水文效應

地理環境變化引起的水文變化或水文響應。環境條件變化可分自然和人為兩個方面。當代人類活動範圍和規模空前增長，對水文過程的影響或干擾越來越大。對水文效應的研究大多着重於各種人類活動對水循環、水量平衡要素及水文情勢的影響或改變，又稱為人類活動對水文情勢的影響。這種影響或改變，多遵循着水與環境關係的一般規律，但人為的水文變化比自然的水文變化快。 ^[1] 

水文效應可劃分為多種類型。按時間的不同尺度可分為短暫快速的變化和長期緩慢的變化；按不同規模可分大、小水文效應；從性質上則可分為可逆和不可逆效應等。從人類活動的影響來看，水文效應可分為以下5類：

1、從河流和地下含水層以及湖泊中直接提取用水，減少了河、湖、地下水的天然數量，改變了水文情勢。

2、工農業、城市生活廢水及各種有害物質（包括各種重金屬無機物和農藥化肥等有機物）的排放，污染、惡化了水質。

3、土地利用的變化，如森林的砍伐和營造、墾殖、草場放牧、沼澤疏幹、農田灌溉等，活動的範圍或尺度很大，對河流和各種水體數量及時空分佈的影響相當廣泛。

4、水利工程措施，如興建蓄水庫、蓄洪區、防洪堤壩、建水閘和大型水電站、航道整治、修建排灌站、河網化以及跨流域引水等，均可直接改變河湖水流、地下水水文情勢及水量與時空分佈特徵。

5、城市化和工業開發，包括城市的興建、採礦、開闢工業區等，都可使不透水的地面擴大，加大地表徑流，加劇洪水威脅。地表下滲量減少，再大量開採地下水，造成地下水位大幅度下降，改變了地下水的天然排泄通道和補給條件。城市附近天然河道的整治、渠化或裁彎取直，可加速洪水的排泄，改變水流性質和水質，並影響河流的生態條件。 ^[2] 

環境條件改變引起的水文變化最初只具定性概念。1863年，G.P.馬什發表的《人與自然》一書，記述了森林對水文變化的影響。1889年，瑞士進行野外試驗觀測，開始了定量研究。國際水文十年 (IHD,1965～1974)期間，將人類活動對水循環影響和代表性、實驗性流域研究列為主要研究任務之一。1975年，聯合國教科文組織(UNESCO)在國際水文計劃 (IHP)中制定了一系列研究課題和活動，並於 1980年6月在赫爾辛基舉行了人類活動對水情影響與代表性、實驗性流域學術會議。會後出版了論文集。在國際水文計劃Ⅲ(1984～1989)和Ⅳ(1990～1994)期間，水文效應的研究與水利工程環境影響評價及比較水文學結合得更緊密。

水文效應的研究與代表性流域和實驗性流域的研究密切相聯。水文效應中參數變化的定量問題，一般是通過代表性或實驗性流域的手段解決的。現行的實驗研究可以採用兩個相似流域，即控制流域與處理流域進行對比實驗。控制流域指保持原來的條件，不施加人為措施的流域；處理流域則指施加了人為措施的流域。根據有無施加人為措施的水文觀測資料進行對比，以確定施加了某種措施後所表現出來的水文效應。另一種方法是在單一流域內進行研究，比較施加人為措施前和後的水文要素變化。以上兩種方法的目的都是相同的。還可根據觀測資料分析水文要素形成的規律性，以建立流域水文數學模型。這種方法的基本條件是假設用作於對比的參數都是“獨立”的，這樣才能把處理措施作為模型的一個“獨立”的參數輸入模型，再根據模型的輸出來鑑別施加措施後的影響，從而進行水文效應的研究。這種方法適合在電子計算機上進行功能仿真模擬，但要求流域不能很大，即系統外部條件要相對穩定。

在經濟迅速發展、人口日益增長以及人類活動規模不斷擴大的今天，水文效應的研究具有特別重要的意義。任何地區水資源系統的合理開發、利用規劃和管理，水文效應均是很重要的問題。中國水利工程的可行性評估中,環境影響評價是當前最關心的問題之一，並已列為可行性研究和初步設計報告中的重要部分。在水資源系統研究中，已經綜合考慮自然系統和人造系統兩者的影響。可以預計，隨着社會的發展和科學的進步，人造系統的影響將越來越大。因此，今後水文效應將主要來自流域內人造系統的影響，也必然會成為修正水資源系統規劃和管理運行的重要依據。 ^[3]