水文之淺識(shí)

張 鉞

（聊城市水文局，山東 聊城 252000)

水利是整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)和人民生活的命脈，水文是水利工作的基礎(chǔ)。水文事業(yè)未來的發(fā)展這一問題，擺在了每一個(gè)水文工作者面前，從而引起了我們很多的思考。

1 水文的監(jiān)測(cè)職能將在水資源配置方面發(fā)揮重要作用

水資源在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著舉足輕重的地位，尤其對(duì)淡水資源匱乏的地區(qū)而言，有限的水資源成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，水資源的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)計(jì)量已成為水資源統(tǒng)一調(diào)度、優(yōu)化配置的依據(jù)，由此可見，水文的監(jiān)測(cè)職能在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的資源合理配置方面將發(fā)揮重要作用。

2 水文對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)成果指導(dǎo)人們的生活方式

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的日益提高，人們的生產(chǎn)和消費(fèi)觀念也發(fā)生著變化，單純的溫飽已不能滿足人們對(duì)高質(zhì)量生活水平的向往和需求，“綠色生產(chǎn)”和“綠色消費(fèi)”已經(jīng)成為人們生產(chǎn)和消費(fèi)意識(shí)的主流，這一切的滿足只有充足的優(yōu)質(zhì)水源才能得以實(shí)現(xiàn)，從這個(gè)意義上講，水文對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)職能，將指導(dǎo)人們的生產(chǎn)生活方式。

3 水文地理的淵源

《禹貢》是《尚書》中的一篇，大概是我國古代文獻(xiàn)中最古老和最有系統(tǒng)性地理觀念的著作。戰(zhàn)其中"導(dǎo)水"部分被認(rèn)為是《禹貢》地理的精華。它按照先北后南、先上游后下游、先主流后支流的順序，對(duì)九州向靠近黃河的帝都貢賦所經(jīng)過的水道中的九條河流的水源、流向、流經(jīng)地、支流和入河口等作了描述，開我國水文地理之先聲。

事實(shí)上，水文是以自然地理為基礎(chǔ)的一門學(xué)問，不僅是水利的基礎(chǔ)，同時(shí)與地質(zhì)、地理、氣象都有著深層次的聯(lián)系。

4 未來氣候繼續(xù)變暖對(duì)水文情勢(shì)的影響

事實(shí)上，已經(jīng)發(fā)生的全球變暖對(duì)我國生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。國際氣象專家普遍認(rèn)為，未來50-100 年，全球氣候?qū)⒗^續(xù)變暖。這給我們帶來的影響和挑戰(zhàn)是不容回避的，氣候變暖會(huì)影響到我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面、包括農(nóng)業(yè)、人體健康、人居環(huán)境和人們的日常生活等方面，比如受到傳染性疾病影響的人口數(shù)量將增加，暴雨洪澇和海平面上升將使低洼和沿海居民生存的危險(xiǎn)性增高。全球氣候變暖會(huì)影響我國的水循環(huán)過程，改變區(qū)域降水量和降水分布格局，并且有關(guān)專家估計(jì)在2010-2030 年，我國西部地區(qū)缺水量將達(dá)到200 億m3；另外，它使冰川、雪山融化，從而引發(fā)洪水。如：受全球氣候變暖的影響，喜馬拉雅山區(qū)近40 多個(gè)冰川湖的水位，明顯上升。自20 世紀(jì)70 年代以來，喜馬拉雅山地區(qū)的氣溫平均升高了1℃多，且以每年0.06℃的速度持續(xù)上升。不斷升高的氣溫使這一山區(qū)的冰川和高山積雪的融化速度加快，導(dǎo)致冰川湖水位迅速上升。由此看來，全球氣候變暖的趨勢(shì)將引起未來水文情勢(shì)的變化。

5 空氣污染對(duì)水面蒸發(fā)的影響

影響水面蒸發(fā)的因素有水汽壓差、風(fēng)速、氣溫、水質(zhì)、濕度、太陽輻射、降水、蒸發(fā)皿的規(guī)格等，采用基本水文站王鋪站1953-2010 年歷年陸地水面蒸發(fā)觀測(cè)資料，繪制出王鋪閘站年蒸發(fā)量-降水量過程線和趨勢(shì)線，見圖1。

從圖中可以看出：蒸發(fā)量趨勢(shì)線明顯向下傾斜，蒸發(fā)量明顯呈減小趨勢(shì)，從1953 年至2010 年蒸發(fā)量下降了300mm 多。從影響蒸發(fā)量的氣象因素分析，一方面全球氣候有變暖趨勢(shì)，另一方面該站所處的地區(qū)，降水量趨勢(shì)線趨于水平，因此降水量的年紀(jì)變化對(duì)長(zhǎng)系列年蒸發(fā)量的總體影響不大。水汽壓差、風(fēng)速、氣溫、水質(zhì)、濕度等因素在該地區(qū)都沒有明顯的變化。

圖1

我們可以初步判定是空氣污染影響了太陽輻射，從而影響了水面蒸發(fā)，水面蒸發(fā)量減少程度則證明了空氣污染的嚴(yán)重程度。這樣看來，人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響又直接影響到未來水文情勢(shì)的變化規(guī)律。

