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《土壤地面高光譜遙感原理與方法》可供從事土壤、遙感、水土保持與數字農業等專業的科技工作者閱讀使用,也可供高等院校土壤學、高光譜遙感、數字農業等專業的師生參考.
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總序前言
上篇 全國水文地理總論
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上篇 全國水文地理總論
第一章 緒論 3 第一節 水文地理學與地理水文學 .3 一、基本概念 3 二、中國古代水文地理認識 6 三、水文地理研究的學科內涵 7 第二節 地理環境與水文認知 8 一、中國大氣環流及氣候條件的水文認知 .8 二、中國地形地貌格局的水文認知 .9 三、中國經濟發展的水文認知 11 四、人口與城鎮化發展的水文認知 11 第三節 中國現代水文地理研究進展 12 一、1949年至50年代末 :開展河流水文研究為主的階段 .13 二、1960年至70年代末 :啟動區域水文與實驗水文研究階段 13 三、1970年至90年代末 :進入水資源與水環境研究階段 .14 四、21世紀前后 :發展水生態研究階段 .14 第四節 水文地理教育與學科組織發展 .14 第五節 中國水文地理研究發展的前瞻 .16 一、新世紀中國面臨的主要水問題 16 二、學科交叉發展與水文學的主要分支 .17 三、深入水循環理論研究 ,挑戰科學問題 .18 參考文獻 20第二章 水循環與水量平衡 21 第一節 水循環 21 一、水循環的基本概念 .21 二、水循環系統及其相關自然過程 22 三、水循環的人文過程 .23 四、中國水循環特征 26 第二節 地表熱量平衡與水量平衡 29 一、熱量平衡 29 二、水量平衡 31 三、水熱平衡聯系方程 .32 四、中國水量平衡的區域規律 33 第三節 水循環與水資源管理 36 一、作為稀缺淡水資源再生的水循環 36 二、基于水循環原理的水資源評價 36 三、水文循環中的藍水與綠水 37 四、基于水循環原理的水資源合理利用與管理 39 五、基于水循環的人、水和諧發展 41 參考文獻 41第三章 水文要素地理分布與水文分區 42 第一節 降水及其分布規律 42 一、降水量及其時空分布 .42 二、降水強度 45 第二節 蒸發及其分布規律 47 一、潛在蒸發 47 二、實際蒸發 50 第三節 徑流及其分布規律 53 一、徑流形成的影響因素 .53 二、年徑流深分布及其季節變化特征 55 三、徑流量的年際變化 .58 第四節 中國水文分區 63 一、水文分區方法與意義 .63 二、中國水文分區方案 .65 參考文獻 70第四章 河流水文 72 第一節 流域與水系 72 一、流域與河流分布 72 二、河網密度與河流類型 .76 第二節 河川徑流 .80 一、河川徑流總量 80 二、河川徑流的時域變化 .81 三、河川徑流的補給 83 第三節 河流泥沙 .86 一、流域侵蝕產沙的空間分布 86 二、河流的含沙量與輸沙量 88 三、入海泥沙 94 第四節 河流水環境 96 一、河流離子徑流 96 二、河流水化學 .99 三、河流水質 .102 第五節 河流健康 .104 一、河流功能與健康 104 二、人類活動與河流健康 106 參考文獻 109第五章 湖泊水文 111 第一節 湖泊類型與區域分布 111 一、湖泊的成因類型 111 二、湖泊的區域分布 113 第二節 湖泊水文特征 118 一、湖泊區域地理環境特征 118 二、湖泊水文特征 123 三、湖水的物理與化學性質 129 第三節 湖泊的形成與演化 139 一、湖泊形成與演化的主要動力因子 139 二、典型湖泊的演化 145 第四節 湖泊資源利用與保護 152 一、湖泊資源類型 152 二、我國湖泊資源開發存在的主要問題 .157 三、中國湖泊資源可持續利用和保護戰略 158 參考文獻 160第六章 沼澤水文 163 第一節 沼澤類型與區域分布 163 一、沼澤的發育過程與類型 163 二、沼澤的地理分布與主要沼澤區 168 第二節 沼澤的水文特征 .174 一、沼澤的水源補給 174 二、沼澤的水文物理特征 175 三、沼澤水循環與水平衡 180 四、沼澤的水化學特征 .189 第三節 沼澤生態系統服務功能 .189 一、蓄水與調洪功能 190 二、凈化功能 .191 三、氣候調節功能 192 四、生物地球化學功能 .193 五、食物鏈維持與生物多樣性功能 197 第四節 沼澤的恢復與保護利用 .199 一、沼澤面臨的主要威脅與生態問題 199 二、退化沼澤的恢復對策 202 三、沼澤的生態保育 203 四、充分發揮沼澤的生態服務功能 ,實現沼澤資源的可持續利用 204 參考文獻 206第七章 寒區水文 209 第一節 寒區的分布與基本特性 .209 一、寒區的分布 209 二、寒區水文特點 209 第二節 冰川水文 .210 一、冰川類型與區域分布 211 二、冰川物質平衡與冰川徑流 .212 三、冰川水資源及其對河川徑流的調節 .215 四、冰川波動與氣候變化的關系 219 第三節 凍土水文 .225 一、凍土類型與區域分布 226 二、凍土水文過程及特點 229 第四節 積雪水文 .232 一、積雪分布 .232 二、積雪融化過程與融雪徑流 .234 參考文獻 240第八章 河口與島嶼水文 243 第一節 河口水文 .243 一、中國入海河口的基本特性 .243 二、長江河口水文 247 三、黃河河口水文 251 四、珠江河口水文 255 五、錢塘江河口水文 258 第二節 海島水文 .260 一、概述 260 二、臺灣島水文 262 三、海南島水文 275 四、舟山群島水文 294 五、海島的開發與利用 .301 參考文獻 303第九章 中國國際河流 .306 第一節 中國國際河流分布及特征 306 一、概述 306 二、水文地理特征 308 第二節 國際河流跨境水利用 310 一、開發進程與現狀 310 二、跨境水合理利用與流域合作 313 第三節 瀾滄江湄公河水文與流域開發 317 一、流域概況 .317 二、水資源特征 319 三、水資源開發 321 四、流域合作開發 324 五、水利用與環境保護 .328 第四節 圖們江水文與流域開發 .331 一、流域概況 .331 二、水文與水環境特征 .332 三、流域合作開發 335 參考文獻 340第十章 地下水水文 343 第一節 地下水的形成和分布 343 一、地下水的形成特點 .343 二、地下水類型及其分布規律 .351 第二節 深層承壓水的分布特征 .359 一、東部平原區深層承壓水 359 二、三角洲平原深層承壓水 361 三、西北內陸盆地深層承壓水 .362 四、西部紅層盆地深層承壓水 ———以四川盆地為例 363 第三節 地熱水 364 一、溫泉和礦泉 365 二、中國地熱水分布的分帶性 .367 三、地熱水 ———全球構造在地下水圈表層的映像 372 第四節 地下水化學分布特征 374 一、潛水水化學分布特征 374 二、深層承壓水化學成分的分布特征 378 第五節 地下水環境質量評價 381 一、全國地下水質量狀況 381 二、我國主要盆地與平原區地下水質量 .386 三、不合理開發利用地下水誘發的主要環境地質問題 388 四、中國地下水環境質量變化趨勢 395 第六節 地下水資源及開發利用 .397 一、水資源及其分布 397 二、地下水資源數量變化及其原因分析 .405 三、地下水資源開發利用狀況 .410 參考文獻 419第十一章 中國水資源及其利用 421 第一節 水資源總量與區域分布 .421 一、降水與蒸發 421 二、地表水資源 423 三、地下水資源 426 四、水資源總量 429 五、我國水資源演變特征與趨勢分析 431 第二節 水資源開發利用 .435 一、供水能力與供水量 .435 二、用水量與用水效率 .439 第三節 水資源主要問題及其對策 445 一、水資源開發利用存在的主要問題 445 二、水資源合理開發利用的主要對策 447 參考文獻 452
