水文學主要有哪些課目組成現(xiàn)代水文學和水文學的關系

盼一舊2022-08-08 15:08:322198

水文學涉及哪些方面知識，水文學的水文分支，水文與工程地質(zhì)專業(yè)有哪些課程，水文學的分科體系。

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現(xiàn)代水文學和水文學的關系
水文學基礎知識大全
二本水文地質(zhì)專業(yè)
考水文學原理的專業(yè)

現(xiàn)代水文學和水文學的關系

水文學

學科

　　水文學（hydrology）shuǐ wén xué 水文學是地球物理學和自然地理學的分支學科。研究存在于大氣層中、地球表面和地殼內(nèi)部各種形態(tài)水在水量和水質(zhì)上的運動、變化、分布，以及與環(huán)境及人類活動之間相互的聯(lián)系和作用。是關于地球上水的起源、存在、分布、循環(huán)、運動等變化規(guī)律，以及運用這些規(guī)律為人類服務的知識體系。

水的出現(xiàn)

　　地球表層的水由地球內(nèi)部逸出，經(jīng)過約35億年的積聚和演變，逐漸形成今天的水圈。水圈的形成不僅改變了巖石圈的面貌，使大氣圈中的現(xiàn)象變得復雜多樣，而且導致生物圈的出現(xiàn)。因此，水的出現(xiàn)和水圈的形成，是地球自然歷史中最重大的事件。

研究領域

　　水文學的研究領域十分寬廣。從大氣中的水到海洋中的水，從陸地表面的水到地下水，都是水文科學的研究對象；水圈同大氣圈、巖石圈和生物圈等地球自然圈層的相互關系，也是水文學的研究領域；水文科學不僅研究水量，而且研究水質(zhì)，不僅研究現(xiàn)時水情的瞬息動態(tài)，而且探求全球水的生命史，預測它未來的變化趨勢。

　　陸地上的水量雖然只約占全球總水量的3.5%，但淡水幾乎都分布在陸地。整個人類生活在陸地，最復雜的水文過程也發(fā)生在陸地，因此對陸地上的水的研究尤其受到人們的重視。陸地水文學是水文科學的主要組成部分。有關海洋和大氣中的水文知識，現(xiàn)已分別歸入海洋學和大氣科學的范疇里了。

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研究對象

動態(tài)系統(tǒng)

　　地球上現(xiàn)有約13.9億立方公里的水，它以液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)分布于地面、地球表層大部分被海洋覆蓋地下和大氣中，形成河流、湖泊、沼澤、海洋、冰川、積雪、地下水和大氣水等水體，構(gòu)成一個浩瀚的水圈。水圈處于永不停息的運動狀態(tài)，水圈中各種水體通過蒸發(fā)、水汽輸送、降水、地面徑流和地下徑流等水文過程緊密聯(lián)系，相互轉(zhuǎn)化，不斷更新，形成一個龐大的動態(tài)系統(tǒng)。

　　在這個系統(tǒng)中，海水在太陽輻射下蒸發(fā)成水汽升入大氣，被氣流帶至陸地上空，在一定的天氣條件下，形成降水落到地面。降落的水一部分重新蒸發(fā)返回大氣，另一部分在重力作用下，或沿地面形成地面徑流，或滲入地下，形成地下徑流，通過河流匯入湖泊，或注入海洋。從海洋或陸地蒸發(fā)的水汽上升凝結(jié)，在重力作用下直接降落在海洋或陸地上。

水文循環(huán)

　　水的這種周而復始不斷轉(zhuǎn)化、遷移和交替的現(xiàn)象稱水文循環(huán)。不過，上述只是全球水文循環(huán)輪廓的幾筆速寫，而水文循環(huán)的實際情況要復雜得多。在地面以上平均約11公里的大氣對流層頂至地面以下1～2公里深處的廣大空間，無處不存在水文循環(huán)的行蹤。

