小船在河中顺水行驶，设水流速度为

你理解错了，不是“水的位移”，而是“船对水的位移”.意思是说，对于水来说，船是否移动了。
由于草帽落入水中并没有发生移动，所以当船与草帽相遇时，船相对于水也没有移动，也就是没有位移。

船对水的位移就是以河水为参照系，船的位移是多少。
以水为参照系的话，帽子是不动的（因为帽子自己不会动，只能顺水漂流），所以不管船开了多远，回到帽子所在的点就是回到起点，位移当然是0。

听不明白，越看越糊涂。