在自然和人工條件下，測試水文循環過程以及探索其物理機制和規律的研究工作。為了闡明和解決水文科學和水文業務中的一些基本理論問題和重要的生產課題，如水文循環過程和自然地理特徵之間的物理機制，降水、地表水和地下水之間的轉化關係，人類活動對流域的水量和水質的影響效應等問題，需要建立水文實驗室和水文實驗站，通過天然實體和野外或室內模擬體進行水文實驗研究。天然實體主要指天然的流域、小區和水體等，室內外的模擬體是經人工干預改造的小流域、坡面、土柱體和室內的各種水文模擬裝置等。這二者是互為補充、相輔相成的。水文實驗研究對於提高水文科學水平，推動水文工作，更好地為水利事業服務，具有重要的意義。
基本介紹
- 中文名：水文實驗研究
- 外文名：Experimentalresearch in hydrology
1.研究的內容，方法和途徑,1.2 研究途徑,1.3 研究程式,2. 發展概況,
1.研究的內容，方法和途徑
1.1 研究內容
水文實驗研究一般可劃分為4種類型：（1）水文循環要素（降水、蒸發、徑流、土壤水、地下水、水質、泥沙、冰清等）實驗研究；（2）自然區域（以山區、平原區、河網區劃分或以濕潤區、乾旱區劃分，或喀斯特區、牧區等）水文實驗研究；（3）人類活動的水文效應（森林、城市、農業、水利工程等）實驗研究；（4）水文測試技術（實驗途徑、測試儀器和方法、新技術套用等）實驗研究。
1.2 研究途徑
可概括為基於水量平衡原理和對比實驗兩種途徑。前者要求對一個流域系統，除觀測降雨和徑流外，主要研究徑流形成的中間環節，如蒸發、土壤水、地下水等，以深入探索徑流形成的物理過程。早期的坡面水平衡試驗場和近期發展起來的實驗流域就是這種途徑的典型代表。利用條件更概化和單一的場地或土柱體（如蒸滲儀）進行蒸發和土壤水動態物理模擬實驗，也屬於此類途徑。對比實驗研究的方法，廣泛套用於探索自然的或人為因素在徑流過程中的作用。這種方法要求有意思地尋求流域下墊面特性，突出所要對比實驗的因素，對同一流域進行前後對比，或一組流域進行平行對比。對於山區流域，由於其特性差異很大，一般缺乏可對比的條件。同時，對於有些人類活動措施，如城市化、水利水保工程措施等，也很少具有平行對比的條件。因而較多地採取前後對比實驗的途徑。
1.3 研究程式
基本上可分為3個階段：根據任務要求進行實驗設計：完善測試技術手段，保證資料的精度和完整性；及時分析研究實驗結果。與一般水文站閘觀測要求不同，水文實驗研究不是為了積累資料，而是依據所提任務具有明確求解目的的研究工作。因此首先需要進行實驗設計，即針對課題任務在制定初步求解方式的前提下，對實驗場所的選定、實驗的方式和途徑、觀測試驗項目的數量及其組合等實驗方案，作出儘可能周密和科學的安排。在實驗進程中，要階段性地檢驗和修正方案設計，使研究不斷深化，以達到求解和近似求解的目的。正確的測試技術和方法是保證水文實驗研究取得成果的核心，比常規水文測驗要求更加嚴格。這不僅指某個要素的實時觀測試驗要求有一定的精度，更重要的是，對課題內容有關要素觀測試驗的精度（包括時程和數值）和實驗數據的記錄處理要求相應配套，具有對比性。有些實驗，尤其是室內的模擬裝置，可套用計算機技術控制實驗過程，在觀測試驗作業、數據採集、信息處理等方面構成一個自動化或半自動化的系統。實驗結果的分析，有數學物理方程求解，建立確定性水文數學模型作參數識別及統計分析等兩三種方法進行分析研究。
2. 發展概況
水文實驗研究是隨著水資源開發利用和水文工作的深入發展而開始的。20世紀30年代起，蘇聯和美國相繼建立了一些綜合性的水文實驗站或基地。現在世界上廣泛設立綜合性的水文實驗流域用於水文實驗研究。在“國際水文十年”期間（1965~1974年）又提出代表流域的概念。擬作為具有相似水文特性地區眾多流域的代表，在較長觀測系列資料的基礎上，通過分析其水文要素與其氣候氣象之間的關係變異，來鑑別和研究人類活動影響效應等水文問題。中國在50年代初開始進行水文實驗研究。研究的領域包括徑流、蒸發、地表水與地下水關係、水土保持、河道泥沙、水庫、湖泊、河口和測驗技術等各方面，其中水庫、泥沙方面已達到較高水平，綜合性的水文實驗基地在建設中。
水文實驗研究在不斷發展的進程中，面臨一些迫切需要解決的重要問題，如實驗成果如何移用外延，水文循環中的水質以及與此有關的環境生態等，都是比較突出的問題。實驗研究的途徑也有待改進完善。如用簡單對比方法研究森林水文問題曾得出過相互矛盾的結果，必須深入進行物理機制的實驗研究，才有可能探索其本質，發現其一般規律。電子技術、空間技術和核技術對採集處理水文實驗數據，揭示水文現象的物理規律等方面具有重要意義，要研究推廣套用。
