水文学研究方法及成果简介

根据水文现象的特点，按不同的目的和要求，水文现象的研究方法有下列3种。

（1）成因分析法。根据实测的水文资料，对各种水文现象研究其发生和形成过程，揭露各物理环节间的内在联系，建立水文现象各要素间的定性或定量关系，亦即寻求各种水文现象的成因规律，这种方法称为成因分析法。如对径流的成因研究，一般是选择有代表性的实验流域，通过对降雨、蒸发、下渗、径流等要素的观测，研究由降雨到径流过程间各环节的物理机制、定量转换规律，从而得出降雨量与径流量之间及降雨过程与径流过程之间的定量关系，这在水文预报、水文计算中有重大的应用价值。成因分析法建立在水文过程的物理基础之上，比之单纯用经验方法或统计方法要完善得多。但鉴于目前我们对水文现象的认识还不十分清楚，特别是对水文过程各环节中所有的要素值不能全部通过观测得到，对于转换过程中的有关参数还缺乏合理的定量方法，所以即使采用成因分析法，仍不免将经验处理和统计分析作为辅助手段。

（2）统计分析法。如前所述，水文现象具有明显的随机性。因此，水文数据的采集、数据的处理，都需要大量采用统计的方法，例如，一年中出现的最大流量，年径流量、年降水量，都是随机的，因此，均可将它们视为随机变量，用数理统计的方法进行数据处理。即使一次测流所测得的断面流量，也因为各个环节存在偶然误差，在对该次观测所采集到的数据进行评价时，也需要用随机不确定度给予表述，随机不确定度的计算，正是通过数理统计的途径推导出相关的计算公式。有关这一方面的具体内容，将在本系列教材《实用水文统计》中详细介绍。

（3）地理综合法。前面已经讨论了水文现象是两大因素综合的结果，一个是气候因素，另一个是地理因素。前者具有地带性的属性，它带有连续的、逐渐变化的特点，例如，我国在既有的海陆分布格局下，受大气环流的作用，从东南沿海向西北内陆地区，形成了由湿润逐步演变为干旱的分带，例如年降水量，总是东南地区丰沛，西北地区稀少。这种在地理上呈现出连续的、渐变的要素，可以绘制等值线。例如，经过对长期的水文资料分析统计，我国的多年平均年降水量可以勾绘出一组由东北斜向西南的等值线，依次将我国划分出湿润、半湿润、半干旱、干旱等几个区域。因此，作为水文现象表征的许多水文特征值也应该是可以绘制等值线的。等值线的用途非常广泛，可以直接查读任一地点的水文要素的统计特征值。(www.xing528.com)

然而，水文现象还受到地理要素的影响，例如下垫面的地形、地貌、土壤、植被、地质、坡度，对于河流而言，水系形态、河长、流域面积等，它们没有连续的、渐变的属性，也就不具备绘制等值线的基本条件。它们之中有的呈“块状分布”，例如地形、地质、土壤、植被等，可能在某一个范围内是相同一致的，在这个范围内，等值线比较平顺。有的要素如河流水系、坡度、流域面积等，个性非常突出，这一些要素被称之为非分带性要素。在它们的影响下，水文现象的分带性受到了一定的干扰，使等值线发生扰动而出现弯曲等现象。

在研究处理受上述两种要素综合作用的问题时，常常采用以下途径：绘制等值线时过滤掉或者忽略掉小范围的非分带性要素的影响，在较大范围内绘制。然后，对于较小的以非分带性为主的范围，以将水文现象的特征值与所在流域的自然地理特征（如流域面积、河道平均坡度等）之间建立地区性的经验公式，作为补充。这样就可以方便地利用它来推求处于同一个分区范围内无实测资料相似流域的水文特征值。前面所述的水文现象的相似性得到了充分的利用。地理综合法特别适用于无资料（或资料不全）地区的各种水文计算和水资源评价。另外，在站网布设时，如果充分考虑水文现象的地带性规律的特点，则可以用最少的测站观测到的资料，去解决各种自然地理特点流域的水文计算问题。

上述3种方法在实际工作中常常同时应用，互相补充。例如水文预报主要应用成因分析法，但同时也应用统计分析法中的相关分析，而在区域预报中又采用地理综合法。水文分析计算工作中，一方面用统计分析法对实测资料进行分析计算，解决本身的生产和科研问题，而且其分析成果又作为地理综合法的基础，为大量无资料地区中小流域的水文水资源分析计算提供依据。