【摘 要】提到水文,十有六七的人都說不出所以然,還有少數(shù)人只知道水文是防汛的。實際上,在我國很多優(yōu)美的古詩詞中,都體現(xiàn)了水文的概念。例如,“清溪清我心,水色異諸水,借問新安江,見底何如此”是說當時新安江江水含沙量極小。“朝辭白帝彩云間,千里江陵一日還。兩岸猿聲啼不住,輕舟已過萬重山”說明了長江三峽段流量很大。這些都是水文研究的內容。那么,到底什么是水文呢?水文與我們的生活有什么關系呢?
【關鍵詞】水文 內涵 發(fā)展史 生活關系
1水文工作的內涵
顧名思義,水文的主體是水,簡單的講,水文就是研究水的科學。要弄明白水文,首先要了解水文循環(huán)的含義。
目前地球上有約 13.9億立方公里的水,它們構成了一個浩瀚的水圈。水圈處于永不停息的運動狀態(tài),這個周而復始不斷轉化、遷移和交替的現(xiàn)象就稱水文循環(huán)。水文循環(huán)是自然界最重要的物質循環(huán),它成云致雨,影響著一個地區(qū)的氣候和生態(tài),塑造地貌和實現(xiàn)地球化學物質的遷移,像鏈條一樣連結著全球的生命,為人類提供不斷再生的淡水資源和水能資源。水文循環(huán)使我們生活的星球變得生機勃勃。倘若沒有水和水文循環(huán),我們的星球會像月球一樣,是一幅沒有生命,寂靜荒漠的圖景。
在水文循環(huán)過程中,水會以多種形態(tài)存在,它們以液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)分布于地面、地下和大氣中,形成河流、湖泊、沼澤、海洋、冰川、積雪、地下水和大氣水等水體;存在多種運行狀態(tài),如蒸發(fā)、降水、河流和湖泊中的水位漲落、冰情變化、冰川進退等,這些統(tǒng)稱水文現(xiàn)象。水文就是研究這些水文現(xiàn)象的科學。
水文研究的領域十分寬廣,它不僅研究大氣水、海洋水、陸地水、地下水等等構成的水圈,還研究水圈同大氣圈、巖石圈和生物圈等地球自然圈層的相互關系,當然也包括與人類活動之間的相互關系。水文是水利的重要基礎,同時也是水資源、水環(huán)境、水土保持等學科的重要基礎。
水文有很多分類,例如,從研究對象來看,可以分為河流水文學、湖泊水文學、沼澤水文學、冰川水文學、雪水文學、水文氣象學、地下水水文學、區(qū)域水文學和海洋水文學等等;從水文應用來看,可以分為工程水文學、農(nóng)業(yè)水文學、森林水文學、都市水文學、醫(yī)療(衛(wèi)生)水文學等分支學科。
水文工作大體可以分為測、報、算三大塊。測,就是水文測驗,通過水文站網(wǎng)獲取水位、流量、流速、降雨量、蒸發(fā)量、含沙量等水文參數(shù)。報,就是水文預報,水文預報與氣象預報的區(qū)別在于,氣象管天、水文管地,下雨之后,河流、水庫或者湖泊的水位會漲多高?會有多大的水量?這就是水文預報需要回答的問題。算,就是水文分析計算,例如要建一個水庫,首先必須要根據(jù)河流的來水情況和入庫水量的大小,來確定確定水庫最多能裝多少水,以及在各種情況下如何應對應對,這些就要靠水文分析計算來解決了。
2水文工作的發(fā)展史
自人類文明史以來,人們就不斷與水旱災害作斗爭,在這個過程中,不斷積累了關于水的知識和經(jīng)驗,逐漸就形成了水文這個學科。
一般認為,水文的歷史發(fā)展可以分為四個階段。
第一個階段是萌芽時期。這個階段一直可以追溯到遠古時期,人們根據(jù)生產(chǎn)生活需要,開始最早期的水文觀測,如在古代的埃及和中國就開展了水位觀測,公元前四世紀首先在印度出現(xiàn)了最早的雨量觀測,但是這些都是比較膚淺的,也是很零星的。
第二個階段是奠基時期。在歐洲文藝復興之后,科學技術的進步也帶動了水文的發(fā)展,在這個時期,逐漸形成了一些近代水文的基礎理論,發(fā)明了一些簡單的水文儀器。到19世紀末,專門水文研究機構開始出現(xiàn),一些國家開始出版水文年鑒,并陸續(xù)出版了一些水文專著,這些標志著水文科學作為一門近代科學已奠定基礎。
第三個階段是應用水文學的興起時期。第一次世界大戰(zhàn)之后,在大量的工程和城市建設背景下,水文體現(xiàn)了其作為一門應用學科的作用,同時,水文站在世界范圍內發(fā)展成規(guī)模宏大的水文站網(wǎng)系統(tǒng)。1949年,《應用水文學》等專著陸續(xù)問世,總結了這一時期的成就,標志著應用水文學的誕生。
第四個階段是現(xiàn)代水文時期。自20世紀50年代以來,隨著社會生產(chǎn)規(guī)??涨皵U大,科學技術迅猛發(fā)展,水文的進步也日新月異。水文信息獲取和分析手段方法有了長足進步,水文科學和其他科學之間的邊緣科學正在不斷興起,水文的研究領域也不斷拓展,更加關注人類活動對水文的影響,更加關注水資源的開發(fā)利用等等。
我國古代水文有著輝煌的歷史和確鑿的記載,以至國內外專家談到水文測驗史,言必稱埃及、中國。
