環境水文學

環境水文學是隨着水文研究的深化與環境科學的興起而發展起來的。世界上許多國家和有關國際組織，先後在這方面開展了不少的研究，如美國地質調查局於1980年前後開展了環境生態、水質模型、降水水質及地下水質研究；原蘇聯開展了“湖泊與水庫的水文學與生態學”的國際水文研究活動：國際水文計劃列了與環境水文學有關的研究項目（如人對水文循環的影響、特殊地區及其土地上的水文學等）。中國於20世紀70年代開始，進行了開發利用自然資源引起的水質、水量變化及其對生態環境和人羣健康的影響等研究。在中國水利學會環境水利研究會主持召開的學術討論會上，發表了不少環境水文學研究成果。1994年制定的《中國21世紀議程》中，已將“水資源、水質和水生態系統的保護”及“氣候變化對水資源的影響及其適應戰略”列入水資源保護與開發利用的主要方案領域。 ^[1] 

（1）流域、區域水文情勢變化對環境的影響。在人類對水資源開發利用不斷增加的情況下，流域、區域水文情勢發生，一系列的變化，對環境產生了有利與不利的影響。例如，中國海河流域為增加灌溉面積與提高下游的防洪能力，修建了許多水利工程，並大量開採地下水，使山前地區地表徑流減少，地下水水位下降，原有的鹽鹼地逐步得到改良；下游平原區的淺層鹹水的範圍也由於開發利用地下水而減小；由於大量攔蓄地表水與增加灌溉用水量，致使下游河道、窪澱乾枯，入海水量減少，從而在一定程度上促使了陸地水域的生態環境惡化，河道污染加重，內河航運中斷，甚至造成河流斷流等。

（2）環境的變遷對水文情勢的影響。人類對自然界的改造與資源的開發利用，對人類生存的陸地環境產生很大的影響。例如砍伐森林、修建水利工程和進行城市建設等，對水文情勢會產生深遠的影響。環境的變遷受到自然與人為兩方面因素的作用，全球氣候變化對全球的水文情勢變化產生着深遠的影響，20世紀90年代中國水旱災害頻繁與全球氣候變化有着一定關係，砍伐森林可造成水土流失，使洪澇災害加劇：超量開採地下水，造成地下水水位急劇下降，引起降水、地表水、地下水、土壤水“四水”轉化關係及地表與地下水量的變化，改變地面生態環境。此外，人類生產、生活排放到自然界的廢棄物，在水文循環作用下對水體水質產生着直接或間接影響，如工廠、交通工具排入大氣中的二氧化硫等物質被雨水淋洗形成酸雨，礦山和城市的廢棄物對徑流水質的污染等。

（3）水利工程對環境的影響。水利工程直接影響着工程周圍地區地表水與地下水的水質、水量及熱狀況。例如在河流上建壩，使上游流速減緩，水深增大，水體自淨能力減弱；庫區水體增大後，水温結構發生變化，對水體密度、溶解氧、微生物和水生生物都可產生影響；由自然的水文情勢改變成人為控制的情勢，使下游河道的徑污比和魚類繁殖條件發生變化；水庫蓄水後可引起周圍地區的地下水水位上升，導致土壤環境變化等。對修建工程後水文狀況與水質及生態變化關係進行研究，可確定生態環境用水要求，科學地制定出環境庫容和環境流量，使工程趨利避害，更好地發揮綜合效益。

（4）特殊地區如城市、礦區、土壤改良區、森林區等的水文變化規律及其對環境的影響。城市修築大量建築物與道路，改變了自然的水文循環過程。城市中不透水地面的擴大，使水的入滲量減少，徑流總量與峯值增大，不利於下游防洪，並容易造成次生污染和非點源污染；地下水的超採引起地面沉降等。城市地區要研究的環境水文學問題有：城市化對降水的影響及酸雨污染的時空分佈規律：地表土壤自然狀態改變引起的特殊暴雨徑流關係；水污染源與水文情勢改變引起的水質變化及對環境生態的影響等。 ^[1] 

（1）水量平衡分析法。對比各水均衡要素之間的數量關係，確定環境變遷情況下水文情勢的差異與演變趨勢。

（2）時序對比法。分析不同階段的社會經濟活動情況，確定人類活動對水文情勢及其與環境之間的相互關係。例如，對比建庫前後的水量、水質及水生生物情況，可確定水庫建設對水文情勢與環境的影響程度及變化規律。

（3）野外實驗。觀測不同環境條件下的水質和水量變化規律，以及不同水文情勢給環境造成的不同影響。通過野外實驗，既可對水質與水量變化進行精確的研究，又可對環境水文中較突出的問題進行系統、深入的研究。

（4）數學模擬。建立水文模型；通過水量與水質相關分析，建立水質模型，以定量估算污染源的水量和污染物量：研究水體稀釋自淨規律與水文特徵的關係，建立水質管理預報模型，確定控制水質安全的供水與設計流量等。

（5）應用遙感及地理信息技術。對利用遙感及地理信息技術取得的資料進行對比分析，確定區域性經濟活動造成的環境條件變異，進而分析環境與水文情勢之間的相互作用規律，以及該地區的水質與水量的變化。 ^[1]