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出版者:

作者:Ojha, C. S. P./ Berndtsson, R./ Bhunya, P.

出品人:

页数:512

译者:

出版时间:2008-7

价格:$ 28.25

装帧:

isbn号码:9780195694611

丛书系列:

图书标签:

• 水文工程
• 水文学
• 水资源
• 工程应用
• 水文模型
• 降雨径流
• 洪水分析
• 地下水
• 水利工程
• 环境水文学

经典水利工程力学基础：流域水文过程与工程应用 本书聚焦于水文科学的基石理论，深入探讨流域尺度上的水循环机制、水文要素的量化分析及其在水利工程设计与规划中的实际应用。 本书旨在为水利工程、土木工程、环境科学以及地理信息科学等领域的学生、研究人员及一线工程师提供一套系统、严谨且具有前瞻性的理论框架与实践指导。 第一部分：水文循环与流域概论 本部分奠定了理解现代水文科学的基础，清晰界定了研究对象——流域的物理边界、水文响应特征及其在宏观环境中的作用。 第一章：水文地理学基础与流域形态分析 本章首先确立了水文地理学的基本概念，详细阐述了水循环的基本组成要素：降水、蒸发、入渗、径流的相互作用及其能量驱动机制。重点分析了流域的定义、空间形态特征，包括汇水面积、坡度、河网密度、形态因子（如延伸度和封闭度）等几何参数的测量方法（基于传统测量学和现代遥感技术）。特别讨论了流域形态对水文响应速度和洪水特性的影响，例如，陡峭、紧凑的流域通常表现出更快的洪峰。 第二章：降水过程的观测、分析与设计 降水是水文过程的起始驱动力。本章详尽介绍了不同类型的降水（雨、雪、雹）的形成机制与空间分布规律。在观测方面，系统梳理了雨量计（标准型、翻斗式）、雨量雷达和卫星遥感在降水监测中的优缺点及数据校正技术。 在分析层面，深入探讨了统计水文在降水极值分析中的核心地位。详细讲解了频率分析方法，包括概率分布函数的选取（如Gumbel、Log-Pearson Type III）、重现期和超遇率的计算。更进一步，本章引入了设计暴雨的概念，阐述了等值线法、水文分区法在确定设计暴雨强度-历时-频率曲线（IDF曲线）过程中的具体步骤和技术规范，强调了短历时强降水的空间不均匀性修正。 第三章：蒸散发的量化模型与不确定性 蒸发（Evaporation）和蒸腾（Transpiration）是水循环中能量损失最大的环节。本章从热力学和气体动力学角度出发，剖析了水汽在土壤、植被和水面之间的交换过程。 系统对比了多种蒸散量估算模型： 1. 能量平衡法：重点讲解布格尔曼（Bowen Ratio Energy Balance, BREB）方程的应用及限制。 2. 质量传输法：如Dalton类公式，强调风速和饱和水汽压差的作用。 3. 综合/半经验模型：如Penman-Monteith公式，阐述其作为FAO推荐标准的物理基础和参数敏感性分析。 针对实际工程应用，本章还讨论了潜在蒸散量（PET）与实际蒸散量（AET）的区别，并介绍了地表水体和植被冠层蒸散的时空尺度效应。 第二部分：地表与地下水文响应 本部分聚焦于降水转化为地表径流和地下水储蓄的关键过程，并引入了现代水文模型进行过程模拟。 第四章：入渗、土壤水分运动与地下水补给 本章深入探讨了土壤对水分的截持与传输。详细介绍了土壤水势（势能）的概念，包括基质势、重力势和压力势。在入渗过程模拟方面，重点阐述了Horton入渗方程和Green-Ampt模型的适用条件与参数确定。 地下水动力学部分，基于达西定律（Darcy's Law），推导了渗流方程，分析了稳定流和非稳定流在含水层中的运动特征。对地下水补给机制进行了分类讨论（如主动补给、被动补给），并介绍了地下水储量估算（如水量平衡法、抽水试验法）在水资源规划中的作用。 第五章：地表径流生成理论与汇流过程 地表径流的生成是洪水分析的核心。本章首先区分了三种主要的产流机制：超渗产流（Hortonian Over-land Flow）、饱和产流（Saturation Excess Flow）和基流（Baseflow）。强调了流域下垫面、土壤导水性在决定主导产流模式中的关键作用。 在汇流过程模拟方面，本章详细讲解了单位线理论（Unit Hydrograph, UH）的推导、应用与局限性。重点介绍了S型线（S-Curve）的构建方法，以及线性和非线性汇流模型，如SCS-CN方法（土壤保持局限曲线法）在初步估算地表径流总量中的应用。 第六章：水文过程的系统模拟：概念模型与分布式模型 为了精确预测复杂流域的水文响应，本章介绍了水文过程的数值模拟方法。 1. 集总式（Lumped）概念模型：如Stanford Watershed Model（SWM）的结构，展示了如何将流域划分为储水单元并进行串并联。 2. 分布式模型：引入基于GIS的网格化（Grid-based）模型，如SHE或HEC-HMS，阐述如何将空间异质性（土地利用、地形坡度）纳入模型计算，实现对水文过程空间分布的模拟。 本章强调了模型校正（Calibration）和验证（Validation）的科学性，以及模型参数在不同气候区和地貌条件下的可迁移性问题。 第三部分：水文分析在工程中的应用 本部分将前述理论知识转化为具体的工程设计依据，是水文科学与工程实践的桥梁。 第七章：水文洪水分析与设计洪水计算 洪水是水利工程设计中必须考虑的最主要风险因素。本章全面系统地介绍了设计洪水的确定流程： 1. 历史洪水分析：利用洪水痕迹资料进行复原与分析。 2. 设计洪水频率分析：回归到第一章的统计方法，针对大江大河（长历时）和小流域（短历时）分别选取合适的频率曲线。 3. 设计洪水计算：结合概率水文分析结果与水文模型（如HEC-HMS），推算特定重现期下的瞬时流量峰值（Qp）、洪量（V）和洪水过程线。 特别关注不完全信息下的洪水估算，例如，在缺乏长系列资料时如何利用相关性分析和流域特征参数进行推估。 第八章：水文水力学交汇：河道整治与防洪标准 本章探讨水文成果如何直接指导防洪工程设计。详细讲解了水面线计算，包括明渠恒定流的曼宁公式应用，以及如何利用标准步进法（Standard Step Method）求解非常规断面的洪水演进过程。 深入讨论工程防洪标准的确定原则：根据工程的经济价值、社会功能和人员安全要求，合理选取设计洪水重现期（如堤防、水库、城市排涝标准）。分析了超标准洪水的风险评估及其在非常规工程设计（如溢洪道设计、溃口防护）中的考量。 第九章：水资源评估与可持续利用 水资源管理是现代水利工程的永恒主题。本章侧重于水资源量的确定与可持续利用策略。 1. 水资源承载力分析：基于流域多年的水量平衡，计算可供利用水量（Gross Draftable Water），并扣除生态基流（Environmental Flow）。 2. 水文干旱分析：使用标准化降水指数（SPI）或标准化降水蒸散指数（SPEI）对干旱事件进行分级与时空演变分析。 3. 水库库容优化设计：应用水文模拟技术（如Rosser-Thomas法、质量平衡法）确定水库的兴利容积与防洪库容的平衡点，实现水资源的高效调配。 本书力求在理论深度和工程实用性之间取得完美平衡，其严谨的数学推导和丰富的工程案例分析，使其成为水文工程领域不可或缺的工具书。

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