沈灿燊　唐常源　纪汉阳　宋书巧

　　水文科学的研究方向，包括内容及与其它学科的联系，一直是争论不休的问题，尤其1986年以来，陆续有学者发表文章，阐明自己的看法[1、2]，产生了极大的反响。但是仅仅将问题提出，而没有给出解决问题的办法。我们在这里阐明自己的观点，提出自己的看法。

　　1　水文科学发展概述

　　1.1　水文科学的发展、争论

　　以往，一般认为水文科学的发展是从地理水文学到工程水文学，然后发展成今日的水资源水文学，其中还有随机水文学、物理水文学等分支，这些分类主要立足于应用，把水文学作为一种应用技术来处理[3]。

　　由于社会生产力的需要，水文科学近年来把重点放在解决生产应用方面，往往只凭藉少量观测资料，计算水量和作出预报径流的模型，而忽视了对机理的探讨，出现了应用研究超前于基础理论研究的局面。

　　作为一门科学，除应用外，主要应当是基础理论研究。

　　人们很早就注意水情变化规律[5]，为自身生存、生产和发展服务。在中国古代，不但测量了水情变化，而且修建了各种水利工程。几千年前，古埃及人就利用每年尼罗河洪水泛滥带来了大量肥沃泥沙发展农业，幷且注意到各种与水有关的现象，提出水分循环的概念，这样就标志着水文科学的开始。18世纪工业革命以前，观测水文现象只是学者为认识和解释自然现象、探索自然奥秘。随着工业革命兴起，社会经济发展，需水量日多，进而提出了对自然界水的控制和管理的要求，为了研究人类活动对水循环的影响，更好地利用水，形成了一门应用的水文科学分支——工程水文学。这门学科给社会经济建设带来了许多好处。但另一方面由于热衷于水利工程的技术研究，却忽视了对水循环各个环节的变化和运动规律的探索，把工程水文学的研究凌驾于水文科学之上，使不少水利工程兴建后造成生态环境方面的严重影响。

　　进入60年代以来，全球性的缺水愈来愈严重。从水量和水质的角度来看，水已经不再是一个取之不竭、用之不尽的资源。于是社会提出了合理用水，即水资源管理。为此产生了水资源管理学或水资源水文学，这门学科与工程水文学相比有下面几个特点：（1）考虑人类活动在水循环各个过程中的影响；（2）注重水利工程对生态环境的影响；（3）不只注意个别工程的效益，而且综合考虑各种水利工程对地区，乃至全球的长远影响。尽管水资源水文学与工程水文学有许多不同，但从科学范畴来看，仍属应用科学，可以看作是工程水文学基础上的一个新发展。

　　从水分循环的各个过程中机制的角度来看，水文科学在过去一段很长时间内，基础理论研究被忽视，使其发展缓慢。水力学的发展，数学、计算机、系统论方法等无疑对水文科学的发展有很大的促进作用，尤其是近20年来许多野外实验流域的观测结果，改变了水文科学中的一些重要概念，从根本上动摇了迄今广泛应用于工程水文学中的部分公式和模式，大大推动了人类对水分循环机制的进一步认识。因而，我们认为，水文科学应由水文学（基础理论）和水资源水文学（应用）两部分组成。

　　1.2　水文学的地位

　　水文学作为研究水运动的基础理论科学，应在水文科学中占有主导地位。水文学是研究在不同地理环境（包括人类活动）中，水分循环各个过程的变化规律。水资源水文学作为应用科学，发展动力在于社会生产的需要，而其能否得到充分、实质的发展，在很大程度上取决于水的运动、变化规律的正确认识，而这是基础理论研究，恰巧是水文学的研究任务。现在，许多水文学工作者埋头研究数学而不是水文理论，热衷于选择为进行决策目的的数据，而不是力图进行深入的探索，使水资源水文学的发展受到限制。水文学和其它基础理论科学一样，应加深基础理论的研究。研究结果可能一下子难与实际社会生产相结合，但其影响必会在将来显示出来。

　　水文学、工程水文学和水资源之间相互关系及特点，如表1所示。

　　2　中国水文学研究现状

　　新中国建立后，由于大水利工程不断增加，需要水文频率计算，洪、枯水情预报，渐渐形成为水利服务的水文测、报、算系统，这个系统发展很快，如模拟模型、随机理论，线性和非线性数学模式和水文系统理论等，形成了工程水文方向。工程水文有显着成就，如赵人俊[6]、华士干[8]、陈家琦、谢家泽、陈志凯、叶守泽等学者都有突出的贡献。

