Hydrological Modelling in Arid and Semi-arid Areas pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Wheater, Howard/ Sorooshian, Soroosh/ Sharma, K. D.

出品人:

页数:206

译者:

出版时间:2007-12

价格:$ 181.93

装帧:

isbn号码:9780521869188

丛书系列:

图书标签:

水文建模
干旱区
半干旱区
水资源管理
降雨径流模型
蒸发
地下水
水文过程
气候变化
模型应用

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具体描述

Arid and semi-arid regions are defined as areas where water is at its most scarce. The hydrological regime in these areas is extreme and highly variable, and they face great pressures to deliver and manage freshwater resources. However, there is no guidance on the decision support tools that are needed to underpin flood and water resource management in arid areas. UNESCO initiated the Global network for Water and Development Information for arid lands (GWADI), and arranged a workshop of the world's leading experts to discuss these issues. This book presents chapters from contributors to the workshop, and includes case studies from the world's major arid regions to demonstrate model applications, and web links to tutorials and state of the art modelling software. This volume is a valuable reference for researchers and engineers working on the water resources of arid and semi-arid regions.

气候变迁与水资源管理：干旱与半干旱地区的生态水文学前沿探索图书简介在全球气候系统日益复杂化和极端天气事件频发的背景下，水资源的可持续管理已成为人类社会面临的最严峻挑战之一，尤其是在那些原本就水资源稀缺的干旱和半干旱地区。本书《气候变迁与水资源管理：干旱与半干旱地区的生态水文学前沿探索》并非对传统水文模型（如您提到的《Hydrological Modelling in Arid and Semi-arid Areas》）的重复或侧重，而是立足于当前生态系统服务、气候不确定性以及先进遥感与数据科学技术融合的新视角，深入探讨在快速环境变化下，干旱和半干旱地区水循环的动态机制、生态系统响应及其综合管理策略。本书的核心目标是构建一个跨学科的知识框架，将传统的水文科学、生态学、大气科学和地理信息系统（GIS）深度整合，以应对该地区独有的复杂性——即水资源供应的极端波动性、植被对水分胁迫的敏感性，以及人类活动对地下水和地表水系统的长期影响。第一部分：干旱半干旱系统的基础与挑战本部分奠定了理解该区域水文生态复杂性的基础。我们首先系统回顾了干旱与半干旱气候分类的最新标准，强调了“水文不稳定”作为该区域特征的本质。章节一：气候不确定性与极端事件的谱系本章详细分析了全球气候模型（GCMs）在干旱和半干旱区域预测中的局限性与改进方向。重点讨论了间歇性、高强度降水事件（Flash Floods）的频率和强度变化，以及长期干旱期（Droughts）的演变特征。我们利用最新的古气候学证据，重建了过去数百年该区域降水变率的自然基线，为评估当前人类影响下的变化提供了历史参照。此外，本章还探讨了气温上升对地表蒸散发（Evapotranspiration, ET）需求的驱动作用，以及这种驱动如何加剧了水分亏缺。章节二：生态系统对水分胁迫的敏感性与湿润地区不同，干旱地区的生态系统服务与水文过程是高度耦合的。本章深入研究了植被冠层结构、根系分布深度与水分获取策略之间的关系。我们引入了“生态水文阈值”（Ecohydrological Thresholds）的概念，定义了植被群落从稳态转向功能性崩溃的关键水分压力点。重点分析了灌丛地、稀树草原和沙漠植被如何通过改变地表反照率、土壤粗糙度和土壤有机质含量，反过来反馈影响局部微气候和水文循环。这部分内容强调了生态健康与水资源可用性之间的双向反馈回路。第二部分：先进观测技术与数据驱动的理解传统地面观测在广袤而人烟稀少的干旱区往往存在覆盖不足的问题。本部分聚焦于如何利用新兴的遥感技术和数据融合方法，获取高时空分辨率的水文与生态信息。章节三：高分辨率遥感在水分循环监测中的应用本章详细介绍了利用合成孔径雷达（SAR）监测土壤含水量（Soil Moisture）的最新进展，并对比了微波辐射计和光学传感器在植被覆盖度（LAI）和冠层含水量估算中的优劣。特别关注了植被光学遥感如何用于评估植被的生理水分状态（如叶水势或荧光变化），从而实现对干旱胁迫的早期预警。此外，我们还涵盖了如何利用地形分析和LiDAR数据来精确刻画地表水流路径和汇流过程，这对于理解突发性洪水至关重要。章节四：水文时间序列分析与非线性建模本章超越了传统的线性水文响应模型。我们探讨了如何应用时间序列分析、经验正交函数（EOF）和经验模态分解（EMD）等技术，来分离干旱区水文信号中的长期趋势、周期性波动和随机噪声。重点介绍了基于机器学习（如支持向量机、随机森林）和深度学习（如长短期记忆网络LSTM）来构建水文变量（如基流、地下水位）的非线性预测模型，特别是在数据稀疏和非平稳性强的环境下，这些模型展现出的潜力。第三部分：综合管理与适应性策略水文过程的理解最终要服务于决策和管理。本部分将理论与实践相结合，探讨了在气候不确定性下，如何制定更具韧性的水资源管理方案。章节五：地表水与地下水系统的耦合管理在干旱区，地表水和地下水往往是同一个水文系统的不同表现形式。本章深入探讨了地表水提取对地下水补给的影响（反之亦然），并分析了人类过度开采导致的地面沉降和水质退化问题。我们提出了基于“水资源足迹”（Water Footprint）的评估框架，用于量化不同经济部门（如农业、能源生产）对有限水资源的消耗强度和公平性。同时，探讨了人工补给地下水（Managed Aquifer Recharge, MAR）技术在干旱区水资源储存中的可行性与限制。章节六：基于生态系统的水管理（Ecohydrological Management）本章提出了从单纯的“水资源工程”向“生态系统服务保障”转变的管理理念。这包括了： 1. 最小生态需水量的确定：利用生态模型反演确定维持关键物种或生态系统结构稳定所需的最小水量。 2. 流域尺度的水文连通性恢复：识别并移除阻碍自然水流路径和生态廊道的障碍，促进间歇性河流或溪谷的自然连通性。 3. 恢复性景观设计：推广使用能减缓径流、增加入渗的“海绵式”土地管理技术，例如在集水区上游建设小型蓄水结构和退耕还林还草的优化策略。结语：面向未来的韧性与适应本书的结语展望了在数据科学、人工智能和新型气候科学指导下，未来干旱和半干旱地区水资源管理的演进方向。强调跨学科合作、透明的决策支持系统以及社区参与在构建气候韧性水利体系中的不可或缺性。本书内容面向水文学、环境科学、地理信息科学、生态学以及水利工程领域的学者、高级本科生和研究生，同时也为面临水资源短缺挑战的政策制定者和区域规划师提供了一套前沿且实用的分析工具和管理思路。它提供了一种不同于传统模型驱动分析的、更注重生态反馈和数据集成的前沿视角。