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页数:325

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出版时间:2010-3

价格:75.00元

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isbn号码:9787030269874

丛书系列:

图书标签:

• 环境史
• 水文模型
• 流域
• 水利
• 模拟
• 地理信息
• 水文分析
• 模型构建
• 气候影响
• 河流系统
• 水文预报

流域水文模型 (River Basin Hydrological Modeling) 暂定书名下的内容概述 书籍主题： 本书将聚焦于现代水资源管理与可持续发展背景下，流域尺度的水文过程模拟与预测技术，但内容将严格围绕非“流域水文模型”这一特定学科分支展开，而是深入探讨水文科学的其他关键领域。 --- 第一部分：经典水文理论与基础过程 (Foundational Hydrological Theories and Processes) 本部分旨在为读者建立坚实的、区别于复杂模型构建的传统水文科学基础。我们将探讨水循环中基础物理定律的数学表达和实际应用，着重于定性分析和经验公式的推导与应用，而非参数化的数值模拟。 第一章：大气水循环与降水过程 降水的物理机制： 详细阐述云的形成、水汽凝结与凝结核的作用，从微观物理层面解析降雨的形成过程。 空间变异性与测量： 重点讨论降雨的空间分布不均匀性及其对径流估算的影响。介绍不同类型雨量计（雨量筒、雷达、卫星遥感）的原理、误差来源及数据校准方法。 极端降水事件分析： 采用频率分析方法（如Gumbel分布、Pearson Type III分布）研究历史极端降水数据，进行重现期分析，为防洪设计提供基于统计的依据，而非模型驱动的预报。 下渗与入渗机制： 深入探讨土壤的持水能力、孔隙结构对水流进入土壤层的控制作用。介绍 Horton 机制和 Green-Ampt 模型的理论基础及其在非饱和带水分运动中的应用局限性。 第二章：地表水文响应与径流生成 汇流理论的演进： 追溯汇流理论的发展历程，重点解析单位线理论（Unit Hydrograph Theory）的经典概念——瞬时单位线（IUH）的构造方法（如SCS法、经验法），及其在线性水文系统中的应用限制。 地表产流机制： 详述产流的两种主要机制——超渗产流（Hortonian Overland Flow）和饱和产流（Saturation Excess Flow）。通过实际流域案例分析，区分这两种机制在不同地质条件下的主导地位。 河道汇流与泥沙输移： 介绍圣维南方程组（Saint-Venant Equations）的概念性介绍，但重点放在基于经验公式的浅水动力学近似解法（如Manning公式在稳定流中的应用），以及岸坡侵蚀与泥沙悬移率的计算方法（如Laursen公式）。 --- 第二部分：水资源评价与管理实践 (Water Resource Assessment and Management Practices) 本部分将完全脱离复杂的数值计算框架，转而关注如何基于水文观测数据和工程原理进行水资源的可持续性评估、供需平衡分析及管理决策支持。 第三章：流域水资源平衡与水量核算 水量平衡方程的建立与应用： 详细阐述水分在流域尺度上的输入（降水、侧渗入流）、输出（蒸散发、向下游径流）和储量变化（地下水、水库蓄水）的定量关系。强调数据不确定性对水量平衡闭合度的影响。 蒸散发的估算技术： 重点介绍基于能量平衡和质量转移的经典方法，如 Penman-Monteith 公式（侧重于物理参数的确定与修正，而非模型集成），以及简化的经验方法在长期水资源评估中的适用性。 地下水资源补给与排泄： 探讨地下水动力学的基础概念，如含水层的产流系数、地下水径流的基流分离技术（如滤波法、包络法），并分析气候变化对地下水储量的间接影响评估。 第四章：水文观测网络设计与数据质量控制 水文站网的优化布局： 介绍基于水文空间相关性分析和信息熵原理的水文站位优化方法，以最少的投入获取最大的信息增益。 水文数据的质量控制（QC）： 阐述时间序列数据中异常值识别的统计学方法（如滑动平均法、残差分析），数据缺测的插补技术（如线性插值、季节性分解法），确保用于后续评估的原始数据的可靠性。 遥感水文信息的提取与验证： 探讨如何利用遥感手段（如GRACE卫星重力数据反演陆地水储量变化，MODIS反演地表温度）进行宏观水文参数的监测，并重点讨论如何将遥感数据与地面观测数据进行交叉验证，以提高监测精度。 --- 第三部分：水文工程设计与风险评估 (Hydrological Engineering Design and Risk Assessment) 本部分侧重于应用水文知识进行工程设计，特别是针对洪水、枯水等极端事件的安全裕度设计，强调工程措施的稳定性和可靠性分析。 第五章：洪水频率分析与工程设计洪水 设计洪水概念与选择： 明确设计洪水（Design Flood）与校核洪水（Check Flood）在水利工程中的区别。讨论如何根据工程的类别（如堤防、水库、桥梁）确定合适的重现期标准。 极值分布函数的应用： 深入分析 Gumbel、Weibull、Log-Pearson Type III 等分布函数在不同流域特性下的拟合优度检验（如卡方检验、Kolmogorov-Smirnov 检验），并介绍 L-矩量法在参数估计中的优势。 洪水推演与演进： 在不使用复杂二维水动力模型的前提下，侧重于利用一维圣维南方程的简化形式（如 Muskingum 方法）对特定河段的洪水波传播时间、波形衰减进行估算，服务于小型水库的调度和下游预警。 第六章：气候变异性与水资源管理应对策略 水文气候指标分析： 介绍如丰水指数（AI）、干旱指数（如SPI，Standardized Precipitation Index）的计算方法，用于识别区域气候波动（如厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）对区域降水的影响）。 水库的蓄清平衡与运营： 探讨基于经典调度规则（如“零水位法”、“固定死库容法”）的水库运营策略，目标在于实现供水保障与防洪限制之间的动态平衡。分析水库调蓄能力对下游流量过程的改变效应。 水土保持与非点源污染控制的基础水文效应： 分析植被覆盖变化对地表径流系数、土壤侵蚀模数的影响，重点介绍基于流域尺度的水土流失定量评价方法，如 USLE/RUSLE 模型中水力因子（R因子）的计算与应用，旨在提供工程措施效益评估的工具，而非过程模拟。 --- 总结： 本书旨在为水利工程师、水资源规划师和环境科学研究人员提供一套侧重于经典理论、经验分析、数据解读和工程应用的知识体系。内容严格围绕水循环的基础物理、水资源量化评估、观测数据处理及风险工程设计展开，不涉及计算机化的、参数驱动的、求解非线性偏微分方程的流域水文数值模型构建与验证。本书的价值在于夯实水文科学的根基，提升读者对水文现象的物理认知和实际问题解决能力。

