水文科學(xué)發(fā)展簡史ppt課件

1、水文科學(xué)開展簡史Historical Development of Hydrological Sciences張思聰水文水資源研討所 人類探求除水害、興水利的歷史，猶如人類的文明史那樣悠久。在消費(fèi)實(shí)際中，特別在與水旱災(zāi)禍的斗爭中，人類不斷觀測各種水文景象，思索和研討它們的規(guī)律，積累起關(guān)于水的豐富知識，逐漸構(gòu)成、并不斷開展了水文科學(xué)。 水文科學(xué)開展史大體上可分成以下四個(gè)時(shí)期：水文科學(xué)開展史的四個(gè)時(shí)期：1萌芽時(shí)期公元1400年以前2奠基時(shí)期140019003生長時(shí)期190019504現(xiàn)代化時(shí)期1950年以后1萌芽時(shí)期公元1400年以前 古代人在爭取生存和改善生活的實(shí)際中，逐漸認(rèn)識到水的重要性，開場

2、察看和探求自然界水的運(yùn)動規(guī)律，以便到達(dá)治水和用水的目的。1) 原始的水文觀測水位觀測 古埃及在公元前3500前3000年為了灌溉引水開場觀測尼羅河水位，至今還保管有公元前2200年時(shí)所刻水尺的崖壁。 據(jù)等古籍記載，中國在公元前2300年相傳大禹治水用“準(zhǔn)繩和“規(guī)矩等方法丈量觀測水位。 公元前300年，戰(zhàn)國時(shí)代的李冰在四川都江堰引水工程中，設(shè)石人水尺觀測水位。 隋代開場把石人水尺改為木樁和石碑式刻劃水尺，稱水那么或水志。 至今長江干流重慶至宜昌間的河岸崖壁上，保管著11531870年間的 6次特大洪水的最高水位石刻114處。 四川涪陵縣長江岸邊的白鶴梁長1600米，寬15米左右自公元764年開場

3、雕刻石魚圖形記載長江最枯水位，直到20世紀(jì)40年代共有刻記 163條，記有72個(gè)年份的歷史枯水，這些珍貴的石刻，被譽(yù)為“世界最早的的古代水文站，“世界水文史的奇觀。白鶴梁石刻(1)白鶴梁石刻(2)白鶴梁石刻(3)2)水文循環(huán)概念的萌生 公元前1000年，在古希臘詩人荷馬(Homer)詩歌以及希臘的哲學(xué)家柏拉圖Plato、亞歷斯多德Aristotle就有了有關(guān)水文循環(huán)的初步論述。 中國屈原約公元前340前278年在中提出：“東流不溢，孰知其故？，對百川入海，而海水不溢的緣由，提出問題。中國對水文循環(huán)過程進(jìn)展了解釋：“云氣西行云云然，冬夏不輟；水泉東流，日夜不休；上不竭，下不滿，小為大，重為輕。圜

4、道也。這便是古代人對水文循環(huán)的樸素的描畫。2奠基時(shí)期(14001900)1416世紀(jì)歐洲的文藝復(fù)興和1819世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命給自然科學(xué)包括水文科學(xué)的開展以很大影響。這一時(shí)期的特點(diǎn)主要表現(xiàn)以下兩方面:1) 水文觀測儀器的發(fā)明與水文檢驗(yàn)的開展 這一時(shí)期，雨量器、蒸發(fā)器和流速儀等一系列水文氣候觀測儀器的發(fā)明，為水文景象的實(shí)地觀測、定量研討和科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了必要條件；觀測和實(shí)驗(yàn)成果為水文循環(huán)學(xué)說提供了驗(yàn)證，水文學(xué)的研討由定性描畫深化到定量表達(dá)，為水文科學(xué)的建立奠定了根底。 這一時(shí)期中國水文科學(xué)的進(jìn)展比較緩慢。1840年中國鴉片戰(zhàn)爭失敗后，帝國列強(qiáng)為了掠奪中國，通商通航設(shè)海關(guān)建碼頭，那么需搜集中國的水文氣候資

