第二节 水文学发展概况

一、水文学发展简况

水文学的发展如同其他自然科学一样，是在人们的生活需要和生产实践中逐步发展起来的。根据各个时期的特点，水文学的发展可分为诞生、发展和现代时期3个阶段。

1.诞生时期

在古代，人们为了利用河流灌溉、掌握河水的消涨规律，开始了原始的水位、雨量和水流特性的观察。如公元前3000多年埃及人对尼罗河水位的观测，公元前2000多年我国劳动人民为了与黄河水患作斗争，就开始注意对水位涨落变化和天气状况的观察。但水文学逐渐形成一门科学是在1600年以后。随着各种水文仪器的出现，以及水力学、气象学的发展，才逐步奠定了水文学的稳固基础，从而成为一门系统的科学。如毕托管、瓦尔德曼流速仪的出现；水力学中的伯努利定理、谢才公式、达西定律及曼宁公式的提出等。这些都为研究水流运动提供了观测数据和计算公式。1674年法国人佩劳特（P.Perrault，1608～1680）第一次根据赛纳河观测到的降雨和径流资料，计算出赛纳河在伯格底以上流域的年径流量是年降水量的1/6，这是人们第一次建立的年降雨径流之间的定量关系。这一结论的公布，是有史以来人们对水文规律所作的第一次定量描述，被认为是水文学研究的开始。

2.发展时期

在1800～1950年，随着人们对水文规律全面深入的研究，水文学在生产实践中逐渐得到更广泛的应用和极大的发展。这一时期，水文学才开始真正成为一门较为完善、较为系统的科学。如，在1856年提出了描述渗流运动的达西（Darcy）定律，为研究土壤水运动、地下水动力学以及地下水资源的形成和变化规律奠定了基础。1871年提出了描写明渠缓变不稳定流运动的圣维南（St.Venant）方程组，为研究河道洪水运动、坡面流运动以及流域汇流奠定了基础。

20世纪初到50年代，由于水利、交通事业的发展，遇到了许多水文问题。人们期望能了解和科学地掌握河流洪水与枯水的变化，以便能预测预报洪水与枯水的发生和大小，通过建造水利工程达到控制洪水、调节枯水的目的，这种与水旱灾害作斗争的客观需要，导致了工程水文学的兴起，大大推动了水文学的发展。1914年海森（Hazen）提出了水文频率计算方法，1932年谢尔曼（Sherman）提出了单位线的概念用于流域汇流计算，1935年霍顿（Horton）提出了均质包气带的产流理论，1935年麦卡锡（MaCarthy）提出了马斯京根（Muskingum）河道洪水演算方法。以上这些理论和方法的提出，不仅为许多水利工程的建造与运行管理提供了合理的水文计算和水文预报方法，而且奠定了工程水文学的基本内容，确立了工程水文学的发展方向。在这一时期，为了满足对水文资料的需要，水文站网也得到了快速发展。

3.现代时期

20世纪50年代以来，由于水文科学理论的深入发展以及与其他学科之间的相互渗透，水文学的内容得到进一步充实和完善，出现了许多新理论、新方法。如概率论与数理统计学、计算数学、系统工程学、气象学等，都应用到水文学中来。特别是，随着电子计算机的发明和应用，3S系统（地理信息系统GIS、全球定位系统GPS以及遥感系统RS）的出现和快速发展所引发的信息革命，带来了现代水文科学的突飞猛进，如大尺度水文模型的开发、分布式流域水文模型研制、数字流域、实时洪水预报与调度系统、防洪会商决策支持系统的开发与应用，以满足社会经济发展中遇到的实际问题，为防洪、生态环境的保护、水资源评价、水资源配置与管理提供了有力支撑。

到了21世纪，水文科学事业进入了一个新的发展时期。全球气候变化，大气、海洋与陆地之间相互作用过程的研究，引起了水文学家们的广泛兴趣，并认为波及许多国家和地区的水旱灾害，都与全球气候变化异常有关，而全球气候变化与温室气体的排放有关。太阳辐射能在地球上的再分布是气候学研究的核心问题，而水分循环在这种再分布中起着关键性作用，因为蒸散发、大气中水汽的输送和降水过程都与太阳辐射紧密相关，这就是全球尺度水文学或大尺度水文学研究的基本问题。

