1、水文科學開展簡史Historical Development of Hydrological Sciences張思聰水文水資源研討所 人類探求除水害、興水利的歷史，猶如人類的文明史那樣悠久。在消費實際中，特別在與水旱災禍的斗爭中，人類不斷觀測各種水文景象，思索和研討它們的規律，積累起關于水的豐富知識，逐漸構成、并不斷開展了水文科學。 水文科學開展史大體上可分成以下四個時期：水文科學開展史的四個時期：1萌芽時期公元1400年以前2奠基時期140019003生長時期190019504現代化時期1950年以后1萌芽時期公元1400年以前 古代人在爭取生存和改善生活的實際中，逐漸認識到水的重要性，開場

2、察看和探求自然界水的運動規律，以便到達治水和用水的目的。1) 原始的水文觀測水位觀測 古埃及在公元前3500前3000年為了灌溉引水開場觀測尼羅河水位，至今還保管有公元前2200年時所刻水尺的崖壁。 據等古籍記載，中國在公元前2300年相傳大禹治水用“準繩和“規矩等方法丈量觀測水位。 公元前300年，戰國時代的李冰在四川都江堰引水工程中，設石人水尺觀測水位。 隋代開場把石人水尺改為木樁和石碑式刻劃水尺，稱水那么或水志。 至今長江干流重慶至宜昌間的河岸崖壁上，保管著11531870年間的 6次特大洪水的最高水位石刻114處。 四川涪陵縣長江岸邊的白鶴梁長1600米，寬15米左右自公元764年開場

3、雕刻石魚圖形記載長江最枯水位，直到20世紀40年代共有刻記 163條，記有72個年份的歷史枯水，這些珍貴的石刻，被譽為“世界最早的的古代水文站，“世界水文史的奇觀。白鶴梁石刻(1)白鶴梁石刻(2)白鶴梁石刻(3)2)水文循環概念的萌生 公元前1000年，在古希臘詩人荷馬(Homer)詩歌以及希臘的哲學家柏拉圖Plato、亞歷斯多德Aristotle就有了有關水文循環的初步論述。 中國屈原約公元前340前278年在中提出：“東流不溢，孰知其故？，對百川入海，而海水不溢的緣由，提出問題。中國對水文循環過程進展了解釋：“云氣西行云云然，冬夏不輟；水泉東流，日夜不休；上不竭，下不滿，小為大，重為輕。圜

4、道也。這便是古代人對水文循環的樸素的描畫。2奠基時期(14001900)1416世紀歐洲的文藝復興和1819世紀產業革命給自然科學包括水文科學的開展以很大影響。這一時期的特點主要表現以下兩方面:1) 水文觀測儀器的發明與水文檢驗的開展 這一時期，雨量器、蒸發器和流速儀等一系列水文氣候觀測儀器的發明，為水文景象的實地觀測、定量研討和科學實驗提供了必要條件；觀測和實驗成果為水文循環學說提供了驗證，水文學的研討由定性描畫深化到定量表達，為水文科學的建立奠定了根底。 這一時期中國水文科學的進展比較緩慢。1840年中國鴉片戰爭失敗后，帝國列強為了掠奪中國，通商通航設海關建碼頭，那么需搜集中國的水文氣候資

5、料，為此，1862年開場在長江漢口設立水位站1865年起有正式的觀測記錄。2)水文科學體系的構成和運用水文學的興起 1819世紀，西歐因產業革命促進了城市、交通和工農業開展，以及大量的水利工程建立等，這些實踐的消費問題為水文科學在實際上的開展發明了條件, 水文科學實際逐漸構成。如: 1674年P.佩羅提出了水量平衡的概念，成為水文科學最根本的原理之一； 1738年伯努利父子發表水流能量方程； 1775年A.de謝才發闡明渠均勻流公式； 1802年J.道耳頓建立了研討水面蒸發的道耳頓公式； 1856年,H.-P.-G.達西發表了描畫孔隙介質中地下水運動的達西定律; 1851年T.J.莫萬尼提出了

6、匯流和徑流系數的概念，并發表了計算最大流量的著名推理公式。水文根本實際和方法逐漸完善，使水文計算和水文預告技術方法得到提高，在工程建立和防洪中的成果日益顯著，從而逐漸構成以水文計算和水文預告為主要內容的新的分支學科運用水文學。3生長時期(19001950) 進入20世紀，特別是人類閱歷了兩次世界大戰的破壞以后，各國都積極努力于經濟恢復和開展，迫切需求處理城市建立、動力開發、交通運輸、工農業用水和防御洪水等水利工程中的一系列水文問題，促進水文科學迅速開展。在這一時期美國等西方國家在實際研討上或實驗研討上都獲得較多的成果，處于領先位置。如: 1935年，美國的G.T.麥卡錫提出的“馬斯京根法對河道