5、料，為此，1862年開場在長江漢口設(shè)立水位站1865年起有正式的觀測記錄。2)水文科學(xué)體系的構(gòu)成和運(yùn)用水文學(xué)的興起 1819世紀(jì)，西歐因產(chǎn)業(yè)革命促進(jìn)了城市、交通和工農(nóng)業(yè)開展，以及大量的水利工程建立等，這些實(shí)踐的消費(fèi)問題為水文科學(xué)在實(shí)際上的開展發(fā)明了條件, 水文科學(xué)實(shí)際逐漸構(gòu)成。如: 1674年P(guān).佩羅提出了水量平衡的概念，成為水文科學(xué)最根本的原理之一； 1738年伯努利父子發(fā)表水流能量方程； 1775年A.de謝才發(fā)闡明渠均勻流公式； 1802年J.道耳頓建立了研討水面蒸發(fā)的道耳頓公式； 1856年,H.-P.-G.達(dá)西發(fā)表了描畫孔隙介質(zhì)中地下水運(yùn)動的達(dá)西定律; 1851年T.J.莫萬尼提出了

6、匯流和徑流系數(shù)的概念，并發(fā)表了計(jì)算最大流量的著名推理公式。水文根本實(shí)際和方法逐漸完善，使水文計(jì)算和水文預(yù)告技術(shù)方法得到提高，在工程建立和防洪中的成果日益顯著，從而逐漸構(gòu)成以水文計(jì)算和水文預(yù)告為主要內(nèi)容的新的分支學(xué)科運(yùn)用水文學(xué)。3生長時(shí)期(19001950) 進(jìn)入20世紀(jì)，特別是人類閱歷了兩次世界大戰(zhàn)的破壞以后，各國都積極努力于經(jīng)濟(jì)恢復(fù)和開展，迫切需求處理城市建立、動力開發(fā)、交通運(yùn)輸、工農(nóng)業(yè)用水和防御洪水等水利工程中的一系列水文問題，促進(jìn)水文科學(xué)迅速開展。在這一時(shí)期美國等西方國家在實(shí)際研討上或?qū)嶒?yàn)研討上都獲得較多的成果，處于領(lǐng)先位置。如: 1935年，美國的G.T.麥卡錫提出的“馬斯京根法對河道

7、洪水演進(jìn)計(jì)算方法。 1937年,美國的M.馬斯克特用較嚴(yán)厲的數(shù)學(xué)方法系統(tǒng)地研討了地下水的運(yùn)動，為地下水水文學(xué)的構(gòu)成和開展作出了重要奉獻(xiàn)。 1948年英國的H.L.彭曼用聯(lián)解空氣動力學(xué)方程和能量平衡方程，導(dǎo)出了推求水面蒸發(fā)的彭曼公式，使蒸發(fā)研討成為水文氣候?qū)W的重要組成部分。 1949年R.K.林斯雷和M.A.柯勒、J.L.H.保羅赫斯合著， 1949年D.姜斯敦和W.P.克樂斯合著的、美國土木工程師學(xué)會編著的 有些學(xué)者把概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的實(shí)際及方法引入了水文學(xué)，推進(jìn)了水文計(jì)算技術(shù)的開展。這些水文計(jì)算方法在實(shí)踐運(yùn)用中迅速推行，豐富了運(yùn)用水文學(xué)的內(nèi)容。4現(xiàn)代化時(shí)期1950年以后 水文科學(xué)的開展出現(xiàn)新

8、的開展： 第一，由于人類對水資源的突出需求，水文科學(xué)的研討領(lǐng)域向?yàn)樗Y源開發(fā)利用的方向開展，水文計(jì)算分析不僅為建立工程提供設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，而且要為水資源評價(jià)和水資源系統(tǒng)優(yōu)化利用提供科學(xué)根據(jù)；水資源的維護(hù)和利用成為水文科學(xué)國際會議和協(xié)作的主題。許多水文學(xué)家和水文研討機(jī)構(gòu)都把本人的研討重點(diǎn)轉(zhuǎn)向水資源方面，提出了可繼續(xù)水資源管理的水文學(xué)根底的研討?？梢姡母仔匀蝿?wù)與水資源管理是不可分的。【注】1996年結(jié)合國教科文組織UNESCO國際水文組將可繼續(xù)水資源管理的定義為“支撐從如今到未來社會及其福利而不破壞它們賴以生存的水文循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)完好性的水的管理和運(yùn)用。 第二，大規(guī)模的人類活動對自然水體，進(jìn)而對自

