環境水文學是一門研究人類活動如何影響水文情勢變化及其與環境之間相互關系的學科。
歷史沿革
環境水文學伴隨著水文研究的深入和環境科學的發展而逐漸形成。多個國家和國際組織對此進行了廣泛的研究。美國地質調查局在1980年代初開展了多項環境水文學相關的研究，包括生態、水質模型、降水水質和地下水質等方面。蘇聯則開展了“湖泊與水庫的水文學與生態學”的國際水文研究活動。國際水文計劃也包含了與環境水文學相關的研究項目。中國的環境水文學研究始于20世紀70年代，主要關注自然資源開發所引發的水質、水量變化及其對生態環境和公眾健康的影響。1994年的《中國21世紀議程》中，已經將水資源、水質和水生態系統保護以及氣候變化對水資源的影響及其適應戰略列為水資源保護與開發的重要領域。
研究內容
流域、區域水文情勢變化對環境的影響
在人類不斷加強對水資源的開發利用過程中，流域和區域的水文情勢發生了顯著變化，這些變化對環境產生了積極和消極的影響。例如，中國海河流域為了增加灌溉面積和提升下游的防洪能力，建造了大量的水利工程并過度開采地下水，這導致山前地區地表徑流減少，地下水位下降，原本的鹽堿地得到了改善；然而，下游平原區的淺層咸水范圍因地下水的使用而縮小，同時由于大量攔截地表水和增加灌溉用水量，下游河道、洼淀變得干旱，入海水量減少，從而導致陸地水域的生態環境惡化，河道污染加重，內河航運中斷，甚至出現河流斷流等問題。
環境變遷對水文情勢的影響
人類對自然界的改造和資源的開發利用，對陸地環境產生了重大影響。例如，砍伐森林、修建水利工程和城市化等活動都會對水文情勢產生深遠的影響。環境變遷不僅受自然因素的影響，還受到人類活動的影響。全球氣候變化對全球水文情勢變化產生了重要影響。在中國，20世紀90年代頻繁發生的水旱災害與全球氣候變化有一定關聯。砍伐森林會導致水土流失，加劇洪澇災害的發生；過度開采地下水會造成地下水位急劇下降，影響“四水”（降水、地表水、地下水、土壤水）間的轉化關系，改變地面生態環境。此外，人類生產和生活中產生的廢棄物也會通過水文循環對水體水質產生直接或間接的影響。
水利工程對環境的影響
水利工程的建設和運行會對周圍的地表水和地下水的水質、水量及熱狀況產生直接影響。例如，河流上修建大壩會使上游水流速度變慢，水深增加，水體自凈能力降低；庫區水體增大后，水溫結構會發生變化，影響水體密度、溶解氧、微生物和水生生物；人工控制的水文情勢取代自然水文情勢，會影響下游河道的徑污比和魚類繁殖條件；水庫蓄水會引起周圍地區的地下水位上升，導致土壤環境變化。通過對水利工程后水文狀況與水質及生態變化關系的研究，可以確定生態環境用水需求，科學制定環境庫容和環境流量，實現工程的可持續發展。
特殊地區水文變化規律及其對環境的影響
城市、礦區、土壤改良區、森林區等特殊地區的水文變化規律及其對環境的影響也是環境水文學研究的重點。城市化改變了自然的水文循環過程，增加了不透水地面的比例，減少了水的滲透量，增加了徑流總量和峰值，不利于下游防洪，并易造成次生污染和非點源污染；地下水的過度開采可能導致地面沉降。城市環境中需要研究的環境水文學問題包括城市化對降水的影響、酸雨污染的空間分布規律、地表土壤自然狀態改變引起的特殊暴雨徑流關系、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。
研究方法
水量平衡分析法
通過比較水均衡要素的數量關系，確定環境變遷條件下水文情勢的差異和演變趨勢。
時序對比法
分析不同時間段的社會經濟發展情況，確定人類活動對水文情勢及其與環境之間相互關系的影響。例如，通過對比水庫建成前后水量、水質及水生生物的情況，可以確定水庫建設對水文情勢與環境的影響程度及變化規律。
野外實驗
觀察不同環境下水質和水量的變化規律，以及不同水文情勢對環境的不同影響。通過野外實驗，既可以對水質與水量變化進行精確的研究，也可以對環境水文學中較為突出的問題進行系統、深入的研究。
數學模擬
建立水文模型，通過水量與水質的相關性分析，建立水質模型，量化污染源的水量和污染物量；研究水體稀釋自凈規律與水文特征的關系，建立水質管理預測模型，確定控制水質安全的供水與設計流量等。
遙感及地理信息技術的應用
利用遙感及地理信息技術獲取的數據進行對比分析，確定區域性經濟活動造成的環境條件變化，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。
參考資料 >
水文學研究進展與展望.地理科學進展.2024-11-04
環境對水的影響.文化進展.2024-11-04
水利工程對水的影響.調查.2024-11-04