下篇 流域水文地理分論
第十二章 松花江流域 .455 第一節 流域概況 .455 一、流域自然地理條件 .455 二、社會經濟概況 457 第二節 流域水文特征 458 一、流域水系與特征 458 二、降水量與蒸發量時空分析 .463 三、徑流主要特征 464 四、地表水化學特征與類型 466 五、洪水與枯水特征 467 六、水溫與冰情動態 468 七、泥沙與輸沙特征 469 八、地下水水量與水化學特征 .469 第三節 流域水質與污染防治 472 一、地表水水質 472 二、地下水水質 474 三、污染原因分析與防治 475 第四節 流域健康與河流生態修復 476 一、主要流域健康問題 .476 二、流域生態需水量 476 三、河流生態恢復 479 第五節 流域水資源開發利用與保護 481 一、流域水資源量與供水現狀 .481 二、流域用水與耗水 481 三、水資源供需矛盾與對策 481 參考文獻 483第十三章 遼河流域 485 第一節 流域概況 .485 一、自然地理條件 485 二、經濟社會概況 486 第二節 流域水文特征 488 一、流域水系及其特征 .488 二、降水量與蒸發量及其分布 .492 三、天然徑流量與變化趨勢 494 四、洪澇與設計洪水 495 五、泥沙量及其分布 496 第三節 流域水質 .499 一、河流水化學特征 499 二、地表水水質 500 三、地下水水質 502 四、水生態分區與評價 .503 五、水污染成因分析與防治 504 第四節 流域水資源量及其開發利用 505 一、流域水資源量 505 二、流域供水量與用水量狀況 .506 三、水資源開發利用程度與挑戰 507 四、水資源主要對策 509 參考文獻 510第十四章 海河流域 511 第一節 流域地理條件 511 一、自然地理條件 511 二、經濟社會概況 513 第二節 流域水文特征 513 一、流域水系與特征 513 二、降水量與蒸發量時空變化 .516 三、徑流量補給與時空分布 519 四、河流水溫與冰情 521 五、流域產沙與河流泥沙 521 六、洪水與枯水及其變化 522 七、地下水類型、動態與利用 .524 第三節 流域水質與污染防治 527 一、流域天然水質 527 二、流域水質現狀評價 .529 三、流域水質變化 530 四、水污染源分析 531 第四節 流域水資源開發利用現狀 532 一、流域水資源數量 532 二、流域供水現狀 535 三、流域用水現狀 536 四、流域耗水現狀 536 五、水資源供需平衡分析 537 第五節 流域生態系統健康與生態修復 .537 一、流域生態需水量 537 二、流域生態修復 539 參考文獻 545第十五章 黃河流域 546 第一節 流域地理概況 546 一、自然地理條件 546 二、社會經濟狀況 548 第二節 黃河水文特征 549 一、流域水系及特征 549 二、降水和徑流特征 553 三、河源與典型支流產匯流特征 555 四、黃河流域特殊的水文現象 .558 五、水循環要素的時空變化 559 第三節 地下水水文特征 .560 一、地下水基本類型 560 二、地下水系統分區 561 三、淺層地下水水位動態變化 .563 第四節 泥沙 566 一、流域土壤侵蝕 566 二、泥沙來源及特性 567 三、泥沙輸移與沉積及河道沖淤 568 第五節 黃河水旱災害 571 一、暴雨洪水 .571 二、凌汛 572 三、干旱與斷流 574 第六節 黃河水質與污染 .575 一、水質現狀 .575 二、主要污染源及分布 .577 第七節 流域水資源合理配置與調度 580 一、水資源 580 二、流域水資源配置和調度 583 三、水資源開發利用現狀 585 第八節 維持黃河健康 587 參考文獻 589第十六章 淮河流域 591 第一節 流域的水系及其特征 591 一、自然地理條件 591 二、社會經濟情況 596 第二節 淮河流域水文特征 599 一、流域水系及其特征 .599 二、降水量與蒸發量時空變化 .604 三、徑流量及其分布 605 四、水溫冰情與河流泥沙 606 五、地下水類型與變化動態 607 第三節 淮河流域水旱災害 610 一、暴雨洪水 .610 二、水旱災害 .611 第四節 流域水質評價與污染防治 613 一、淮河污染歷史 613 二、流域水質現狀評價 .613 三、流域水質變化 619 四、水污染成因分析 619 第五節 流域水資源及其利用現狀 621 一、流域水資源狀況 621 二、流域供水現狀 623 三、流域用水現狀 624 四、流域耗水現狀 624 五、城市建成區供用水情況 625 六、流域水資源供需平衡分析 .625 七、地下水的開采利用及其影響 626 第六節 流域的治理與管理 627 一、水土流失治理 627 二、洪澇災害治理 628 三、水污染治理 628 參考文獻 629第十七章 長江與東南諸河流域 630 第一節 長江流域地理概況 630 一、地形地貌 .630 二、水文條件 .631 三、土壤植被 .632 四、水文地質條件 632 五、自然資源 .633 六、經濟社會概況 634 第二節 長江流域水文特征 635 一、流域水系 .635 二、長江干流河道特征 .637 三、流域降水量與蒸發量及其時空分布 .640 四、河川徑流 .641 五、河流泥沙及其變化 .644 六、主要湖泊的水文特征 648 第三節 長江流域水質與水環境保護 654 一、河流水化學特征 654 二、河流污染與水質 655 三、湖泊污染與水質 656 四、水污染防治與水環境保護 .659 第四節 水旱災害及其防治 662 一、洪澇災害及其防治 .662 二、干旱災害及其防御 .666 三、水土流失及其防治 .668 第五節 長江流域水資源開發利用與保護 670 一、水資源 670 二、水資源開發利用 671 三、保護性開發與綜合治理 672 第六節 東南諸河流域水文 673 一、水系概況 .673 二、自然條件 .674 三、徑流、泥沙與水環境 677 四、東南諸河流域水資源特征與開發利用 678 參考文獻 679第十八章 珠江流域 681 第一節 流域水系統及其特征 681 一、自然地理要素 681 二、社會經濟概況 684 第二節 流域水文特征 685 一、流域水系及其特征 .685 二、降水、蒸發與徑流時空分布特征 690 三、洪水形成特征 691 四、珠江口潮汐與風暴潮 692 五、河流泥沙與水化學特征 693 六、流域地下水區域特征 694 第三節 流域水質 .698 一、水質現狀 .698 二、污染源 701 三、水質變化趨勢 702 第四節 流域水資源利用 .703 一、流域水資源量 703 二、供水系統 .704 三、用水系統 .705 第五節 珠江口咸潮與供水安全 .708 一、咸潮概況 .709 二、近年來咸潮的成因分析 710 三、咸潮對供水、生態環境的影響 714 四、咸潮的防治對策 714 五、小結 715 參考文獻 716第十九章 中國西北內陸河區 .717 第一節 區域概況 .717 一、自然地理概況 717 二、經濟社會概況 722 第二節 水系與河湖概況 .723 一、水系組成 .723 二、水系特點 .726 三、河流概況 .726 四、湖泊概況 .732 第三節 中國西北內陸河區的水文特征 .734 一、內陸河區水循環基本特征 .734 二、降水量的時空分布與變異 .737 三、蒸發量與干燥指數的分布 .741 四、徑流量的補給和時空變異分析 742 五、水化學特征 750 第四節 西北內陸河區地下水系統及水文特征 .752 一、準噶爾盆地 752 二、塔里木盆地 753
