简答水文学研究的方法

1. 关于水文科学，你知道它涉及到哪些领域吗

引言：关于水文科学蔽握，你知道它涉及到哪些领域吗？下面一起来和小编了解一下吧！

三、应用水文学

应用水文学为水利、电力、交通、城市发展和环境保护等工程建设提供水文设计数据和水文预报服务，为农业、林业和国土整治规划提供水文依据。随着生产力的发展，各种专业运用应用水文学研究的问题也日益广泛，除了共性的问题以外。还针对各个专业进行了重点研究，从而逐步形成水文测验学、工程水文学、城市水文学、农业水文学和林业水文学等分支学科。工程水文学发展最早，取得的成果也最大。

2. 水文统计学的研究途径

确定随机变量的分布函数，通常包括两个方面。
①假设检验：即用假设检验的方法选择分布函数的类型。先选择一种假设，然后根据样本资料对于所选的假设，算出有关的统计量的数值。将这一数值与由相应表格查得的临界值进行比较，从而决定接受或拒绝所选的假设。常用的检验分布函数的统计量有:柯尔莫哥洛-斯米尔诺夫统基吵闷计量、库泊统计量、克莱姆－冯·米赛斯统计量、瓦特逊统计量及安德逊－达令统计量等。假设检验，可能出现两种错误，水文学中称为模型不确定性。第一种错误，是假设为碰饥真，决定拒绝；第二种错误，是假设不真，决定接受。采用的统计量应使在给定的第一种错误的概率下，出现第二种错误的概率最小。
②参数估计：选用某种参数估计方法，根据样本资料计算出分布函数中所含的参数值，称为参数的估计值。因为它一般不等于参数的真值，有一误差，称为抽样误差，或称为参数不确定性。选用的参数估计方法，应使其抽样误差较小且计算简便。常用的参数估计方法有矩法、极大似然法、概率加权矩方法、适线法等。中国在水文统计的实际工作中，长搏弯期使用一种图解适线法。在此基础上，20世纪70年代初，中国水文学者提出了一种客观适线法，用于皮尔逊－Ⅲ型曲线(见水文随机变量)，有较其他方法为好的性能。此种方法于1987年被写进中国参数估计方法的国家标准。80年代，美国水文学家在这一领域又有新的发展。参数估计的工作在水文学中常称为频率分析。
模型不确定性和参数不确定性一方面与所用的方法有关，另一方面与所用资料的数量有关。一般资料数量越多，不确定性越小；反之，资料数量越少，不确定性越大。由于水文资料的数量往往有限,很少超过百年,在统计上属于小样本。因此，加强小样本假设检验与参数估计理论的研究是十分必要的。水文统计学当前主要属于统计学范畴，难以考虑水文现象的物理联系，通过引进随机微分方程的有关内容，可将水文统计学发展到一个新的阶段。

3. 水文学的研究特点

其次，水文科学主要根据已有的水文资料，预测或预估水文情势未来状况，直接为人类的生活和生产服务。例如，提供洪水预报和各种水情预报，对旱涝灾害的发生作出中长期预测，为水利工程在未来运转时期中可能遇到的特大洪水作出概率预估等。
水文科学主要靠建立从局部到全球的水文观测站网，通过对自然界业已发生的水文现象的观测进行分析和研究。各种水文实验，除少数在实验室内进行以外，主要是大纳在自然界中，例如在实验流域中进行。
在水文科学研究中广泛采用成因分析和统计分析的方法，并使二者尽量结合起来。成因分析主要以物理学原理为基础，通常建立某种形式的确定性模型，以研究水文现象发展滚虚没演变过程中誉猛的确定性规律。统计分析法以概率论为基础，通常建立某种概率模型(纯随机模型)，探讨水文现象的统计规律。

4. 水文观测的方法

水文观测直接观测的有降水、水位、流量、土壤湿度、含沙量。你所提问的其他参数都是通过这些实测数据推算出来的。降水是测量雨量器乘水容器在相应时段内承接的液体降水的厚度。水位是观测水面和固定点的高差再加上固定点的高程。流量常规测量是测量断面上合理分布点的流速与各部分断面面积的乘积，累加后就是当时水位下的流量。土壤湿度是烘干法和含沙量是用烘干的原理测量的。
林冠截留、林内降雨，树干截然留，枯枝落叶截留，下渗，土壤含水量，坡面径流，河川径流，（侵蚀量），输沙量都是通过上述实测数据用水文模型或经验方法分析而来的。

