水文学发展史
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绪论一、水文学简史英文Hydrology，来源于拉丁语，“水的知识”。
经历了四个发展时期：1. 萌芽期（公元1600年之前）2. 奠基时期（公元1600-1900年）3. 实践时期（1900-1950年）4. 现代化时期（1950年- ）一、水文现象的基本特点1.时程变化上的周期性与随机性2.空间变化上的相似性与特殊性二、水文现象的研究方法成因分析法以质量守恒、能量(动量)守恒等定理为基础，揭示水文现象运动变化的机理、规律。
数理统计法水文现象具有随机性，从而以概率理论为基础，研究水文现象特征值的统计规律。
地理综合法水文现象具有地区性，从而通过建立地区经验公式、绘制各种特征值等值线图，揭示水文特征值的地区规律。
水文循环水文循环的原因（外因、内因）水的不断蒸发、输送、凝结、降落、产流、汇流的往复循环过程大循环和小循环大循环：海洋→大气→大陆→海洋（纵向+横向）小循环：海洋→大气→海洋（海洋小循环）大陆→大气→大陆（内陆小循环）水文循环的规律1)海洋的蒸发量多于降水量；2)大陆的降水量多于蒸发量；3)大陆外流区输入水汽量与输出水量基本平衡；4)大陆内流区降水量与蒸发量基本相等。
水文循环的作用和意义1、调节气候；2、塑造了地球表面；3、形成了巨大的水利资源；4、形成一切水文现象。
水资源问题➢原因1)水资源量时空分布不均匀；2)水资源分布与人口、耕地分布不相适应；3)水环境污染；4)水资源浪费。
➢对策1)时间和空间上的合理调配；2)积极开展水污染防治；3)节约用水。
9流域和水系分水线：使雨水分别汇集到两条不同的河流，起着分水作用的地形，是流域的边界线。
流域：汇集地面水和地下水由分水线所包围的区域。
河网密度流域单元面积内干支流长度流域的地形起伏特征1. 河流的落差和比降2. 流域平均坡度3. 流域面积～高程曲线流域自然地理及下垫面情况1. 流域地理位置2. 流域的土壤岩石性质和地质构造3. 流域植被率4. 流域湖泊率、沼泽率降水水分以各种形式从大气到达地面统称降水。
水文科学发展简史
白鹤梁石刻(1)
白鹤梁石刻(2)
白鹤梁石刻(3)
2)水文循环概念的萌发
公元前1000年，在古希腊诗人荷马(Homer) 诗歌以及希腊的哲学家柏拉图（Plato）、亚历斯 多德（Aristotle）就有了有关水文循环的初步论 述。 中国屈原（约公元前340～前278年）在《天 问》中提出：“东流不溢，孰知其故？”，对百 川入海，而海水不溢的原因，提出问题。中国 《吕氏春秋》对水文循环过程进行了解释：“云 气西行云云然，冬夏不辍；水泉东流，日夜不休； 上不竭，下不满，小为大，重为轻。圜道也。” 这便是古代人对水文循环的朴素的描述。
1949年R.K.林斯雷和M.A.柯勒、J.L.H.保罗 赫斯合著《应用水文学》，
1949年D.姜斯敦和W.P.克乐斯合著的《应用 水文学原理》、美国土木工程师学会编著的《水 文学手册》
有些学者把概率论和数理统计的理论及方法 引入了水文学，推动了水文计算技术的发展。这 些水文计算方法在实际应用中迅速推广，丰富了 应用水文学的内容。
水文科学发展简史
Historical Development of Hydrological Sciences
张思聪 水文水资源研究所
人类探索除水害、兴水利的历史，犹如人
类的文明史那样悠久。在生产实践中，特别在
与水旱灾害的斗争中，人类不断观测各种水文 现象，思考和研究它们的规律，积累起关于水 的丰富知识，逐渐形成、并不断发展了水文科 学。
水文科学发展史大体上可分成以下四个时
期：
水文科学发展史的四个时期：
1．萌芽时期（公元1400年以前）
2．奠基时期（1400～1900） 3．成长时期（1900～1950） 4．现代化时期（1950年以后）
水文科学发展简史
至今长江干流重庆至宜昌间的河岸崖壁上， 保存着1153～1870年间的 6次特大洪水的最高水 位石刻114处。
四川涪陵县长江岸边的白鹤梁（长1600米， 宽15米左右）自公元764年开始雕刻石鱼图形记 载长江最枯水位，直到20世纪40年代共有刻记 163条，记有72个年份的历史枯水，这些珍贵的 石刻，被誉为“世界最早的的古代水文站”， “世界水文史的奇迹”。
第四，近20年来水文科学的全球合作正在兴起：