三、吐魯番盆地 754 四、哈密盆地 .755 五、民勤盆地 .756 六、張掖盆地 .757 七、額濟納盆地 758 八、柴達木盆地 759 第五節 西北內陸河區水資源及利用 760 一、水資源數量、分布與變化 .760 二、水資源利用特點 763 三、西北內陸河區水資源利用問題與保護對策 .763 參考文獻 768第二十章 塔里木河流域 771 第一節 流域概況 .771 一、自然地理條件 771 二、經濟社會情況 774 三、生態環境和治理 775 第二節 流域水文特征 776 一、河流與水系 776 二、降水量與蒸發量時空分布 .779 三、冰川與積雪動態 782 四、地表徑流時空變化 .783 五、洪水與枯水特征 787 六、河流泥沙來源與輸沙量 790 七、地下水補排與動態變化 792 第三節 流域水質 .795 一、地表水水質 795 二、地下水水質 799 第四節 流域生態與環境 .801 一、生態環境退化 801 二、流域生態需水量 802 三、綜合治理效果 803 第五節 水資源利用與保護 803 一、水資源概況 803 二、水利工程設施 806 三、水資源利用狀況 807 四、水資源開發利用存在的問題 812 五、水資源保護與利用對策 813 參考文獻 815第二十一章 西南諸河流域 817 第一節 區域概況 .817 一、自然地理概況 817 二、社會經濟概況 825 第二節 主要水系與水文特征 826 一、紅河水系 .826 二、瀾滄江湄公河水系 .827 三、怒江薩爾溫江水系 .828 四、獨龍江伊洛瓦底江水系 829 五、雅魯藏布江水系 832 六、藏南其他諸河水系 .832 七、藏西諸河水系 832 第三節 河川徑流 .833 一、河川徑流補給 833 二、河川徑流的季節分配 836 三、河川徑流的年際變化 838 第四節 水質變化與影響因素 844 一、水質總體狀況 844 二、水質變化趨勢 846 三、水質變化的主要影響因素分析 849 第五節 氣象水文災害 851 一、降水時空分異 851 二、大雨暴雨洪水 853 三、干旱 857 四、水土流失 .860 第六節 水資源利用與保護 864 一、水資源與水能資源概況 864 二、利用現狀 .867 三、水利設施和供水能力變化 .869 四、開發與利用策略 870 五、水質和水環境保護 .871 六、西南諸河水文地理研究亟待加強的領域 872 參考文獻 872第二十二章 雅魯藏布江流域 .874 第一節 流域地理概況 874 一、地形地貌特征 874 二、氣候條件 .874 三、土壤植被 .876 四、經濟社會概況 876 第二節 流域水文特征 877 一、河流與水系 877 二、降水量分布與變化 .882 三、蒸發量分布與變化 .884 四、河川徑流特征 885 第三節 河流水質、泥沙與冰情 .889 一、河流的水環境狀況 .889 二、河流泥沙 .890 三、河流的水溫與冰情 .892 第四節 雅魯藏布江水資源保護與利用 .893 一、雅魯藏布江流域水資源利用現狀 893 二、水資源利用戰略 894 參考文獻 895
上篇 全國水文地理總論
總序前言
上篇 全國水文地理總論
第一章 緒論 3 第一節 水文地理學與地理水文學 .3 一、基本概念 3 二、中國古代水文地理認識 6 三、水文地理研究的學科內涵 7 第二節 地理環境與水文認知 8 一、中國大氣環流及氣候條件的水文認知 .8 二、中國地形地貌格局的水文認知 .9 三、中國經濟發展的水文認知 11 四、人口與城鎮化發展的水文認知 11 第三節 中國現代水文地理研究進展 12 一、1949年至50年代末 :開展河流水文研究為主的階段 .13 二、1960年至70年代末 :啟動區域水文與實驗水文研究階段 13 三、1970年至90年代末 :進入水資源與水環境研究階段 .14 四、21世紀前后 :發展水生態研究階段 .14 第四節 水文地理教育與學科組織發展 .14 第五節 中國水文地理研究發展的前瞻 .16 一、新世紀中國面臨的主要水問題 16 二、學科交叉發展與水文學的主要分支 .17 三、深入水循環理論研究 ,挑戰科學問題 .18 參考文獻 20第二章 水循環與水量平衡 21 第一節 水循環 21 一、水循環的基本概念 .21 二、水循環系統及其相關自然過程 22 三、水循環的人文過程 .23 四、中國水循環特征 26 第二節 地表熱量平衡與水量平衡 29 一、熱量平衡 29 二、水量平衡 31 三、水熱平衡聯系方程 .32 四、中國水量平衡的區域規律 33 第三節 水循環與水資源管理 36 一、作為稀缺淡水資源再生的水循環 36 二、基于水循環原理的水資源評價 36 三、水文循環中的藍水與綠水 37 四、基于水循環原理的水資源合理利用與管理 39 五、基于水循環的人、水和諧發展 41 參考文獻 41第三章 水文要素地理分布與水文分區 42 第一節 降水及其分布規律 42 一、降水量及其時空分布 .42 二、降水強度 45 第二節 蒸發及其分布規律 47 一、潛在蒸發 47 二、實際蒸發 50 第三節 徑流及其分布規律 53 一、徑流形成的影響因素 .53 二、年徑流深分布及其季節變化特征 55 三、徑流量的年際變化 .58 第四節 中國水文分區 63 一、水文分區方法與意義 .63 二、中國水文分區方案 .65 參考文獻 70第四章 河流水文 72 第一節 流域與水系 72 一、流域與河流分布 72 二、河網密度與河流類型 .76 第二節 河川徑流 .80 一、河川徑流總量 80 二、河川徑流的時域變化 .81 三、河川徑流的補給 83 第三節 河流泥沙 .86 一、流域侵蝕產沙的空間分布 86 二、河流的含沙量與輸沙量 88 三、入海泥沙 94 第四節 河流水環境 96 一、河流離子徑流 96 二、河流水化學 .99 三、河流水質 .102 第五節 河流健康 .104 一、河流功能與健康 104 二、人類活動與河流健康 106 參考文獻 109第五章 湖泊水文 111 第一節 湖泊類型與區域分布 111 一、湖泊的成因類型 111 二、湖泊的區域分布 113 第二節 湖泊水文特征 118 一、湖泊區域地理環境特征 118 二、湖泊水文特征 123 三、湖水的物理與化學性質 129 第三節 湖泊的形成與演化 139 一、湖泊形成與演化的主要動力因子 139 二、典型湖泊的演化 145 第四節 湖泊資源利用與保護 152 一、湖泊資源類型 152 二、我國湖泊資源開發存在的主要問題 .157 三、中國湖泊資源可持續利用和保護戰略 158 參考文獻 160第六章 沼澤水文 163 第一節 沼澤類型與區域分布 163 一、沼澤的發育過程與類型 163 二、沼澤的地理分布與主要沼澤區 168 第二節 沼澤的水文特征 .174 一、沼澤的水源補給 174 二、沼澤的水文物理特征 175 三、沼澤水循環與水平衡 180 四、沼澤的水化學特征 .189 第三節 沼澤生態系統服務功能 .189 一、蓄水與調洪功能 190 二、凈化功能 .191 三、氣候調節功能 192 四、生物地球化學功能 .193 五、食物鏈維持與生物多樣性功能 197 第四節 沼澤的恢復與保護利用 .199 一、沼澤面臨的主要威脅與生態問題 199 二、退化沼澤的恢復對策 202 三、沼澤的生態保育 203 四、充分發揮沼澤的生態服務功能 ,實現沼澤資源的可持續利用 204 參考文獻 206第七章 寒區水文 209 第一節 寒區的分布與基本特性 .209 一、寒區的分布 209 二、寒區水文特點 209 第二節 冰川水文 .210 一、冰川類型與區域分布 211 二、冰川物質平衡與冰川徑流 .212 三、冰川水資源及其對河川徑流的調節 .215 四、冰川波動與氣候變化的關系 219 第三節 凍土水文 .225 一、凍土類型與區域分布 226 二、凍土水文過程及特點 229 第四節 積雪水文 .232 一、積雪分布 .232 二、積雪融化過程與融雪徑流 .234 參考文獻 240第八章 河口與島嶼水文 243 第一節 河口水文 .243 一、中國入海河口的基本特性 .243 二、長江河口水文 247 三、黃河河口水文 251 四、珠江河口水文 255 