5. 河川水文现象的分析研究方法有哪些基本类型

表现为水文现象变化的区域性，
蒸发等现象的统称。水文现象在某个时刻或时段由于其确定的客观原因而表现出确定性的特征。若自然地理因素相近似。水文现象的周期性是指其在随着时间推移的过程中具有周期变化的特征，因此表现出随机性的特征。(2)数理统计法、水文现象的研究方法以实际观测资料为依据，河流中来水则相应呈现丰厅正水期和枯水期的交替变化，受其影响的水文现象在一定程度上也具有区域性的特征，则水文现象的变化规律具有近似性，径流:由地区经验公式和等值线图分扒戚析。例如，只定性分析，同一自然地理区的两个流域。(1)成因分析法。1，从物理成因春伏陵上研究水文变化规律、湖水体因受气象因素影响总是呈现以年为周期的丰水期:由观测资料、各因素之间相互作用、最高水位及最小流量，水文学常用的分析方法可归纳为，入渗、水文现象的基本特征对水文现象的分析表明、地理综合法，河。由于气象因素和地理因素具有区域性变化规律、数理统计法:成因分析法，水文现象受到各种复杂因素的影响。

6. 水文学常用研究方法

B 水文学常用的分析方法可归纳为：成因分析法、数理统计法、地理综合法。

7. 地下水水文学

地下水水文学是运用水文循环和水量平衡原理研究地下水形成、皮裂运动、水情和地下水资源的水文学分支学科。它和主要研究地下水起源、类型、分布、运动、化学成分的形成和地质环境的水文地质学关系密切，但研究内容各有侧重。 地下水是自然界的一种水体，地下径流是水文循环的一个环节，地下水资源是水资源的重要组成部分。所以地下水的研究，不仅有理论意义，而且在解决供水、排水和土壤盐渍化的防治等方面有实际意义。
地下水水文学的发展史可分为三个时期：
萌芽时期
从公元前7世纪至公元16世纪,这两千多年期间，人们只限于对现象的直接观察和推测。柏拉图推测,地下有个巨大的洞穴,其中的水便是河流的水源。中国唐代柳宗元（773～819）在《天对》中说：“脉穴土区，而浊浊清清。垆疏，渗渴而升。充融有余，泄漏复行。”记述了地下水在岩土空隙中的存在，它的渗入、蒸发和流动等现象。
奠基时期
从公元17世纪到20世纪初,科学家们通过观察、试验和分析,提出了一系列关于地下水形成和运动的重要概念、定律和方法。法国科学家P.佩罗研究了地下水毛细管上升现象，得出砂中毛细管水上升高度小于 1米。法国学者E.马略特测量了由雨水入渗补给的地下水量，得出了泉水是由降雨入渗补给的重要结论。1856年，法国工程师H.-P.-G.达西通过试验建立了地下水渗流的基本定律，奠定了地下水运动的 水文地质勘测
理论基础。1863年,法国学者J.-J.裘布衣根据实际的潜陪握让水面坡度很小的事实,作了一些简化和假定,运用达西定律导出了地下水井流公式。1870年德国人A.蒂姆改进了裘布衣公式，从而可用稳定流抽水试验来计算渗透系数等参数。这些工作,为地下水水文学的发展,奠定了基础。
发展时期
从20世纪初到20世纪80年代前期，由于生产的需要和科学技术的进步，地下水水文学逐渐形成一门独立的学科,并得芦局到迅速的发展。1928年,美国学者O.E.迈因策尔论述了承压含水层的可压缩性和弹性，为地下水非稳定理论的建立准备了比较丰富的实践基础。1935年，美国学者C.V.泰斯利用地下水非稳定流动和热传导之间的相似性，导出了着名的泰斯公式。1937年美国学者M.马斯克特在《均匀流体通过多孔介质的流动》一书中,用数学方法较系统地论述了地下水的运动。1954年英国学者N.S.博尔顿导出了潜水完整井非稳定流的方程。1930年荷兰水文工程师G.J.德赫莱用数学方法分析地下水渗过弱透水层的越流现象。地下水污染的研究，从60年代以后得到发展。 中国在1949年以后，在大面积范围内对地下水资源评价、地下水水位及开采量的预报、水文及水文地质参数的确定和地下水调节计算等方面作了许多工作，取得了成果。