　　另一方面，由于中国幅员广阔，地带性和地区性水文过程差异明显，因此，形成了研究地理环境对水文过程影响的学科——地理水文学。郭敬辉成立了中国地理学会水文专业委员会，并与邓绶林、郭敬辉、杨纫章[17]等老一辈学者领导广大的地理水文工作者，组成了一支强大的研究队伍。发表了很多论文[7、16]。

　　我们这里只论述40年来地理水文的研究概况，主要有4个方面：

　　2.1　地理环境对水资源系统效应的研究

　　中国幅员广阔，南北跨温热两大气候带，东西从湿润、半湿润区到乾旱区，且地形复杂，形成了降雨、蒸发地带性，并具有许多不同的地区特点，加上下垫面差异大，如喀斯特区大量漏水，湖沼区不透水面积大，南方水稻田和北方旱作的下渗现象有明显不同。如要合理利用和保护每个区的水资源，必需进行“地理环境对水资源系统效应的研究”。

　　首先探讨特殊下垫面水文过程为东北地理所柴岫[18]、杨秉赓[19]等在50年代对东北三江平原沼泽区水文进行的研究，继而中山大学沈灿燊等在1958年对广东低塱区水文结合整治血吸虫进行的调查研究，写出了我国关于低塱水文的最早论文。60年代末以来，北京地理所刘昌明、熊怡、李德美、凌美华等，对我国南水北调规划所造成的水文地理效应作了深入的研究，并对华北地区、长江流域部分省区的地理水文作了深入的探讨，写出许多有价值的论文和质量较高的专著。60年代后，成都地理所唐邦兴等对泥石流研究取得了较多的成果，在国内享有一定声誉。60年代南京大学杨戊、章海生、史运良、李明华[11]对长江流域部分省区进行洪水旱涝调查和治理河流泥沙研究。70年代和80年代对西南喀斯特地区和三峡工程环境影响作了大量工作[12]，取得一定成绩。南京地理研究所施成熙等在70年代中期对太湖流域已开始研究，并曾和日本有关专家合作。华中师大金伯欣，邓兆仁[24]在70年代末对江汉湖区的水文生态作了大量全面而有系统和细致的研究，并结合自然生态及开发利用来探讨。北京地理研究所汤奇成[21、22]在60年代初直到80年代持续在新疆乾旱区作考察；写出了大量有系统的论文。杨利普[20]也对新疆乾旱区水的利用作出了系列研究。东北地理所陈刚起[4]80年代对东北三江平原沼泽水文进行更深入的研究。西北大学余汉章对西北和河西走廊地带乾旱水文作了探讨。华东师大黄锡荃[13、14]等在80年代对长江下游水文、城市水文，河北师大邓绶林、李慧珍[13、4]于凤兰对华北平原水文，北京地理所许远生[14]等对华北平原的节水都陆续展开研究，取得可喜的成绩。

　　1980年以后，全国地理水文研究有比较大的开展。北京大学关伯仁、邵庆山，北京师大钟俊襄，新疆大学周天骧，辽宁师大刘庆书，吉林师大杜兴利，内蒙师大宝音，中山大学纪汉阳，华南师大曾邦鋭、张声才，福建师大余泽忠，广州师院谭秋笑，广西师院陈家平，对所在地区的地理水文作了许多工作[11、12、13、14]，撰写出一大批论文或报告。

　　此外，黄委马秀峰对黄河区划作了大量研究，水科院谢家泽，清华大学黄万里，上海水电局陈信科对地理水文的研究方向提出了宝贵的建议。

　　在南方湿润地区，下垫面结构复杂，加以暴雨，热带和亚热带气候，水文过程有其特点。中山大学沈灿燊等在70年代开始对特殊下垫面产流进行系列研究。1978年在美国winsicosin召开的地理学术讨论会上，提出广西南流江夹杂喀斯特区的非Horton下渗型的产流模型[9]，得到与会者的重视。华南喀斯特区缺乏地表水，地下水利用也困难，森林被毁灭性的破坏后，在裸露的石灰岩山地上，寸草不生，其降雨产流、地下水回归过程如何？如何利用不同岩层的快速和慢速流，找出其补给规律，并使该地区植被恢复，改变其循环过程的研究是十分需要的。沈在70年代末开始在广东和广西的岩溶区对这种特殊下垫面区进行系统研究[25]，10年来建立多种不同喀斯特类型的产流模型，并寻找改变生态环境的途径。此外，沈灿燊等对海南岛花岗岩热带台风暴雨径流区、亚热带严重水土流失区。雷州半岛玄武岩承压水裂隙区等特殊水文现象都进入较深入的研究。中山大学陈俊合等在80年代对暴雨中心的水库区产流开展了探讨。在这个基础上，沈灿燊、刘美南在1987年总结了全国各地研究成果，提出了“景观产流”的学术观点，即在不同的地理景观产流区内，有其不同径流形成机制和产流模式，特别是入渗过程，许多地区既不是蓄满，也不是超渗，喀斯特区的洞穴、漏斗的渗漏便是很好的例子。沈灿燊、宋建阳在1988年在粤北北江用系统工程方法分出不同景观产流区，作出不同径流形成机制和模型。