联合国教科文组织(UNESCO)在世界气象组织 (WMO)和其他国际组织的密切配合下，于1965年至1974 年组织了国际水文十年 (IHD)的科学活动，着重开展了以 世界水平衡、人类活动对水文循环的影响等十四个领域的 国际协作研究。接着，联合国教科文组织继续举办了“国 际水文计划”(IHP)，从1984年开始执行“水资源水文计 划”，着重研究水文过程与自然环境之间的关系，水文过 程与人类活动的相互关系，水资源的规划管理与环境和社 会的关系等重大课题。促进人们对全球水文和水资源知识 的交流和积累。
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6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2020年 9月6日 星期日 下午8 时15分1 秒20:1 5:0120. 9.6
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8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年9 月6日星 期日8 时15分1 秒20:1 5:016 September 2020
• 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。6-Sep-206 Sep tember 202020.9.6
水文学发展回顾与展望
水文学发展回顾与展望水文学是关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律和运用这些规律为人类服务的知识体系,是地球科学的组成部分,是技术科学的一个领域。
水文学到今天为止,仍然是一门具有十分活力的、并沿着自己特有的发展道路继续前进的独立学科。
水文学已经历了不同的历史时期和发展阶段。
远古时代,人类为了生存,开始观察水的习性,开始了原始的水文观测。
最早的水文观测是在中国和古埃及开始的,并形成和积累原始水文知识礴在中国《吕氏春秋》中,最早提出了水文循环的朴素思想。
诚然,这些原始的水文观测和水文知识是极其粗糙的、零星的,但它为当时的生活和生产提供了重要的水文依据,标志着水文学的萌芽。
欧洲文艺复兴带来的科学思想的解放和技术进步请极大地推动了人类对水的研究和认识,促进了近代水文仪器的发明以及近代水文学理论的逐渐形成。
例如,水流能量方程、达西定律等,这些成就表明,人类对水的粗动变化规律的认识,已由萌芽时期那种以古代自然哲学为依据的纯粹思辩性猜测;发展到了以科学事实为依据,以科学观测与试验为依据,进行假设、演绎和推理进而建立各种水文理论体系的新阶段,标志水文学作为一门近代自然科学已莫定基础。
水文学最早是地理学的一个分支。
水文学从研究陆地上水体的水情变化规律,到建立起水分循环和水量平衡概念,是它的一个重要进展。
18世纪以前},观察研究水文现象的学者,主要是为认识和解释自然现象,其中少量的水文观侧活动也只是为探索自然奥秘提供信息备这是“地理水文学”的形成和工程水文学脱胎于地理水文学,二者相互促进并发展,是水文学发展史中的重要时期。
随着经济的发展,社会的进步,人类社会经济活动对水分循环的干扰逐渐增强,出现了人类社会引水、用水、耗水和排水的水分侧支循环。
因此,水文学的任务就不能满足于只为水资源工程规划设计提供水文数据,而更要为管好、用好并保护好有限的地球水资源,并将其作为一个整体系统进行研究,从而突破原有地理水文学和工程水文学的内容,开始进入一个新的阶段,即水资源水文学阶段。
第一章现代水文学导论
第一章 现代水文学导论
主要内容
1.1
水文学的概念及发展阶段
1.2
水文学面临的机遇与挑战
1.3
现代水文学的特点及框架
Zuo Qiting
1.1 水文学的概念及发展阶段
❖1.1.1水文学的概念
水文学是一门研究地球上各种水体的形成、运 动规律以及相关问题的学科体系。
▪ 水文学的特点：一方面，具有自然属性，属 于地球科学的范畴；另一方面，又具有社会 属性，属于应用科学的范畴。
Zuo Qiting
1.1 水文学的概念及发展阶段
1.1.2 水文学的发展阶段
• 萌芽阶段
公元16世纪以前
• 形成阶段
公元17世纪初～19世纪末
• 元20世纪60年代～今
Zuo Qiting
1.2 水文学面临的机遇与挑战
1.2.1 水文学在理论和应用中面临的机遇和挑战
第三篇 应用实践
第11章 水文学与水资源 第12章 水文学与生态环境 第13章 水文学与可持续发展
Zuo Qiting
ZHENGZHOU UNIVERSITY
Zuo Qiting
Zuo Qiting
1.2 水文学面临的机遇与挑战