　　不同緯度帶的大氣環(huán)流使一些地區(qū)成為蒸發(fā)大于降水的水汽源地，而使另一些地區(qū)成為降水大于蒸發(fā)的水汽富集區(qū)；不同規(guī)模的跨流域調(diào)水工程能夠改變地面徑流的路徑，全球任何一個地區(qū)或水體都存在著各具特色的區(qū)域水文循環(huán)系統(tǒng)，各種時間尺度和空間尺度的水文循環(huán)系統(tǒng)彼此聯(lián)系著、制約著，構(gòu)成了全球水文循環(huán)系統(tǒng)。

水文循環(huán)內(nèi)因

　　全球每年約有577000立方公里的水參加水文循環(huán)。水文循環(huán)的內(nèi)因，是水在自然條件下能進行液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)三相轉(zhuǎn)換的物理特性，而推動如此巨大水文循環(huán)系統(tǒng)的能量，是太陽的輻射能和水在地球引力場所具有的勢能。

　　水文循環(huán)是自然界最重要的物質(zhì)循環(huán)，它成云致雨，影響著一個地區(qū)的氣候和生態(tài)，塑造地貌和實現(xiàn)地球化學物質(zhì)的遷移，像鏈條一樣連結(jié)著全球的生命，為人類提供不斷再生的淡水資源和水能資源。水文循環(huán)使我們生活的星球變得生機勃勃。倘若沒有水和水文循環(huán)，我們的星球會像月球一樣，是一幅沒有生命，寂靜荒漠的圖景。

各種形態(tài)

　　水在循環(huán)過程中的存在和運動的各種形態(tài)，如蒸發(fā)、降水、河流和湖泊中的水位漲落、冰情變化、冰川進退、地下水的運動和水質(zhì)變化等，統(tǒng)稱水文現(xiàn)象。水文現(xiàn)象在各種自然因素和人類活動影響下，在空間分布或時間變化上都顯得十分復雜。

　　水文現(xiàn)象的時間變化過程存在著有周期而又不重復的性質(zhì)，一般稱為“準周期”性質(zhì)。例如，潮汐河口的水位存在以半個或一個太陰日為周期的日變化；河流每年出現(xiàn)水量豐沛的汛期和水量較少的枯季；通過長期觀測可以看到，河流、湖泊的水量存在著連續(xù)豐水年與連續(xù)枯水年的交替，表現(xiàn)出多年變化。

　　形成這種周期變化的基本原因，是地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)、地球和月球的相對運動，還包括太陽活動，如太陽黑子的周期性運動的影響。它們導致太陽輻射的變化和季節(jié)的交替，使水文現(xiàn)象也出現(xiàn)相應的周期變化。當然，水文現(xiàn)象還受眾多其他因素的影響，這些因素自身在時間上也不斷地變化，并且相互作用和相互影響著。

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水文學簡史

追溯

　　人類探索除水害、興水利的歷史，猶如人類的文明史那樣悠久。在生產(chǎn)實踐中，特別在與水旱災害的斗爭中，人類不斷觀測各種水文現(xiàn)象，思考和研究它們的規(guī)律，積累起關于水的豐富知識，逐漸形成、并不斷發(fā)展了水文科學。

　　水文學源遠流長，經(jīng)歷了漫長的醞釀時期，而它的飛躍發(fā)展則是最近一個世紀的事。同自然科學的許多學科相似，人們還難以找出公認的里程碑，把水文科學的歷史進程劃分成若干明秦代李冰設都江堰的“石人”確的階段。我們只是順著它前進的足跡，大體劃分以下。

萌芽時期(遠古至約公元1400年)

　　在尼羅河、幼發(fā)拉底河、恒河和黃河這些古老文化發(fā)祥地的遺跡中，我們可以看到這一時期已經(jīng)開始了原始的水文觀測。最早的水位觀測是在中國和埃及開始的。

