沈燦燊

　　1　世界水文科學研究概况

　　古代，人類在生産和求生存過程中，自發地認識了一些水文規律。直到18世紀工業革命後，隨着灌溉、防洪、排澇、航運、發電、供水的發展和大量蓄水工程的建設，需要較多的水文數據，漸漸形成了工程水文學，而且發展很快，逐漸建成了測、報、算的水文科學體系。例如，隨機風險度的研究；降雨産流理論和模型研究；遥控、遥感和核技術的觀測方法。進入60年代後，全球性缺水問題越來越嚴重，合理開發利用和保護水的需求日益迫切，從而産生了水資源管理或水資源研究。主要是考慮人類活動對水資源的影響；水的開發應考慮經濟、生態和社會效益，特别强調水是一種資源，應有經濟價值；保護水資源的量和質，使其不被污染；既要考慮微觀，也考慮宏觀的影響。從科學範疇看，水資源研究仍屬應用科學，是工程水文學一個新發展。另一方面，水是自然界一種物質，由地球上的水分循環和水量平衡過程所制動，與地理環境（地球的四個圈）有極密切關系，如能瞭解其時空變化、運動和儲存過程及影響的因子，便可以瞭解地球四個圈的水量轉换、交替和量變質變的内在規律。其研究又是基礎理論研究，屬理科。這種研究成果會直接或間接促進應用水文學（工程水文學水資源）的發展。

　　60年代以來，水資源系統研究在全球被重視，發展很快。1965年聯合國教科文組織提出了國際水文十年（IHD）後，到國際水文計劃（IH.P）成立，其中第一階段到第三階段（1975～1989）的研究是：（1）水量平衡與水資源估算；（2）人類活動對水環境及水文因素的影響；（3）氣候多樣性變化與水文過程的相互關系；（4）推廣已取得的水土流失和泥沙輸送、遷移的科研成果和方法；（5）特殊地區水文研究；（6）人類活動對水文過程影響的評價方法；（7）水循環各個因素的調查研究水平的評價。而第四個階段（1990～1995年）的規劃内容是：總的目標爲“在環境不斷的變化中而受影響過程中，促進水文學與水資源管理的發展”。具體的大項目是，（1）在水的可能承載力下進行水資源不受破壞的開發；（2）研究環境不斷變遷中的水文；（3）水文科學應爲水資源的合理管理提供服務。由此可見，環境對水文及水資源影響研究，日益受到重視。隨着人類的活動能力不斷加快加劇，對自然環境的影響必定越來越大，加上政治和經濟政策越來越復雜，因此必須將這些影響因素納入水文和水資源研究中，並作爲重點加以研究。

　　由於世界各國水資源的狀况和需要不同，故研究也有所側重。例如蘇聯1985年灌溉面積已達21×106ha，要耗費大量用水，故研究以研發先進灌溉技術、提高灌溉效率爲主，並加强對地表水和地下水平衡的探討。美國資源較豐富，但浪費嚴重，而法制比較健全，故偏重於如何利用經濟、法律、政治等手段對水資源進行合理利用及保護研究。但總的來看，世界各國研究可概括爲：水資源合理開發、水能利用、水資源管理、灌溉方法改良、水質保護、水資源生態、政治和經濟政策對水資源的影響等方面。各國還改進了研究方法和手段，如遥感與空間技術應用、類推式計算機模型應用、核技術、隨機水文理論與方法、確定的綫性和、非綫性數學模式及其水文系統、水文學及水資源的系統方法等等。

　　今後，世界水文科學的研究趨勢，還將向這幾方面發展。（1）水資源儲量的精確估算；（2）對水分循環和水量平衡中各個環節的研究；（3）洪水枯水；（4）都市水文；（5）地理環境對水文及水資源的影響；（6）地下水補給；（7）政治和經濟政策對水資源合理開發利用和水資源管理的影響；（8）水文規劃與水資源規劃。在技術上還會增加（1）模擬和模型的理論和機制的改革；（2）加强系統方法的應用等方面。