水文历程
今年水灾旱灾情况
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今年入汛以来，我国部分地区遭受不同程度的自然 灾害，特别是6月底以来，安徽、四川、湖北、河 南、重庆、江苏等省（市）遭受严重的暴雨、洪涝 灾害，重庆西部的区域特大暴雨是百年一遇。
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据国家民政部统计，截至2007年7月16日，今年洪 涝灾害共造成10544.8万人受灾，因灾死亡425人， 失踪110人，紧急转移安置人口359.2万人；农作物 受灾面积6429.7千公顷，其中绝收1174.7千公顷； 倒塌房屋36.9万间，损坏房屋102.0万间，因灾直 接经济损失334.7亿元。
奠基时期(约1400～1900)
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欧洲文艺复兴带来的科学思想的解放和科学技术的 进步，为水文科学发展成为独立的学科奠定了基 础。这一时期，水文仪器的发明使水文观测进入了 科学的定量观测阶段。
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1663年雷恩和胡克创制了翻斗式自记雨量计，1687 年哈雷创制测量水面蒸发量的蒸发器， 1870年埃利斯发明旋桨式流速仪， 1885年普赖斯发明旋杯式流速仪。 这些近代水文仪器使流量、流速、蒸发、降水的 观测达到了相当的精度，利用这些近代水文仪器 进行水文观测的各种水文站陆续出现。
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现代水文学
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由于人类对水资源的突出需求，水文科学的研究 领域正在向着为水资源最优开发利用的方向发 展，以期为客观评价、合理开发、充分利用和保 护水资源提供科学依据；
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大规模的人类活动对自然水体，进而对自然环境 正在产生多方面的影响。研究和评价人类活动的 水文效应和这种效应的环境意义，揭示人类活动 影响下水文现象的规律，进而探讨水文分析的新 方法和新途径，防止人类活动对水文循环的影响 朝着不利于人类生存环境的方向发展，这一切正 在成为水文科学面临的新课题。
中国水文大事记
古老文明时期(1840年以前)
《管子》中的河流分类、《诗经》及《书经》中 的丰富水文信息、《吕氏春秋》及《黄帝内经》 中的水循环论述等，为中国先秦时期的水文瑰宝。 秦汉时代的测雨制度一直延续到明清，中国测雨 器的发明比西欧要早三百余年。随着全国人口的 日益增多和水利工程的大量兴建，为防洪、航运、 灌溉应用的‚水则‛、‚水志‛普遍设立，增长 了对河流水文规律的认识。汉代张戎对泥沙运动 的精辟论述、王充对潮汐生成的正确解释以及郦 道元的《水经注》和徐弘祖的《徐霞客游记》等， 它们都是中国水文科技史上璀璨的篇章。
大禹治水活动中的水文调查 在公元前21世纪前的尧舜时代，传说在黄河流 域发生大洪水。为制止洪水泛滥，尧召集部落首 领会议，举鲧负责平息洪水灾害。据《国语· 鲁语 下》记载：‚鲧障洪水‛，采取水来土挡的方法， 治了九年，没有成功，受到制裁。舜继尧位后， 又举鲧的儿子禹继承父业。禹联合伯益、后稷等 部族，用‚行山表木‛、‚准绳、规矩‛等工具， ‚居外十三年，过家门不敢入‛。(《史记· 夏本 纪》)经过广泛的调查研究，改过去‚障水‛为 ‚疏导‛，终于把‚浸山灭陵‛的洪水，分疏九 河，导流入于渤海，平治了水患。
秦以前(公元前221年以前)
周定王十年至十六年(公元前597年～前591年) 最早利用工程水文知识的芍陂工程 周定王十年至十六年，楚令尹孙叔敖兴建‚周 百二十里，灌田万顷‛的灌溉工程芍陂(今安丰 塘)，至今发挥效益，可见当时已有相当的工程水 文知识。
秦以前(公元前221年以前)
鲁襄公二十五年(公元前548年) 初步的工程水文知识 据《左传· 襄公二十五年》载：‚楚蒍掩为司 马，……数疆潦，规偃潴，町原防，……。‛说 蒍掩 为官后，计算暴雨水量，规划蓄水工程，划定防 洪范围，已掌握初步的工程水文知识，并运用于 水利工程之中。
水文学发展简史