　　此外，对岩溶地区水文研究还有桂林岩溶所严启坤和贵阳师大杨明德[13、14]。前者探讨了岩溶区地下水对地表水的补给类型，后者则着重研究地下水的储存规律。

　　1985年国家教委颁发了全国1986～2000年地理系各科重点科研方向指导性专题报告，其中水文为中山大学沈灿燊所撰写的《地理环境对水资源系统的效应》，可见这方面研究方向在中国的重要地位。

　　2.2　中国水量平衡与水分循环（地带性和地区性）的研究

　　中国水分循环和水量平衡受不同强度的行星风系和复杂地形所影响，以秦岭淮河为界，有不同的循环过程和输送水量。而在沿海、中部、西北地区、青藏高原、洼地、沙漠等局部地区，都有其特殊的水循环和水量平衡模式。以往中国几位气象学家对一些地区的水汽源和水汽汇计算结果有所不同。为了在理论上加以研究，使东北季风、西南季风及西风带控制地区的输送水汽情况和整体水平衡情况得到深入一步的瞭解，1983年北京地理所刘昌明[13]发表了一篇指导性文章，并在1983年福州全国水文专业学术会议上提出，以省为单位筹组中国水量平衡和水分循环地带性和地区性的研究，接着广东、广西、江西等12个省由所在大学地理系水文教师开展研究，并已写出总结报告，并打算在1990年将全国各省的水分循环和水量平衡的研究报告，由中国地理学会的水文专业委员会（刘昌明、李美华等）综合和召开学术研讨会，得到初步的、比较完整的中国水量平衡与水量循环理论和过程，并已与国际水文委员会联系，拟纳入世界研究项目的一部分。

　　2.3　河口水文的研究

　　中国几个大河口、如长江、黄河、珠江河口，都是对外交通方便、土壤肥沃、粮食生产主要地区。加上每年由江河带入的泥沙在河口沉积，形成滩涂，滩涂淤积到一定高度，被围垦成为新的农田。另一方面，河水与潮汐、波浪作用，形成了湾内的环流系统，余流挟带着泥沙形成了沙流，遇水力阻慢，便大量沉积。而盐水楔、异重流、会潮点、台风暴潮和潮间带的水环流、对河口发育形成和生产建设有很密切相关，研究东北季风和台风侵袭的中国沿岸浅海和河口，对开发沿海有深远意义。

　　1957年，苏联河口学者萨莫伊洛夫教授来华开设河口班后，他将河口自然环境作为整体地研究河口水文的思想，在中国有深远影响。华东师大和中山大学成立了河口所（室），对长江口和珠江口开始研究，长江口研究至今已发表很多论文，在国际上享有声誉（陈吉余、黄宝灿、沈焕庭等）。珠江河口由三角洲网河区形成，大小河汊千百，分八个口门出海，与亚马逊河、恒河、密西西比河等为世界上比较复杂的几个河口之一，在河口中，潮流四处上溯分散，在不同河汊退出，相互顶托，会潮点多，加上台风袭击，狂风巨浪暴雨，潮流界、潮区界变化辐距大。60年代中山大学开始作研究（沈灿燊、卢如秀）继之。中大河口室成立后，作了系统深入研究（罗章仁、应秩甫、李春初、杨干然等），写出了许多有质量的论文，在全国有较高地位。此外，中山大学进行了珠江河口台风暴潮系列研究，提出了长浪辅助台潮预报和大面积过程预报（沈灿燊、甘雨鸣），水沙规律研究（李春初、应秩甫、南海研究所赵焕庭、欧兴进，广州地理所陈琴德、刘先紫，珠委董兆英等）和水污染的研究。

　　中国从1982年开始到1987年为止，全国开展海岸带综合调查，对全国的河口浅海水文都作了详细调查，并写出了报告。

　　以河口作为整体，自然地理因素和人类活动对水文影响的研究，正在加速开展。

　　2.4　森林水文研究

　　国外对森林的涵养水源，保护水质，调节洪、枯流量和增大流量的研究十分重视。特别在联邦德国，有比较深入的研究，例如Kiel附近的冰湖地区，Hann Munder的实验基地的成果都是第一流的。美国、法国、日本也作了大量研究。

