沈燦燊　唐常源　紀漢陽　宋書巧

　　水文科學的研究方向，包括内容及與其它學科的聯繫，一直是争論不休的問題，尤其1986年以來，陸續有學者發表文章，闡明自己的看法[1、2]，産生了極大的反響。但是僅僅將問題提出，而没有給出解决問題的辦法。我們在這裏闡明自己的觀點，提出自己的看法。

　　1　水文科學發展概述

　　1.1　水文科學的發展、争論

　　以往，一般認爲水文科學的發展是從地理水文學到工程水文學，然後發展成今日的水資源水文學，其中還有隨機水文學、物理水文學等分支，這些分類主要立足於應用，把水文學作爲一種應用技術來處理[3]。

　　由於社會生産力的需要，水文科學近年來把重點放在解决生産應用方面，往往只憑藉少量觀測資料，計算水量和作出預報逕流的模型，而忽視了對機理的探討，出現了應用研究超前於基礎理論研究的局面。

　　作爲一門科學，除應用外，主要應當是基礎理論研究。

　　人們很早就注意水情變化規律[5]，爲自身生存、生産和發展服務。在中國古代，不但測量了水情變化，而且修建了各種水利工程。幾千年前，古埃及人就利用每年尼羅河洪水泛濫帶來了大量肥沃泥沙發展農業，并且注意到各種與水有關的現象，提出水分循環的概念，這樣就標誌着水文科學的開始。18世紀工業革命以前，觀測水文現象只是學者爲認識和解釋自然現象、探索自然奥秘。隨着工業革命興起，社會經濟發展，需水量日多，進而提出了對自然界水的控制和管理的要求，爲了研究人類活動對水循環的影響，更好地利用水，形成了一門應用的水文科學分支——工程水文學。這門學科給社會經濟建設帶來了許多好處。但另一方面由於熱衷於水利工程的技術研究，却忽視了對水循環各個環節的變化和運動規律的探索，把工程水文學的研究凌駕於水文科學之上，使不少水利工程興建後造成生態環境方面的嚴重影響。

　　進入60年代以來，全球性的缺水愈來愈嚴重。從水量和水質的角度來看，水已經不再是一個取之不竭、用之不盡的資源。於是社會提出了合理用水，即水資源管理。爲此産生了水資源管理學或水資源水文學，這門學科與工程水文學相比有下面幾個特點：（1）考慮人類活動在水循環各個過程中的影響；（2）注重水利工程對生態環境的影響；（3）不只注意個别工程的效益，而且綜合考慮各種水利工程對地區，乃至全球的長遠影響。盡管水資源水文學與工程水文學有許多不同，但從科學範疇來看，仍屬應用科學，可以看作是工程水文學基礎上的一個新發展。

　　從水分循環的各個過程中機制的角度來看，水文科學在過去一段很長時間内，基礎理論研究被忽視，使其發展緩慢。水力學的發展，數學、計算機、系統論方法等無疑對水文科學的發展有很大的促進作用，尤其是近20年來許多野外實驗流域的觀測結果，改變了水文科學中的一些重要概念，從根本上動摇了迄今廣泛應用於工程水文學中的部分公式和模式，大大推動了人類對水分循環機制的進一步認識。因而，我們認爲，水文科學應由水文學（基礎理論）和水資源水文學（應用）兩部分組成。

　　1.2　水文學的地位

　　水文學作爲研究水運動的基礎理論科學，應在水文科學中佔有主導地位。水文學是研究在不同地理環境（包括人類活動）中，水分循環各個過程的變化規律。水資源水文學作爲應用科學，發展動力在於社會生産的需要，而其能否得到充分、實質的發展，在很大程度上取决於水的運動、變化規律的正確認識，而這是基礎理論研究，恰巧是水文學的研究任務。現在，許多水文學工作者埋頭研究數學而不是水文理論，熱衷於選擇爲進行决策目的的數據，而不是力圖進行深入的探索，使水資源水文學的發展受到限制。水文學和其它基礎理論科學一樣，應加深基礎理論的研究。研究結果可能一下子難與實際社會生産相結合，但其影響必會在將來顯示出來。

