《地理学思想史》刘盛佳
第二十章 中国的自然地理学
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四、水文地理学
水文地理学是自然地理学的分支科学，也是地理学、水文学、水利学之间的边缘科学。它与农业、水产业、航运业、水电、水利事业等国计民生部门都有很密切的关系，也是一门理论性、应用性很强的科学。我国的水文地理学是建国后才建立起来的，一般把郭敬辉的《中国的地表径流》（《地理学报》，Vol.21，No.4，1955）的发表作为创建的标志，迄今已30余年。由于创建比较晚，在文化革命以前主要是基础的调查工作，理论上的建树并不多；文化革命后，发展虽然很快，但时间毕竟有限，许多理论和实践问题还处在探索的过程。就目前而言，地理、水电、水利、地质研究机关，虽然都建立了水文方面的研究所室，但还没有专门的水文地理学的研究所室，这和自然地理学分支学科地貌学、气候学有很大差距，而和植物地理学、动物地理学、土壤地理学比较类似。其最大的困难莫过于水文学与水文地理学的分别究竟表现在哪里，即便是区域水文学，照理应是水文地理学的范畴，但在学术界也并不都这样理解，还有争议；不仅如此，如冰川学、湖泊学、沼泽学、海洋学、河口学等，似乎属于水文地理学应无问题，但冰川、湖泊、沼泽、河口等一般属地貌学，海洋学则独立为一门科学，就此而言，水文地理学还远不是一门成熟的学科。学术界认为，地理学和水利学，地质学中的水文学研究，应各有侧重，即分别为水文地理学、普通水文学、水文地质学，但尚未取得一致意见。
一般认为水文地理学是把水文作为一种自然地理要素，以地理综合的观点来研究一定地区各种水体的分布，有关各种水文现象在时间和空间上的分布变化规律。就水体而言，我国对河流比较侧重，其它水体如湖泊、沼泽、冰川，虽不及河流水文研究那样普及，但由于有专门机构进行重点研究，如中国科学院南京地理研究所对湖泊进行重点研究，长春地理研究所对沼泽进行重点研究，兰州冰川冻土研究所对冰川进行重点研究，华东师范大学河口研究所对河口进行重点研究等。值得指出的是，我国水体的形成、发展、演变和分布的研究，大多从地质地貌角度进行研究，冰川学家施雅风、河口学家陈吉余、沼泽学家黄锡畴等都是地貌学家；即便是河道的形成、演变、分布的研究，也是以地质地貌研究为主，如沈玉昌、李承三、林承坤等人对长江的研究，王竹泉、张伯声、罗来兴等对黄河的研究。水文现象的时空规律研究，气象气候学者从降水、蒸发角度进行研究、也似乎要比水文地理学者的研究要多、要深入；水文和水文地理学者在研究方法上也大多采取气象气候学的方法进行研究。应该说学科之间的互相渗透是正常现象，但学科本身的独有研究对象和范围，和完善的理论体系与独特的研究方法，这是学科发展的起码要求。近年来的水文学和水文地理学的发展，正是在这些方面加大了步伐，是十分可喜的现象。
1.水文地理学家
我国近现代水文学和水文地理学的建立和发展，与一些著名学者，如谢家泽、钱宁、郭敬辉等的卓越贡献分不开。谢家泽生于19，1934年毕业于清华大学土木系，1938年毕业于德国柏林工科大学，回国后即为教授；建国后历任水利水电科学研究院副院长、“人与生物圈”国家委员会委员、中国农村发展研究中心评议委员会委员、中国水利学会副理事长等职。他是著名的水利、水文学家，对水利、水文、水文地理学的贡献主要表现在他的一系列论著：如他指导编著的《中国水文图集》，他编著的《关于合理解决水文频率计算方面的问题》、《从河北省1963年的洪水考验谈有关中小型水库建设的几个问题》、《关于现代水文学面临的新形势、新问题和新任务》等，都是具有很高水平的学术论著，他指出水文学，既要从社会发展史，还要从地球史角度来理解、认识和研究其现代化问题，使其成为“人类社会圈”研究的重要方面。钱宁是我国当代杰出的水文学家，他的贡献主要是河床演变学的研究，如他的专著《泥沙运动力学》（科学出版社，1983），《黄河下游河床演变》（科学出版社，1965），以及近年来发表的《黄河中游粗泥沙来源区来水来沙对黄河下游冲淤的影响》（《北京河流泥沙国际学术讨论会文集》，水利出版社，19