五、錢塘江河口水文 258 第二節 海島水文 .260 一、概述 260 二、臺灣島水文 262 三、海南島水文 275 四、舟山群島水文 294 五、海島的開發與利用 .301 參考文獻 303第九章 中國國際河流 .306 第一節 中國國際河流分布及特征 306 一、概述 306 二、水文地理特征 308 第二節 國際河流跨境水利用 310 一、開發進程與現狀 310 二、跨境水合理利用與流域合作 313 第三節 瀾滄江湄公河水文與流域開發 317 一、流域概況 .317 二、水資源特征 319 三、水資源開發 321 四、流域合作開發 324 五、水利用與環境保護 .328 第四節 圖們江水文與流域開發 .331 一、流域概況 .331 二、水文與水環境特征 .332 三、流域合作開發 335 參考文獻 340第十章 地下水水文 343 第一節 地下水的形成和分布 343 一、地下水的形成特點 .343 二、地下水類型及其分布規律 .351 第二節 深層承壓水的分布特征 .359 一、東部平原區深層承壓水 359 二、三角洲平原深層承壓水 361 三、西北內陸盆地深層承壓水 .362 四、西部紅層盆地深層承壓水 ———以四川盆地為例 363 第三節 地熱水 364 一、溫泉和礦泉 365 二、中國地熱水分布的分帶性 .367 三、地熱水 ———全球構造在地下水圈表層的映像 372 第四節 地下水化學分布特征 374 一、潛水水化學分布特征 374 二、深層承壓水化學成分的分布特征 378 第五節 地下水環境質量評價 381 一、全國地下水質量狀況 381 二、我國主要盆地與平原區地下水質量 .386 三、不合理開發利用地下水誘發的主要環境地質問題 388 四、中國地下水環境質量變化趨勢 395 第六節 地下水資源及開發利用 .397 一、水資源及其分布 397 二、地下水資源數量變化及其原因分析 .405 三、地下水資源開發利用狀況 .410 參考文獻 419第十一章 中國水資源及其利用 421 第一節 水資源總量與區域分布 .421 一、降水與蒸發 421 二、地表水資源 423 三、地下水資源 426 四、水資源總量 429 五、我國水資源演變特征與趨勢分析 431 第二節 水資源開發利用 .435 一、供水能力與供水量 .435 二、用水量與用水效率 .439 第三節 水資源主要問題及其對策 445 一、水資源開發利用存在的主要問題 445 二、水資源合理開發利用的主要對策 447 參考文獻 452
下篇 流域水文地理分論
第十二章 松花江流域 .455 第一節 流域概況 .455 一、流域自然地理條件 .455 二、社會經濟概況 457 第二節 流域水文特征 458 一、流域水系與特征 458 二、降水量與蒸發量時空分析 .463 三、徑流主要特征 464 四、地表水化學特征與類型 466 五、洪水與枯水特征 467 六、水溫與冰情動態 468 七、泥沙與輸沙特征 469 八、地下水水量與水化學特征 .469 第三節 流域水質與污染防治 472 一、地表水水質 472 二、地下水水質 474 三、污染原因分析與防治 475 第四節 流域健康與河流生態修復 476 一、主要流域健康問題 .476 二、流域生態需水量 476 三、河流生態恢復 479 第五節 流域水資源開發利用與保護 481 一、流域水資源量與供水現狀 .481 二、流域用水與耗水 481 三、水資源供需矛盾與對策 481 參考文獻 483第十三章 遼河流域 485 第一節 流域概況 .485 一、自然地理條件 485 二、經濟社會概況 486 第二節 流域水文特征 488 一、流域水系及其特征 .488 二、降水量與蒸發量及其分布 .492 三、天然徑流量與變化趨勢 494 四、洪澇與設計洪水 495 五、泥沙量及其分布 496 第三節 流域水質 .499 一、河流水化學特征 499 二、地表水水質 500 三、地下水水質 502 四、水生態分區與評價 .503 五、水污染成因分析與防治 504 第四節 流域水資源量及其開發利用 505 一、流域水資源量 505 二、流域供水量與用水量狀況 .506 三、水資源開發利用程度與挑戰 507 四、水資源主要對策 509 參考文獻 510第十四章 海河流域 511 第一節 流域地理條件 511 一、自然地理條件 511 二、經濟社會概況 513 第二節 流域水文特征 513 一、流域水系與特征 513 二、降水量與蒸發量時空變化 .516 三、徑流量補給與時空分布 519 四、河流水溫與冰情 521 五、流域產沙與河流泥沙 521 六、洪水與枯水及其變化 522 七、地下水類型、動態與利用 .524 第三節 流域水質與污染防治 527 一、流域天然水質 527 二、流域水質現狀評價 .529 三、流域水質變化 530 四、水污染源分析 531 第四節 流域水資源開發利用現狀 532 一、流域水資源數量 532 二、流域供水現狀 535 三、流域用水現狀 536 四、流域耗水現狀 536 五、水資源供需平衡分析 537 第五節 流域生態系統健康與生態修復 .537 一、流域生態需水量 537 二、流域生態修復 539 參考文獻 545第十五章 黃河流域 546 第一節 流域地理概況 546 一、自然地理條件 546 二、社會經濟狀況 548 第二節 黃河水文特征 549 一、流域水系及特征 549 二、降水和徑流特征 553 三、河源與典型支流產匯流特征 555 四、黃河流域特殊的水文現象 .558 五、水循環要素的時空變化 559 第三節 地下水水文特征 .560 一、地下水基本類型 560 二、地下水系統分區 561 三、淺層地下水水位動態變化 .563 第四節 泥沙 566 一、流域土壤侵蝕 566 二、泥沙來源及特性 567 三、泥沙輸移與沉積及河道沖淤 568 第五節 黃河水旱災害 571 一、暴雨洪水 .571 二、凌汛 572 三、干旱與斷流 574 第六節 黃河水質與污染 .575 一、水質現狀 .575 二、主要污染源及分布 .577 第七節 流域水資源合理配置與調度 580 一、水資源 580 二、流域水資源配置和調度 583 三、水資源開發利用現狀 585 第八節 維持黃河健康 587 參考文獻 589第十六章 淮河流域 591 第一節 流域的水系及其特征 591 一、自然地理條件 591 二、社會經濟情況 596 第二節 淮河流域水文特征 599 一、流域水系及其特征 .599 二、降水量與蒸發量時空變化 .604 三、徑流量及其分布 605 四、水溫冰情與河流泥沙 606 五、地下水類型與變化動態 607 第三節 淮河流域水旱災害 610 一、暴雨洪水 .610 二、水旱災害 .611 第四節 流域水質評價與污染防治 613 一、淮河污染歷史 613 二、流域水質現狀評價 .613 三、流域水質變化 619 四、水污染成因分析 619 第五節 流域水資源及其利用現狀 621 一、流域水資源狀況 621 二、流域供水現狀 623 三、流域用水現狀 624 四、流域耗水現狀 624 五、城市建成區供用水情況 625 六、流域水資源供需平衡分析 .625 七、地下水的開采利用及其影響 626 第六節 流域的治理與管理 627 一、水土流失治理 627 二、洪澇災害治理 628 三、水污染治理 628 參考文獻 629第十七章 長江與東南諸河流域 630 第一節 長江流域地理概況 630 一、地形地貌 .630 二、水文條件 .631 三、土壤植被 .632 四、水文地質條件 632 五、自然資源 .633 六、經濟社會概況 634 第二節 長江流域水文特征 635 一、流域水系 .635 二、長江干流河道特征 .637 三、流域降水量與蒸發量及其時空分布 .640 四、河川徑流 .641 五、河流泥沙及其變化 .644 六、主要湖泊的水文特征 648 第三節 長江流域水質與水環境保護 654 一、河流水化學特征 654 二、河流污染與水質 