情要以热力学原理为基础；评价河水水质要运用化学原理和方法；研究河流水文现象的地理分布规律等要运用地质学和地理学的原理和方法。 因此，河流水文学与气象学、流体力学、数理统计学、热力学、化学、地质学和地理学等学科有密切关系。 § 参考资料 [1] 生命经纬 http://www.biox.cn/Foreign/200609/20060923201920_255488.shtml [2] 电力系统自动化网 http://www.61970.com/data/2006/0315/article_24406.htm |
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