7、洪水演進計算方法。 1937年,美國的M.馬斯克特用較嚴厲的數學方法系統地研討了地下水的運動，為地下水水文學的構成和開展作出了重要奉獻。 1948年英國的H.L.彭曼用聯解空氣動力學方程和能量平衡方程，導出了推求水面蒸發的彭曼公式，使蒸發研討成為水文氣候學的重要組成部分。 1949年R.K.林斯雷和M.A.柯勒、J.L.H.保羅赫斯合著， 1949年D.姜斯敦和W.P.克樂斯合著的、美國土木工程師學會編著的 有些學者把概率論和數理統計的實際及方法引入了水文學，推進了水文計算技術的開展。這些水文計算方法在實踐運用中迅速推行，豐富了運用水文學的內容。4現代化時期1950年以后 水文科學的開展出現新

8、的開展： 第一，由于人類對水資源的突出需求，水文科學的研討領域向為水資源開發利用的方向開展，水文計算分析不僅為建立工程提供設計數據，而且要為水資源評價和水資源系統優化利用提供科學根據；水資源的維護和利用成為水文科學國際會議和協作的主題。許多水文學家和水文研討機構都把本人的研討重點轉向水資源方面，提出了可繼續水資源管理的水文學根底的研討。可見，水文根底性任務與水資源管理是不可分的。【注】1996年結合國教科文組織UNESCO國際水文組將可繼續水資源管理的定義為“支撐從如今到未來社會及其福利而不破壞它們賴以生存的水文循環和生態系統完好性的水的管理和運用。 第二，大規模的人類活動對自然水體，進而對自

9、然環境正在產生多方面的影響。研討和評價人類活動的水文效應和這種效應的環境意義，提示人類活動影響下水文景象的規律，防止人類活動對水文循環的影響朝著不利于人類生存環境的方向開展，這一切正在成為水文科學面臨的新課題。水文學曾經不僅僅是單純的水量問題的研討，而且研討水質問題，并與生態環境系統、人類的影響和社會經濟開展嚴密結合起來。水文科學和環境科學的交叉學科正在孕育構成。 第三，現代科學技術使獲取和分析水文信息的手段和方法有了極大的提高。高新技術的運用已成為水文學研討進展的一個重要標志。例如， 美國自50年代開場建立全國集中的水文資料庫，并于1975年實現電子計算機聯網，全國各地經過網絡都可獲得全美任

10、一地點的資料，實現了水文資料整編自動化。 1958年，美國H.W.海澤等人開場研討雷達技術用于觀測降雨，進展降雨估算和洪水的預告研討。 80年代前期，美國資源部門先后發射了4顆陸地衛星，結合航空遙感，搜集了大量衛星圖片，經過遙感技術的運用研討，獲得了許多水文研討成果，并對國際效力，其它西方國家也都相繼采用衛星技術研討水文問題。 90年代以后，在水文領域已廣泛地運用了3S技術，3S系指GIS Geographic Information System，地理信息系統，RSRemote Sensing，遙感GPSGlobal Positioning System，全球定位系統。采用這些新技術，可以獲

11、取到以往傳統方法所不能得到的各種信息，如流域下墊面大面積的地形地貌、土地利用以及水文氣候等方面的信息。這些新技術的采用，又極大地推進了水文、水資源的研討，因此，水文學科的研討已進入了新的科技時代，如數字水利，數字黃河，數字長江等研討成為當前非常矚目的研討課題。 第四，近20年來水文科學的全球協作正在興起： 結合國教科文組織(UNESCO)在世界氣候組織 (WMO)和其他國際組織的親密配合下，于1965年至1974年組織了國際水文十年 (IHD)的科學活動，著重開展了以世界程度衡、人類活動對水文循環的影響等十四個領域的國際協作研討。接著，結合國教科文組織繼續舉行了“國際水文方案(IHP)，從1984年開場執行“水資源水文方案，著重研討水文過程與自然環境之間的關系，水文過程與人類活動的相互關系，水資源的規劃管理與環境和社會的關系等艱苦課題。促進人們對全球水文和水資源知識的交流和積累。 由此可見，水文學科既是一門古老學科又是多領域相互浸透的新學科。高新技術在水文學的運用實例引見： 例1. 3S技術在洪水防治任務中的運用，1998年長江洪水的遙感圖例2. 3S技術在黃河口泥沙監測任務中的運用 1999年黃河口的遙感圖例3. 3S技術在土壤侵蝕快速調查任務中的運用 SAVI 值分布TM4 影像TM3 影像北京密云縣