　　水文學、工程水文學和水資源之間相互關系及特點，如表1所示。

　　2　中國水文學研究現狀

　　新中國建立後，由於大水利工程不斷增加，需要水文頻率計算，洪、枯水情預報，漸漸形成爲水利服務的水文測、報、算系統，這個系統發展很快，如模擬模型、隨機理論，綫性和非綫性數學模式和水文系統理論等，形成了工程水文方向。工程水文有顯著成就，如趙人俊[6]、華士干[8]、陳家琦、謝家澤、陳志凱、葉守澤等學者都有突出的貢獻。

　　另一方面，由於中國幅員廣闊，地帶性和地區性水文過程差异明顯，因此，形成了研究地理環境對水文過程影響的學科——地理水文學。郭敬輝成立了中國地理學會水文專業委員會，並與鄧綬林、郭敬輝、楊紉章[17]等老一輩學者領導廣大的地理水文工作者，組成了一支强大的研究隊伍。發表了很多論文[7、16]。

　　我們這裏只論述40年來地理水文的研究概况，主要有4個方面：

　　2.1　地理環境對水資源系統效應的研究

　　中國幅員廣闊，南北跨温熱兩大氣候帶，東西從濕潤、半濕潤區到乾旱區，且地形復雜，形成了降雨、蒸發地帶性，並具有許多不同的地區特點，加上下墊面差异大，如喀斯特區大量漏水，湖沼區不透水面積大，南方水稻田和北方旱作的下滲現象有明顯不同。如要合理利用和保護每個區的水資源，必需進行“地理環境對水資源系統效應的研究”。

　　首先探討特殊下墊面水文過程爲東北地理所柴岫[18]、楊秉賡[19]等在50年代對東北三江平原沼澤區水文進行的研究，繼而中山大學沈燦燊等在1958年對廣東低塱區水文結合整治血吸蟲進行的調查研究，寫出了我國關於低塱水文的最早論文。60年代末以來，北京地理所劉昌明、熊怡、李德美、凌美華等，對我國南水北調規劃所造成的水文地理效應作了深入的研究，並對華北地區、長江流域部分省區的地理水文作了深入的探討，寫出許多有價值的論文和質量較高的專著。60年代後，成都地理所唐邦興等對泥石流研究取得了較多的成果，在國内享有一定聲譽。60年代南京大學楊戊、章海生、史運良、李明華[11]對長江流域部分省區進行洪水旱澇調查和治理河流泥沙研究。70年代和80年代對西南喀斯特地區和三峽工程環境影響作了大量工作[12]，取得一定成績。南京地理研究所施成熙等在70年代中期對太湖流域已開始研究，並曾和日本有關專家合作。華中師大金伯欣，鄧兆仁[24]在70年代末對江漢湖區的水文生態作了大量全面而有系統和細緻的研究，並結合自然生態及開發利用來探討。北京地理研究所湯奇成[21、22]在60年代初直到80年代持續在新疆乾旱區作考察；寫出了大量有系統的論文。楊利普[20]也對新疆乾旱區水的利用作出了系列研究。東北地理所陳剛起[4]80年代對東北三江平原沼澤水文進行更深入的研究。西北大學餘漢章對西北和河西走廊地帶乾旱水文作了探討。華東師大黄錫荃[13、14]等在80年代對長江下游水文、城市水文，河北師大鄧綬林、李慧珍[13、4]於鳳蘭對華北平原水文，北京地理所許遠生[14]等對華北平原的節水都陸續展開研究，取得可喜的成績。

