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4.1水文学4.2水力学4.3河流泥沙运动力学4.4土力学4.5水利测量4科技兴水4.1水文学4科技兴水地表水地下水水循环水文测验洪水预报4科技兴水4.1水文学《山海经》《周礼·职方氏》《禹贡》《水经》《水经注》《水道提纲》地表水春秋时代以周朝都城洛阳为中心，分东、西、南、北、中五个方位，以山川为纲目进行地理描述，提供了包括水资源在内的自然资源的分布状况。全书共记有300多条河流和湖泊，说明了各级河流的发源地、流向和汇注，粗略地勾画出北自黄河和海河，南至长江中下游的水系分布春秋战国时期记述内容包括九州的主要山岭、泽薮(湖泊和沼泽)、川(通航河流)、浸(灌溉水源)、人口、农作物、家畜、特产等。其中对泽薮、川、浸等的系统记述，可以看作原始的水资源区划4科技兴水4.1水文学《山海经》《周礼·职方氏》《禹贡》《水经》《水经注》《水道提纲》地表水战国时魏国以自然地理实体（山脉、河流等）为标志，将全国划分为9个区（即“九州”）,并对每区（州）的疆域、山脉、河流、植被、土壤、物产、贡赋、少数民族、交通等自然和人文地理现象，作了简要的描述全书分5部分:①九州。叙述上古时期洪水横流，不辨区域，大禹治水以后则划分为冀、兖、青、徐、扬、荆、豫、梁、雍九州，并扼要地描述了各州的地理概况。②导山。分九州山脉为四列，叙述主要山脉的名称，分布特点及治理情形，并说明导山的目的是为了治水。③导水。叙述9条主要河流和水系的名称、源流、分布特征，以及疏导的情形。④水功。总括九州水土经过治理以后，河川皆与四海相通，再无壅塞溃决之患。⑤五服。叙述在国力所及范围，以京都为中心，由近及远，分为甸、侯、绥、要、荒五服。从此，九州安定4科技兴水4.1水文学《山海经》《周礼·职方氏》《禹贡》《水经》《水经注》《水道提纲》地表水三国初期(220-232)我国第一部河流水系的水文专著全书约7000字，记述全国水道137条北魏郦道元(约466-527)依据《水经》所记各河为主干，牵连注记的河流达5000条以上。全书共40卷，30多万字。郦道元为注记本书，除详察有关文献记载之外，并亲自实地考察，纠正了《水经》原有的一些错误。除详细叙述了河流水系的源流脉络之外，还补充了大量的城市、农田水利、航运、交通、名胜古迹、历史事件、地理情况等内容，是一部古代历史、地理、文学的名著，也是我国古代水文地理的代表性著作清代齐召南(1703-1768),成书于1761在河流水系记述方面又有所进步，共28卷，将河流水系和以湖泊为中心的水系分门别类系统阐述，对边疆水系记述较详。在清初测绘制图技术大发展的基础上，对河湖水系记述的准确程度也达到新的高度64科技兴水4.1水文学《诗经》《管子．地员》《农政全书》地下水泉水是地下水的天然出露，是最早为人们利用的地下水源，最早见于3500年前的甲骨文。其后在《诗经》中也多有记载，并进行了初步的分类战国时期分别对平原、丘陵、山区的地下水的埋藏深度等情况有了系统的介绍。其中对江淮河济四渎之间平原地区(渎田)的地下水埋藏深度、地下水水质、相应的地表土壤性质和其上所适宜种植的农作物品种作了系统地归纳。是我国最早关于地下水的理论概括74科技兴水4.1水文学《诗经》《管子．地员》《农政全书》地下水明末徐光启(1562—1633)在《农政全书》中介绍了由西方传入的寻找地下水源的办法，共有四种：气试法：在地上挖一地窑，天初明时沿地面平视，如见烟气升腾时，其下有水脉；盘试法：挖一深三尺的坑。坑底垫木条一二寸，木条上放一擦过油的铜锡盘。盘上先用草，再用土覆盖。隔一天取出铜盘，盘底有水欲滴者，其下有水脉；缶试法：方法同盘试，用具为陶缶；火试法：挖土坑同前，在坑底烧篝火，烟气飘忽婉蜒上升者，其下有水脉。烟气直上者无徐光启（1562年4月24日－1633年11月10日），生于南直隶松江府上海县法华汇（今上海市，为了纪念徐光启而改名为徐家汇)一个小商人的家里。