　　約公元前22世紀，中國傳說中的大禹治水，已“隨山刊木”(立木于河中)，觀測河水漲落。此后，戰(zhàn)國時李冰設于都江堰的“石人”，隋代的石刻水則，宋代的水則碑等，表明水位觀測不斷進步。

　　最早的雨量觀測于公元前四世紀首先在印度出現(xiàn)，中國于公元前三世紀的秦代已開始有呈報雨量的制度，到了公元1247年，已有了較科學的雨量器和雨深計算方法，并開始用“竹籠驗雪”以計算平地降雪深度。明代劉天和在治理黃河工作中，已采用手制“乘沙量水器”測定河水中泥沙的數(shù)量。

　　中國古籍《呂氏春秋》中寫道：“云氣西行云云然，冬夏不輟；水泉東流，日夜不休，上不竭，下不滿，小為大，重為輕，國道也。”提出了樸素的水文循環(huán)概念。成書于公元約六世紀初的《水經(jīng)注》中，記述了當時中國境內(nèi)1252條河流的概況，成為水文地理考察的先驅(qū)。

　　誠然，這些原始的水文觀測和水文知識是膚淺零星的，但已為當時生活和生產(chǎn)提供了重要的水文資料。例如，根據(jù)雨量多少決定稅收的多少，根據(jù)上游的水位向下游傳遞水情等，標志著水文科學的萌芽。

奠基時期(約1400～1900)

　　歐洲文藝復興帶來的科學思想的解放和科學技術的進步，為水文科學發(fā)展成為獨立的學科奠定了基礎。這一時期，水文儀器的發(fā)明使水文觀測進入了科學的定量觀測階段。

　　1663年雷恩和胡克創(chuàng)制了翻斗式自記雨量計，1687年哈雷創(chuàng)制測量水面蒸發(fā)量的蒸發(fā)器，1870年埃利斯發(fā)明旋槳式流速儀，1885年普賴斯發(fā)明旋杯式流速儀。這些近代水文儀器使流量、流速、蒸發(fā)、降水的觀測達到了相當?shù)木?，利用這些近代水文儀器進行水文觀測的各種水文站陸續(xù)出現(xiàn)。

　　1746年，中國在黃河老壩口設立了全國第一個正規(guī)水位站，開始系統(tǒng)觀測水位，并進行報汛。這些成就使水文現(xiàn)象的觀測視野在深度和廣度上空前擴大，為水文科學在理論上的發(fā)展創(chuàng)造了條件。

　　在這一時期，近代水文科學理論開始逐漸形成。1674年佩羅提出了水量平衡的概念，成為水文科學最基本的原理之一；1738年伯努利父子發(fā)表水流能量方程，1775年謝才發(fā)表明渠均勻流公式；1802年道爾頓建立了研究水面蒸發(fā)的道爾頓公式；1856年，達西發(fā)表了描述孔隙介質(zhì)中地下水運動的達西定律；1851年莫萬尼提出了匯流和徑流系數(shù)的概念，并發(fā)表了計算最大流量的著名推理公式。

　　這些科學理論的創(chuàng)立，為水文科學在河道水流、蒸發(fā)、地下水運動、徑流形成和水文循環(huán)等領域的發(fā)展奠定了理論基礎，它表明人類對水文現(xiàn)象的認識已由萌芽時期那種膚淺零星的知識，發(fā)展到了比較深刻系統(tǒng)的知識。同時也表明，人類對地球上水的運動、變化規(guī)律的探索，已發(fā)展到以大量觀測事實為基礎，進行假說、演繹和推理，進而建立各理論體系的近代科學方法論。

　　19世紀末，專門水文研究機構(gòu)開始出現(xiàn)，一些國家開始出版水文年鑒。弗里西著的《河流水文測驗方法》、福雷爾著的《日內(nèi)瓦湖湖泊志》、馬略特著的《水的運動》等水文學專著陸續(xù)出版。這些著作總結(jié)了當時水文觀測和理論研究的成就，標志著水文科學作為一門近代科學已奠定基礎。