　　1980年以後，全國地理水文研究有比較大的開展。北京大學關伯仁、邵慶山，北京師大鐘俊襄，新疆大學周天驤，遼寧師大劉慶書，吉林師大杜興利，内蒙師大寶音，中山大學紀漢陽，華南師大曾邦鋭、張聲才，福建師大餘澤忠，廣州師院譚秋笑，廣西師院陳家平，對所在地區的地理水文作了許多工作[11、12、13、14]，撰寫出一大批論文或報告。

　　此外，黄委馬秀峰對黄河區劃作了大量研究，水科院謝家澤，清華大學黄萬裏，上海水電局陳信科對地理水文的研究方向提出了寶貴的建議。

　　在南方濕潤地區，下墊面結構復雜，加以暴雨，熱帶和亞熱帶氣候，水文過程有其特點。中山大學沈燦燊等在70年代開始對特殊下墊面産流進行系列研究。1978年在美國winsicosin召開的地理學術討論會上，提出廣西南流江夾雜喀斯特區的非Horton下滲型的産流模型[9]，得到與會者的重視。華南喀斯特區缺乏地表水，地下水利用也困難，森林被毁滅性的破壞後，在裸露的石灰岩山地上，寸草不生，其降雨産流、地下水回歸過程如何？如何利用不同岩層的快速和慢速流，找出其補給規律，並使該地區植被恢復，改變其循環過程的研究是十分需要的。沈在70年代末開始在廣東和廣西的岩溶區對這種特殊下墊面區進行系統研究[25]，10年來建立多種不同喀斯特類型的産流模型，並尋找改變生態環境的途徑。此外，沈燦燊等對海南島花崗岩熱帶臺風暴雨逕流區、亞熱帶嚴重水土流失區。雷州半島玄武岩承壓水裂隙區等特殊水文現象都進入較深入的研究。中山大學陳俊合等在80年代對暴雨中心的水庫區産流開展了探討。在這個基礎上，沈燦燊、劉美南在1987年總結了全國各地研究成果，提出了“景觀産流”的學術觀點，即在不同的地理景觀産流區内，有其不同逕流形成機制和産流模式，特别是入滲過程，許多地區既不是蓄滿，也不是超滲，喀斯特區的洞穴、漏鬥的滲漏便是很好的例子。沈燦燊、宋建陽在1988年在粤北北江用系統工程方法分出不同景觀産流區，作出不同逕流形成機制和模型。

　　此外，對岩溶地區水文研究還有桂林岩溶所嚴啓坤和貴陽師大楊明德[13、14]。前者探討了岩溶區地下水對地表水的補給類型，後者則着重研究地下水的儲存規律。

　　1985年國家教委頒發了全國1986～2000年地理系各科重點科研方向指導性專題報告，其中水文爲中山大學沈燦燊所撰寫的《地理環境對水資源系統的效應》，可見這方面研究方向在中國的重要地位。

　　2.2　中國水量平衡與水分循環（地帶性和地區性）的研究

　　中國水分循環和水量平衡受不同强度的行星風系和復雜地形所影響，以秦嶺淮河爲界，有不同的循環過程和輸送水量。而在沿海、中部、西北地區、青藏高原、窪地、沙漠等局部地區，都有其特殊的水循環和水量平衡模式。以往中國幾位氣象學家對一些地區的水汽源和水汽匯計算結果有所不同。爲了在理論上加以研究，使東北季風、西南季風及西風帶控制地區的輸送水汽情况和整體水平衡情况得到深入一步的瞭解，1983年北京地理所劉昌明[13]發表了一篇指導性文章，並在1983年福州全國水文專業學術會議上提出，以省爲單位籌組中國水量平衡和水分循環地帶性和地區性的研究，接着廣東、廣西、江西等12個省由所在大學地理系水文教師開展研究，並已寫出總結報告，並打算在1990年將全國各省的水分循環和水量平衡的研究報告，由中國地理學會的水文專業委員會（劉昌明、李美華等）綜合和召開學術研討會，得到初步的、比較完整的中國水量平衡與水量循環理論和過程，並已與國際水文委員會聯繫，擬納入世界研究項目的一部分。

