水文科学发展简史ppt课件

1、水文科学开展简史Historical Development of Hydrological Sciences张思聪水文水资源研讨所 人类探求除水害、兴水利的历史，犹如人类的文明史那样悠久。在消费实际中，特别在与水旱灾祸的斗争中，人类不断观测各种水文景象，思索和研讨它们的规律，积累起关于水的丰富知识，逐渐构成、并不断开展了水文科学。 水文科学开展史大体上可分成以下四个时期：水文科学开展史的四个时期：1萌芽时期公元1400年以前2奠基时期140019003生长时期190019504现代化时期1950年以后1萌芽时期公元1400年以前 古代人在争取生存和改善生活的实际中，逐渐认识到水的重要性，开场

2、察看和探求自然界水的运动规律，以便到达治水和用水的目的。1) 原始的水文观测水位观测 古埃及在公元前3500前3000年为了灌溉引水开场观测尼罗河水位，至今还保管有公元前2200年时所刻水尺的崖壁。 据等古籍记载，中国在公元前2300年相传大禹治水用“准绳和“规矩等方法丈量观测水位。 公元前300年，战国时代的李冰在四川都江堰引水工程中，设石人水尺观测水位。 隋代开场把石人水尺改为木桩和石碑式刻划水尺，称水那么或水志。 至今长江干流重庆至宜昌间的河岸崖壁上，保管着11531870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年开场

3、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，“世界水文史的奇观。白鹤梁石刻(1)白鹤梁石刻(2)白鹤梁石刻(3)2)水文循环概念的萌生 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年在中提出：“东流不溢，孰知其故？，对百川入海，而海水不溢的缘由，提出问题。中国对水文循环过程进展了解释：“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

4、道也。这便是古代人对水文循环的朴素的描画。2奠基时期(14001900)1416世纪欧洲的文艺复兴和1819世纪产业革命给自然科学包括水文科学的开展以很大影响。这一时期的特点主要表现以下两方面:1) 水文观测仪器的发明与水文检验的开展 这一时期，雨量器、蒸发器和流速仪等一系列水文气候观测仪器的发明，为水文景象的实地观测、定量研讨和科学实验提供了必要条件；观测和实验成果为水文循环学说提供了验证，水文学的研讨由定性描画深化到定量表达，为水文科学的建立奠定了根底。 这一时期中国水文科学的进展比较缓慢。1840年中国鸦片战争失败后，帝国列强为了掠夺中国，通商通航设海关建码头，那么需搜集中国的水文气候资

5、料，为此，1862年开场在长江汉口设立水位站1865年起有正式的观测记录。2)水文科学体系的构成和运用水文学的兴起 1819世纪，西欧因产业革命促进了城市、交通和工农业开展，以及大量的水利工程建立等，这些实践的消费问题为水文科学在实际上的开展发明了条件, 水文科学实际逐渐构成。如: 1674年P.佩罗提出了水量平衡的概念，成为水文科学最根本的原理之一； 1738年伯努利父子发表水流能量方程； 1775年A.de谢才发阐明渠均匀流公式； 1802年J.道耳顿建立了研讨水面蒸发的道耳顿公式； 1856年,H.-P.-G.达西发表了描画孔隙介质中地下水运动的达西定律; 1851年T.J.莫万尼提出了

6、汇流和径流系数的概念，并发表了计算最大流量的著名推理公式。水文根本实际和方法逐渐完善，使水文计算和水文预告技术方法得到提高，在工程建立和防洪中的成果日益显著，从而逐渐构成以水文计算和水文预告为主要内容的新的分支学科运用水文学。3生长时期(19001950) 进入20世纪，特别是人类阅历了两次世界大战的破坏以后，各国都积极努力于经济恢复和开展，迫切需求处理城市建立、动力开发、交通运输、工农业用水和防御洪水等水利工程中的一系列水文问题，促进水文科学迅速开展。在这一时期美国等西方国家在实际研讨上或实验研讨上都获得较多的成果，处于领先位置。如: 1935年，美国的G.T.麦卡锡提出的“马斯京根法对河道