8. 现代水文学研究的新方向有哪些

作者：蒋宪伟
链接：https://www.hu.com/question/47890141/answer/108661777
来源：知乎
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自二十世纪五十年代以来，各式各样的同位素技术被引入到水文研究领域，为水循环特征的研究，提供了一种不同于以往的，十分快捷而有效的途径，从而在获取地下水的年龄、估算地下水滞留时间、不同水体间相互的混合比例及水力联系等信息方面，发挥了传统方法无可替代的重要作用。
为了针对研究区开发利用中所面临的种种问题与挑战，为了更全面地研究探索所研究区域的水循环特征，可以利用同位素技术对所研究区域的地表-地下水系统进行调查分析，从而知晓了解系统中各水体的起源、消耗、补给、循环速度、不同水体间的水力联系和相互转化关系，为更好地进行水循环研究提供更加良好和精确的信息。
二十世纪五十年代初，水科学领域中初步引入同位素技术，此时的同位素技术主要以人工同位素示踪技术为主，并成功解决了一些存在于水文学和水文地质学中的问题[1]，比如运用单孔同位素示踪法在地下水渗流场中测量水的流速与流向。然而人工示踪法的操作受场地条件、设备仪器等限制，且可能造成水体污染，从而使生态环境受损，另一方面，人工示踪法的成本昂贵，并难以实现连续动态监测[2]，因此应用的范围十分有限，并未较大规模地应用。
六十年代后，从主要运用人工同位素的方法渐渐转向运用环境同位素技术的方法。环境同位素方法的出现改变了传统水文研究方法的格局，使得对水文过程的研究有了新的方向。这种方法是根据测定稳定同位素在自然界的变化来研究水文过程，从而可以获得传统方法无法获取的一些关键数据[3]，继而其成为水科学领域中一种重要的、有别于传统的研究方法[4]。一般而言，氘（D）和18O这两种氢和氧的同位素，是稳定环境同位素中最常用到的，主要因为它们是自然界中水分子构成中的组成部分，并于自然界中有着良好的化学稳定性，正是这些优点，使得这两种同位素成为十分理想的示踪剂[5]。自1961 年国际原子能机构（International Atomic Energy Agency，IAEA）和世界气象组织（World Meteorological
Organization，WMO）建立了全球降水同位素监测网（Global Network of Isotopes in Precipitation，GNIP）后，有关于氢氧同位素的研究发展迅速，所应用得领域不断得被拓宽和拓展，比如，依据大气降水中所蕴含的同位素信侍孙息来预估并寻找河流、湖泊、以及各类地下水的转化关系和补给源区[6]。
七十年代后和八十年代，由于同位素技术的迅猛发展，同位素技术被逐渐地运用于与流量过程线和降雨径流过程的划分中，而随着这两项技术的应用，标志着同位素技术正式成为建立水文模型的一种重要方法。同位素技术在降水径流过程中的应用，其主要是利用氘（D）和18O作为示踪剂，分析研究再一次降水径流中，降水和基流分别所占的比重。而在流量过程线的划分方面，同位素技术主要提供了物理基础，并且此物理基础十分完善。Pearce等于1986年将流量过程线进行划分，将其划分为降水和地下水这两项成分，同时根据水量的质量守恒原理，从而建立两项流混合模型。在此后，Dewalle等于1988年，利用与上文相同的原理和方法，将壤中流从地下水中独立出来，作为单独的一项，然后同样根据质量守恒对流量过程线进行划分，这样就建立了三项流混合模型。随后，各类基于同位素技术的应用与模型层出不穷，从稳定同位素至放射性同位素都有了极其迅猛的发展[7]。
随着同位素分析技术的提高与分析成本的下降，同位素在水文学中的应用也越来越广泛，与此同时，我国也有越来越多的人将同位素技术运用于水文研究中。在我国，同位素技术的应用主要集中于研究径流分割，不同水体（或含水层）之间水力谨谈薯联系与补给关系、混合比，研究地下水的起源与形成，其中包括地下水的循环深度、补给来源、补给高程，还有许多着眼于咸水和地热水成因的研究，另外还有有关于地下水污染的示踪、污染源在水中的储运过程，以及通过环境同位素来研究库区或坝体的渗漏、进行古气候与古环境至今是如何演化的研究等。
基于质量守恒定律和瑞利分馏定律这两条定律，可以分别推导在静止的水体中，随时间动态变化的稳定同位素组成的微分方程模型，以及在运动水体中，随时间和空间变化的未定同位素组成的偏微分方程模型。并通过数学的方法，从理论上论证在上述各模型之间中所存在的内部联系，进而得出于河道的运动水体中稳定同位素组成与各类因素的定量关系，这些因素主要包括了流量、流速、分流系数、蒸发率等，为通过以数值模拟水体中的稳定同位素组成信息，提供了良好的确定的数学基础。
在我国，临近太平洋的东南部地区，由于常年并且长期的受到季风水汽的影响，在近年来，通过测定降水以及其他各类水体中的氢氧稳定同位素信息，来追踪大气水循环路径，已经成为了十分常用的方法。在降水过程中，蒸发和凝结都会导致降水同位素组成发生变化。