　　2.3　河口水文的研究

　　中國幾個大河口、如長江、黄河、珠江河口，都是對外交通方便、土壤肥沃、糧食生産主要地區。加上每年由江河帶入的泥沙在河口沉積，形成灘涂，灘涂淤積到一定高度，被圍墾成爲新的農田。另一方面，河水與潮汐、波浪作用，形成了灣内的環流系統，餘流挾帶着泥沙形成了沙流，遇水力阻慢，便大量沉積。而鹽水楔、异重流、會潮點、臺風暴潮和潮間帶的水環流、對河口發育形成和生産建設有很密切相關，研究東北季風和臺風侵襲的中國沿岸淺海和河口，對開發沿海有深遠意義。

　　1957年，蘇聯河口學者薩莫伊洛夫教授來華開設河口班後，他將河口自然環境作爲整體地研究河口水文的思想，在中國有深遠影響。華東師大和中山大學成立了河口所（室），對長江口和珠江口開始研究，長江口研究至今已發表很多論文，在國際上享有聲譽（陳吉餘、黄寶燦、沈焕庭等）。珠江河口由三角洲網河區形成，大小河汊千百，分八個口門出海，與亞馬遜河、恒河、密西西比河等爲世界上比較復雜的幾個河口之一，在河口中，潮流四處上溯分散，在不同河汊退出，相互頂托，會潮點多，加上臺風襲擊，狂風巨浪暴雨，潮流界、潮區界變化輻距大。60年代中山大學開始作研究（沈燦燊、盧如秀）繼之。中大河口室成立後，作了系統深入研究（羅章仁、應秩甫、李春初、楊干然等），寫出了許多有質量的論文，在全國有較高地位。此外，中山大學進行了珠江河口臺風暴潮系列研究，提出了長浪輔助臺潮預報和大面積過程預報（沈燦燊、甘雨鳴），水沙規律研究（李春初、應秩甫、南海研究所趙焕庭、歐興進，廣州地理所陳琴德、劉先紫，珠委董兆英等）和水污染的研究。

　　中國從1982年開始到1987年爲止，全國開展海岸帶綜合調查，對全國的河口淺海水文都作了詳細調查，並寫出了報告。

　　以河口作爲整體，自然地理因素和人類活動對水文影響的研究，正在加速開展。

　　2.4　森林水文研究

　　國外對森林的涵養水源，保護水質，調節洪、枯流量和增大流量的研究十分重視。特别在聯邦德國，有比較深入的研究，例如Kiel附近的冰湖地區，Hann Munder的實驗基地的成果都是第一流的。美國、法國、日本也作了大量研究。

　　中國由於幾十年的過度砍伐森林，使水文過程變爲惡劣，水土流失嚴重，帶來了不良後果。因此，漸漸重視這方面的研究。對東北大小興安嶺、西雙版納、廣東小良、海南尖峰嶺都開展觀測和探討，已發表不少文章，但大都是分析對比而從理論上闡述森林類型、林種在不同土壤，不同地理位置種植時對水文影響都比較少。西德和中國正在海南壩王嶺合作設置比較先進的森林水文觀測站，從事較深入的研究（聯邦德國Birechtel教授和中山大學沈燦燊），帶有較强的系統性、理論性研究將要展開。近年已寫出一些文章（中山大學沈燦燊），今後，從研究林區與皆伐區間水文差异開始，進而探討不同森林結構對水源涵養、水質保護、調節洪枯季水量的關系。在資料積累足够時，將開展與流域開發總體規劃爲目的的水文規劃。規劃問題所牽涉的學科比較多，聯邦德國在在這方面是走在世界前列的。

