应用水文学

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第721页（3129字）

是水文科学的一门分支学科。

运用水文学和有关学科的理论和方法，研究人类活动所引起的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，具有重要的理论和实践意义。

应用水文学起源于20世纪初，1914年A．黑格第1次用正态机率选配频率曲线，1924年福斯特(H．A．Forster)完整地提出借用英国皮尔逊(Pearson)Ⅲ型(P－Ⅲ)频率曲线的分析方法把机率论和数理统计的理论和方法引入水文学，把水情要素与它们的机遇联系起来，为预估水利工程未来运行期间可能出现的水文情势开辟了道路。

1932年谢尔曼(L．R．K．Sherman)提出单位线，1933年霍顿(R．E．Halton)建立蓄满产流和超渗产流理论，1935年麦卡锡(G．T．Mecarthy)等提出的流量演算技术等，在根据降水过程来计算流量过程和洪水演进计算方面取得了开拓性进展。

1938年奈斯德(F．F．Lesder)提出了综合单位线，为无水文资料地区进行水文计算开辟了途径，随后克拉克(E．O．Clark)、纳什、(J．E．Nash)柯勒(M．A．Curer)等在单位线、各种水文要素的综合分析和径流调节的理论方法方面的研究进一步发展并丰富了上述内容。在此期间，柯勒等合着《应用水文学》；D．姜斯(Jones)着《应用水文学原理》；美国土木工程师学会编着《水文学手册》等陆续相继出版，阐明了应用水文学的理论和方法，系统总结了这一时期的成就，标志着应用水文学已成为一独立的学科。其研究现状包括工程水文学、都市水文学、农业水文学、森林水文学等分支学科。

工程水文学 主要包括水文计算、水文预报、水利计算3个组成部分。水文计算是以概率论和数理统计的原理和方法，寻找出自然界各种水体水文现象发展变化的规律，正确估计各水文特征值的数量大小、时间上的分配过程和地区上的分配形式，从而为水利工程规划设计和其它部门提供设计暴雨、设计洪水、设计年径流、排捞和泥沙等有关水文数据。

水文预报是以分析和利用各种水文现象的变化规律为依据，对未来长期水文现象的变化作出正确预报，被称为防洪抗旱的耳目和参谋。1954年中国国家防洪抗旱指挥部成功地为长江流域、淮河流域作出特大洪水的预报，保证了武汉市、荆江大堤和里下河地区数百万农田和数千万人民生命财产的安全。水利计算是根据国民经济各部门的要求来运用各种水文现象的变化规律，研究水利资源综合利用中的规划设计和经济效益论证，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，以达到改造自然、合理开发利用水利资源的目的。

都市水文学 又称城市水文学，主要研究城市中人与水的相应关系。

城市供水是经济发展的基本因素，中国北方，包括北京、西安、天津、青岛等都曾出现缺水紧张的局面，北京为此曾有迁都的动议，天津市从1980年9月至1981年5月的9个月中，因缺水而造成经济损失将近1000亿元。工矿企业各种废水大量排入河道或渗入地下造成水体严重污染，全世界每年有6亿多人由此生病，近千万人死亡，可见城市环境保护与城市生态的研究，水是中心问题之一。城市水文学的研究内容是多方面的，其热点主要有：(1)可供城市利用的地表和地下水资源的数量与质量评价，尤其是各种不同保证率可利用水资源的数量和质量的评价；同时要科学地预测社会经济不同发展阶段的用水需要量和供需矛盾，为水资源的合理开发利用和科学管理指出方向，使城市供水规划更加科学化。(2)提供城市地下水资源的合理开采方案，以防止发生不均匀沉降。

(3)查明都市化对暴雨洪水径流形成的加剧和由污染引起水质剧烈变化的原因，为城市的防洪、排水系统和环境保护的规划设计提供科学依据等。

农业水文学 主要研究水分、土壤、作物、大气之间的联系，具体研究内容是：降水、地表水、土壤水、地下水动态过程对农作物生态的影响；旱涝时土壤水盐动态，尤其是地下水埋藏深度与作物根系的发育、土壤次生盐碱化的关系；各种农业措施所产生的水文效应等，以便更有效的协调水分、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。

森林水文学 主要研究森林生态系统中水文过程和森林水分循环相互影响。中外学者就此内容进行深入研究，但所取得结论各不相同，有过激烈的争议，目前无法定论。

一部分学者认为森林会减少河川径流量，其根据是森林具有比无森林地区高出10倍以上的蓄水功能，简称“水库效应”或“绿色水库”，这就是森林涵养水源作用。

如果森林过度砍伐破坏，就会使其失去涵养水源的作用。另一部分学者则认为森林会增加河川径流量，其根据是在太阳辐射、大气环流、地形条件相同情况下，森林地区比无森林地区可以增加降水量，尽管森林可以储蓄一部分降水，但最终仍补给河流，也就增加了河川径流量；森林一旦遭到破坏，就会减少降水，引起干旱。中国许多学者70～80年代在长江流域和黄河流域曾就这一课题进行过研究，结果在长江流域有林的地区河流年径流量大于无林地区河流年径流量，但在黄河流域却相反，有林地区河流年径流量小于无林地区河流年径流量。

所以说，森林对河川径流的影响是一个相当复杂的问题。总之，森林对河川径流影响的实质都具有除害兴利的特殊作用，其表现在森林可以改变天然降水的分配比例和调整天然降水流出森林地区的时间两个方面，从而起到蓄水、保水、保土的作用，削减洪峰流量，增加枯水流量，使河川径流的年内分配更加均匀。

森林水文学的研究方法多以野外试验为主，包括标准流域法、单独流域法、并引流域法和多数并行流域法，无论那种方法均可同时进行水量平衡各分量(降水、蒸发、截留、径流等)的单项观测和综合分析。

由于应用水文学是紧密与人类活动相联系的，直接为生产提供多方服务，其研究领域和技术不是单一学科所能解决的，需要多学科的协作与配合，因此应用水文学的发展趋势，必然是以研究水为核心，在不同的科学技术领域内发展成相应独立的分支学科，例如环境水文学、土壤改良水文学、供水水文学、风景水文学等会相继兴起，并在生产实践活动中表现出很强的生命力。

目前应用水文学的研究手段正在不断改善，室内物理模拟和计算机数学模拟正在兴起，大流域的统计分析正在进行，新兴的现代技术如遥感、核技术和电子计算机采集数据等手段被采用，无疑将使应用水文学的研究工作提高到一个新水平。

【参考文献】：

1 林期雷RK．等．工程水文学．刘光文译．北京：水利出版社，1981，204～226

2 中野秀章．森林水文学．李云森译．北京：中国林业出版社，1983，108～175

3 Novatry V，et al．Jour of NPCF，1985，57(4)

4 金光炎．城市水文学．北京：水利出版社，1989．28～112

5 陈祖明．地理学报，1992，47(1)

(安徽师范大学周世术副教授撰；孙毓飞审)