中国明末数学和科学家、农学家、政治家、军事家。徐光启在数学方面的成就，概括地说，有三个方面，即(1)论述了中国数学在明代落后的原因；(2)论述了数学应用的广泛性；(3)与意大利传教士利玛窦一起翻译并出版了《几何原本》。徐光启一生关于农学方面的著作甚多，计有《农政全书》(大约完成于1525—1528年间，死后经陈子龙改编，出版于1639年)、《甘薯疏》(1608)、《农遗杂疏》(1612，现传本已残)、《农书草稿》(又名《北耕录》)、《泰西水法》(与熊三拔共译，16l2)等等。《农政全书》共分12门(农本、田制、农事、水利、农器、树艺、蚕桑、蚕桑广类、种植、收养、制造、荒政)，60卷，70余万言。徐光启的农政思想主要表现在以下几个方面：(1)用垦荒和开发水利的方法来力图发展北方的农业生产。我国自魏晋以来，全国的政治中心常在北方而粮食的供给、农业的中心又常在南方，每年需耗资亿万来进行漕运，实现南粮北调。时至明末，漕运已成为政府财政较大的隐患之一。徐光启主张发展北方农业生产来解决这一问题(垦荒、水利、移民等)。与此同时，在《农政全书》中，徐光启也用了四卷的篇幅来讲述东南(尤指太湖)地区的水利、淤淀和湖垦。他还对棉花在东南地区的种植、推广进行了不少研究。(2)备荒、救荒等荒政，是徐光启农政思想的又一重要内容。他提出了“预弭为上，有备为中，赈济为下”的以预防为主(即指“浚河筑堤、宽民力、祛民害”)的方针。徐光启94科技兴水4.1水文学《庄子》《吕氏春秋》何承天水循环庄子（约前369－前286），宋国蒙（今河南商丘东北，一说今安徽蒙城县）人。战国时哲学家。他注意到日月运行寒暑易转等自然现象周而复始的运动，《庄子》外篇·天运中提到：“意音其运转而不能自止邪?云者为雨乎?雨者为云乎?孰隆(通降)施是。”认为天上的云和地下的雨是相互转换的，“不能自止”的，论述了水循环的一个环节。104科技兴水4.1水文学《庄子》《吕氏春秋》何承天水循环战国末年（公元前239年前后）秦国丞相吕不韦主编。《吕氏春秋·审分览·君守》篇中说到水循环的另一个环节，“东海之极，水至而反，夏热之下，化而为寒”，即水流至东海，走到了极点，于是要返转回来。这和气温热到了极点就要转寒一样。怎样转还呢?同书《圜道》有极精辟的见解：“云气西行，云云然，冬夏不辍；水泉东流，日夜不休。上不竭，下不满，小为大，重为轻，圜道也。”意思是说，雨云自东向西冬夏不停地运动。西行变雨降至地面，再日夜不休地流入大海。所以说雨云水不枯竭，海洋也不会满溢。这种小(水源)变大(海洋)，重(水)变轻(云)的运动，循环往复，称作圜道。比较准确地反映了我国所在地理位置的水循环特点。何承天(370-447)，南朝宋大臣、著名天文学家、无神论思想家，东海郯（今郯城）人。关于水循环的动因，南朝时期的何承天(370—447)认为：“百川发源，皆自山出，由高趣下，归于注海。日为阳精，光耀炎炽，一夜入海，所经樵竭，百川归注，足以补复，故旱不为减，浸不为溢。”他的解释相当精辟，与现代科学的水循环理论基本一致，比西方的要早一千多年。114科技兴水4.1水文学降水观测水位观测流量测量水文测验文字记载中最早的降水观测记录在甲骨文中。由于降水直接关系到农业收成，殷墟甲骨文中，关于降水的卜辞约占全部甲骨文的五分之一。对于降水的描述有：大雨、小雨、幺雨(毛毛雨)、雨春秋时才规定，“凡雨，自三日以往为霖，平地尺为大雪”秦代，地方政府职责中有观测降雨并及时上报的法律规定，报告内容包括，降雨后农田受益面积和农作物因旱灾、暴风雨、水涝、野兽和虫害而受灾的面积。距离近的州县要派脚力健的专人递送，远的也要由邮驿传送，八月底前要报至朝廷宋代对上报雨泽的规定较前具体，补充了对地方官欺瞒行为的处罚明代洪武年间重申了这一制度：诸州县条具雨旸及泰禾稻分数(自四月一日至九月终)县五日一申州。州十日一申安抚转运司，逐司类聚。四川、二广每月。余路每半月开具闻奏。