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水文地質學的歷史發展

初始階段:地下水開發場地分散、數量少的階段,主要進行地下水源的勘探,通過勘探論證地下水開發方案。

中期:地下水處於持續開發階段,水源相互幹擾明顯增加,因此將區域大尺度地下水資源評價列為論證地下水合理開發的重要工作。

後期:地下水需求量接近其多年平均補給量,需求量仍在增長。地下水管理,包括技術管理、政策和法規制定,被列為支持地下水合理開發的重點工作。同時,還將研究地下水人工回灌和地表水地下水聯合利用問題,註意加強地下水資源保護,實施地下水系統管理。3.水文學發展簡史

人類消除水患、興修水利的探索歷史與人類文明史壹樣悠久。在生產實踐中,特別是在與水旱災害的鬥爭中,人類不斷觀察各種水文現象,思考和研究其規律,積累了豐富的關於水的知識,逐步形成並不斷發展水文科學。

水文學歷史悠久,經歷了漫長的醞釀期,快速發展是壹個世紀。與自然科學的許多學科相似,人們仍然很難找到公認的裏程碑,將水文科學的歷史進程劃分為幾個明確的階段。我們只是跟隨它的腳步,大致可以分為:(從古代到大約公元1400)

在尼羅河、幼發拉底河、恒河、黃河等古文化發源地的遺跡中,我們可以看到原始的水文觀測已經在這壹時期開始,最早的水位觀測開始於中國和埃及。

公元前22世紀,中國傳說中的治水大師大禹曾“刊樹沿山”(立於河中的樹木),以觀察河水的漲落。此後的戰國時期李冰的都江堰“石人”,隋代的水石刻,宋代的水碑等。,說明水位觀測壹直在不斷完善。

最早的降雨觀測最早出現在公元前4世紀的印度,中國在公元前3世紀的秦朝就開始有報雨制度。到了公元1247年,有了更科學的雨量計和降雨深度的計算方法,開始用“竹籠驗雪”來計算平均降雪深度。明代劉天河用手工制作的“騎沙水表”測量黃河泥沙量。

中國古書《魯春秋》中寫道:“雲氣西行如此突然,冬夏不絕;水泉向東流,日夜不息,取之不盡,用之不滿,以小為大,以重為輕,國道。”提出了水文循環的簡單概念。該書寫於公元6世紀初的《水鏡筆記》,記述了當時中國65,438+0,252條河流的概況,成為水文地質調查的先驅。誠然,這些原始的水文觀測和知識是膚淺的、零星的,但它們已經為當時的生活和生產提供了重要的水文資料。比如根據降雨量的多少來確定稅額,根據上遊的水位向下遊傳遞水情信息,都預示著水文科學的萌芽。(約1400 ~ 1900)

歐洲文藝復興帶來的科學思想解放和科技進步,為水文學作為壹門獨立學科的發展奠定了基礎。這壹時期,水文儀器的發明使水文觀測進入科學定量觀測階段。

1663年,雷恩和胡克發明了翻鬥自記雨量計,1687年,哈雷發明了測量水面蒸發量的蒸發器,1870年,埃利斯發明了槳式海流計,1885年,普萊斯發明了轉杯式海流計。這些現代化的水文儀器使流量、流速、蒸發量、降水量的觀測達到了相當的精度,各種利用這些現代化水文儀器進行水文觀測的水文站相繼出現。

1746年,我國在黃河老壩口建立了我國第壹個常規水位站,開始系統觀測水位和報汛。這些成果在深度和廣度上拓寬了水文現象的觀測領域,為水文科學的理論發展創造了條件。

這壹時期,現代水文科學理論開始逐漸形成。1674年,佩羅提出了水量平衡的概念,成為水文科學最基本的原理之壹。伯努利父子在1738年發表了水流的能量方程,謝才在1775年發表了明渠均勻流公式;道爾頓研究水面蒸發的公式建立於1802年。1856年達西發表了描述地下水在多孔介質中運動的達西定律;1851年,莫瓦尼提出了匯流和徑流系數的概念,並發表了著名的計算最大流量的推理公式。

