1.4 水文现象的特点

系统地观测、收集水文资料，不断地归纳、推断水文现象的特点和变化规律，为桥涵工程预估未来运用期间可能面临的水文情势，为工程设计和管理提供科学依据，这是桥涵水文的基本任务。

水文现象在各种自然因素和人类活动的影响下，其水量、水质及其空间分布和时间变化都显得极为复杂。尽管如此，人们在长期观测和实验中逐步认识了水文现象的一些重要特点，包括以下方面。

1.在时间变化上存在着准周期性和随机性

地球公转和自转，地球与月球的相对运动，以及太阳黑子等太阳活动的周期性变化，导致太阳辐射的变化呈现一定的周期性，使得水文现象的变化也表现出相应的周期性特征。例如，潮汐河口的水位存在以半个或一个太阴日（24h50min）为周期的日变化；河流每年出现水量相对丰沛的汛期和水量相对较少的枯季，表现出以一年为周期的变化；经长期观测发现，河川的水量存在着连续丰水年与连续枯水年的交替变化，呈现出以多年为周期的变化。水文现象的这些周期性变化又具有不重复性，所以一般称之为准周期性，反映了水文现象随时间变化的确定性一面。水文现象随时间变化的不确定性即为它的随机性，这主要是因为水文现象主要是由降水引起的，而降水本身是一种受大气环流、气候变化等影响的典型随机过程，此外，影响水文现象的下垫面因素、人类活动因素也具有随机性，这些因素的相互作用以及组合作用在时空上的变化也呈现出明显的随机性。

2.在空间分布上存在着地带性和特殊性

地带性主要反映了水文现象随空间变化存在确定性的一面。例如，东亚地区的年降水量和年径流量都存在着随纬度和离海洋距离的增大而自东南向西北逐渐减少的趋势，这主要是各地的气候因素和其他自然条件随地理位置呈现规律性变化的缘故。水文现象随空间变化的不确定性是它的特殊性，这主要是各地的下垫面因素和人类活动因素呈现明显的局部性变化的缘故。例如，岩溶地区的降雨径流特征与它周围的非岩溶地区的降雨径流特征往往具有明显的差异，人类活动较强烈地区（例如城市）的降雨径流特征与它周围人类活动较轻微地区（例如自然保护区）的降雨径流特征也往往具有明显的差异。

3.在时间变化和空间分布上存在着关联性和相似性

水文现象的关联性是指同一水文现象的自相关性，不同水文现象之间的相关性，以及水文现象与其他现象之间的相关性。例如：不同时段的水文时间序列一般具有各自的自相关结构，同一河流的上、下游水文现象一般存在着显著的相关性，同一流域上的暴雨与洪水则存在着确定性因果关系。水文现象的相似性是指地理位置相近、气候因素与地理条件相似的河流或河段，其水文现象特性亦相似。例如，中国流域的降水量和径流量多为南方大，北方小；沿海大，内陆小；山区大，平原小。其相对变化幅度也存在北方大，南方小；内陆大，沿海小；山区大，平原小。湿润地区的河流，其水量丰富，年内分配（年内流量变化过程）也比较均匀，干旱地区的河流，其水量均不足，年内分配亦不均匀；同一地区的不同河流，其汛期与枯水期都十分相近，径流变化过程也十分相似。水文现象的这些相似性是缺乏实测资料地区移用相似地区实测资料的理论依据，水文学中称之为相似比照法或水文比拟法。

4.在时间变化和空间分布上存在着尺度性

不同时间尺度或空间尺度的水文现象之间，呈现显著不同的特性，不同时间尺度或空间尺度的水文现象之间的相互转换至今仍十分困难。