1.4 水文現象的特點

系統地觀測、收集水文資料，不斷地歸納、推斷水文現象的特點和變化規律，為橋涵工程預估未來運用期間可能面臨的水文情勢，為工程設計和管理提供科學依據，這是橋涵水文的基本任務。

水文現象在各種自然因素和人類活動的影響下，其水量、水質及其空間分布和時間變化都顯得極為復雜。盡管如此，人們在長期觀測和實驗中逐步認識了水文現象的一些重要特點，包括以下方面。

1.在時間變化上存在著準周期性和隨機性

地球公轉和自轉，地球與月球的相對運動，以及太陽黑子等太陽活動的周期性變化，導致太陽輻射的變化呈現一定的周期性，使得水文現象的變化也表現出相應的周期性特征。例如，潮汐河口的水位存在以半個或一個太陰日（24h50min）為周期的日變化；河流每年出現水量相對豐沛的汛期和水量相對較少的枯季，表現出以一年為周期的變化；經長期觀測發現，河川的水量存在著連續豐水年與連續枯水年的交替變化，呈現出以多年為周期的變化。水文現象的這些周期性變化又具有不重復性，所以一般稱之為準周期性，反映了水文現象隨時間變化的確定性一面。水文現象隨時間變化的不確定性即為它的隨機性，這主要是因為水文現象主要是由降水引起的，而降水本身是一種受大氣環流、氣候變化等影響的典型隨機過程，此外，影響水文現象的下墊面因素、人類活動因素也具有隨機性，這些因素的相互作用以及組合作用在時空上的變化也呈現出明顯的隨機性。

2.在空間分布上存在著地帶性和特殊性

地帶性主要反映了水文現象隨空間變化存在確定性的一面。例如，東亞地區的年降水量和年徑流量都存在著隨緯度和離海洋距離的增大而自東南向西北逐漸減少的趨勢，這主要是各地的氣候因素和其他自然條件隨地理位置呈現規律性變化的緣故。水文現象隨空間變化的不確定性是它的特殊性，這主要是各地的下墊面因素和人類活動因素呈現明顯的局部性變化的緣故。例如，巖溶地區的降雨徑流特征與它周圍的非巖溶地區的降雨徑流特征往往具有明顯的差異，人類活動較強烈地區（例如城市）的降雨徑流特征與它周圍人類活動較輕微地區（例如自然保護區）的降雨徑流特征也往往具有明顯的差異。

3.在時間變化和空間分布上存在著關聯性和相似性

水文現象的關聯性是指同一水文現象的自相關性，不同水文現象之間的相關性，以及水文現象與其他現象之間的相關性。例如：不同時段的水文時間序列一般具有各自的自相關結構，同一河流的上、下游水文現象一般存在著顯著的相關性，同一流域上的暴雨與洪水則存在著確定性因果關系。水文現象的相似性是指地理位置相近、氣候因素與地理條件相似的河流或河段，其水文現象特性亦相似。例如，中國流域的降水量和徑流量多為南方大，北方小；沿海大，內陸小；山區大，平原小。其相對變化幅度也存在北方大，南方小；內陸大，沿海小；山區大，平原小。濕潤地區的河流，其水量豐富，年內分配（年內流量變化過程）也比較均勻，干旱地區的河流，其水量均不足，年內分配亦不均勻；同一地區的不同河流，其汛期與枯水期都十分相近，徑流變化過程也十分相似。水文現象的這些相似性是缺乏實測資料地區移用相似地區實測資料的理論依據，水文學中稱之為相似比照法或水文比擬法。

4.在時間變化和空間分布上存在著尺度性

不同時間尺度或空間尺度的水文現象之間，呈現顯著不同的特性，不同時間尺度或空間尺度的水文現象之間的相互轉換至今仍十分困難。