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节选自《现代水文学》(左其亭、王中根著,2006,黄河水利出版社)
水文学与水资源学既有区别又有密切的联系。总的来说,水文学是水资源学的重要科学基础,水资源学是水文学服务于人类社会的重要应用方面。本节从以下两方面来分别阐述二者之间的联系。
11.2.1 水文学是水资源学的基础
首先,从水文学和水资源学的发展过程来看,水文学具有悠久的发展历史,是人类从利用水资源开始,并伴随着人类水事活动而发展的一门古老学科;而水资源学是在水文学的基础上,为了研究和解决日益突出的水资源问题而逐步形成的一个知识体系。因此,可以近似认为,水资源学是在水文学的基础上衍生出来的。
再从水文学与水资源学的研究内容来看,水文学是一门研究地球上各种水体的形成、运动规律以及相关问题的学科体系,其中,水资源的开发利用规划与管理等工作是水文学服务于人类社会的一个重要应用内容;水资源学主要包括水资源评价、配置、综合开发、利用、保护以及对水资源的规划与管理,其中,水循环理论、水文过程模拟以及水文机理等水文学理论知识是水资源学知识体系形成和发展的重要理论基础。比如,研究水资源的可持续利用管理,需要建立量化模型,其中非常重要的要求是要考虑未来水文情势的变化,这就要求把研究区的水文模型作为一个基础模型嵌入到量化模型中(详见下文介绍)。再比如,研究水资源可再生性、水资源承载能力、水资源优化配置等内容,也需要水文学基本知识(如水循环原理、水文过程、水循环模拟)的支持。因此,可以说,水文学是水资源学发展的重要学科基础。
11.2.2 水资源学是水文学服务于人类社会的重要应用
下面,从水资源学的具体应用来说明这一关系。
(1)水循环理论支撑水资源可再生性研究,是水资源可持续利用的理论依据。水资源的重要特点之一是“水处于永无止境的运动之中,既没有开始也没有结束”。这是十分重要的水循环现象。永无止境的水循环赋予水体可再生性,如果没有水循环的这一特性,根本就谈不上水资源的可再生性,也不可能谈及水资源的可持续利用,因为只有可再生资源才具备可持续利用的条件。当然,说水资源是可再生的,并不能简单地理解为“取之不尽,用之不竭”。水资源的开发利用必须要保证在一定时间内水资源能得到补充、恢复和更新,包括水质的及时更新。也就是要求水资源的开发利用限制在水资源可再生能力之内。一旦超出它的可承受能力,水资源得不到及时的补充、恢复或更新,就会面临着水资源不足、枯竭等局面。从水资源可持续利用的角度分析,水体的总储水量并不都是可被利用的,也就是能够不断更新的那部分水量才能算作可利用量。
另外,水循环服从质量守衡定律,这是建立水量平衡模型的理论基础,也是水资源可再生性量化研究、水资源可持续利用研究的理论基础。本章下文将详细介绍水资源可再生性量化研究内容,从那里可以看出水循环理论在水资源学中应用的重要性。
(2)水文模拟模型是水资源承载能力量化研究、水资源优化配置量化研究的基础模型。将自然水循环过程与社会水循环过程相结合分析,可揭示出水资源系统转化量化关系,这是水资源承载能力量化研究、水资源优化配置量化研究的基础。水文模拟模型是根据水文规律和水文学基本理论,利用数学工具建立的模拟模型。这是研究人类活动和自然环境变化下水资源系统演变趋势的重要工具。以前,在建立水资源配置模型和水资源管理模型时,常常把水资源的分配量之和看成是总水资源利用量,并把总水资源利用量看成是一个定值。而现实中,由于水资源相互转换,原来被利用的水有可能部分又回归到自然界(称为回归水),又可以被重复利用。也就是说,自然水循环过程与社会水循环过程相交叉,构成一个更复杂的循环过程。因此,在水资源配置、水资源管理、水资源承载能力计算等模型中,要充分体现这一复杂过程,需要把水文模拟模型作为基础模型嵌入到水资源模型中。
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