655 三、湖泊污染與水質 656 四、水污染防治與水環境保護 .659 第四節 水旱災害及其防治 662 一、洪澇災害及其防治 .662 二、干旱災害及其防御 .666 三、水土流失及其防治 .668 第五節 長江流域水資源開發利用與保護 670 一、水資源 670 二、水資源開發利用 671 三、保護性開發與綜合治理 672 第六節 東南諸河流域水文 673 一、水系概況 .673 二、自然條件 .674 三、徑流、泥沙與水環境 677 四、東南諸河流域水資源特征與開發利用 678 參考文獻 679第十八章 珠江流域 681 第一節 流域水系統及其特征 681 一、自然地理要素 681 二、社會經濟概況 684 第二節 流域水文特征 685 一、流域水系及其特征 .685 二、降水、蒸發與徑流時空分布特征 690 三、洪水形成特征 691 四、珠江口潮汐與風暴潮 692 五、河流泥沙與水化學特征 693 六、流域地下水區域特征 694 第三節 流域水質 .698 一、水質現狀 .698 二、污染源 701 三、水質變化趨勢 702 第四節 流域水資源利用 .703 一、流域水資源量 703 二、供水系統 .704 三、用水系統 .705 第五節 珠江口咸潮與供水安全 .708 一、咸潮概況 .709 二、近年來咸潮的成因分析 710 三、咸潮對供水、生態環境的影響 714 四、咸潮的防治對策 714 五、小結 715 參考文獻 716第十九章 中國西北內陸河區 .717 第一節 區域概況 .717 一、自然地理概況 717 二、經濟社會概況 722 第二節 水系與河湖概況 .723 一、水系組成 .723 二、水系特點 .726 三、河流概況 .726 四、湖泊概況 .732 第三節 中國西北內陸河區的水文特征 .734 一、內陸河區水循環基本特征 .734 二、降水量的時空分布與變異 .737 三、蒸發量與干燥指數的分布 .741 四、徑流量的補給和時空變異分析 742 五、水化學特征 750 第四節 西北內陸河區地下水系統及水文特征 .752 一、準噶爾盆地 752 二、塔里木盆地 753
三、吐魯番盆地 754 四、哈密盆地 .755 五、民勤盆地 .756 六、張掖盆地 .757 七、額濟納盆地 758 八、柴達木盆地 759 第五節 西北內陸河區水資源及利用 760 一、水資源數量、分布與變化 .760 二、水資源利用特點 763 三、西北內陸河區水資源利用問題與保護對策 .763 參考文獻 768第二十章 塔里木河流域 771 第一節 流域概況 .771 一、自然地理條件 771 二、經濟社會情況 774 三、生態環境和治理 775 第二節 流域水文特征 776 一、河流與水系 776 二、降水量與蒸發量時空分布 .779 三、冰川與積雪動態 782 四、地表徑流時空變化 .783 五、洪水與枯水特征 787 六、河流泥沙來源與輸沙量 790 七、地下水補排與動態變化 792 第三節 流域水質 .795 一、地表水水質 795 二、地下水水質 799 第四節 流域生態與環境 .801 一、生態環境退化 801 二、流域生態需水量 802 三、綜合治理效果 803 第五節 水資源利用與保護 803 一、水資源概況 803 二、水利工程設施 806 三、水資源利用狀況 807 四、水資源開發利用存在的問題 812 五、水資源保護與利用對策 813 參考文獻 815第二十一章 西南諸河流域 817 第一節 區域概況 .817 一、自然地理概況 817 二、社會經濟概況 825 第二節 主要水系與水文特征 826 一、紅河水系 .826 二、瀾滄江湄公河水系 .827 三、怒江薩爾溫江水系 .828 四、獨龍江伊洛瓦底江水系 829 五、雅魯藏布江水系 832 六、藏南其他諸河水系 .832 七、藏西諸河水系 832 第三節 河川徑流 .833 一、河川徑流補給 833 二、河川徑流的季節分配 836 三、河川徑流的年際變化 838 第四節 水質變化與影響因素 844 一、水質總體狀況 844 二、水質變化趨勢 846 三、水質變化的主要影響因素分析 849 第五節 氣象水文災害 851 一、降水時空分異 851 二、大雨暴雨洪水 853 三、干旱 857 四、水土流失 .860 第六節 水資源利用與保護 864 一、水資源與水能資源概況 864 二、利用現狀 .867 三、水利設施和供水能力變化 .869 四、開發與利用策略 870 五、水質和水環境保護 .871 六、西南諸河水文地理研究亟待加強的領域 872 參考文獻 872第二十二章 雅魯藏布江流域 .874 第一節 流域地理概況 874 一、地形地貌特征 874 二、氣候條件 .874 三、土壤植被 .876 四、經濟社會概況 876 第二節 流域水文特征 877 一、河流與水系 877 二、降水量分布與變化 .882 三、蒸發量分布與變化 .884 四、河川徑流特征 885 第三節 河流水質、泥沙與冰情 .889 一、河流的水環境狀況 .889 二、河流泥沙 .890 三、河流的水溫與冰情 .892 第四節 雅魯藏布江水資源保護與利用 .893 一、雅魯藏布江流域水資源利用現狀 893 二、水資源利用戰略 894 參考文獻 895
書摘/試閱
上 篇
全國水文地理總論
第一章 緒 論
遠古時期 ,人類擇水而居 ,傍水而存 ,依水而發展 ,沿河流而繁衍 ,創造了尼羅河的古埃及、底格里斯河與幼發拉底河的古巴比倫、黃河的古代中國、印度河的古印度四大文明古國 .A..K.比斯瓦斯 (2007 )的考證表明 ,遠古的水文研究可追溯到公元前3000年,中國大禹治水的傳說也發生在公元前2200年前 .歐洲文藝復興帶來的科學思想的解放和科學技術的進步 ,為水文研究發展成為一門獨立的學科奠定了基礎 .近代水文儀器的發明使水文觀測進入了科學的定量觀測階段 ,1674年P.佩羅提出的水量平衡概念、1738年伯努利父子發表的水流能量方程、1775年 A..de謝才建立的明渠均勻流公式、1802年J.道耳頓建立的水面蒸發公式、1856年 H..P..G.達西發表的孔隙介質中地下水運動的達西定律等,奠定了水文科學的理論基礎 .當代水文科學發展迅速 ,尤其是對水資源問題的深化研究,使水文研究在廣度和深度上都得到進一步的拓展 .水文研究已不再單純限于自然科學與技術科學的范疇 ,而更多地涉及社會、經濟與環境等方面 ,成為自然、環境、社會及經濟學等多學科的交叉研究領域 .
水文地理學是地理科學的一個重要分支學科 ,具有悠久歷史 .在中國 ,水文學研究的早期發展包攬了遠古地理學對山川研究與遠古治水工程 .地球科學 ,特別是地球物理的興起,使水文學的研究形成三個相互關聯的方向 ,即水文學的地理方向、工程方向與地球物理方向 .當今世界隨著全球氣候變化、全球水系統研究的深入 ,特別是生態與環境的保護和修復的要求 ,水文地理學的內涵也處于不斷地變化和發展之中 ,地理學的水文研究范圍與內涵不斷擴大 ,并更加關注環境水文、生態水文等方面的問題 .由于全球變化研究的綜合性 ,水文學的研究需要進一步增強地貌學、氣象學、氣候學、土壤學、植物地理學以及人文地理學等相關地理分支學科知識的交叉與融合 ,如地貌水文單位線、水熱平衡與蒸發計算、土壤與森林水文學以及基于人水和諧關系的流域管理等研究 .水文地理學或者水文學的地理學方向的研究 ,其地位與作用更加重要 ,其研究更能適應時代發展的形勢 .
水文地理學已經逐漸從傳統的地球水體的分布規律描述 ,向結合水文過程內在機理的實驗與定量研究方向深入與轉化 .因此 ,作為水文地理學基本理論的水文循環研究將進一步增強 .在理論上 ,將與地球物理的水文研究相互滲透 ,發展當代地球系統科學的研究 ;在實踐上 ,將與水利工程的水文研究相結合 ,迎接水資源和與水相關的水問題的挑戰與機遇 ,為經濟、社會的可持續發展做貢獻 .
第一節 水文地理學與地理水文學
一、基本概念
水文地理學是研究地球表面各類水體性質、形態特征、變化和時程分配與地域分異 ..