　　2　中國地理範疇水文科學研究現狀及發展趨勢

　　2.1　中國地理範疇水文科學研究現狀

　　新中國建立後，由於大水利工程不斷增加，對水文資料的需求日益增多，漸漸形成測、報、算的水文系統，且發展很快。如模擬模型、隨機理論、綫性和非綫性數學模式以及基礎理論等，都是工程水文的顯著成就。趙人俊、華士干、謝家澤、陳家琦、陳志凱、葉守澤等教授有着突出的貢獻。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。並由郭敬輝建立了中國地理學會水文專業委員會。郭敬輝、楊紉章、鄧綬林和廣大地理工作者，組成强大的研究隊伍，發表了很多論文和專著。

　　目前，全國性陸地水文研究組織有3個：（1）中國水利學會水文專業委員會——以工程水文學爲主，並涉及水文學的基礎理論和工科水文教學的科研機構，由謝家澤、陳家琦、陳志凱負責，（2）中國地理學會水文專業委員會——以地理範疇的水文理論研究爲主，並涉及應用水文和地理系水文教學的科研機構，由劉昌明、沈燦燊、楊戊等人負責。（3）中國全國高等院校地理系水文教學與科研研究會——以地理範疇的水文教學爲主，涉及水文基礎理論和部分應用水文學研究的研究機構，由沈燦燊、黄餳荃負責。

　　現就40年來我國地理水文學研究的四個主要方面作如下介紹。

　　2.1.1　地理環境（包括自然地理和人類活動）對水文系統效應研究

　　我國幅員廣闊，南北跨温、熱兩大氣候帶，東西從濕潤、半濕潤區到半乾旱區，地形和下墊面復雜，形成了降雨、蒸發和水文的地帶性和地區性。如喀斯特區大量漏水，湖沼區直接承雨面積大，南方水稻田和北方旱作區的下滲特性不同，如要合理利用和保護各種區域的水資源，必須進行“地理環境對水文系統效應”的研究。

　　從50年代便開始探討特殊下墊面對水文過程的影響，到目前已有較成熟的論著。如對東北三江平原湖沼區水文研究（東北地理所柴岫、楊秉庚和陳剛起等），廣東低塱區水文結合血吸蟲治理的研究（中山大學沈燦燊等），南水北調規劃所研究的水文地理效應（北京地理所劉昌明、熊怡、李德美、凌美華等），西南地區泥石流研究（四川地理所唐邦興等），長江流域部分省區早澇調查和河流泥沙治理，貴州喀斯特區地下水的研究（南京大學楊戊、章海生、史運良、李明華等），太湖流域湖泊水文研究（南京地理所施成熙等），江漢平原湖泊水文生態研究（華中師大金伯欣、鄧兆仁），新疆乾旱地區水資源、水文研究（新疆地理所楊利普，北京地理所湯奇成），長江中下游及城市水文研究（華東師大黄餳荃等），華北平原、黄土高原研究（河北師大鄧綬琳、李慧珍、河北地理所於鳳蘭等），西北和河西走廊乾旱區水文研究（西北大學餘漢章等），華北平原節水研究（北京地理所許遠生），中國地表水研究（北京地理所郭敬輝等），華南喀斯特地區産流及環境生態恢復的研究，華南亞熱帶地區水土流失産流産沙漠型的研究（中山大學沈燦燊、劉美南等）,岩溶區地下水對河流補給類型及地下水運動儲存規律（貴陽師大楊明德、桂林岩溶所嚴啓坤）。此外，對所在各省區的地理水文進行比較具體的研究有：北京大學關伯仁、邵慶山，北京師大鐘復襄，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，福建師大餘澤中，廣州師院陳家平等。以上的研究，都有較多論文和專著，而且研究面較廣，對我國地理水文作出了一定的貢獻。

　　在這個基礎上，國家教委頒發了（1986～2000年）地理系各學科重點科研方向指導性專題報告“地理環境對水資源系統的效應”（沈燦燊撰寫）和中山大學提出的“景觀産流”學術觀點，説明這項研究在地理範疇水文的重要性。

　　2.1.2　中國水分循環和水量平衡（地帶性和地區性）的研究

　　中國水分輸送受行星風系、復雜地形如海陸分佈的影響，以秦嶺淮河爲界，有不同的輸送過程，各局部區域也有獨特的模式，以往中國氣象學家對這方面的水汽匯流計算結果有争論，爲了加深研究，使東北季風、西南季風及西風控制地區的水汽輸送，以及整個水量平衡的情况得到進一步的瞭解，1983年劉昌明發表了一篇指導性論文，並在福州全國水文專業學術會議建議，以省爲單位組織中國水文循環和水量平衡研究，各省由所在大學地理系開展研究，中國全國高等院校地理系水文教學科研研究會也支持和協助這項工作。目前，除西藏等1-2個省區外，都已完稿，並已於T.G.V國際水文委員會聯繫，擬納入該委員會研究項目。