诸水旱监司帅守奏闻不实或隐蔽者，并以违制论实测降水量的记载最早见于南宋著名数学家秦九韶(1202一1261)所著《数书九章》(发表于1247)。该书共收录有关降水量计算的四则例题，题目分别是“天池测雨”、“圆罂测雨”、“峻积验雪”和“竹器验雪”等现存的系统测雨记录资料是雍正二年(1724)至光绪二十九年(1903)北京地区的降水记录，称作《晴雨录》。《晴雨录》按传统的十二时辰，逐时记载雨雪情况124科技兴水4.1水文学降水观测水位观测流量测量水文测验公元前22世纪大禹采用疏浚的办法治河，所采用的“行山表木，定高山大川”，包含有水位测量在内洪水题刻最早见于郦道元《水经注》。《水经•伊水注》记载：“(伊)阙左壁有石铭云：黄初四年六月二十四日辛巳大出水，举高四丈五尺，齐此已下。盖记水之涨减也。”根据洪水刻痕换算，这次洪水的洪峰流量约为20000立方米每秒。同治九年(1870)长江干流重庆至宜昌段发生一次特大洪水，为800年以来的第一大水。由于洪水异常，有人便将最高洪水位刻在岩石上，类似“庚午大水至此”的题刻竟有90处之多。经比较确定，这一年洪峰流量为105000立方米每秒。该值已实际应用于长江水利规划和三峡水利枢纽设计中134科技兴水4.1水文学降水观测水位观测流量测量水文测验枯水题记也广泛分布于大江大河，其中以位于四川涪陵市的长江白鹤梁枯水题记最著名。白鹤梁为一矽岩石梁，平时淹没于水下，只有枯水年才露出水面。题刻多作鱼形，故有涪陵石鱼之称。其上已发现的题记有163条，记载了自唐代广德二年(746)至今的1200余年中72个枯水年份的水位值，实际上是一座长江枯水水文站。它是研究长江水资源的宝贵资料144科技兴水4.1水文学降水观测水位观测流量测量水文测验水位测验也有借助于石人水尺的。最早的石人水尺应用于都江堰。据公元354年成书的《华阳国志·蜀志》记载，李冰修都江堰时，“于玉女房下白沙邮作三石人，立三水中，与江神要(约定)：水竭不至足，盛不没肩”故蜀郡李府君讳冰建宁元年闰月戊申朔五日都水椽尹龙长陈壹造三神石人珍水万世焉154科技兴水4.1水文学降水观测水位观测流量测量水文测验至迟在宋代，水位测验已使用有等距刻画的水则。北宋时都江堰水则刻在宝瓶口离堆崖岸上，共十划，“水及六则，流始足用。过，则从侍郎堰(今飞沙堰)减水河泄而归于江”。水位测量在宋代已普遍应用，技术水平也达到高峰元代的主要进步表现在郭守敬“又尝以海面较京师至汴梁地形高下之差”，提出了海拔高程和绝对高程的概念清乾隆三十年(1765)在宝瓶口左岸重建水则，共24划。水位相当于13划时可满足春耕用水，汛期警戒水位是16划。这个水则一直使用至今陕西引泾水的郑国渠(今泾惠渠)北宋称作丰利渠，其进水口左侧崖壁上也刻有等距水尺。水尺刻画仍清晰，但其上文字多已斑驳，仅可辨别水尺右边的“己上”二字164科技兴水4.1水文学降水观测水位观测流量测量水文测验北宋年间，在清汴工程可行性论证中，除过水断面外，也考虑到流速与流量大小的关系，提出和比较了“(黄)河、洛(河)湍缓不同”，最后结论是，“得其盈余可以相补”。元佑二年(1087)在黄河改道东流的论证中，也进行了流量测量。反对回河的官员认为：测量得流分尺寸，(东流河道)取引不过，其说难行。也曾实际进行过流速的测量和流量的计算，但当年测量流速的方法则未见记载明末清初，欧洲科学技术传入较多，流量测量有了较大的进步清康熙年间辅助靳辅治河的水利科学家陈潢(1637—1688)将计算土方的方法引入流量计算。他将水量度量为“纵横一丈高一丈为一方”，即一立方丈为一方，而将流速概念以人行走的速度来说明，实际计算中是以一昼夜流水流过多少方来“计此河能行水几方”。流量概念比较清楚，但流速测量方法仍未见说明康熙皇帝对于数学等自然科学有较深造诣。康熙三十一年(1692)他提出的流量测量方法是：“算术精密，即河道闸口流水亦可算昼夜所流分数。其法：先量间口阔狭，计一秒所流几何，积至一昼夜，则所流多寡可以数计矣由康熙主持编定于康熙六十一年(1722)