水文学发展简史：a自远古至14世纪末，为水文学现象定性描述阶段b15世纪初至19世纪末为水文科学体系形成阶段c自从20世纪50年代，进入应用水文学兴起阶段d20世纪50年代以来，进入现代水文阶段。
水文学：水文学是研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会之间相互关系的科学。
水文现象的研究任务：水体的运动和分布规律。
水文的地理研究方向——地理水文学。
地理水文学具有宏观性，综合性及区域性三大特点水文现象：指地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动。
水文现象的特点：a谁循环永无止尽b水文现象在时间变化上既具有周期性，又存在随机性c水文现象在地区分布上既存在相似性又存在特殊性水资源的涵义：a按社会需求供给或有可能提供的水量b有可靠来源且可通过水循环得以更新补充c这个水量可由人工加以控制d水量水质适应人类用水需求广义水资源：指世界上一切水体，包括海洋，湖泊，沼泽，冰川，土壤水，地下水及空气中的水分，都是人类宝贵的财富，即水资源。
狭义水资源：不同于自然界水体，仅指在同一时期内，能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体，主要是指，河流，湖泊，地下水，及土壤水等淡水，个别地方还包括微咸水。
水资源的特性：a水资源有循环再生性和其有限性b时空分布的不均匀性c广泛的利用性及其不可替性d利与害的两重性e社会性和经济性f开发利用上的整体性。
水资源的时空变化：a地区分布，因受海陆位置，水汽来源，地形条件等影响，我国水资源地区分布很不均匀，总趋势由东南沿海向西北内陆递减，水资源的条件与问题：a水资源总量不少，但人均亩均较少（合理利用和保护水资源）b水资源地区分布不均匀，与人口耕地分布不相适应（水量的地区调配）c在时间变化上不均衡，水旱灾害频繁（抗旱防洪涝）d水土流失和泥沙淤积日趋严重，严重破坏生态平衡，增加了河流防洪困难，降低了水利工程效益e地下水是我国重要的水资源要合理开发利用，防止过量开采f天然水质相当良好，水污染日趋严重，防止水质污染，保护水源，已是当务之急。
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中国：约2280B.C，大禹治水， 兴修水利
柏拉图
亚里士多德
亚里士多德的元素说
希腊：约600B.C~300B.C，提出全球 水文循环的初步概念
中国：约256B.C，李冰父子修建都江堰， 是以无坝引水为特征的宏大水利工程
罗马：约100B.C~200A.D，水文观测的 实现
意大利：1500A.D,达芬奇提出水文循 环观点并使用浮标测量流速
水文学发展史
“No one can be really master of any science unless he studies its special history !”
——by Comte
埃及：约3500~3000B.C，埃及人观 测尼罗河水位
埃及：Sadd el-Kafara 大坝（约 2900 B.C）是最古老的重力坝
1935年，McCarthy提出马斯京根河道 洪水演算方法
1945年，Clark提出储蓄理论和相应 的汇流方法
20世纪50年代， 工程水文学的兴 起与发展
1955年，Lighthill和Whithmat提出 动力波理论
1957年，Nash提出瞬时单位线概念、 理论与方法
1958年，加里宁和米留柯夫提出特 征河长的概念，并以此为基础导出河 段汇流曲线
1959年，Linsley和Grawford把数字计算 机应用于流域水文模拟研究
1973年，赵人俊等提出新安江模型，是 中国少有的一个具有世界影响力的水文 模型
1965年，国际水文十年开始
1986年，Eagleson提出全球尺度水文学
古罗马：27B.C~17B.C, Vitruvius提出 比较完整的水文循环概念
中国：200A.D，开始设置雨量站 观测雨量
意大利：1610年，Santorio创制 第一台流速仪
法国：1674年，Perreault通过分析法国塞 纳河流域的年净流量为该流域降雨量的1/6
1687~1715年，Halley做了蒸发观测 试验
1775年，A.de Chezy提出河道流速 公式（谢才公式）
1851年，Mulvaney提出汇流时间概念 和暴雨成因公式Q=CIA
1856年，提出描写渗流规律的达西定律
1871年，提出描写明渠缓变不稳 定Sherman提出单位线汇流 方法
1933年，Horton提出下渗理论与下渗 计算公式