水文觀測方面,傳說中的大禹治水,就已經(jīng)知道利用“水性就下”的規(guī)律,“隨山刊木”(立木于河中)觀測河水漲落。戰(zhàn)國李冰在都江堰工程上開始用石人觀測水位。四川涪陵 “白鶴梁”題刻(石魚),記載了唐代至本世紀初共1200余年間72個枯水年份的長江水位資料,享有“世界第一古代水文站”之稱。
水文理論方面,《呂氏春秋·圜道》有“云氣西行,云云然,冬夏不輟;水泉東流,日夜不休……”之言,這是對水循環(huán)理論的原始總結。
降雨觀測方面,秦代就有了各地向中央報雨的制度;清代故宮有《晴雨錄》,依照十二時辰記載1724~1903年北京地區(qū)的降水情況,其間資料共有174年,晝夜不斷。
流量方面,元代文獻把以徼計算的水量叫“水程”或“水直”;清代康熙皇帝描述:“先量閘口闊狹,計一秒所流幾何。”這與現(xiàn)代流量概念完全一致。
江河漲落方面,秦漢已有“桃花水”“秋水”的稱謂,北宋時每個月的水漲水落均有專名,并認為河道漲水有定期出現(xiàn)的規(guī)律,所以起名叫“信水”(守信用的水)。到明清,信水的說法被“水汛”取代,相沿至今。
但是由于我國古代水文重定性分析不重視定量分析,因此在近代一直落后于西方,直到新中國成立以后,才得到了很大的發(fā)展
3水文與我們生活的關系
水是人類生存的第一要素,可以說,沒有水,就沒有人類文明與發(fā)展,有了水文,我們才知道生活生產(chǎn)中需要多少水;有了水文,我們才能有效防治水旱災害;有了水文,我們才了解到水質狀況如何,水文與我們的生活息息相關。
水文首先是防汛抗旱的耳目和參謀。我國地域廣大,旱澇災害年年都有,從大江大河到湖泊小溪,一旦發(fā)生汛情,將給我們帶來生命和財產(chǎn)的巨大損失。在防汛過程中,水文部門開展水情、雨情方面的監(jiān)測,開展水文預報和分析工作,為決策提供了重要的科學支撐和決策依據(jù)。例如在1998年長江特大洪水過程中,中央根據(jù)水文部門的準確分析和預測,作出荊江保堤不分洪的重要決策,避免了國家財產(chǎn)的巨大損失。在抗旱方面,由于我國人均水資源缺乏,降雨時空分布不均,一些地方屢遭旱情,水文部門加強監(jiān)測和分析,為水量分配以及應急調水等提供重要依據(jù),保障了人民生活用水和工業(yè)用水。
其次,水文是生態(tài)文明建設不可或缺的部分。水是生態(tài)之基,在維系優(yōu)良生態(tài)上有著得天獨厚的優(yōu)勢,天藍水清離不開水,生態(tài)平衡也離不開水。水文通過開展水質、藻類等方面的監(jiān)測、預警和分析評價,為保護和修復水生態(tài)系統(tǒng)、保障水生態(tài)安全做了大量的基礎工作。例如,在黑河、石羊河等河流下游的生態(tài)調水、在白洋淀等水域的應急補水、在引江濟漢的防霧調度、在桂林、武漢等城市的水生態(tài)系統(tǒng)修復中,水文部門功不可沒。離開水文部門的工作,甚至我們日常飲用水的安全都得不到保障。
水文還給大量水利工程的建設和運行奠定了基礎。這些水利工程,有的是為防汛服務,有的是為航運服務,有的是為發(fā)電服務,關系到我們日常生活的方方面面。在水利工程的建設和運行過程中,必須始終要有水文參與。例如,三峽大壩的截流,需要水文部門實時監(jiān)測數(shù)據(jù);在水庫發(fā)電期間,水文部門要根據(jù)水文資料和預報情況,提出蓄水的建議,盡量發(fā)揮水庫發(fā)電效益;在汛期,水文部門還要根據(jù)上游來水情況,提供水庫水位的預判分析,既要確保防汛安全,又要保障通航。
除此之外,在很多突發(fā)事件和重大活動中,也離不開水文的身影。近幾年,一些極端氣候和地質災害頻發(fā),水文部門總是出現(xiàn)在救災第一線。例如,在汶川、玉樹地震、以及舟曲泥石流搶險過程中,水文部門利用其技術優(yōu)勢,通過實地監(jiān)測和分析計算,為堰塞湖成功排險排險決策提供了重要的依據(jù)。在一些水污染事件中,水文同環(huán)保部門一起,及時監(jiān)測,提供了準確的水質數(shù)據(jù)。在世博會、青奧會等一些大型活動中,由于人口集中,對供水的水量水質都是較大的考驗,為了保障城市的飲水安全,水文也在幕后默默發(fā)揮了其作用。
進入21世紀特別是近幾年來,各種高新技術的研究、各類尖端儀器的使用、各項先進理論的提出,使我國的水文行業(yè)得到了極大的發(fā)展。水文自身也跳出了水利的局限,面對社會眾多需求,積極為國民經(jīng)濟建設和社會發(fā)展提供了越來越多的服務,水文不僅是水利建設的尖兵、防汛抗旱的耳目,還成為了水資源管理與保護的哨兵、經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎,必將給我們的生活和生產(chǎn)帶來更多的服務和更有效的保障。
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作者簡介:紀仁可(1997—) ,女,湖北荊州人,就讀武漢市第二中學,研究方向:水資源。