應用水文學興起時期(約1900～1950)

　　這一時期，水文科學在觀測方法，理論體系和研究領域等方面繼續(xù)取得新成就，但它最重要的進展是應用水文學的興起。

　　進入20世紀，特別是第一次世界大戰(zhàn)以后，大量興起的防洪、灌溉、交通工程和農(nóng)業(yè)、林業(yè)乃至城市建設向水文科學提出越來越多的新課題，解決這些課題的方法也由經(jīng)驗的、零碎的逐漸理論化和系統(tǒng)化，水文科學的應用特色逐漸表現(xiàn)出來。

　　首先，從1914年到1924年，經(jīng)過黑曾、福斯特等人的工作，把概率論、數(shù)理統(tǒng)計的理論和方法系統(tǒng)地引入了水文科學，使水文變量(如洪峰和洪量)和它出現(xiàn)的機率聯(lián)系起來，為預估工程未來運行時期內(nèi)可能出現(xiàn)的水文情勢開辟了道路。

　　接著，從1932年到1938年，謝爾曼、霍頓、麥卡錫、斯奈德等人在產(chǎn)流和匯流計算方面取得開拓性進展，為根據(jù)降雨推算洪水開辟了道路。隨后，克拉克、林斯雷等人在單位線、多個水文變量聯(lián)合分析和徑流調(diào)節(jié)的理論、方法等方面發(fā)展并豐富了上述的內(nèi)容。

　　在此期間，水文站在世界范圍內(nèi)發(fā)展成規(guī)模宏大的水文站網(wǎng)系統(tǒng)，這些成就為應用水文學的興起在理論上、方法上和資料條件方面奠定了基礎，并率先形成了它最重要的分支學科——工程水文學。接著，農(nóng)業(yè)水文學、森林水文學、都市水文學也相繼興起。

　　1949年，林斯雷和柯勒、保羅赫斯合著《應用水文學》；同年，姜斯敦和克樂斯合著的《應用水文學原理、美國土木工程師學會編著的《水文學手冊》等應用水文學專著陸續(xù)問世，總結(jié)了這一時期的成就，標志著應用水文學的誕生。應用水文學，以它直接為生產(chǎn)和生活提供多方面服務這一鮮明特征，獲得迅速發(fā)展，成為近代水文科學體系中最富有生氣的分支學科。

現(xiàn)代水文學

　　20世紀50年代以來，社會生產(chǎn)規(guī)模空前擴大，科學技術進入了新的發(fā)展時期，并正在出現(xiàn)新的技術革命，人類改造自然的能力迅速增強，人與水的關系已經(jīng)由古代的趨利避害地下水示意圖，和近代較低水平的興利除害，發(fā)展到了現(xiàn)代較高水平的興利除害的新階段。這個新階段賦予水文科學以新的動力和新的特色。

　　首先，由于人類對水資源的突出需求，水文科學的研究領域正在向著為水資源最優(yōu)開發(fā)利用的方向發(fā)展，以期為客觀評價、合理開發(fā)、充分利用和保護水資源提供科學依據(jù)

　　其次，大規(guī)模的人類活動對自然水體，進而對自然環(huán)境正在產(chǎn)生多方面的影響。研究和評價人類活動的水文效應和這種效應的環(huán)境意義，揭示人類活動影響下水文現(xiàn)象的規(guī)律，進而探討水文分析的新方法和新途徑，防止人類活動對水文循環(huán)的影響朝著不利于人類生存環(huán)境的方向發(fā)展，這一切正在成為水文科學面臨的新課題。