規律的學科,為水文科學的三大分支學科之一,也是水文科學最早的分支學科之一蘇聯大百科全書.詳細地論述了水文地理學的四方面科學內涵:首先,水文地理是水文學的分支,是對水體及其個別部分的描述.第二,水文地理研究包括陸地水文和海洋水文兩個分支.第三,陸地水文主要研究和描述各種陸域水體,包括河、湖、冰以及它們在具體地點上的總體、它們的位置及自然地理條件、水文情勢及人類活動的影響等.通過各種水體的研究,以揭示陸地水在空間 (地區)分布上的規律性.海洋水文地理從事世界海洋分區的描述,其任務包括研究水文氣象情勢、世界大洋中的大地測量、海岸特性及海底地形動力學等學科的綜合.第四,水文地理研究多基于普通水文學和自然地理學所確定的規律性,使用的基礎資料多來源于水文調查、水文年鑒等.
早期的水文地理學主要側重于對地表各類水體及其區域自然條件的描述和制圖.近代水文研究則采用了大量的數理方法,在定性描述的同時又增強了定量計算與分析.水文地理研究方法來源于水文科學和地理學,且偏重后者.其研究以地理系統學說作為基礎,主要是綜合氣候、地質、地貌、土壤、植被等自然地理要素,對水文地理現象作全面的分析,是研究工作的基本途徑.
西歐與俄國早期的水文地理學與航海活動的關系密切,海洋航道水深的測量與制圖成為水文地理研究的主要任務,相應的研究機構也多隸屬于海洋部門.例如16世紀英國、法國、荷蘭與俄國在海軍設立水文地理機構.近現代水文地理研究則涉及陸地水文和海洋水文兩方面.1953年蘇聯水文學家達維多夫出版的專著 .蘇聯水文地理.,著重于蘇聯全國及主要河流水文特征的描述 (Довыдов,1953).1961年聯邦德國地理學家
R.凱勒 (Kel
er,1961)的專著 .水與陸地水量平衡———水文地理學導論.,以水量平衡原理為基礎,全面論述了陸地的主要水體及其與地理景觀的密切關系.英國的 R..J.喬列 (Chorley,1969)主編的 .水、地球和人類———水文學、地貌學及社會經濟地理學的綜合.,全書用12章全面地敘述了水文研究的地理學問題.1977年美國水文地理學家D..H.米勒 (Mil
er,1977)出版了 .地球表面的水———生態系統水動態學導論.一書,著重從生態系統角度,論述了水文過程.蘇聯水文學家 Г..Д..加里寧的專題論文 .控制陸地水體的一些理論問題.,特別重視水文與水資源的地理研究,系統地論述了地理地帶形成與水分熱量條件關系的基本規律 (Калинин,1972).
對水文地理學的研究,過去多限于自然方面,現代則更偏重于資源、環境、生態與災害.水文水資源研究的興起極大地促進了水文地理學的發展.國際水文十年 (UNESCOGIHD)、國際水文計劃 (UNESCOGIHP)、國際測地聯合會的國際水文科學協會 (21世紀議程.(ESSP/
IUGG/IAHS)、.、地球系統科學聯盟的全球水系統計劃 GWSP)等行動,特別注重以下三方面的水文科學研究:
-1
人類對水資源需求的不斷增加,極大地提高了水文水資源研究的地位,作為一門綜合性學科的水文科學得到快速發展.例如,國際測地聯合會 (水文科學協會 (IAHS),業已確立了 “水文科學”的地位. IUGG)下設的國際
(2)早在
“國際水文十年”就明確提出了水文學作為水資源管理的基礎.水資源問題的綜合性質使得水文研究的范圍不斷地擴充,已不再滿足于單純自然科學與技術科學領域的研究,而更多地圍繞社會、經濟與環境方向的探討.
(3)考慮環境可持續發展的協調,21世紀水文科學的地理研究方向更加趨向水資源的可持續開發與利用需要,成為當今水文科學界所關注的一個主要熱點.適應可持續發展的迫切需求,現代水文地理研究更加強化了與其他自然、環境、社會及經濟科學交叉,形成多學科交叉研究的優勢.
20世紀70年代末、80年代初,一些學者提出了 “地理水文學”一詞,明確地指出要用地理學的原理、觀點和方法,系統地去研究水文現象的一般規律.例如,1981年А..Н.安基波夫等 (Антипов、Кор
ытныйы,1981)撰寫的 .水文研究的地理學觀點.專著,提出了 “地理水文學” (ГeoгpафоGгидродогия)一詞,以景觀學為核心,詳細地闡述了水文研究的地理學途徑.他引用蘇聯、美國與聯邦德國等國水文學家的觀點,指出水是自然因素之一,因而研究水文過程必然要分析所有的自然因素及其綜合.安基波夫等還就全球性自然資源保護問題,指明地理水文學方向研究的迫切性:“水及水體是地理環境中的客觀存在,是區域形成的活躍因素,只能把水體看作與自然界其他因素是相互聯系的,不管主觀意識如何,一個因素的變化必然引起其他因素的變化.”在實踐問題上,安基波夫等指出:“在解決復雜而綜合性的問題上 (如梯級水庫的利用、山區開發、調水等),常常需要水文工作者積極參與,而這些問題能否成功的關鍵,是怎樣把部門學科在地理的基礎上予以綜合.”安基波夫等還從哲學方法論觀點論證了水文學中地理方向是不可缺少的.
中國水文地理研究非常強調人與自然的關系.例如,從1978年以后,中國地理學會水文專業委員會的歷屆全國水文學術大會上都強調人與水關系的研究,面向可持續發展.因此,適應水問題研究發展的需要,并與工程水文學相配合,深化水文研究的理論與實踐,地理水文研究更拓寬了傳統水文地理學的研究方向與內涵,有利于學科研究發揮自己的特色;促進水文科學與地理科學其他分支科學的橫向結合,如氣候學、地貌學、土壤地理學等,尤其是與人文、經濟地理學的結合,形成新的邊緣學科領域和產生新的學科生長點;通過水與資源、社會、經濟、生態與環境的廣泛聯系,有利于綜合性研究優勢的發揮,改變水文地理研究的傳統方法與手段,加強計算技術、遙感遙測與信息系統方法的應用,提高研究工作的水平.地理水文學的提出是一種發展,而不是對水文地理學的否定.綜上所述,水文地理學 (hydroGgeography)與地理水文學 (geoG graphicalhydrology)均屬水文研究的地理學方向,兩者相互聯系,擁有相同的研究對
圖1..1 地理科學與水文科學的關系示意圖
象.若就學科的親緣性看 ,水文地理學靠近地理學 ,而地理水文學靠近水文學 ,兩者同屬于地理學與水文學的交叉分支學科 (圖1..1 )(劉昌明 ,1994 ),且隨著研究內容和范圍的不斷擴展 ,兩者也進一步融合 ,并吸納相關學科技術與方法 .因此 ,從學科發展的角度出發 ,本書將水文地理學與地理水文學融合在一起 ,統稱為水文地理學 .
二、中國古代水文地理認識
中國古代對水文地理的認識有著悠久的歷史和豐富的資料文獻 (黃偉綸 ,1984 )山海經 .是先秦古籍 ,分為 .山經 .和 .海經 .兩部分 ,是一部富于神話傳說的最古老的地理書 .其中的 .山經 .描述和記載了許多有關水文地理方面的內容 ,如鯀禹治水等.春秋戰國時期 (公元前8世紀至前5世紀 )完成的 .管子 .是一部較為科學的地理著作 .在其 “度地 ”篇中 ,首次提出了河流的分類 ,將河流分為 “經水 ”(干流)、 “枝水”(支流)、“谷水 ”(季節河)、“川水 ”(人工河)、“淵水 ”(湖泊 )等;在其 .水地 .篇中 ,首次對春秋諸國的水質作了評價 ;另外 ,在 .地員 .篇中 ,還對水質與地下水的關系進行了論述 .
孔子 (公元前551 ~前479年)所編選的 .尚書 .中的 .典堯 .、 .益稷 .、 .禹貢 .等篇用自然分區法記述了當時中國地理情況 ,對黃河流域的山脈、河流、湖泊、沼澤、洼地等 ,進行了詳細的記述 ,可能是中國最早的一部具有很高科學價值的水文地理著作.例如 ,.典堯 .中記載了帝堯時期 (公元前23世紀 )黃河發生的大洪水 ,這是最早有記載的黃河洪水 .同時期的左秋明所編著的 .國語 .、 .左傳 .,其后的 .史記 ..河渠書.(司馬遷 ,公元90年)、 .漢書 ..地理志 .(范曄等 ,公元450年)等,都記載了許多流域的水文地理資料 .