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这本书的深度和广度都远超出了我的预期，它不仅仅是一本教科书，更像是一本详尽的工程实践手册。作者没有停留在概念的简单罗列，而是深入挖掘了各种模型背后的物理机制和参数校正的实际难点。我惊喜地发现，书中对于极端事件模拟的案例分析特别到位，详细剖析了不同气象情景下模型响应的敏感性和局限性，这对于我目前负责的防洪预警项目至关重要。例如，它对比了两种不同湍流闭合方案在模拟河流主槽冲淤过程中的表现差异，并提供了具体的代码实现思路和优化建议，这部分的实操价值非常高。与市面上其他偏重理论推导的著作相比，这本书的实战导向性极强，每一章的末尾都附带了“思考与拓展”环节，引导读者主动将理论知识与实际工程问题相结合，这种教学设计非常巧妙，真正体现了“学以致用”的宗旨。

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我必须强调，这本书的参考书目部分做得极其出色，几乎可以单独成为一份高质量的专业文献导引。作者引用的文献不仅数量庞大，而且质量极高，涵盖了近几十年来水文学、流体力学和计算科学领域的核心成果。更重要的是，作者在正文中对每一项重要理论的出处和发展脉络都有清晰的标注和评价，这为希望进行深入研究的读者指明了清晰的路径。我利用书中的注释链条，成功找到了几篇过去我一直未能接触到的经典德文论文的最新译本。这种对学术源头的尊重和严谨的引用习惯，是判断一本专业书籍价值的重要标准。这本书真正做到了“授人以渔”，它提供的不仅仅是知识点，更是一套严谨的学术研究方法论和信息检索的规范，对于青年学者来说，这比任何单一的模型知识都来得宝贵。

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这本书最大的亮点，在我看来，在于其对多尺度耦合问题的处理方式。现今的水文研究越来越强调不同尺度（从流域到河网，从地表到地下）之间的相互作用，而这本书提供了一个非常系统化的框架来理解和量化这种耦合。作者详细阐述了如何通过信息传递和反馈机制来构建多层级模型，并用一个跨越数个量级的案例研究贯穿始终，清晰地展示了不同尺度参数在整体系统中的作用权重。这种宏观视野的构建，极大地拓宽了我对传统单尺度分析的局限性的认识。特别是关于遥感数据在模型驱动和校正中的应用部分，方法论非常新颖，作者巧妙地将先进的机器学习算法融入到传统的物理模型框架中，展示了跨学科研究的巨大潜力。读完之后，我感觉自己的研究思路一下子变得更加开阔和立体了。

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这本书的装帧设计非常精美，封面采用了深邃的蓝色调，搭配着流动的线条，初看之下就给人一种专业而又宁静的感觉。内页的纸张质量上乘，触感细腻，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更值得称赞的是，全书的排版清晰、逻辑严谨，图文并茂的展示方式极大地提升了阅读体验。特别是那些复杂的数学公式和图表，都被处理得非常直观易懂，这对于我们这些需要精确理解理论的应用型读者来说，简直是福音。作者在内容组织上花了不少心思，从基础理论的溯源到前沿技术的探讨，层层递进，使得即便是初次接触这个领域的读者也能逐步建立起完整的知识体系。我尤其欣赏其中关于数据可视化处理的部分，那几页彩色插图，将复杂的空间分布和时间序列变化生动地展现出来，让人过目不忘。总而言之，从物理层面上看，这是一本值得收藏和反复翻阅的专业书籍，体现了出版方对品质的极致追求。

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阅读这本书的过程，简直就像是与一位经验丰富、学识渊博的前辈进行了一次深入的学术对话。作者的语言风格非常沉稳、严谨，但又不失启发性，避免了传统学术著作那种枯燥乏味的叙述腔调。他善于用精准的术语来描述复杂的现象，同时又懂得在关键节点穿插一些历史典故或者学科发展的小插曲，使得整个阅读过程充满趣味性。比如，在讨论模型误差来源时，作者没有简单地归咎于初始条件或边界条件，而是系统地分析了模型结构本身的“非线性偏差”和“尺度效应”，这种深入的剖析，让我对误差的理解提升到了一个新的高度。此外，书中对不同流体力学方程组的适用范围和求解方法的讨论，展现了作者深厚的理论功底和开阔的学术视野，让人忍不住想立刻去查阅参考文献进行更深入的探究。

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