應用水文學

應用水文學（applied hydrology）分析河流及其他水體水文要素的變化規律，為工程建設及工程管理、流域規劃和水文預報提供水文依據的水文科學分支。20世紀50年代后，應用水文學不斷發展，已形成了下列分支學科：①工程水文學。主要研究內容有水文計算、水文預報和水利計算。②都市水文學。主要研究內容為水資源評價、都市地下水合理開發及城市地面沉降防治、都市化對城市暴雨和洪水徑流形成過程的影響，為城市防洪和排水系統的規劃設計提供數據。③農業水文學。主要研究土壤水分、土壤蒸發、植物散發同作物生態的關係，研究農業小氣候的形成和特點，以協調水、土壤、作物和氣象的綜合作用；還研究各種農業措施的水文效應。④森林水文學。主要研究森林對降水的影響，林冠的截留，林地土壤水動態和林地下滲過程，林區蒸散發，林地對徑流分配的改變狀況，森林的保水作用等。

1851年莫萬尼提出合理化公式，水文研究開始進入經驗性的定量估算階段。二十世紀初，水文科學解決實際課題的方法由經驗的、零星的，逐漸理論化和系統化。

1914年黑曾第一次用正態機率格紙選配頻率曲線；1924年福斯特完整地提出了皮爾孫-3型頻率曲線的分析方法，把概率論和數理統計的理論、方法引入了水文學。這些貢獻使水文變數與它們出現的概率聯繫起來，為制定工程設計標準和推求指定設計標準下的水文變數奠定了基礎。

1932年謝爾曼提出的單位過程線；1933年霍頓建立的下滲公式；1935年麥卡錫等人提出的馬斯金格姆流量演算技術等，為根據降雨過程計算流量過程和河道洪水演進計算提供了方法，為流域洪水預報和河道洪水預報奠定了基礎；1938年斯奈德提出了比較實用的綜合單位線，為無資料地區水文計算開闢了途徑。這些成就為水文科學解決各類實際問題在理論和方法上準備了條件，標誌著應用水文學初步形成。

1945年克拉克提出瞬時單位線的概念；納什於1957年建立了瞬時單位線方法；1946年波利亞科夫提出可用馬爾科夫鏈來描述年徑流系列，把隨機過程理論和方法引入水文學；1951年柯勒和林斯雷提出了用圖解方法，解決多元非線性回歸的暴雨徑流多變數水文特徵合軸相關圖，促進了各水文要素的綜合效應的研究；1949年姜斯敦和克樂斯合著的《應用水文學原理》、美國土木工程師學會編著的《水文學手冊》等專著陸續出版，系統闡述了應用水文學理論和方法，標誌著應用水文學進入了成熟階段。

二十世紀50年代后，應用水文學不斷發展學科自身的理論和方法，緊密聯繫工程實際，開拓了如水資源利用、人類活動的水文效應等新的研究領域，形成了工程水文學、農業水文學、森林水文學、都市水文學和醫療水文學等分支學科。

①工程水文學。主要包括水文計算、水文預報和水利計算三個組成部分。

水文計算主要運用概率論和數理統計的原理和方法，對未來長期的水文情勢作出概率預估，為各類水利工程的規劃和設計提供設計暴雨、設計洪水設計年徑流及其他有關水文數據。

水文預報是根據流域暴雨洪水形成理論和河道洪水波傳播的規律，為各類防洪工程發布洪水預報；同時，也根據水體熱量平衡原理，對山區融雪徑流，河流、水庫、湖泊冰情作出預報；根據土壤中水分的補給、運動和消退規律，為農業提供土壤水分的預報；根據河道退水規律，為航運和引水工程等作出枯季徑流及其水位預報。

水利計算是研究水資源綜合利用中的規劃和經濟效益論證，管理運用中的優化調度和對環境影響評價的理論、原則和計算方法，特別是水資源開發利用中系統分析的理論和方法。

②農業水文學。研究土壤水分、土壤蒸發、植物散發與作物生態的關係；研究地下水埋深與作物根系發育、土壤次生鹽鹼化的關係；研究農業小氣候的形成和特點，以便更有效地協調水、土壤、作物、氣象的綜合作用，為合理灌溉、保墒抗旱、防治澇漬和減少水土流失提供依據。農業水文學也研究各種農業措施的水文效應。

③森林水文學。主要研究森林對降水的影響；林冠的截留；林地土壤水動態和林地下滲過程；林區蒸散發；森林對地表徑流、壤中流和地下徑流分配的改變，以揭示森林對水量平衡要素的影響；研究森林的保水作用，山地荒廢和水土流失與森林的關係，為制定水土保持措施提供依據。

④都市水文學。主要研究可供城市利用的地表和地下水資源的數量和質量評價，為城市供水規劃提供依據；城市地下水資源的合理開採，以防止城市地面沉降：都市化對城市暴雨、洪水徑流形成過程的影響，為城市防洪和捧水系統的規劃設計提供數據。

地下水水文學是運用水文循環和水量平衡原理研究地下水形成、運動、水情和地下水資源的水文學分支學科。它和主要研究地下水起源、類型、分佈、運動、化學成分的形成和地質環境的水文地質學關係密切，但研究內容各有側重。由於地下水水文學是從水文循環的觀點來研究地下水的，因而它與氣候學、地表水水文學、土壤學有密切聯繫。地下水質評價，要運用水化學和水文地球化學知識。此外，系統分析理論在地下水的開發利用中已逐漸得到採用。地下水水文學中有些問題如降水、地表水和地下水三者的轉化關係，地下水資源及其員優開發及管理等研究較少，不少方面尚處於探索階段。湖泊水文學是研究湖泊水文現象和湖水資源利用的水文學分支學科。湖泊水文學要加強水文混合與水文平衡基礎理論研究，以闡明湖泊水文現象內部聯繫；提高水量平衡要素觀測和計算精度；推廣應用新技術；將湖泊作為系統，了解其中所有因素之間相互關係，研究湖泊的環境效應，湖水資源的保護、開發和利用。

水文學、冰川水文學、地下水水文學、河流水文學、湖泊水文學