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一、水文学的学科内容
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。
地球表层的水由地球内部逸出,经过约
35亿年的积聚和演变,逐渐形成今天的水圈。水圈的形成不仅改变了岩石圈的面貌,使大气圈中的现象变得复杂多样,而且导致生物圈的出现。因此,水的出现和水圈的形成,是地球自然历史中最重大的事件。
陆地上的水量虽然只约占全球总水量的
3.5%,但淡水几乎都分布在陆地。整个人类生活在陆地,最复杂的水文过程也发生在陆地,因此对陆地上的水的研究尤其受到人们的重视。陆地水文学是水文科学的主要组成部分。有关海洋和大气中的水文知识,现已分别归入海洋学和大气科学的范畴里了。
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。
二、水文学的研究特点
水文循环是自然界各种水体的存在条件和相互联系的纽带,是水的各种运动、变化形式的总和,是水文科学研究的主要对象和核心内容;而在水文循环过程中,水文现象所表现出的特点,决定了水文科学研究的特点。
首先, 水文科学把各种水文现象作为一个整体,并把它们同大气圈、岩石圈、生物圈和人类活动对它们的影响结合起来进行研究。例如,在借助水量平衡方法研究某个流域的水量变化时,既要考虑流域周围大气中水汽输送,也要考虑流域上空大气中水分含量的变化;既要考虑降水,也要考虑蒸发;既要考虑流域的地面径流,也要考虑流域土壤含水量和流域内外地下水的交换,而且还要考虑流域内水利工程,以及其他人类活动的影响。
其次,水文科学主要根据已有的水文资料,预测或预估水文情势未来状况,直接为人类的生活和生产服务。例如,提供洪水预报和各种水情预报,对旱涝灾害的发生作出中长期预测,为水利工程在未来运转时期中可能遇到的特大洪水作出概率预估等。
水文科学主要靠建立从局部到全球的水文观测站网,通过对自然界业已发生的水文现象的观测进行分析和研究。各种水文实验,除少数在实验室内进行以外,主要是在自然界中,例如在实验流域中进行。
在水文科学研究中广泛采用成因分析和统计分析的方法,并使二者尽量结合起来。成因分析主要以物理学原理为基础,通常建立某种形式的确定性模型,以研究水文现象发展演变过程中的确定性规律。统计分析法以概率论为基础,通常建立某种概率模型
(纯随机模型
),探讨水文现象的统计规律。
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