　　中国由于几十年的过度砍伐森林，使水文过程变为恶劣，水土流失严重，带来了不良后果。因此，渐渐重视这方面的研究。对东北大小兴安岭、西双版纳、广东小良、海南尖峰岭都开展观测和探讨，已发表不少文章，但大都是分析对比而从理论上阐述森林类型、林种在不同土壤，不同地理位置种植时对水文影响都比较少。西德和中国正在海南坝王岭合作设置比较先进的森林水文观测站，从事较深入的研究（联邦德国Birechtel教授和中山大学沈灿燊），带有较强的系统性、理论性研究将要展开。近年已写出一些文章（中山大学沈灿燊），今后，从研究林区与皆伐区间水文差异开始，进而探讨不同森林结构对水源涵养、水质保护、调节洪枯季水量的关系。在资料积累足够时，将开展与流域开发总体规划为目的的水文规划。规划问题所牵涉的学科比较多，联邦德国在在这方面是走在世界前列的。

　　武汉水电学院、河海大学水文系也着手于森林水文关系模型的研究。

　　此外，城市水文、海岛水文研究也在开始中。

　　3　中国水文科学前瞻

　　今后的发展应从：（1）基础理论——水文学；（2）应用技术——水资源水文学；（3）水文教育三方面来考虑。

　　3.1　水文学

　　从生态环境角度出发，通过实验、观测，从降水、地表水、地下水和植物水之间的相互转化规律，建立具有明确物理意义的水文模型。地理环境对水资源系统的效应和水分循环、水量平衡的研究必然不断深入发展，前者深入到降水、下渗、径流、地下水、河流补给等作为一个整体来探讨，并在理论研究基础上，提出不同类型地区水资源开发利用的方向，为生产建设服务，后者则会从整体水分循环的研究，渐渐深入到每个水分循环因子的研究，如蒸发、水汽输送、降水的形成和径流回归海洋的过程等。下列几方面研究必需进行：

　　（1）不同土地利用条件下的水文效应；

　　（2）都市水文学与都市水资源；

　　（3）河口三角洲及浅海海岸水文学；

　　（4）热带、亚热带季风区的水循环规律；

　　（5）地—气—水—人类相互关系研究；

　　（6）水文科学中新的观测仪器、观测方法及新技术的研究。

　　3.2　水资源水文学

　　水资源水文学把水资源作为一个整体，研究其在天然状态下的水文规律受到人为干预后，在一定程度上如何发生变化，变化后如何保证科学地分配水源，使整体工程调度方案最优化。要把所有的水资源，包括地表水（河川水、湖泊水、冰川），地下水（浅层水、深层水），大气水，海洋水等的水量和水质、水能，看作为一个整体系统来研究，为水资源开发、利用、管理、保护提供科学依据。内容可分为下列4方面：

　　（1）水资源评价方法研究；

　　（2）水资源的合理开发、利用规律研究；

　　（3）水资源管理研究；

　　（4）环境水文学。

　　3.3　水文教育

　　现在的水文教育给学生造成水文科学是一门应用科学的印象，没有进行基础研究的概念，这样是不全面的。为使这种局面得到扭转，应改变这种教育的主导思想，使水文科学成为既有基础理论，又有应用技术内容。为此，下来做法必须较长时间坚持下去：

　　（1）指导学生理解水文科学中基础研究的重要性；

　　（2）建立实验基地，使学生能直接接触水文科学的前缘研究；

　　（3）大力进行水文科学中的机制研究；

　　（4）利用最新研究成果，重新编写水文科学的教材；

　　（5）加强培养研究生计划。

　　尽管从教育角度来看，水文科学研究的良性循环要经过较长时间才能形成，从现在起应当不懈地进行这项工作。

　　4　结论

　　水文科学即是古老而发展很快、不断更新的科学。宏观和微观的研究愈深入，特别是当认识到水与石油、煤、铁等矿物一样是人类赖以生存，不可或缺的资源时，则这门学科的技术和研究方法应当飞跃发展，从而使它成为更被重视的学科。由于水文科学已从自然科学、技术科学，发展到联系社会科学，故已成一门综合性极强的学科。要研究的课题很广泛，随着科研成果大量出现，水文科学必然会以新的面貌加快发展，使水资源的开发、利用、管理和保护达到一个更优化的水平。同时必须充分认识到由于忽视基础理论研究，造成阻碍学科发展的现状。从科研和教育着手，加强对基础理论研究，使应用研究得到理论论证，以促进整个学科发展。目前探讨地区以及全球的环境问题的能力由于水文科学的理论基础研究不够而受到限制。区域开发、生产建设和其它许多学科都提出重视水文基础理论研究的建议。

　　（原载：中德地理学发展与地理教育（中德国际会议论文文集），1989。）