7、洪水演进计算方法。 1937年,美国的M.马斯克特用较严厉的数学方法系统地研讨了地下水的运动，为地下水水文学的构成和开展作出了重要奉献。 1948年英国的H.L.彭曼用联解空气动力学方程和能量平衡方程，导出了推求水面蒸发的彭曼公式，使蒸发研讨成为水文气候学的重要组成部分。 1949年R.K.林斯雷和M.A.柯勒、J.L.H.保罗赫斯合著， 1949年D.姜斯敦和W.P.克乐斯合著的、美国土木工程师学会编著的 有些学者把概率论和数理统计的实际及方法引入了水文学，推进了水文计算技术的开展。这些水文计算方法在实践运用中迅速推行，丰富了运用水文学的内容。4现代化时期1950年以后 水文科学的开展出现新

8、的开展： 第一，由于人类对水资源的突出需求，水文科学的研讨领域向为水资源开发利用的方向开展，水文计算分析不仅为建立工程提供设计数据，而且要为水资源评价和水资源系统优化利用提供科学根据；水资源的维护和利用成为水文科学国际会议和协作的主题。许多水文学家和水文研讨机构都把本人的研讨重点转向水资源方面，提出了可继续水资源管理的水文学根底的研讨。可见，水文根底性任务与水资源管理是不可分的。【注】1996年结合国教科文组织UNESCO国际水文组将可继续水资源管理的定义为“支撑从如今到未来社会及其福利而不破坏它们賴以生存的水文循环和生态系统完好性的水的管理和运用。 第二，大规模的人类活动对自然水体，进而对自

9、然环境正在产生多方面的影响。研讨和评价人类活动的水文效应和这种效应的环境意义，提示人类活动影响下水文景象的规律，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开展，这一切正在成为水文科学面临的新课题。水文学曾经不仅仅是单纯的水量问题的研讨，而且研讨水质问题，并与生态环境系统、人类的影响和社会经济开展严密结合起来。水文科学和环境科学的交叉学科正在孕育构成。 第三，现代科学技术使获取和分析水文信息的手段和方法有了极大的提高。高新技术的运用已成为水文学研讨进展的一个重要标志。例如， 美国自50年代开场建立全国集中的水文资料库，并于1975年实现电子计算机联网，全国各地经过网络都可获得全美任

10、一地点的资料，实现了水文资料整编自动化。 1958年，美国H.W.海泽等人开场研讨雷达技术用于观测降雨，进展降雨估算和洪水的预告研讨。 80年代前期，美国资源部门先后发射了4颗陆地卫星，结合航空遥感，搜集了大量卫星图片，经过遥感技术的运用研讨，获得了许多水文研讨成果，并对国际效力，其它西方国家也都相继采用卫星技术研讨水文问题。 90年代以后，在水文领域已广泛地运用了3S技术，3S系指GIS Geographic Information System，地理信息系统，RSRemote Sensing，遥感GPSGlobal Positioning System，全球定位系统。采用这些新技术，可以获

11、取到以往传统方法所不能得到的各种信息，如流域下垫面大面积的地形地貌、土地利用以及水文气候等方面的信息。这些新技术的采用，又极大地推进了水文、水资源的研讨，因此，水文学科的研讨已进入了新的科技时代，如数字水利，数字黄河，数字长江等研讨成为当前非常瞩目的研讨课题。 第四，近20年来水文科学的全球协作正在兴起： 结合国教科文组织(UNESCO)在世界气候组织 (WMO)和其他国际组织的亲密配合下，于1965年至1974年组织了国际水文十年 (IHD)的科学活动，着重开展了以世界程度衡、人类活动对水文循环的影响等十四个领域的国际协作研讨。接着，结合国教科文组织继续举行了“国际水文方案(IHP)，从1984年开场执行“水资源水文方案，着重研讨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艰苦课题。促进人们对全球水文和水资源知识的交流和积累。 由此可见，水文学科既是一门古老学科又是多领域相互浸透的新学科。高新技术在水文学的运用实例引见： 例1. 3S技术在洪水防治任务中的运用，1998年长江洪水的遥感图例2. 3S技术在黄河口泥沙监测任务中的运用 1999年黄河口的遥感图例3. 3S技术在土壤侵蚀快速调查任务中的运用 SAVI 值分布TM4 影像TM3 影像北京密云县