東晉常璩 (約公元291 ~361年)所撰的12卷 .華陽國志 .是一部較為系統的地方志,史料精辟 ,為中國現存早期的水文地理著作 ..水經 .是中國第一部記述水系的專著,簡要記述了中國137條主要河流的水道情況 ,但對水道的來龍去脈及流經地區的地理情況記載不夠詳細、具體 .北魏酈道元 (公元466或472 ~527年)在 .水經 .的基礎上 ,考證、糾正了 .禹貢 .、.山海經 .、.漢書 ..地理志 .等書中的不當之處 ,著述了影響深遠的 .水經注 .巨著 ,其中對1250多條河流從河流的發源到入海 ,舉凡干流、支流、河谷寬度、河床深度、水量和水位季節變化、含沙量、冰期以及沿河所經的伏流、瀑布、急流、灘瀨、湖泊等都廣泛搜羅 ,詳細記載 .所記湖泊、沼澤500余處 ,泉水和井等地下水近300處,伏流有30余處 ,瀑布60多處 (據趙永復對全書所記載的湖、淀、陂、澤、泉、渠、池、故瀆等統計 ,實記2596處).
.徐霞客游記 .是中國另一部地理巨著 .徐霞客 (公元1587 ~1641年)在書中詳細記載了所考察區域的地理、水文、地質、植物等現象 ,特別是發現長江的上源為金沙江,而不是岷江 ,從而糾正了此前千百年來的 “岷江導江 ”的傳統錯誤 .另外 ,他還發現了瀾滄江和怒江是兩條不同的河流 ,并辨明了紅河的流向 (黃偉綸 ,1984 ).
在水文學理論研究方面 ,中國古代思想家對水文循環的概念進行了深入的探索 .公元前4世紀完成的 .黃帝內經 ..素問 .中說 :“地氣上為云 ,天氣下為雨 ,雨出地氣 ....”,這些闡述了基本的蒸發和降雨及其轉換的概念 .成書于公元前239年的 .呂氏春秋 .卷 ..6..
全國水文地理總論
第一章 緒 論
遠古時期 ,人類擇水而居 ,傍水而存 ,依水而發展 ,沿河流而繁衍 ,創造了尼羅河的古埃及、底格里斯河與幼發拉底河的古巴比倫、黃河的古代中國、印度河的古印度四大文明古國 .A..K.比斯瓦斯 (2007 )的考證表明 ,遠古的水文研究可追溯到公元前3000年,中國大禹治水的傳說也發生在公元前2200年前 .歐洲文藝復興帶來的科學思想的解放和科學技術的進步 ,為水文研究發展成為一門獨立的學科奠定了基礎 .近代水文儀器的發明使水文觀測進入了科學的定量觀測階段 ,1674年P.佩羅提出的水量平衡概念、1738年伯努利父子發表的水流能量方程、1775年 A..de謝才建立的明渠均勻流公式、1802年J.道耳頓建立的水面蒸發公式、1856年 H..P..G.達西發表的孔隙介質中地下水運動的達西定律等,奠定了水文科學的理論基礎 .當代水文科學發展迅速 ,尤其是對水資源問題的深化研究,使水文研究在廣度和深度上都得到進一步的拓展 .水文研究已不再單純限于自然科學與技術科學的范疇 ,而更多地涉及社會、經濟與環境等方面 ,成為自然、環境、社會及經濟學等多學科的交叉研究領域 .
水文地理學是地理科學的一個重要分支學科 ,具有悠久歷史 .在中國 ,水文學研究的早期發展包攬了遠古地理學對山川研究與遠古治水工程 .地球科學 ,特別是地球物理的興起,使水文學的研究形成三個相互關聯的方向 ,即水文學的地理方向、工程方向與地球物理方向 .當今世界隨著全球氣候變化、全球水系統研究的深入 ,特別是生態與環境的保護和修復的要求 ,水文地理學的內涵也處于不斷地變化和發展之中 ,地理學的水文研究范圍與內涵不斷擴大 ,并更加關注環境水文、生態水文等方面的問題 .由于全球變化研究的綜合性 ,水文學的研究需要進一步增強地貌學、氣象學、氣候學、土壤學、植物地理學以及人文地理學等相關地理分支學科知識的交叉與融合 ,如地貌水文單位線、水熱平衡與蒸發計算、土壤與森林水文學以及基于人水和諧關系的流域管理等研究 .水文地理學或者水文學的地理學方向的研究 ,其地位與作用更加重要 ,其研究更能適應時代發展的形勢 .
水文地理學已經逐漸從傳統的地球水體的分布規律描述 ,向結合水文過程內在機理的實驗與定量研究方向深入與轉化 .因此 ,作為水文地理學基本理論的水文循環研究將進一步增強 .在理論上 ,將與地球物理的水文研究相互滲透 ,發展當代地球系統科學的研究 ;在實踐上 ,將與水利工程的水文研究相結合 ,迎接水資源和與水相關的水問題的挑戰與機遇 ,為經濟、社會的可持續發展做貢獻 .
第一節 水文地理學與地理水文學
一、基本概念
水文地理學是研究地球表面各類水體性質、形態特征、變化和時程分配與地域分異 ..
規律的學科,為水文科學的三大分支學科之一,也是水文科學最早的分支學科之一蘇聯大百科全書.詳細地論述了水文地理學的四方面科學內涵:首先,水文地理是水文學的分支,是對水體及其個別部分的描述.第二,水文地理研究包括陸地水文和海洋水文兩個分支.第三,陸地水文主要研究和描述各種陸域水體,包括河、湖、冰以及它們在具體地點上的總體、它們的位置及自然地理條件、水文情勢及人類活動的影響等.通過各種水體的研究,以揭示陸地水在空間 (地區)分布上的規律性.海洋水文地理從事世界海洋分區的描述,其任務包括研究水文氣象情勢、世界大洋中的大地測量、海岸特性及海底地形動力學等學科的綜合.第四,水文地理研究多基于普通水文學和自然地理學所確定的規律性,使用的基礎資料多來源于水文調查、水文年鑒等.
早期的水文地理學主要側重于對地表各類水體及其區域自然條件的描述和制圖.近代水文研究則采用了大量的數理方法,在定性描述的同時又增強了定量計算與分析.水文地理研究方法來源于水文科學和地理學,且偏重后者.其研究以地理系統學說作為基礎,主要是綜合氣候、地質、地貌、土壤、植被等自然地理要素,對水文地理現象作全面的分析,是研究工作的基本途徑.
西歐與俄國早期的水文地理學與航海活動的關系密切,海洋航道水深的測量與制圖成為水文地理研究的主要任務,相應的研究機構也多隸屬于海洋部門.例如16世紀英國、法國、荷蘭與俄國在海軍設立水文地理機構.近現代水文地理研究則涉及陸地水文和海洋水文兩方面.1953年蘇聯水文學家達維多夫出版的專著 .蘇聯水文地理.,著重于蘇聯全國及主要河流水文特征的描述 (Довыдов,1953).1961年聯邦德國地理學家
R.凱勒 (Kel
er,1961)的專著 .水與陸地水量平衡———水文地理學導論.,以水量平衡原理為基礎,全面論述了陸地的主要水體及其與地理景觀的密切關系.英國的 R..J.喬列 (Chorley,1969)主編的 .水、地球和人類———水文學、地貌學及社會經濟地理學的綜合.,全書用12章全面地敘述了水文研究的地理學問題.1977年美國水文地理學家D..H.米勒 (Mil
er,1977)出版了 .地球表面的水———生態系統水動態學導論.一書,著重從生態系統角度,論述了水文過程.蘇聯水文學家 Г..Д..加里寧的專題論文 .控制陸地水體的一些理論問題.,特別重視水文與水資源的地理研究,系統地論述了地理地帶形成與水分熱量條件關系的基本規律 (Калинин,1972).
