都江堰
水文學家是通過研究水的起源、存在、分布、循環和運動等規律,并運用這些規律為人類服務的科研工作者。水文學有怎樣的歷史淵源?水文學家平時又是如何進行科研工作的呢?
水文學的英文是Hydrology,前綴“Hydro”來源于希臘語,是水的意思,詞干“log”是研究的意思,所以研究地球上水的學問稱為水文學,這與天文、地文(最早稱地理,現今為地學)、人文等名稱的由來如出一轍。
北齊文學家劉晝在其著作《新論·慎言》中寫道:“日月者天之文也,山川者地之文也,言語者人之文也。天文失則有謫蝕之變,地文失必有崩竭之災,人文失必有傷身之患。”這說明,人類自古以來為了更好地生存,一直在探索和研究水文學,而這種來自社會的需求也為水文學的發展提供了動力。
人類探索除水害、興水利的歷史,一如人類的文明史那樣悠久。在社會發展的各個時期和階段,每當出現“水問題”時,水文學總能承擔起解決國計民生的大任,并通過實踐運用和檢驗,不斷將其提高到新的水平。
?浙江寧波的水則碑,用來測量水位,預防洪澇災害
從商代甲骨上占卜水災的卜辭,到戰國時期修建的都江堰;從宋代的水則碑(觀測水位所用的標尺,同時是歷年最高洪水位的原始記錄),到清代的志樁(水尺),無一不展示了中華民族千百年來水文觀測技術的進步。如今,我們已經進入推廣水文測驗現代化技術的時期,但是工作環境仍然較為艱苦,仍需要科研人員不畏艱難,用自己的智慧和汗水促進水文學發展。
水文學是地球科學的一個重要分支,是探索地球上水的起源、存在、分布、循環和運動等規律,并運用這些規律為人類服務的一門學問和知識體系。它與許多自然科學關系密切——要研究降水、蒸發,就需要了解氣象學、氣候學、植物學方面的知識;要研究入滲,就需要了解土壤科學;要研究地下徑流、地表徑流、河川徑流,就離不開地質學、地貌學以及流體力學。
而且,除了要研究水,還要研究水中的各種物質,因此物理、化學等方面的知識是必需的——用以計算水中各種成分的輸移、衰減、擴散、沉淀。可以說,要研究水文學,就要廣泛地學習各種自然科學知識。
此外,水文現象的影響因素往往十分復雜,許多水文過程難以用嚴格的演繹推理來處理。而且,人們在長期實踐中積累的大量規律性認識,也大都不能用數學、物理方程表示出來,因而只能視為局部經驗。
水文山實驗流域,移動式人工模擬降雨系統及雨量計,模擬不同實驗條件的降雨(供圖/許欽)
常言道“處處留心皆學問”,在生活中只要留心,處處可以觀察到奇妙的水文現象;在觀察中去思考問題,并通過更進一步的觀察與學習去解答疑問,久而久之,螺旋式上升,定會有所收獲,養成良好的科研習慣。如果你也有成為水文學家的想法,不妨從當下做起,仔細觀察身邊的水文現象。
滁州實驗基地占地80余畝(1畝約等于666.667平方米),是中國目前唯一的國家重要水文實驗站,也是國家防汛抗旱總指揮部抗洪搶險實驗基地——建設有抗洪搶險試驗場,用來為抗洪搶險提供實戰演習。此外,滁州實驗基地還建有土柱實驗室——土柱實驗是通過收集土壤并在實驗室內模擬土壤中水文情況、污染物遷移規律,被廣泛應用于農業、林業、水利、環境等研究領域。
成為碩士研究生指導教師后,我曾帶學生去南京水利科學研究院滁州實驗基地參觀、實習。和同學們再次走在往日去往實驗室的路上,心里有著不同于以往的興奮和激動,讓我回憶起了當年我初入水文學大門時,跟在前輩身后參觀學習的日子。在這個過程中,自己也從知識的學習者,變成了知識的傳播者,水文學就是在一代代水文學工作者的交接中不斷發展與完善的。
?標準氣象觀測場,利用SL3-1雙層翻斗雨量計監測雨量(供圖/許欽)
水文學與我們息息相關,只有深入地研究水,并總結其規律,才能更好地趨利避害。我輩應秉承前輩嚴謹的治學態度和為科學獻身的崇高理想,積極投身水文事業,為了水文學不斷發展、蒸蒸日上的理想奮斗終生。