1.1.1　水文现象

水是一切生命赖以存在的基础，也是人类生活和社会经济生产中不可或缺的重要资源。为了开发利用这一重要资源，也为了减少水所带来的灾害，人们需要从各个方面对自然界的水进行系统观测、实验、分析和归纳总结，逐步形成了水文科学。一般而言，水文学是研究地球上水的循环、运动与转化及其与地球大气、生物、土壤和岩石等圈层相互作用和联系的一门科学。在对自然界水的认识不断深化的过程中，水文科学也在不断发展。

地球上的水以气态、液态或固态形式存在于地球的表面，土壤岩层以及大气层中，总量大体不变。在自然界，以一定方式存在于某一环境中，具有一定特征和变化规律的水，称为水体。例如，江河、湖泊、沼泽、冰川、海洋，地下的潜水、土壤水，以及大气中的水汽等。这些水的演变、相互转化、运动，例如降水、蒸发、径流、下渗、结冰等，都称为水文现象。水文现象与水具有液态、气态和固态3种物理状态的属性有关。从宇宙空间看地球是蓝色的，因为3/4的地球表面都被水所覆盖，因此从总体上说，地球上的水很多。这些水在太阳辐射和地球引力作用下，时刻不停地在进行着运动和形态的转化，形成了自然界复杂的水循环。水循环既能保持总的水量不变，又影响着各地各种水体水量的增减消涨，一方面为各地供给所需要的水量，另一方面又可能因为受地理和气候气象条件所限，不仅使各地湿润干旱不一，而且即使在同一地区的不同时期也会水量丰枯不均，甚至造成洪涝干旱灾害。例如某一地方降水偏多，于是江河横溢，洪水泛滥；另一地方降水偏少，又可能引起水荒以至旱灾，或者某一个地方虽然总的降水量比较丰富，但是却集中于很短的时期内，大部分时期降水很少，也会造成这一时期的干旱，等等。水又是一种很好的载体和溶剂，许多物质都可被水流所携带或溶解在水中，随着水流而运动、迁移。例如，土壤的侵蚀与搬运，河流中泥沙的输移，肥料以及污染物的溶解和迁移都是在水流作用下进行的。数十万年来，由于泥沙的淤积，形成了肥沃富庶的黄淮海平原；而黄河的泛滥改道也是中华民族的心腹之患。随着人类社会经济的发展，某些工业废弃物被水流携带而扩散，引起了环境的污染，其中重金属污染甚至危及人类健康；氮磷等农业肥料也会因施用方法不当而随水流而流失，造成水体的富营养化，引起另一类环境问题。

水在流动过程中具有能量，洪水因流量流速大具有巨大动能，会冲毁桥梁、堤坝，给人类带来难以估计的损害。另一方面，人类可以利用水流动能驱动水力机械或把水的势能量集中起来发电。