　　武漢水電學院、河海大學水文系也着手於森林水文關系模型的研究。

　　此外，城市水文、海島水文研究也在開始中。

　　3　中國水文科學前瞻

　　今後的發展應從：（1）基礎理論——水文學；（2）應用技術——水資源水文學；（3）水文教育三方面來考慮。

　　3.1　水文學

　　從生態環境角度出發，通過實驗、觀測，從降水、地表水、地下水和植物水之間的相互轉化規律，建立具有明確物理意義的水文模型。地理環境對水資源系統的效應和水分循環、水量平衡的研究必然不斷深入發展，前者深入到降水、下滲、逕流、地下水、河流補給等作爲一個整體來探討，並在理論研究基礎上，提出不同類型地區水資源開發利用的方向，爲生産建設服務，後者則會從整體水分循環的研究，漸漸深入到每個水分循環因子的研究，如蒸發、水汽輸送、降水的形成和逕流回歸海洋的過程等。下列幾方面研究必需進行：

　　（1）不同土地利用條件下的水文效應；

　　（2）都市水文學與都市水資源；

　　（3）河口三角洲及淺海海岸水文學；

　　（4）熱帶、亞熱帶季風區的水循環規律；

　　（5）地—氣—水—人類相互關系研究；

　　（6）水文科學中新的觀測儀器、觀測方法及新技術的研究。

　　3.2　水資源水文學

　　水資源水文學把水資源作爲一個整體，研究其在天然狀態下的水文規律受到人爲干預後，在一定程度上如何發生變化，變化後如何保证科學地分配水源，使整體工程調度方案最優化。要把所有的水資源，包括地表水（河川水、湖泊水、冰川），地下水（淺層水、深層水），大氣水，海洋水等的水量和水質、水能，看作爲一個整體系統來研究，爲水資源開發、利用、管理、保護提供科學依據。内容可分爲下列4方面：

　　（1）水資源評價方法研究；

　　（2）水資源的合理開發、利用規律研究；

　　（3）水資源管理研究；

　　（4）環境水文學。

　　3.3　水文教育

　　現在的水文教育給學生造成水文科學是一門應用科學的印象，没有進行基礎研究的概念，這樣是不全面的。爲使這種局面得到扭轉，應改變這種教育的主導思想，使水文科學成爲既有基礎理論，又有應用技術内容。爲此，下來做法必須較長時間堅持下去：

　　（1）指導學生理解水文科學中基礎研究的重要性；

　　（2）建立實驗基地，使學生能直接接觸水文科學的前緣研究；

　　（3）大力進行水文科學中的機制研究；

　　（4）利用最新研究成果，重新編寫水文科學的教材；

　　（5）加强培養研究生計劃。

　　盡管從教育角度來看，水文科學研究的良性循環要經過較長時間才能形成，從現在起應當不懈地進行這項工作。

　　4　結論

　　水文科學即是古老而發展很快、不斷更新的科學。宏觀和微觀的研究愈深入，特别是當認識到水與石油、煤、鐵等礦物一樣是人類賴以生存，不可或缺的資源時，則這門學科的技術和研究方法應當飛躍發展，從而使它成爲更被重視的學科。由於水文科學已從自然科學、技術科學，發展到聯繫社會科學，故已成一門綜合性極强的學科。要研究的課題很廣泛，隨着科研成果大量出現，水文科學必然會以新的面貌加快發展，使水資源的開發、利用、管理和保護達到一個更優化的水平。同時必須充分認識到由於忽視基礎理論研究，造成阻礙學科發展的現狀。從科研和教育着手，加强對基礎理論研究，使應用研究得到理論論证，以促進整個學科發展。目前探討地區以及全球的環境問題的能力由於水文科學的理論基礎研究不够而受到限制。區域開發、生産建設和其它許多學科都提出重視水文基礎理論研究的建議。

　　（原載：中德地理學發展與地理教育（中德國際會議論文文集），1989。）