81），《关于河流分类及成因问题的讨论》（《地理学报》，Vol.40，No.1，1985）等，都是有关河床演变学的研究。我国河流的普遍特征是泥沙含量大，黄河、海河等都是世界上最著名的泥沙含量大的河流，河流《泥沙运动力学》一书，是探讨泥沙来源、运动（搬迁）、沉积的规律，这个规律的突出之点是力学，特别是流体力学起主要作用，钱宁的研究便是这种规律的研究。《黄河下游河床演变》正是这一规律的必然结果，可以认为，他的研究，对于河流水文特征和区域水文学研究具有极大的理论意义和实践作用。
郭敬辉（1917—1985年）是我国水文地理学的奠基人。他未受过高等教育，又有10多年致力于中国的革命活动（1939—1949年），然而他曾经是禹贡学会的出色会员，建国后则致力地理学教育和科学研究工作，由于成绩卓著，先后担任中国科学院地理研究所研究员、副所长，水文研究室主任，中国地理学会副理事长兼水文专业委员会主任，中国海洋学会副理事长，中国水利学会理事，中国地名委员会委员，北京市地理学会理事长，在我国著名学者中，他是富有传奇色彩的学者。他于1954年进行中国地表径流量的估算，首次提出全国地表径流资源的数量，为国民经济建设提供了重要的科学依据；1957年编出了我国第一幅地表径流等值线图。他先后撰写了一系列学术论著，如《中国的地表径流》（《地理学报》，Vol.21，No.4，1955）、《关于中国径流资源的推算》（《科学通报》，No.23，1957）、《中国地表径流形成的自然地理因素》（《地理学报》，Vo1.24，No.2，1958）、《中国河流的水文》（《地理知识》，No.2—3，1958）、《黑龙江流域水文地理》（新知识出版社，1958）、《新疆水文地理》、《川西滇北地区河流分类的研究》、《川西滇北地区水文地理》（科学出版社，1985）、《水文学的地理方向与发展趋势》（《地理学报》，Vol.39， No.2，1984）等，都显示了他治学严谨，勤奋钻研，勇于开拓的学者风范。
中国科学院地理研究所刘昌明应属中年水文地理学家，近年来他的一些研究成果，突出地表现出我国水文地理学已经在初创的基础上，开始向前迈进了。1984年他与郭敬辉合撰《水文学的地理方向与发展趋势》和他独自撰写的《我国水文地理研究工作的进展》（《水文》（专辑），1984），是通过对我国水文地理学自创立以来的全面回顾，探讨今后的发展方向，其重点是地理学方向，也就是国际上近年来许多学者所认为的随着科学技术的进步和人口的急剧增长，能源短缺，淡水资源缺乏，土地不足所引起的粮食不足，以及环境质量下降，土壤质量恶化和沙漠化的增强，这些问题都与水有关，它不单纯是一个学术问题，而且是一个社会问题，研究它需要很强的综合观点，强调水文学的地理方向，正是这一思潮的反映。他的另两篇专论，即《平原地区水量转换关系计算方法的初步探讨》（《华北平原水量平衡与南水北调研究文集》，科学出版社，1985），《关于比较水文学的研究》（《地理学报》，Vol.42， No.2，1987），都是解决水文学地理方向的独特研究手段问题，属于方法论的问题。
著名水文地理学家、中山大学教授沈灿燊，则是着意进行特殊自然环境条件下水文特征的研究，而且已经取得了系统的研究成果。沈灿燊早年（1946年）毕业于中山大学地理系，曾经从事过气象工作和教学，50年代中开始水文地理学的教学和研究，气象和水文是关系最密切的妹妹科学，他正好有其结合的基础；他工作的广东是台风活动频繁的地区，台风本是气象现象，然而台风引起的暴潮，则是台风活动频繁地区河口和近海的重要水文特征，他致力于台风暴潮研究，可以认为是一个很好的选择。他与其助手甘雨鸣从70年代以来，先后撰写了《不同类型台风侵袭珠江三角洲河口区引起暴潮增水规律的初步分析》（《海洋科技》，No.4，1974）、《华南沿海应用长浪方法辅助台风暴潮预报展望》（《中山大学学报》，No.4，1974）、《应用相关分析法对黄冲站台风增水进行分类》（《风暴潮》，No.2，1977）、《台风暴潮预报模式初探》（《中国海洋湖沼会议文件》（1978））、《台风暴潮过程预报的一种模式的探讨》（《中山大学学报》、自然版，No.3，1982）等。这些研究对于台风暴潮引起的灾害的防治，有重大的价值；同时也对应用水文学和水文地理学作出了贡献。
2.区域水文学研究