　　2.1.3　河口水文研究

　　中國幾個大河口，如長江、黄河、珠江等河口，都是經濟和工農業發達區。河口每年形成大片灘涂，可被圍墾成農田。河水、潮流和波浪作用，形成復雜的河口水文，而鹽水楔、异重流、會潮點、臺風暴潮和潮間帶水環流的研究，對我國河口水文理論和經濟開發，都有深遠的意義。

　　1957年，蘇聯河口學者薩莫伊洛夫教授來華開設河口班，提出來以河口作爲一個整體的水文來研究，對我國河口研究産生深遠影響。華東師大和中山大學相繼成立河口所（室）。長江口研究，在國際上享有聲譽，發表了大量論文（華東師大陳吉餘、黄寶燦、沈焕庭等）。珠江河口爲世界上最復雜河口之一，60年代曾作潮汐研究（沈燦燊、盧如秀），繼之，作河口地貌和水文研究（中山大學羅章仁、應秩甫、李春初等），風暴潮研究（沈燦燊、甘雨鳴），和水沙規律研究（李春初、羅章仁、應秩甫、南海所趙焕庭、歐興進，廣州地理的陳琴德、劉先紫，珠委董兆英等）。1982年到1987年，全國海岸帶綜合調查，對全國河口淺海水文作了詳細調查，寫出報告。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，正在加快發展。

　　2.1.4　森林水文研究

　　國外對森林涵養水源、保護水質、調節洪枯季流量的研究十分重視。我國由於幾十年過度砍伐森林，使水文過程變爲惡劣，水土流失嚴重。因此，各方面都漸漸重視相關研究。但大部分都是以分析小氣候變化爲主，對不同森林類型、不同地理位置和環境對水文影響的理論研究較少，特别是森林水文規劃研究更少。西德和中國在海南壩王嶺合作的森林水文研究（聯邦德國Brachtel教授和沈燦燊）帶有較强的系統性和理論性，已寫出一些論文。東北長白山區從草甸、灌木林、疏林、到森林區的不同地理景觀的水文研究（東北師大李惠明等），正在開展。目前許多大學地理系也都開始進行森林水文研究。武漢水院、河海大學水文系（室）也着手森林水文模型研究。

　　2.2　中國水文科學發展前瞻

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

　　（1）水文學：應從水分循環和水量平衡及受地理環境影響的綜合角度去研究。主要爲：不同土地利用條件下的水文效應；熱帶、亞熱帶季風區水循環規律；特殊下墊面水文機制；流域水資源職能優化理論；地-氣-水-人類相互關系；都市水文；河口三角洲水文；水文科學的新觀測儀器觀測計算方法；新技術應用和水文實驗的革新。

　　（2）工程水文學和水資源：工程水文學主要向測、報、算發展，如，提高産匯流理論水平及中、長、短期預報精度；深入開展隨機理論及風險度計算方法的研究；使計算結果得到較好的經濟效益；突破高難度的觀測領域，如土壤水和深層地下水觀測；建立合理的蒸發、降水的觀測系統等。水資源應從綜合觀點去探討，如水資源評價方法、水資源合理開發利用規律、水資源管理和環境水文學等研究。

　　（3）水文教育：增加基礎理論課程，並應有一定應用技術内容。必須作如下的改革，指導學生理解水文科學中基礎理論的重要性；建立綜合性實習基地；大力進行水文機理研究；用最新研究成果重編水文科學教材；加强培養研究生計劃，建立碩士、博士和博士後點，加强國際交流，合作培養人才。

　　3　結語

　　水文科學是一門發展很快、不斷更新、微觀和宏觀研究並重的科學。特别是水被作爲一種資源來看，則水文科學已從自然科學、技術科學發展到與社會科學關聯，成爲一門綜合性學科。研究面日漸擴展，使學科不斷更新充實。必須注重基礎理論研究，並重視教育改革，使基礎理論不斷提高，使應用研究得到理論論证，以促進整個學科的發展。

　　（原載：珠江水電情報，1991。）