　　另外，現(xiàn)代科學技術使獲取水文信息的手段和分析水文信息的方法有了長足的進步。例如，遙感技術的應用，使同時觀測大范圍內(nèi)的宏觀水文現(xiàn)象成為可能；核技術的應用使人們能夠獲得微觀水文信息；水文模擬方法、水文隨機分析方法、水文系統(tǒng)分析方法，使人們研究水文現(xiàn)象的能力發(fā)展到新的水平；尤其是電子計算機的應用，使水文科學從水文觀測到基本規(guī)律的研究，由人力和機械操作，發(fā)展到以電子計算機為核心的自動化。

　　水文科學和其他科學之間的邊緣科學正在不斷興起，學科間的空隙逐漸得到填補。同時，人們開始看到，水已成為影響社會發(fā)展的重要因素。水在表現(xiàn)它的自然屬性的同時，它的社會屬性也日益表現(xiàn)出來，并逐漸為人們所認識。因此，水文科學將有可能發(fā)展成為具有自然科學和社會科學雙重性質(zhì)的一門綜合性科學。

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研究特點

研究方向定位

　　水文循環(huán)是自然界各種水體的存在條件和相互聯(lián)系的紐帶，是水的各種運動、變化形式的總和，是水文科學研究的主要對象和核心內(nèi)容；而在水文循環(huán)過程中，水文現(xiàn)象所表水現(xiàn)出的特點，決定了水文科學研究的特點。

整體研究

　　首先，水文科學把各種水文現(xiàn)象作為一個整體，并把它們同大氣圈、巖石圈、生物圈和人類活動對它們的影響結(jié)合起來進行研究。例如，在借助水量平衡方法研究某個流域的水量變化時，既要考慮流域周圍大氣中水汽輸送，也要考慮流域上空大氣中水分含量的變化；既要考慮降水，也要考慮蒸發(fā)；既要考慮流域的地面徑流，也要考慮流域土壤含水量和流域內(nèi)外地下水的交換，而且還要考慮流域內(nèi)水利工程，以及其他人類活動的影響。

資料數(shù)據(jù)輔助

　　其次，水文科學主要根據(jù)已有的水文資料，預測或預估水文情勢未來狀況，直接為人類的生活和生產(chǎn)服務。例如，提供洪水預報和各種水情預報，對旱澇災害的發(fā)生作出中長期預測，為水利工程在未來運轉(zhuǎn)時期中可能遇到的特大洪水作出概率預估等。

　　水文科學主要靠建立從局部到全球的水文觀測站網(wǎng)，通過對自然界業(yè)已發(fā)生的水文現(xiàn)象的觀測進行分析和研究。各種水文實驗，除少數(shù)在實驗室內(nèi)進行以外，主要是在自然界中，例如在實驗流域中進行。

　　在水文科學研究中廣泛采用成因分析和統(tǒng)計分析的方法，并使二者盡量結(jié)合起來。成因分析主要以物理學原理為基礎，通常建立某種形式的確定性模型，以研究水文現(xiàn)象發(fā)展演變過程中的確定性規(guī)律。統(tǒng)計分析法以概率論為基礎，通常建立某種概率模型(純隨機模型)，探討水文現(xiàn)象的統(tǒng)計規(guī)律。

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水文科學的分支

概論

　　由于水在人類生存和社會發(fā)展中的重要作用，所以水文科學不單純是一門基礎科學，也是一門廣泛為生產(chǎn)和生活服務的應用科學。

　　水文科學不斷從數(shù)學、物理學、化學等基礎科學中汲取養(yǎng)料。它運用數(shù)學力學定律和方法描述水的運動；運用物理學中的熱學、聲學和光學原理，研究水體的熱狀態(tài)和解釋水體中的聲學和光學現(xiàn)象；根據(jù)化學鍵和分子締合的理論，闡明水的液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)的轉(zhuǎn)化原因和方式等等。

