具体描述
现代水文学：地球水循环的系统性考察 绪论：水，驱动地球系统的生命之源 水，作为地球表面最普遍的物质，其形态、分布与循环构成了我们理解地球系统运作的核心。《现代水文学》 一书旨在提供一个全面、深入且系统性的框架，用以剖析水在自然界中的运动规律、物理化学性质及其与大气、岩石圈、生物圈之间错综复杂的相互作用。本书的重点在于对水循环的宏观驱动力、微观过程解析，以及如何利用现代科学工具对水资源进行量化、预测与可持续管理。 本书摒弃了将水文学视为单一学科的传统视角，而是将其定位为一门高度交叉的科学，深度融合了流体力学、热力学、土壤物理学、遥感技术、地球化学乃至气候建模的前沿成果。我们关注的焦点是如何从流域尺度到全球尺度，准确描绘水资源的“生命轨迹”——从降水形成，到地表径流、入渗、蒸发、再到最终汇集于海洋或地下储存的全过程。 --- 第一部分：水文循环的基础理论与驱动力 本部分为理解后续复杂水文过程奠定了坚实的理论基础。我们从最基本的物理定律出发，探讨水在不同相态间的能量转换与物质传输机制。 第一章：水文循环的能量平衡与质量守恒 水文循环的本质是能量（主要是太阳辐射）驱动下的物质（水分子）传输过程。本章详细解析了地表能量平衡方程，重点探讨了净辐射、感热通量、潜热通量（与蒸散发直接相关）的量化方法。质量守恒定律在水文中的应用被提升到流域尺度的水量平衡分析。我们将引入最新的全球数据产品，展示如何利用连续时间序列的观测数据来验证和修正传统的边界条件假设，特别是在极端气候事件下，质量平衡的瞬时扰动分析。 第二章：大气水文过程：降水与蒸散发的物理机制 降水的形成机制，从微物理过程（云滴增长、凝结核作用）到天气动力学控制，被细致分解。我们不仅讨论了降雨量和降雨强度的统计特性，还深入探讨了降雪、霰、雹等固态和混合态降水的参数化模型，及其对径流过程的独特贡献。 蒸散发（Evapotranspiration, ET）是水循环中不确定性最高的环节。本章系统梳理了从蒸发皿法到彭曼-蒙特斯（Penman-Monteith）模型的演进，重点分析了植被冠层截留、土壤水分胁迫对实际蒸散发（Actual ET）的调控作用。引入卫星遥感反演的ET数据，对比地面涡度协方差（Eddy Covariance）测量结果，评估不同尺度模型在复杂下垫面上的适用性。 --- 第二部分：地表水文动力学与河流系统 本部分聚焦于水体在地表流动与汇集的过程，这是水文工程与防洪抗旱的核心依据。 第三章：地表产流与坡面水流动力学 地表产流是理解洪水形成的关键。我们区分了超渗产流（Hortonian Overland Flow）和饱和产流（Saturation Excess Overland Flow）的机制，并结合了详细的土壤入渗率（Infiltration Rate）模型（如Horton、Green-Ampt）。坡面水流的运动学采用圣维南方程（Saint-Venant Equations）的简化形式（如Kinematic Wave Model）进行描述，重点阐释了水力坡度、粗糙度系数（Manning's 'n'）与流速、汇流时间的关系。 第四章：河道水流与洪水传播模型 河道水流动力学是水力学与水文学的交汇点。本章详尽论述了一维和二维的圣维南方程组，及其在计算水面线、流量脉冲传播中的应用。针对河流塑造、冲淤过程，我们引入了泥沙输运理论，分析水流携带悬移质和推移质的能力。此外，对洪水预报系统（如HEC-RAS、MIKE 11）的结构、输入数据要求及不确定性分析进行了深入剖析。 第五章：流域汇流模型与水文响应 将分散的产流汇集至河道，需要依赖可靠的流域模型。本书系统介绍了基于物理过程的分布式模型（如TOPMODEL、CN-SCS方法在现代应用）与概念性水库模型（如线性水库模型）。重点是时间汇流过程的描述，如单位线理论（Unit Hydrograph）的构建与修正，特别是在非线性响应和流域非均质性情境下的应用。 --- 第三部分：水与岩石圈的相互作用：入渗、土壤水与地下水补给 理解水如何在地下储存和运动，对于水资源可持续开发至关重要。本部分将水文学的视角转向地下介质。 第六章：土壤水文过程与非饱和带流动 土壤水是连接地表与地下水系统的桥梁。本章深入研究了土壤的水力特性，包括孔隙度、含水率曲线和压力水头-饱和度关系。重点解析了Richards方程在非饱和带的数值求解方法，以及土壤水分通量（Flux）的量化。对土壤水分运动的宏观描述（如水力传导度）与微观介质结构（如孔隙网络模型）的耦合进行了探讨。 第七章：地下水补给与水文地质联系 地下水补给机制（Recharge Mechanisms）是地下水资源管理的基础。我们分析了不同地质构造下（如喀斯特、裂隙基岩、沉积层）的有效补给率计算方法，从气候因子到地质渗透性的敏感性分析。引入了稳定同位素示踪技术（如$^{18} ext{O}, ^2 ext{H}$），用于区分地表水、降水和陈旧水在地下水补给中的贡献比例。 第八章：水文频率分析与水资源评估 本部分转向统计水文学的应用。对于水文设计（如水库、堤防）至关重要的频率分析，我们详细讨论了极端值理论（如Gumbel分布、Log-Pearson Type III分布）的参数估计与拟合优度检验。同时，对区域水资源潜力评估进行了专门章节，包括多年平均径流估算、基流分离技术，以及考虑气候变化情景下的可持续采水量确定。 --- 第四部分：水文系统的监测、建模与前沿技术 现代水文学的进步依赖于观测技术的革新和计算能力的提升。本部分展望了水文学的前沿发展方向。 第九章：遥感与地理信息系统在水文中的应用 遥感技术已成为获取大规模、高时空分辨率水文数据的核心手段。本书详细介绍了可用于水文分析的主要传感器（如GRACE/GRACE-FO用于储水量变化、MODIS/VIIRS用于地表温度和植被指数、SAR用于淹没面积监测）。GIS平台则被用作集成多源异构数据的空间分析工具，特别是用于建立流域水文模型、进行空间变异性分析和水文空间化。 第十章：现代水文过程的数值模拟与不确定性 水文模型已从经验模型转向基于物理机制的分布式模型。本章探讨了最新的求解器技术，如有限元法、有限体积法在求解复杂的二维/三维水流方程中的应用。重点是模型校准、验证（Calibration and Validation）的流程，以及如何通过贝叶斯方法或蒙特卡洛模拟来量化模型输入参数、结构设定和初始条件带来的预测不确定性，以指导更稳健的决策。 第十一章：水文气候反馈与未来挑战 最后，本书关注水文系统在更宏大的气候变化背景下的响应。我们分析了全球环流模型（GCMs）输出的气候情景如何驱动水文情景模拟，特别是对极端降水、干旱频率和冰川融水的影响。讨论了水资源系统在人类活动（如土地利用变化、水库调度）与气候变化双重压力下的韧性（Resilience）与适应策略。 --- 《现代水文学》 旨在成为水利工程师、环境科学家、地球科学研究人员以及高级水文专业学生的必备参考书。它不仅提供了严谨的理论推导和成熟的分析方法，更强调将这些工具应用于解决现实世界中复杂的水文挑战。本书的结构设计确保了读者能够系统地掌握从微观物理过程到宏观流域响应的全景视角。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有