對水文地理學的研究,過去多限于自然方面,現代則更偏重于資源、環境、生態與災害.水文水資源研究的興起極大地促進了水文地理學的發展.國際水文十年 (UNESCOGIHD)、國際水文計劃 (UNESCOGIHP)、國際測地聯合會的國際水文科學協會 (21世紀議程.(ESSP/
IUGG/IAHS)、.、地球系統科學聯盟的全球水系統計劃 GWSP)等行動,特別注重以下三方面的水文科學研究:
-1
人類對水資源需求的不斷增加,極大地提高了水文水資源研究的地位,作為一門綜合性學科的水文科學得到快速發展.例如,國際測地聯合會 (水文科學協會 (IAHS),業已確立了 “水文科學”的地位. IUGG)下設的國際
(2)早在
“國際水文十年”就明確提出了水文學作為水資源管理的基礎.水資源問題的綜合性質使得水文研究的范圍不斷地擴充,已不再滿足于單純自然科學與技術科學領域的研究,而更多地圍繞社會、經濟與環境方向的探討.
(3)考慮環境可持續發展的協調,21世紀水文科學的地理研究方向更加趨向水資源的可持續開發與利用需要,成為當今水文科學界所關注的一個主要熱點.適應可持續發展的迫切需求,現代水文地理研究更加強化了與其他自然、環境、社會及經濟科學交叉,形成多學科交叉研究的優勢.
20世紀70年代末、80年代初,一些學者提出了 “地理水文學”一詞,明確地指出要用地理學的原理、觀點和方法,系統地去研究水文現象的一般規律.例如,1981年А..Н.安基波夫等 (Антипов、Кор
ытныйы,1981)撰寫的 .水文研究的地理學觀點.專著,提出了 “地理水文學” (ГeoгpафоGгидродогия)一詞,以景觀學為核心,詳細地闡述了水文研究的地理學途徑.他引用蘇聯、美國與聯邦德國等國水文學家的觀點,指出水是自然因素之一,因而研究水文過程必然要分析所有的自然因素及其綜合.安基波夫等還就全球性自然資源保護問題,指明地理水文學方向研究的迫切性:“水及水體是地理環境中的客觀存在,是區域形成的活躍因素,只能把水體看作與自然界其他因素是相互聯系的,不管主觀意識如何,一個因素的變化必然引起其他因素的變化.”在實踐問題上,安基波夫等指出:“在解決復雜而綜合性的問題上 (如梯級水庫的利用、山區開發、調水等),常常需要水文工作者積極參與,而這些問題能否成功的關鍵,是怎樣把部門學科在地理的基礎上予以綜合.”安基波夫等還從哲學方法論觀點論證了水文學中地理方向是不可缺少的.
中國水文地理研究非常強調人與自然的關系.例如,從1978年以后,中國地理學會水文專業委員會的歷屆全國水文學術大會上都強調人與水關系的研究,面向可持續發展.因此,適應水問題研究發展的需要,并與工程水文學相配合,深化水文研究的理論與實踐,地理水文研究更拓寬了傳統水文地理學的研究方向與內涵,有利于學科研究發揮自己的特色;促進水文科學與地理科學其他分支科學的橫向結合,如氣候學、地貌學、土壤地理學等,尤其是與人文、經濟地理學的結合,形成新的邊緣學科領域和產生新的學科生長點;通過水與資源、社會、經濟、生態與環境的廣泛聯系,有利于綜合性研究優勢的發揮,改變水文地理研究的傳統方法與手段,加強計算技術、遙感遙測與信息系統方法的應用,提高研究工作的水平.地理水文學的提出是一種發展,而不是對水文地理學的否定.綜上所述,水文地理學 (hydroGgeography)與地理水文學 (geoG graphicalhydrology)均屬水文研究的地理學方向,兩者相互聯系,擁有相同的研究對
圖1..1 地理科學與水文科學的關系示意圖
象.若就學科的親緣性看 ,水文地理學靠近地理學 ,而地理水文學靠近水文學 ,兩者同屬于地理學與水文學的交叉分支學科 (圖1..1 )(劉昌明 ,1994 ),且隨著研究內容和范圍的不斷擴展 ,兩者也進一步融合 ,并吸納相關學科技術與方法 .因此 ,從學科發展的角度出發 ,本書將水文地理學與地理水文學融合在一起 ,統稱為水文地理學 .
二、中國古代水文地理認識
中國古代對水文地理的認識有著悠久的歷史和豐富的資料文獻 (黃偉綸 ,1984 )山海經 .是先秦古籍 ,分為 .山經 .和 .海經 .兩部分 ,是一部富于神話傳說的最古老的地理書 .其中的 .山經 .描述和記載了許多有關水文地理方面的內容 ,如鯀禹治水等.春秋戰國時期 (公元前8世紀至前5世紀 )完成的 .管子 .是一部較為科學的地理著作 .在其 “度地 ”篇中 ,首次提出了河流的分類 ,將河流分為 “經水 ”(干流)、 “枝水”(支流)、“谷水 ”(季節河)、“川水 ”(人工河)、“淵水 ”(湖泊 )等;在其 .水地 .篇中 ,首次對春秋諸國的水質作了評價 ;另外 ,在 .地員 .篇中 ,還對水質與地下水的關系進行了論述 .
孔子 (公元前551 ~前479年)所編選的 .尚書 .中的 .典堯 .、 .益稷 .、 .禹貢 .等篇用自然分區法記述了當時中國地理情況 ,對黃河流域的山脈、河流、湖泊、沼澤、洼地等 ,進行了詳細的記述 ,可能是中國最早的一部具有很高科學價值的水文地理著作.例如 ,.典堯 .中記載了帝堯時期 (公元前23世紀 )黃河發生的大洪水 ,這是最早有記載的黃河洪水 .同時期的左秋明所編著的 .國語 .、 .左傳 .,其后的 .史記 ..河渠書.(司馬遷 ,公元90年)、 .漢書 ..地理志 .(范曄等 ,公元450年)等,都記載了許多流域的水文地理資料 .
東晉常璩 (約公元291 ~361年)所撰的12卷 .華陽國志 .是一部較為系統的地方志,史料精辟 ,為中國現存早期的水文地理著作 ..水經 .是中國第一部記述水系的專著,簡要記述了中國137條主要河流的水道情況 ,但對水道的來龍去脈及流經地區的地理情況記載不夠詳細、具體 .北魏酈道元 (公元466或472 ~527年)在 .水經 .的基礎上 ,考證、糾正了 .禹貢 .、.山海經 .、.漢書 ..地理志 .等書中的不當之處 ,著述了影響深遠的 .水經注 .巨著 ,其中對1250多條河流從河流的發源到入海 ,舉凡干流、支流、河谷寬度、河床深度、水量和水位季節變化、含沙量、冰期以及沿河所經的伏流、瀑布、急流、灘瀨、湖泊等都廣泛搜羅 ,詳細記載 .所記湖泊、沼澤500余處 ,泉水和井等地下水近300處,伏流有30余處 ,瀑布60多處 (據趙永復對全書所記載的湖、淀、陂、澤、泉、渠、池、故瀆等統計 ,實記2596處).
.徐霞客游記 .是中國另一部地理巨著 .徐霞客 (公元1587 ~1641年)在書中詳細記載了所考察區域的地理、水文、地質、植物等現象 ,特別是發現長江的上源為金沙江,而不是岷江 ,從而糾正了此前千百年來的 “岷江導江 ”的傳統錯誤 .另外 ,他還發現了瀾滄江和怒江是兩條不同的河流 ,并辨明了紅河的流向 (黃偉綸 ,1984 ).
在水文學理論研究方面 ,中國古代思想家對水文循環的概念進行了深入的探索 .公元前4世紀完成的 .黃帝內經 ..素問 .中說 :“地氣上為云 ,天氣下為雨 ,雨出地氣 ....”,這些闡述了基本的蒸發和降雨及其轉換的概念 .成書于公元前239年的 .呂氏春秋 .卷 ..6..
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