　　因為水文循環(huán)使水圈、大氣圈和巖石圈緊密聯(lián)系，所以，水文科學又與地球科學體系中的大氣科學、地質(zhì)學和自然地理學等的關系密切。

初級研究方向

　　水文科學開始主要研究河流、湖泊、沼澤、冰川和積雪，以后擴展到地下水、大氣中的水和海洋中的水。傳統(tǒng)的水文科學是按研究對象劃分分支學科的，主要有：河流水文學、湖泊水文學、沼澤水文學、冰川水文學、雪水文學、水文氣象學、地下水水文學、區(qū)域水文學和海洋水文學等。

　　河流水文學也稱河川水文學，研究河流的自然地理特征、河流的補給、徑流形成和變化規(guī)律、河流的水溫和冰情、河流泥沙運動和河床演變、河水的化學成分、河流與環(huán)境的關系等。

　　湖泊水文學主要研究湖泊中的水量變化和運動，湖水的物理特性和化學成分、湖泊沉積湖泊的利用等。

　　沼澤水文學研究沼澤徑流、沼澤水的物理化學性質(zhì)、沼澤對河流和湖泊的補給、沼澤改良等。

　　冰川水文學主要研究冰川的分布、形成和運動、冰川融水徑流的形成過程及其時空分布、冰川突發(fā)性洪水的形成機制和預測、冰川水資源的利用。

　　雪水文學主要研究積雪的數(shù)量和分布、融雪過程、融雪水對河流分支學科—地下水水文學和湖泊的補給、融雪洪水的形成和預報，有時把雪水文學和冰川水文學合稱為雪冰水文學。

　　水文氣象學研究水圈和大氣圈的相互關系，包括大氣中水文循環(huán)和水量平衡，以蒸發(fā)、凝結(jié)、降水為主要方式的大氣與下墊面的水分交換，其中尤其著重研究暴雨和干旱發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律。

　　地下水水文學主要研究地下水的形成和運動，地下水與河流，湖泊的相互補給，地下水資源的評價和開發(fā)利用。

　　區(qū)域水文學著重研究某些特定地區(qū)的水文現(xiàn)象，如河口水文，坡地水文、平原水文、巖溶地區(qū)水文、干旱地區(qū)水文現(xiàn)象等。

　　海洋水文學著重研究海水的物理性質(zhì)和化學成分，海洋中的波浪、潮汐、洋流、海岸帶泥沙運動等。上述諸學科通常也統(tǒng)稱為普通水文學或水文學。

水文科學分支

　　水文科學主要通過定點觀測、野外查勘和水文實驗(主要是野外實驗)等手段，獲得水體時空分布和運動變化的信息，因而逐漸形成了水文測驗學、水文調(diào)查、水文實驗三個分支學科。

　　水文測驗學研究如何正確、經(jīng)濟、迅速地測定各種水文要素的數(shù)量及其在時間和空間上的變化，主要包括站網(wǎng)布設、測驗方法和資料整編方法的研究。還包括測量儀器的研制和資料存儲、檢索、傳送系統(tǒng)的研究。

　　水文調(diào)查是水文科學的野外勘測和考察部分，旨在對水體形態(tài)和數(shù)量、集水面積內(nèi)的自然地理條件等作出科學的分析和訐價。在中國，歷史大暴雨、歷史大洪水和枯水的調(diào)查是水文調(diào)查的重要內(nèi)容。

　　水文實驗旨在通過野外和室內(nèi)實驗，揭示水文循環(huán)過程各環(huán)節(jié)中水的運動、變化的某些規(guī)律，如水向土中下滲的規(guī)律，土壤水的運動規(guī)律、徑流形成規(guī)律、土壤和水面蒸發(fā)的規(guī)律，以及人類活動的水文效應等。

　　水文科學作為一門應用科學主要包括工程水文學、農(nóng)業(yè)水文學、森林水文學、都市水文學、醫(yī)療(衛(wèi)生)水文學等分支學科，其中以工程水文學發(fā)展最為迅速。