二、我国水文事业的发展

早在东汉时期，我国著名的《水经》就已经问世，经后人加工完善，发展成为一部40卷本的《水经注》，这是一部首次系统地描述黄河、长江、淮河等水系的水文和水利开发情况的著作。清代傅泽洪等人综合历代水利文献，编纂了《行水金鉴》，记述了我国主要河道的沿革、水利兴废及河道变迁等情况。在水文观测方面，公元前250年李冰在四川都江堰设立石人测量水位，用以了解灌溉引水量，后来为各地仿效。公元764年，四川涪陵白鹤梁刻制“石鱼”图案，上面刻有水标及枯水标记，作为长江枯水程度的标志。到了19世纪中叶，如1841年在北京开始观测雨量，1865年在汉口开始观测水位。1898年开始观测松花江水位，1912年开始观测淮河水位、流量和泥沙，华北各河流于1919年才开始设站，其他地区大多在1930年左右设站，多数测站后来因战乱遭到破坏而停止工作。由于封建制度的长期统治，加之新中国成立前的水文工作由于设备简陋、技术条件薄弱，资料残缺，处于比较落后的状态，我国水文事业的发展一直都比较缓慢。到1949年，全国仅有148个水文站，203个水位站，1470个雨量站。

新中国成立以来，我国的水文事业才真正起步，并得到了快速发展。1978年，全国水文站发展到2922个，水位站1320个，雨量站13309个，水质站800个，各种水文实验站33个。到2008年，全国已有水文测站37436个，水位站1244个，雨量站14602个，水质站5668个，地下水监测站12683个，蒸发实验站17个，径流实验站51个。在测站现代化建设方面也取得新成就，如建成测流缆道2162座，水文测船849艘，专用测车近300辆，配备多普勒测流仪341台，全站仪481个，卫星全球定位系统486套，水文自动测报系统300余处，自记水位站2000余处（其中能够遥测的水位站有1000多处），固态储存雨量设备有7000多个。目前，全国已建成了覆盖主要江河水系、布局合理、功能比较完善、项目比较齐全的水文站网体系。

水文观测资料也已按流域进行了整编刊印，到1989年共计刊印水文年鉴2277册。调查整理了6000多个河段的历史特大洪水资料并由各省汇编成册出版，较好地满足了水利建设和经济社会发展对水文信息的需求。

多年来，水文、规划设计及科学研究等多部门共同协作，进行了大量的水文统计分析工作，全国各地都编制出了水文特征值统计表、水文手册和水文图集等。1975年8月河南驻马店大暴雨（简称75.8大暴雨）发生后，全国范围内开展了可能最大暴雨的普查研究，编制了《全国24h可能最大暴雨等值线图》及《暴水洪水查算图表》等。1980年开始，开展了全国水资源综合评价与合理利用研究，分别于1987年和1989年出版了《中国水资源评价》及《中国水资源利用》。在此基础上，2000年又开始了第二次全国范围的水资源调查与评价工作。

新中国成立以来，水文预报工作从无到有，也已经逐步发展起来。目前，全国建立了水情中心125个、自动测报站6385个，占报汛站总数的80%。全国7大流域机构和各省市的水雨情信息均可通过宽带传达到国家防办，极大地提高了水文信息的时效性，实现了防洪抗旱异地会商、洪水预报的自动测报和优化决策。水文预报理论和方法也有很大发展，基本形成了符合我国国情的一整套水文预报方法，1985年颁发、2000年修订的《水文情报预报规范》，促进了我国水文预报工作向着国际先进水平发展。

2011年中共中央、国务院颁发《关于加快水利改革发展的决定》，称中央一号文件。文件指出“水是生命之源、生产之要、生态之基。兴水利、除水害，事关人类生存、经济发展、社会进步，历来是治国安邦的大事，”由此可见，我国的水文事业和水利建设事业在未来将会有一个较大的发展，这将有力地促进水文科学研究水平的提升。