Hydrological Modelling and the Water Cycle

Hydrological Modelling and the Water Cycle pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Coppola, Erika 编
出品人:
页数:291
译者:
出版时间:
价格:$ 236.17
装帧:
isbn号码:9783540778424
丛书系列:
图书标签:
  • 地球科学
  • 水文建模
  • 水循环
  • 水资源
  • 流域管理
  • 水文过程
  • 模型应用
  • 环境科学
  • 地球科学
  • 水文分析
  • 气候变化
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具体描述

This collected work reports on the state of the art of hydrological model simulation, as well as the methods for satellite-based rainfall estimation. Mainly addressed to scientists and researchers, the contributions have the structure of a standard paper appearing in most cited hydrological, atmospheric and climate journals. Several already-known hydrological models and a few novel ones are presented, as well as the satellite-based precipitation techniques. As the field of hydrologic modeling is experiencing rapid development and transition to application of distributed models, many challenges including overcoming the requirements of compatible observations of inputs and outputs are addressed. The many contributing authors, who are well established in this field, provide readers with a timely overview of the ongoing research on these topics. The level of interest and active involvement in the discussions clearly demonstrate the importance the scientific community places on challenges related to the coupling of atmospheric and hydrologic models.

城市群协同发展背景下区域水资源高效利用与可持续管理研究 图书简介 本书聚焦于当前中国乃至全球范围内日益凸显的城市群发展与区域水资源短缺、水环境恶化等核心挑战,深入探讨了在复杂社会经济驱动力与多尺度水文过程耦合作用下,实现区域水资源高效利用和可持续管理的理论框架、技术方法与实践路径。本书旨在为区域规划者、水资源管理者、政策制定者以及相关科研人员提供一套系统、前沿且具有可操作性的指导。 第一部分:城市群水资源系统的复杂性与挑战 城市群作为经济活动的核心载体,其快速的物质流、能量流和信息流交换,极大地重塑了区域水循环的自然格局。本部分首先对城市群水资源系统进行了界定,强调了其作为典型复杂巨系统的特性,包括高度的人工干预性、非线性和多目标冲突性。 1.1 城市群化进程中的水文响应机制 详细分析了城市化率、不透水面积扩张、土地利用变化(如绿地丧失、湿地退化)如何显著改变了区域产流、入渗和地表径流的时空分布特征。重点阐述了城市热岛效应、空气动力学变化对局地降水格局的微小但关键的影响。通过引入“城市化-水文反馈回路”的概念,揭示了城市扩张如何通过加剧内涝风险、降低地下水有效补给量等方式反噬城市自身的可持续性。 1.2 水资源供需矛盾的演变与结构性失衡 系统梳理了城市群内部水资源供需矛盾的特征。供给侧,关注多水源(地表水、地下水、非常规水)的综合优化配置问题,特别是区域间水资源调配(如跨流域调水工程)带来的生态和社会经济成本评估。需求侧,深入剖析了工业、农业(城郊农业)、生活及生态用水在不同发展阶段的结构性变化。特别强调了知识经济和高端制造业发展带来的对高品质、稳定水资源需求的提升,以及传统农业用水效率提升的瓶颈问题。 1.3 水环境承载力与水生态健康评估 本章引入了水生态系统健康(Water Ecosystem Health, WEH)的概念,不再仅仅关注水质指标,而是从生物多样性、河流连通性、水文节律恢复等方面,构建了多维度的评估指标体系。深入探讨了城市群内部点源、面源污染的交互作用,特别是新型污染物(如微塑料、药物残留)在城市水循环中的迁移转化规律及其对水生态系统的长期风险。提出了基于生态系统服务价值评估的水环境承载力动态阈值模型。 第二部分:区域水资源高效利用的理论与技术集成 针对前述挑战,本部分重点构建了一系列旨在提升水资源利用效率和韧性的技术集成与管理创新框架。 2.1 全域水资源承载力动态评估与空间优化配置模型 发展了耦合气候变化情景、社会经济发展预测与水文过程模拟的耦合模型,用以评估区域水资源承载力的动态变化。提出了基于“水足迹”和“虚拟水流”理论的城市群内部和外部水资源依赖性分析方法。构建了多目标、多约束的区域水资源空间优化配置模型,该模型不仅考虑经济效益最大化,还纳入了生态基流维护和水安全风险最小化的约束条件,尤其关注了跨行政区划的协同优化机制。 2.2 非常规水资源的高效循环与再利用技术 深入研究了城市雨水资源化利用(特别是低影响开发, LID 技术在城市群尺度上的集成应用)、中水回用与再生水在生态补水、工业冷却和城市绿化中的深度应用技术。详细阐述了膜生物反应器(MBR)、高级氧化技术(AOPs)在去除微量污染物方面的最新进展,并提出了基于风险评估的再生水安全利用标准体系构建思路。 2.3 智慧水务与数字孪生在城市群水系统管理中的应用 探讨了利用物联网(IoT)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和大数据分析技术构建城市群水资源管理决策支持系统(DSS)的架构。重点介绍了如何通过构建区域水系统的“数字孪生体”,实现对洪水、干旱、水质突发事件的实时预警、情景模拟和快速响应优化。详细论述了基于人工智能(AI)的用水负荷预测、管网漏损诊断和水质异常识别的算法优化。 第三部分:协同治理与水安全保障体系构建 水资源问题本质上是管理问题。本部分将研究的重点转向跨界、跨部门、跨层级的协同治理机制设计。 3.1 区域水资源协同治理的制度设计与激励机制 分析了现有行政区划管理体制在应对城市群水资源一体化需求时的结构性矛盾。提出了构建基于“流域-行政区”双重耦合的协同管理框架,并探讨了建立跨区域水权交易市场、建立横向生态补偿机制的可行性。重点研究了如何设计有效的激励措施(如碳税、水资源费率调整)来引导城市群内部各主体(工业企业、居民、农业用户)主动实施节水和减排行为。 3.2 气候变化背景下的区域水安全风险评估与韧性提升 将气候变化导致的极端天气事件(特大洪水、持续干旱)纳入区域水安全风险评估框架。构建了包含“暴露度-敏感性-适应能力”的区域水安全韧性指数(Water Security Resilience Index, WSRI)。提出了基于“分布式控制与集中管理相结合”的防洪抗旱体系建设策略,强调基础设施的冗余设计和“以水定城”的规划约束。 3.3 生态导向的水利工程优化与生态修复 批判性地审视了传统以“大工程”为主导的水利开发模式,倡导转向生态导向的工程实践。探讨了河流健康评估指标体系在水利规划中的应用,如何通过科学的生态基流保障措施,结合生态水利工程(如人工湿地、河流廊道恢复)来提升城市群水系的生态服务功能和自我净化能力。 本书的最终目标是提供一个从自然科学到社会科学、从技术工具到政策制度的综合解决方案,以期有效应对城市群发展对区域水资源构成的多重压力,实现人水和谐共生的可持续发展目标。

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