　　工程水文學包括水文計算、水利計算、水文預報等組成部分，水文計算和水利計算為各類防洪工程、灌溉工程、水力發(fā)電、航運工程、道路和橋捅工程、軍事工程等的規(guī)劃、設計提供水文依據(jù)。

　　水文預報為工程的施工和運轉(zhuǎn)及國民經(jīng)濟各部門提供洪水、枯水、冰情等各種形式的水文預報。

　　農(nóng)業(yè)水文學主要研究水分—土壤—植物系統(tǒng)中與作物生長有關的水文問題，尤其著重研究植物散發(fā)和土壤水的運動規(guī)律，為農(nóng)業(yè)規(guī)劃和農(nóng)作物增產(chǎn)提供水文依據(jù)。

　　森林水文學著重研究森林在水文循環(huán)中的作用即森林的水文效應，包括森林對降水、蒸發(fā)和徑流形成的影響。

　　都市水文學是應用水文學中較年輕的分支學科著重研究城市發(fā)展中的水資源、墟市排水的環(huán)境效應和城市對徑流形成的影響等問題。

分支研究

　　20世紀50年代以來，隨著科學技術的迅速發(fā)展，水文科學不斷引入許多其他學科的新成就，出現(xiàn)了一些新的分支學科，例如，在水文調(diào)查和水文預報中，研究遙感技術的應用，逐漸形成遙感水文學；在水文實驗、地下水運動研究中應用核技術，逐漸形成同位素水文學；隨機過程的理論和方法的引入，逐漸形成隨機水文學。