9. 什么是水文学

水文学是研究地球大气层、地表及地壳内水的分布、运动和变化规律，以及水与环境相互作用的学科，属于地球物理科学范畴。
通过测验、分析计算和模拟，预报自然界中水量和水质的变化和发展，为开发利用水资源、控制洪水和保护水环境等方面提供科学依据。属于地球物理学和自然地理学的分支学科。
水的出现
地球表层的水由地球内部逸出，经过约35亿年的积聚和演变，逐渐形成今天的水圈。水圈的形成不仅改变了岩石圈的面貌，使大气圈中的现象变得复杂多样，而且导致生物圈的出现。因此，水的出现和水圈的形成，是地球自然历史中最重大的事件。
研究领域
水文学的研究绝握饥领域十分宽广。从大气中的水到海洋中的水，从陆地表面的水到地下水，都是水文科学的研究对象；水圈同大气圈、岩石圈和生物圈等地球自然圈层的并返相互关系，也是水文学的研究领域；水文科学不仅研究水量，而且研究水质，不仅研究现时水情的瞬息动态，而且探求全皮察球水的生命史，预测它未来的变化趋势。
陆地上的水量虽然只约占全球总水量的3.5%，但淡水几乎都分布在陆地。整个人类生活在陆地，最复杂的水文过程也发生在陆地，因此对陆地上的水的研究尤其受到人们的重视。陆地水文学是水文科学的主要组成部分。有关海洋和大气中的水文知识，现已分别归入海洋学和大气科学的范畴里了。

10. 水文现象有哪些基本规律和相应的研究方法

水文现象是指地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动形式,即降雨，入渗，径流， 蒸发等现象的统称。
1、水文现象的基本特征
对水文现象的分析表明，水文现象的基本特征具有如下。
(1)周期性。水文现象的周期性是指其在随着时间推移的过程中具有周期变化的特征。河、湖水体因受气象因素影响总是呈现以年为周期的丰水期、枯水期交替的变化规律，如一年四季中的降水有多雨季和少雨季的周期变化，河流中来水则相应呈现丰水期和枯水期的交替变化。不仅如此，河、湖水文由于受长期气候变化的影响还表现出多年变化的周期性特征。
(2)确定性和随机性。水文现象在某个时刻或时段由于其确定的客观原因而表现出确定性的特征。同时，水文现象受到各种复杂因素的影响，因而各因素不断变化、各因素之间相互作用，因此表现出随机性的特征。例如，某河流断面下一个年份的最大流量、最高水位及最小流量、最低水位等数值及其发生时刻是不能够完全确定的，具有一定的随机性。水文特征的随机性，无疑增大了水资源保护的难度和复杂性。
(3)区域性。由于气象因素和地理因素具有区域性变化规律，因此，受其影响的水文现象在一定程度上也具有区域性的特征。若自然地理因素相近似，则水文现象的变化规律具有近似性。例如，同一自然地理区的两个流域，只要流域面积相差不悬殊，则其水文现象在时空分布上的变化规律较为近似，表现为水文现象变化的区域性。
2、水文现象的研究方法
以实际观测资料为依据，对水文现象进行分析研究。按不同目的要求，水文学常用的分析方法可归纳为:成因分析法、数理统计法、地理综合法。
(1)成因分析法:由观测资料，从物理成因上研究水文变化规律，只定性分析，在定量上不能满足工程设计要求。
(2)数理统计法:运用概率统计理论对长期观测的资料进行统计计算，以寻求其规律性。
(3)地理综合法:由地区经验公式和等值线图分析，揭示水文现象的地区分布规律。