這些科學理論的建立,為水文科學在河流流動、蒸發、地下水運動、徑流形成、水文循環等領域的發展奠定了理論基礎,表明人類對水文現象的認識已經從初級階段的膚淺、零星的知識發展到更加深刻、系統的知識。同時也說明人類對地球上水的運動和變化規律的探索,已經發展到基於大量觀測事實的假設、演繹和推理,進而建立起各種理論體系的現代科學方法論。19年底,專門的水文研究機構開始出現,壹些國家開始出版水文年鑒。水文專著如弗裏斯的《河流水文測驗法》、福雷爾的《湖泊傳》、埃德姆·馬略特的《水的運動》等相繼出版。這些著作總結了當時水文觀測和理論研究的成果,標誌著水文科學奠定了作為現代科學的基礎。(約1900 ~ 1950)

這壹時期,水文科學在觀測方法、理論體系和研究領域不斷取得新的成就,但其最重要的進步是應用水文學的興起。

20世紀,特別是第壹次世界大戰後,大量湧現的防洪、灌溉、交通工程、農業、林業乃至城市建設,給水文科學提出了越來越多的新課題,解決這些課題的方法也由經驗和零碎逐漸理論化、系統化,水文科學的應用特色逐漸顯現。

首先,從1914到1924,通過黑增和福斯特的工作,將概率論和數理統計的理論和方法系統地引入水文科學,使水文變量(如洪峰、洪量)與其概率相關聯,為預測工程未來運行期可能發生的水文情況開辟了道路。

然後從1932到1938,Sherman、Horton、McCarthy、Snyder等人在產流匯流計算方面取得了開創性的進展,開辟了按降雨量計算洪水的道路。隨後,克拉克、林斯利等人在單位線、多水文變量聯合分析和徑流調控的理論和方法上發展和豐富了上述內容。

在此期間,水文站發展成為世界範圍內的大型水文站網系統。這些成果在理論、方法和資料條件上為應用水文學的興起奠定了基礎,並率先形成了其最重要的分支學科——工程水文學。接著,農業水文學、森林水文學、城市水文學也相繼興起。65438-0949,林·斯萊與科勒、保羅·赫斯合著《應用水文學》;同年,約翰斯頓和克裏斯合著的《應用水文學原理》和美國土木工程師學會編寫的《應用水文學手冊》相繼問世,總結了這壹時期的成就,標誌著應用水文學的誕生。應用水文學以直接為生產和生活提供各種服務為顯著特征,發展迅速,成為現代水文科學體系中最具活力的分支。(1950 ~今日)

20世紀50年代以來,社會生產規模空前擴大,科學技術進入新的發展時期,新的技術革命正在興起。人類改造自然的能力迅速增強,人與水的關系從古代的較低水平到近代的較高水平。這壹新階段賦予水文科學新的動力和新的特征。

首先,由於人類對水資源的突出需求,水文科學的研究領域正朝著水資源優化開發利用的方向發展,為客觀評價、合理開發、充分利用和保護水資源提供科學依據。

第二,大規模的人類活動正在對自然水體和自然環境產生許多影響。研究和評價人類活動的水文效應以及這種效應的環境意義,揭示人類活動影響下水文現象的規律,進而探索水文分析的新方法和新途徑,防止人類活動對水文循環的影響向不利於人類生存環境的方向發展,這些都正在成為水文科學面臨的新課題。

此外,現代科學技術在獲取水文信息的手段和分析水文信息的方法上也有了很大的進步。比如遙感技術的應用,使得同時觀測大範圍的宏觀水文現象成為可能;核技術的應用使人們能夠獲得微觀的水文信息;水文模擬方法、水文隨機分析方法、水文系統分析方法,使人們研究水文現象的能力發展到壹個新的水平;特別是計算機的應用,使水文科學從水文觀測發展到基本規律的研究,從手工和機械操作發展到以計算機為核心的自動化。

水文科學與其他科學之間的邊緣科學不斷崛起,學科之間的鴻溝逐漸被填補。與此同時,人們開始看到水已經成為影響社會發展的重要因素。水在展現其自然屬性的同時,其社會屬性也日益彰顯,逐漸被人們所認識。因此,水文科學將有可能發展成為壹門具有自然科學和社會科學雙重性質的綜合科學。

總的來說,水文學作為地球物理科學的壹個分支,主要研究地球系統中水的存在、分布、運動和循環變化,水的物理化學性質,以及水圈與大氣圈、巖石圈與生物圈的關系。作為水利學科的重要組成部分,主要研究水資源的形成、時空分布、開發利用和保護,水旱災害的形成、預測和預防,水利工程和其他工程的規劃、設計、建設和管理中的水文水力計算技術。

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