9、然環(huán)境正在產(chǎn)生多方面的影響。研討和評價(jià)人類活動的水文效應(yīng)和這種效應(yīng)的環(huán)境意義，提示人類活動影響下水文景象的規(guī)律，防止人類活動對水文循環(huán)的影響朝著不利于人類生存環(huán)境的方向開展，這一切正在成為水文科學(xué)面臨的新課題。水文學(xué)曾經(jīng)不僅僅是單純的水量問題的研討，而且研討水質(zhì)問題，并與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、人類的影響和社會經(jīng)濟(jì)開展嚴(yán)密結(jié)合起來。水文科學(xué)和環(huán)境科學(xué)的交叉學(xué)科正在孕育構(gòu)成。 第三，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)使獲取和分析水文信息的手段和方法有了極大的提高。高新技術(shù)的運(yùn)用已成為水文學(xué)研討進(jìn)展的一個(gè)重要標(biāo)志。例如， 美國自50年代開場建立全國集中的水文資料庫，并于1975年實(shí)現(xiàn)電子計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，全國各地經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)都可獲得全美任

10、一地點(diǎn)的資料，實(shí)現(xiàn)了水文資料整編自動化。 1958年，美國H.W.海澤等人開場研討雷達(dá)技術(shù)用于觀測降雨，進(jìn)展降雨估算和洪水的預(yù)告研討。 80年代前期，美國資源部門先后發(fā)射了4顆陸地衛(wèi)星，結(jié)合航空遙感，搜集了大量衛(wèi)星圖片，經(jīng)過遙感技術(shù)的運(yùn)用研討，獲得了許多水文研討成果，并對國際效力，其它西方國家也都相繼采用衛(wèi)星技術(shù)研討水文問題。 90年代以后，在水文領(lǐng)域已廣泛地運(yùn)用了3S技術(shù)，3S系指GIS Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)，RSRemote Sensing，遙感GPSGlobal Positioning System，全球定位系統(tǒng)。采用這些新技術(shù)，可以獲

11、取到以往傳統(tǒng)方法所不能得到的各種信息，如流域下墊面大面積的地形地貌、土地利用以及水文氣候等方面的信息。這些新技術(shù)的采用，又極大地推進(jìn)了水文、水資源的研討，因此，水文學(xué)科的研討已進(jìn)入了新的科技時(shí)代，如數(shù)字水利，數(shù)字黃河，數(shù)字長江等研討成為當(dāng)前非常矚目的研討課題。 第四，近20年來水文科學(xué)的全球協(xié)作正在興起： 結(jié)合國教科文組織(UNESCO)在世界氣候組織 (WMO)和其他國際組織的親密配合下，于1965年至1974年組織了國際水文十年 (IHD)的科學(xué)活動，著重開展了以世界程度衡、人類活動對水文循環(huán)的影響等十四個(gè)領(lǐng)域的國際協(xié)作研討。接著，結(jié)合國教科文組織繼續(xù)舉行了“國際水文方案(IHP)，從1984年開場執(zhí)行“水資源水文方案，著重研討水文過程與自然環(huán)境之間的關(guān)系，水文過程與人類活動的相互關(guān)系，水資源的規(guī)劃管理與環(huán)境和社會的關(guān)系等艱苦課題。促進(jìn)人們對全球水文和水資源知識的交流和積累。 由此可見，水文學(xué)科既是一門古老學(xué)科又是多領(lǐng)域相互浸透的新學(xué)科。高新技術(shù)在水文學(xué)的運(yùn)用實(shí)例引見： 例1. 3S技術(shù)在洪水防治任務(wù)中的運(yùn)用，1998年長江洪水的遙感圖例2. 3S技術(shù)在黃河口泥沙監(jiān)測任務(wù)中的運(yùn)用 1999年黃河口的遙感圖例3. 3S技術(shù)在土壤侵蝕快速調(diào)查任務(wù)中的運(yùn)用 SAVI 值分布TM4 影像TM3 影像北京密云縣