6 水危機(jī)和氣候異常對(duì)傳統(tǒng)水文理論的影響

水文，指自然界中水的變化、運(yùn)動(dòng)等的各種現(xiàn)象?，F(xiàn)在一般指研究自然界水的時(shí)空分布、變化規(guī)律的一門邊緣學(xué)科。

水文學(xué)作為地球科學(xué)的一個(gè)分支，主要研究地球系統(tǒng)中水的存在、分布、運(yùn)動(dòng)和循環(huán)變化規(guī)律，水的物理、化學(xué)特性，以及水圈與大氣圈、巖石圈和生物圈的相互關(guān)系；作為水利科學(xué)的重要組成部分，主要研究水資源、洪水與干旱的形成、時(shí)空分布和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，以及水利工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理中的水文水利計(jì)算方法，為水資源合理開發(fā)利用保護(hù)和水旱災(zāi)害防治提供科學(xué)的水文數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)水文學(xué)(或稱經(jīng)典水文學(xué))主要應(yīng)用的是數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。它首先假設(shè)水文現(xiàn)象是純隨機(jī)的，也就是在總體分布存在的前提下，假定樣本對(duì)總體的代表性是一致的，這是數(shù)理統(tǒng)計(jì)的前提條件。

數(shù)理統(tǒng)計(jì)、頻率分析方法應(yīng)用于水文領(lǐng)域已有近百年的歷史，由于不確定因素的影響，仍有很多問題沒有根本解決。因?yàn)橐环矫嫠囊鼐哂胁淮_定性，這種不確定性包括隨機(jī)性、模糊性、灰色性和混沌性等特征；另一方面，水文要素受水環(huán)境惡化、人類活動(dòng)影響日益嚴(yán)重和氣候異常等環(huán)境事件的影響，使水文數(shù)理統(tǒng)計(jì)成果明顯偏離實(shí)際情況，頻率分析方法在實(shí)際應(yīng)用中有明顯的局限性。事實(shí)上這些問題也遠(yuǎn)非是某種單一學(xué)科能解決的了的。

目前在水文理論研究上出現(xiàn)了一些新興學(xué)科，如：模糊數(shù)學(xué)、灰色系統(tǒng)理論、混沌學(xué)和大尺度水文學(xué)等等，這對(duì)更好的解釋水文現(xiàn)象將有所幫助。

7 氣象因素對(duì)人類健康的影響給我們帶來的啟示

人類適宜生存的氣象要素范圍是有限的。當(dāng)氣象要素高于或低于一定的范圍時(shí)，就會(huì)對(duì)人類的身心健康產(chǎn)生不良的影響，引起身體的不適、情緒波動(dòng)，進(jìn)而誘發(fā)疾病。氣象與水文原本就是一脈相承，息息相關(guān)，氣象與人類健康的關(guān)系給我們認(rèn)識(shí)未來氣候-水文變化對(duì)健康環(huán)境的影響以啟示。

8 水文-生態(tài)效應(yīng)分析開拓了新的水文研究思路

目前專事全球變化研究的是國際科學(xué)聯(lián)合理事會(huì)（IC－SU，1986）提出了國際地球生物圈計(jì)劃（IGBP），其目的在于弄清楚生物地球化學(xué)循環(huán)與物理氣候系統(tǒng)之間的聯(lián)系。該計(jì)劃的核心是水文系統(tǒng)、生物系統(tǒng)和氣候系統(tǒng)撮合成一個(gè)整體，研究各系統(tǒng)之間的關(guān)系，進(jìn)而探討全球環(huán)境問題。IGBP 的核心計(jì)劃之一：水文循環(huán)的生物圈方面（BAHC）項(xiàng)目，便是研究水文循環(huán)的生物學(xué)控制以及生態(tài)系統(tǒng)在氣候、水文和環(huán)境中的作用。從水文系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)的特征來看，聯(lián)系二者的紐帶是系統(tǒng)的水分循環(huán)，使建立以水分循環(huán)為主線的水文生態(tài)耦合模型成為可能，水文-生態(tài)效應(yīng)的分析研究在一定程度上開拓了我們的思路。

9 考古學(xué)對(duì)洪澇災(zāi)害發(fā)生規(guī)律的研究有著指導(dǎo)意義

《舊約·創(chuàng)始紀(jì)》中記載了“諾亞方舟”的故事。它講述了“洪水泛濫”和“洪水消落”的過程，雖系神話，但經(jīng)西方考古學(xué)家的研究，在公元前3000 年前后，在兩河（幼發(fā)拉底河和底格里斯河）流域的西亞文明昌盛初期，也曾發(fā)生過大洪水，摧毀了大部分的城市和農(nóng)田，大約距今6000-4000 年，世界氣候正處于一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，中國和西亞發(fā)生非常大的洪水的可能性是很大的。這里我們也可以看出，考古學(xué)對(duì)我們進(jìn)行洪澇災(zāi)害發(fā)生規(guī)律的研究有深層次上的意義。