第一章 绪论

第一节 水文学概念及其分类

一、水文学概念

水是地球上一切生命赖以生存的基础，更是人类社会生活和各项生产活动绝对不可缺少、而且无任何物质可以替代的重要资源。为了开发利用、管理和保护这一资源，有效地防止和减少水旱灾害，迫使人们从各个方面对水进行深入地系统研究，经过长期的观测、实验、分析和归纳总结，从而逐渐地形成了水文学（hydrology）。一般而言，水文学是研究地球系统中各种水体的科学，因而它是地球科学的一个重要分支，它既有理论科学的特征，也具有应用科学的性质。由于在生产实践中需要不断地解决新问题，拓展研究范围，增强它的科学基础，以便更好地为人类社会经济的发展服务，所以在对水的认识过程中，水文学也在不断地得到发展和完善。

地球上的总水量基本上是不变的，以气态、液态和固态形式存在于地球的表面、土壤岩石以及大气层中。以一定方式存在于某一环境中，且具有一定特征和变化规律的水称为水体，例如江河水、湖泊水、沼泽水、海洋水、地下水以及大气中的水汽等。有许多自然现象与水的三态变化及水流运动有关，例如降水、蒸发、径流、下渗等，这些称为水文现象。地球是人类生存的家园，约有70%的表面积被水覆盖，水在地球的表面构成了一个庞大的水圈系统，其中包括生物圈、岩石圈和大气圈。在太阳辐射和地球引力的作用下，水通过蒸发、降水、下渗、径流等各种（水文现象）方式，在地球的水圈系统中周而复始地循环运动着。

水文学是研究地球上各种水体的形成、分布规律、运动过程、相互联系、理化性质以及与环境的相互作用和影响的一门科学，也可以说是研究各种水文现象的一门科学。现代水文学还注重研究各种水体与生物，特别是与人类的相互作用和影响。

水是能流的重要载体。运动的水流蕴藏着巨大的能量，一方面会冲刷地表、河床、冲毁堤坝和桥梁，给人类带来难以估计的损失；另一方面人类可以利用水流的能量驱动机械加以利用，或把水的能量集中起来发电。

水还是物流的重要载体。许多物质都可以被水流所携带，或溶解在水中随水流运动，例如土壤的侵蚀与搬动，河流泥沙的输移，肥料、农药及其他污染物的溶解和迁移，都是在水流的作用下进行的。还如，大气中的许多物质被溶解后随雨水而降落到地面。另外，人们还可以利用浮力原理进行水上运输等。

二、水文学的分类

随着水文学的不断发展，逐渐形成了研究重点和研究对象各有侧重的许多分支，主要有以下几种分类。

1.按研究水体的对象分类

（1）水文气象学。主要研究大气中水分的形成、水汽的运动和输送及分布规律，它是水文学与气象学形成的交叉学科。

（2）陆地水文学。主要研究大陆地表各种水体的水文现象，如蒸发、下渗、径流等。按研究水体的不同，又可分为河流水文学（流域水文学）、湖泊（水库）水文学、沼泽（湿地）水文学、冰川水文学、河口水文学等。河流水文学，也称为河川水文学或流域水文学，是陆地水文学的重点研究内容，也是本课程的主要内容。

（3）海洋水文学。主要研究海水的理化性质、海水的运动和各种海洋现象的发生、发展规律及内在联系。

（4）地下水水文学。主要研究近地表层内的地下水形成、分布、运动规律及理化性质。

2.按基础理论和应用分类

（1）水文学原理（principle of hydrology）。水文学原理也称为理论水文学（theoretical hydrology），是水文科学的基础，主要研究水文循环中的各种水文现象，重点研究流域产流、流域汇流、河道洪水运动等。

（2）应用水文学（applied hydrology）。主要研究工程中需要解决的水文问题，如设计洪水、设计年径流、水文预报、水库的径流调节计算等，是工程水文学的进一步拓展。

3.其他分类

（1）按研究方法分类，则有动力水文学、系统水文学、数值（计算）水文学、数字水文学、确定性水文学、随机水文学、水文统计学、水文地理学、实验水文学、同位素水文学等，这些分类主要是以研究手段为依据的。

（2）按服务对象分类，则有工程水文学、水文测验学、农业水文学、森林水文学、城市水文学、生态水文学、环境水文学等。除了工程水文学和水文测验学外，其他都是与相关学科交叉而形成的边缘科学。