区域水文学，有的学者认为它就是水文地理学；有的学者则不同意这种观点，如同区域地质学不是地貌学一样，但是作为水文学的分支，与水文地理学相近，则是比较一致的看法。近年来区域水文学的发展很快，从现有文献来看，大致比较集中地表现在要素、类型、空间分布三大领域；研究的形式，包括方法论的探讨，具体水体、水域的应用研究和某些特殊地区、特殊水文现象的观察、分析。
（1）水文要素的研究。水文要素的研究并不是区域水文学的独有领域，水文学及其各分支学科的研究，一般都必须从要素的研究着手，所以，它应是水文学的基础研究。要素的研究可以是单要素的研究，也可以是多要素的综合研究，前者有利于深入，后者则有利于要素之间的相互关联及本质的揭示，故二者缺一不可。还值得指出的是，要素的研究是水文学在建立和发展过程中一直在进行，并非在近年的研究中才开始。近年来的要素研究，集中在以往的较为薄弱的环节，即概念和计算方法的创新和改进。径流的研究居绝对重要的地位。自50年代郭敬辉开始进行我国地表径流量估算、径流分布、径流形成因素的研究以来，对径流的研究主要是定性分析，辅以一些比较简单的定量形式，如反映径流时序变化规律的年内分配和年际变化方面，对前者一般都停留在计算年径流量在不同保证率的情况下，各月径流量占全年径流量的比例；对后者一般采用统计资料的分析和归纳；两者都属于静态的单指标研究，而与时序变化规律是动态过程多变量因素有序与开放相结合系统的本质不相符合，因此方法的改进与创新，就成为急待解决的问题。近年来汤奇成、杨远东等提出不均匀系数计算法，集中度与集中期法；周成虎提出二阶有序法；杨秉赓、周成虎等提出主成分分析法等以解决年内分配研究方法；年际变化虽然仍属数理统计进行的定量分析，但却有较大的改进，如赖祖铭引用的变差系数法，周成虎等应用多变量分析法，赖祖铭提出径流多年变化的有序最优分割法等，尽管上述方法，还不是尽善尽美的方法，各有优缺点，但却反映了从静态的单指标向动态的多指标方向发展，研究的方法和理论正在不断地改进和完善。径流的空间分布规律，这应是区域水文学和水文地理学的最基本项目，以往研究很少，方法单一（即等值线法），现在虽然还沿用等值线法，但已开始采用多变量统计法，如汤奇成、杨秉赓等，以弥补等值线法大量信息损失的缺陷。枯水径流和固体径流的研究，至今仍是极其薄弱的环节。前者以往普遍采用枯水径流理论频率曲线为P——Ⅲ形曲线，但在实际应用中普遍感到不适用，近来汤奇成等提出用耿贝尔曲线作为枯水径流频率曲线；枯水径流计算预测以往采取线性回归法，近年来汤奇成等提出自回归分析法；孰优孰劣，还有待实践的检验。固体径流只在《中国自然地理·地表水》（科学出版社，1981）一书中，初步研究了我国河川固体径流的运动和规律；尚未见其他的重要研究成果。产流在水文学中有很重要的意义，以往的产流理论多集中于入渗理论，但无论是超渗产流还是蓄满产流，都有局限，并非普遍规律，近年来沈灿燊提出景观产流理论，着重研究不同自然景观条件下的产流机制及产流模型；文康等还推求了R——V地貌单位线的通用公式，并成功地应用于我国若干流域的产流计算。景观产流理论的突出之点是从地理景观角度，阐释径流形成规律，对区域水文学有重要意义，也是水文地理学极为重要的
研究内容。
（2）类型研究和水文区划。类型研究，是很复杂的问题，全面的类型包括要素类型、形态类型、区域类型，迄今在我国还未形成完整的类型系统，因此可以认为类型的研究是很不充分的薄弱环节。目前比较有基础的是河流类型的研究，50年代郭敬辉等根据河川径流的补给以及其他指标，对我国河流的类型进行了较全面的定性研究；近年来刘恩宝、邓授林等用聚类分析来进行河流的分类研究，已取得一批成果。钱宁在《关于河流分类及成因问题的讨论》一文，分对国外流行的河型分类及成因分析的评价，河型分类刍议，河型成因分析和结论四部分，着重从河床演变学角度，进行分类和成因分析的研究。他在河型分类中采用里奥普（L.B.Leolold）的分类即网状、弯曲和顺直外，增加了分汊性河道一类，以长江中下游作为典型；他虽然不同意舒姆（S.A.Schurmm）按河流来沙组成进行的分类，即床沙质型、混合型、冲泻质型三大类的划分，但在河型成因分析中，却可以明显地看出舒姆的影响，认为河流的特性取决于流域的特性；当流域特性的条件发生改变时，河流将相应作出调整，这种调整是通过水流作用下，泥沙的冲刷、搬运、沉积的过程来实现的；其中，床沙质来量与水流挟沙力以及河岸抗冲性与水流冲刷能力这两种对应关系的对比