　　這些新的分支學科雖然在成熟程度上都還不能與水文科學體系中原有學科相提并論，但它們表明，水文科學在繼續(xù)分蘗、不斷萌發(fā)新的分支。

水文學基礎知識大全

由于水在人類生存和社會發(fā)展中的重要作用，所以水文科學不單純是一門基礎科學，也是一門廣泛為生產(chǎn)和生活服務的應用科學。水文科學不斷從數(shù)學、物理學、化學等基礎科學中汲取養(yǎng)料。它運用數(shù)學力學定律和方法描述水的運動；運用物理學中的熱學、聲學和光學原理，研究水體的熱狀態(tài)和解釋水體中的聲學和光學現(xiàn)象；根據(jù)化學鍵和分子締合的理論，闡明水的液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)的轉(zhuǎn)化原因和方式等等。因為水文循環(huán)使水圈、大氣圈和巖石圈緊密聯(lián)系，所以，水文科學又與地球科學體系中的大氣科學、地質(zhì)學和自然地理學等的關系密切。水文科學開始主要研究河流、湖泊、沼澤、冰川和積雪，以后擴展到地下水、大氣中的水和海洋中的水。傳統(tǒng)的水文科學是按研究對象劃分分支學科的，主要有：河流水文學、湖泊水文學、沼澤水文學、冰川水文學、雪水文學、水文氣象學、地下水水文學、區(qū)域水文學和海洋水文學等。河流水文學也稱河川水文學，研究河流的自然地理特征、河流的補給、徑流形成和變化規(guī)律、河流的水溫和冰情、河流泥沙運動和河床演變、河水的化學成分、河流與環(huán)境的關系等。湖泊水文學主要研究湖泊中的水量變化和運動，湖水的物理特性和化學成分、湖泊沉積湖泊的利用等。沼澤水文學研究沼澤徑流、沼澤水的物理化學性質(zhì)、沼澤對河流和湖泊的補給、沼澤改良等。冰川水文學主要研究冰川的分布、形成和運動、冰川融水徑流的形成過程及其時空分布、冰川突發(fā)性洪水的形成機制和預測、冰川水資源的利用。雪水文學主要研究積雪的數(shù)量和分布、融雪過程、融雪水對河流和湖泊的補給、融雪洪水的形成和預報，有時把雪水文學和冰川水文學合稱為雪冰水文學。水文氣象學研究水圈和大氣圈的相互關系，包括大氣中水文循環(huán)和水量平衡，以蒸發(fā)、凝結(jié)、降水為主要方式的大氣與下墊面的水分交換，其中尤其著重研究暴雨和干旱發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律。地下水水文學主要研究地下水的形成和運動，地下水與河流，湖泊的相互補給，地下水資源的評價和開發(fā)利用。區(qū)域水文學著重研究某些特定地區(qū)的水文現(xiàn)象，如河口水文，坡地水文、平原水文、巖溶地區(qū)水文、干旱地區(qū)水文現(xiàn)象等。海洋水文學著重研究海水的物理性質(zhì)和化學成分，海洋中的波浪、潮汐、洋流、海岸帶泥沙運動等。上述諸學科通常也統(tǒng)稱為普通水文學或水文學。水文科學主要通過定點觀測、野外查勘和水文實驗(主要是野外實驗)等手段，獲得水體時空分布和運動變化的信息，因而逐漸形成了水文測驗學、水文調(diào)查、水文實驗三個分支學科。水文測驗學研究如何正確、經(jīng)濟、迅速地測定各種水文要素的數(shù)量及其在時間和空間上的變化，主要包括站網(wǎng)布設、測驗方法和資料整編方法的研究。還包括測量儀器的研制和資料存儲、檢索、傳送系統(tǒng)的研究。水文調(diào)查是水文科學的野外勘測和考察部分，旨在對水體形態(tài)和數(shù)量、集水面積內(nèi)的自然地理條件等作出科學的分析和訐價。在中國，歷史大暴雨、歷史大洪水和枯水的調(diào)查是水文調(diào)查的重要內(nèi)容。水文實驗旨在通過野外和室內(nèi)實驗，揭示水文循環(huán)過程各環(huán)節(jié)中水的運動、變化的某些規(guī)律，如水向土中下滲的規(guī)律，土壤水的運動規(guī)律、徑流形成規(guī)律、土壤和水面蒸發(fā)的規(guī)律，以及人類活動的水文效應等。水文科學作為一門應用科學主要包括工程水文學、農(nóng)業(yè)水文學、森林水文學、都市水文學、醫(yī)療(衛(wèi)生)水文學等分支學科，其中以工程水文學發(fā)展最為迅速。工程水文學包括水文計算、水利計算、水文預報等組成部分，水文計算和水利計算為各類防洪工程、灌溉工程、水力發(fā)電、航運工程、道路和橋捅工程、軍事工程等的規(guī)劃、設計提供水文依據(jù)。水文預報為工程的施工和運轉(zhuǎn)及國民經(jīng)濟各部門提供洪水、枯水、冰情等各種形式的水文預報。農(nóng)業(yè)水文學主要研究水分—土壤—植物系統(tǒng)中與作物生長有關的水文問題，尤其著重研究植物散發(fā)和土壤水的運動規(guī)律，為農(nóng)業(yè)規(guī)劃和農(nóng)作物增產(chǎn)提供水文依據(jù)。森林水文學著重研究森林在水文循環(huán)中的作用即森林的水文效應，包括森林對降水、蒸發(fā)和徑流形成的影響。都市水文學是應用水文學中較年輕的分支學科著重研究城市發(fā)展中的水資源、墟市排水的環(huán)境效應和城市對徑流形成的影響等問題。 20世紀50年代以來，隨著科學技術的迅速發(fā)展，水文科學不斷引入許多其他學科的新成就，出現(xiàn)了一些新的分支學科，例如，在水文調(diào)查和水文預報中，研究遙感技術的應用，逐漸形成遙感水文學；在水文實驗、地下水運動研究中應用核技術，逐漸形成同位素水文學；隨機過程的理論和方法的引入，逐漸形成隨機水文學。這些新的分支學科雖然在成熟程度上都還不能與水文科學體系中原有學科相提并論，但它們表明，水文科學在繼續(xù)分蘗、不斷萌發(fā)新的分支。