消长，决定了调整的大致方向。因此，他认为床沙质的相对来量和河岸的相对可冲刷性是河型形成中起决定作用的、挈领全局的因素。包括边界条件、来沙条件、河谷比降、地理位置等都属于辅助因素，只能起促进或阻碍河型发展的作用。
水文区划的研究，早在50年代中华地理志编辑部罗开富就进行了《中国水文区划（草案）》，接着中国自然区划委员会进行了《中国水文区划（草稿）》，这两次区划时间相隔很近，都是在水文地理学还处在刚起步，区划的基础极其薄弱，系统资料很缺乏的情况下进行的，质量自不能尽如人意，但其优点一是从综合自然地理的角度，将水文区划放在地带性和非地带性共同作用下形成的地域分异规律中来进行划分；二是强调了水文与其它自然地理因素的相关分析；三是注意到社会经济因素对水文的影响。因此仍然有一定的科学性，值得今天借鉴和参考。1981年出版的《中国自然地理·地表水》一书，这是我国目前最系统、最全面的一部水文地理著作，资料丰富，内容翔实，观点新颖，是其主要特点；内中水文区划，融入了30多年的研究成果，达到了较高的水平。
（3）特殊地区水文研究。特殊地区的涵义并无确切定义，可以是自然景观上的特殊地区，也可以是水文性质上的特殊地区，还可以是水文功能上的特殊地区，因此理解不同，其涵义往往有很大差别。我们可以姑且不谈特殊地区的涵义，只从研究的成果来看，可以分为干旱地区、喀斯特地区、黄淮海平原地区和城市地区四个方面进行归纳。我国的干旱地区分布广、面积大，是世界干旱地区的重要组成部分，我国目前的研究多集中于西北的塔里木河流域（包括博斯腾湖）和河西走廊地区，其共同特点是干旱区内有高山冰川的产流区存在，这与我国内蒙、宁夏等干旱地区和世界大多干旱区的情况有很大差别，应属于特殊干旱区水文研究，其中包括径流形成区和径流散失区理论，山前平原地区地下水的补给来源主要来自地表水通过各种方式的渗漏所形成的理论，干旱区高山冰川所导致的降水、径流、蒸发等水文因素具有明显的垂直地带性规律的理论等，都为学术界所普遍接受，且具有较高水平；在实际应用上，也指出水资源利用不合理，导致了水资源在量和质两方面的严重恶化，也有重要意义。但是从总的来说，特别是普通干旱区的水文研究，还基本上是空白，急待填补和加强。岩溶地区水文是个很特殊的类型，我国虽有学者从水文学角度进行研究，如沈灿燊等的《广西岩溶地区的特殊产流模式探讨》（《第三次陆地水文学会议论文集》，科学出版社，1986），汤奇成等的《滇东桂西喀斯特区河流水文初步分析》（《地理学报》，No.4，1983）和《海滦河流域晋东地区喀斯特河流水文初步分析》（《喀斯特地貌与洞穴》，科学出版社，1985）等，但从总的来说，还很不够。黄淮海平原是我国最大的农业地区之一，但由于天然降水不足，蒸发又较旺盛，以致干旱时有发生，土壤盐渍化严重，影响农作物产量的稳定和提高，一直是国家科研攻关的重点项目，水文研究是其主要内容，是我国区域水文学研究取得成果最多的地区。大体说来其研究成果包括：降水、地表水、地下水三水转化的研究，年径流还原计算的研究，蒸发量的地区分布规律的研究，南水北调后对水文循环以及自然环境的影响，天然水体和水资源受人类活动影响后对生态环境的影响等构成的环境水文研究。城市水文研究是近几年来兴起的研究课题，由于水文现象对城市生产、市政建设、人民生活关系极大，故发展十分迅速。其重点是城市供排水、城市暴水产流、城市的水文效应等。
近年来区域水文学的发展，基本是由一些中青年水文学家所推动前进的，汤奇成、周成虎所撰的《近年我国区域水文研究的若干进展》（《地理研究》，Vol.7，NO.1，1988），共引参考文献52种，除郭敬辉的《中国地表径流》一种是50年代的论著外，其他的都80年代以来的论著。从文献来看，中青年学者不满足于传统的理论和方法，是显而易见的，他们探索新的理论，提出研究的新方法、把定性和定量结合起来，开辟一系列新的研究领域，都显示了他们在学术研究上的进取和成熟。其中汤奇成、周成虎、杨远东、刘恩宝等又较为突出，他们不惟论著数量多，而且有较高的质量，反映了当代水文地理学的新方向和新趋势。
