流域產(chǎn)匯流模型及水文模型

前言

　　水是生命之源，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，人類社會正面臨著“水多、水少和水臟”三大問題的困擾，主要體現(xiàn)在洪澇災(zāi)害、干旱缺水和水污染，這些都嚴(yán)重地制約了人類社會的發(fā)展，因此這些水問題的解決是關(guān)系到人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要問題，因而對水文學(xué)的深入研究是人類社會的需要，而流域產(chǎn)匯流的研究是水文學(xué)的核心內(nèi)容之一。同時，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，流域產(chǎn)匯流模擬及水文模型的研究與應(yīng)用也取得了重要的進展。為此，我們結(jié)合近年來的研究成果及對流域產(chǎn)匯流的認識，撰寫了此書?！　”緯粤饔蚪涤陱搅鳟a(chǎn)匯流理論為基礎(chǔ)，以流域水文模型的研究和應(yīng)用為核心內(nèi)容。主要包含四個方面內(nèi)容：首先介紹流域水文循環(huán)及產(chǎn)匯流計算的一些基本專業(yè)知識，主要是如何模擬流域產(chǎn)匯流中的各個物理過程；其次，以新安江模型為核心，介紹了新安江模型及其改進模型，這些模型包括新安江模型、蓄滿-超滲兼容模型、垂向混合模型、ARNO模型及VIC模型，并對其進行了理論和應(yīng)用上的比較；再次，介紹了半分布式流域水文模型——TOP-MODEL模型及適用于半干旱半濕潤地區(qū)的半分布式月水量平衡模型，并對其應(yīng)用進行了研究；最后，在介紹水文科學(xué)領(lǐng)域中如何分析和利用空間地理信息，建立地理空間信息和水文過程的聯(lián)系模擬的基礎(chǔ)上，介紹了國外幾個比較成熟的、具有代表性的分布式流域水文模型及其應(yīng)用?！　”緯珊屎绾屯踅鹦窃诰C合國內(nèi)外許多資料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過反復(fù)醞釀編寫而成，參考和引用了大量國內(nèi)外學(xué)者的有關(guān)論著，吸收了同行們的辛勤勞動成果，作者從中得到了很大的收益和啟發(fā)，在此謹(jǐn)向各位學(xué)者表示衷心的感謝！其中一些研究是兩位作者在攻讀博士期間的研究成果，在此也對導(dǎo)師郭生練教授表示誠摯的謝意。　　由于流域降雨徑流形成過程的復(fù)雜性，作者水平有限，編寫時間倉促，書中的一些觀點與方法可能存在爭議和缺陷；在引用文獻時，也可能存在掛一漏萬的問題，殷切希望同行專家和廣大讀者給予批評指正，請將意見反饋給作者，以便作者在今后的研究工作中不斷補充和完善。

內(nèi)容概要

《流域產(chǎn)匯流模型及水文模型》以流域水文循環(huán)、產(chǎn)匯流模擬計算為理論基礎(chǔ)，詳細地介紹了我國水文預(yù)報實踐中常用的概念性流域水文模型、半分布式流域水文模型和分布式流域水文模型。其中概念性流域水文模型以應(yīng)用廣泛的新安江模型為代表，以及它的一些有特色的改進模型，如蓄滿-超滲兼容模型、垂向混合模型、ARNO模型和VIC模型等，并從理論和應(yīng)用上進行了分析比較；半分布式流域水文模型以TOPMODEL模型為代表，并建立了適用于黃河流域的半分布式月水量平衡模型，進行了應(yīng)用研究。最后詳細介紹了TOPAKI、MAKESHE、IHDM和ARC／EGMO等4個具有代表性的分布式流域水文模型。　　《流域產(chǎn)匯流模型及水文模型》可供水文水資源方面的科技工作者參考，也可作為相關(guān)專業(yè)教師、研究生和本科生的教學(xué)參考書。

書籍目錄

前言第一章 流域產(chǎn)匯流計算理論基礎(chǔ)　第一節(jié) 流域水循環(huán)過程　第二節(jié) 降水時空分析方法　第三節(jié) 下滲　第四節(jié) 蒸散發(fā)　第五節(jié) 流域產(chǎn)流計算　第六節(jié) 流域匯流計算　第七節(jié) 河道流量演算第二章 新安江及其改進模型　第一節(jié) 流域水文循環(huán)的數(shù)學(xué)模擬　第二節(jié) 新安江模型　第三節(jié) 蓄滿-超滲兼容模型　第四節(jié) 垂向混合模型　第五節(jié) ARNO模型　第六節(jié) VIC模型　第七節(jié) 模型率定及參數(shù)優(yōu)選　第八節(jié) 應(yīng)用比較研究　第九節(jié) 結(jié)論與討論第三章 半分布式流域水文模型　第一節(jié) TOPMODEL概念與推導(dǎo)　第二節(jié) 流域地貌指數(shù)的物理意義及確定　第三節(jié) TOPMODEL模型在降雨-徑流關(guān)系模擬中的應(yīng)用　第四節(jié) 半分布式月水量平衡模型　第五節(jié) 結(jié)論與討論第四章 流域水文模型的比較研究　第一節(jié) 模型對產(chǎn)流方式模擬的比較分析　第二節(jié) 模型結(jié)構(gòu)的比較分析　第三節(jié) 模擬結(jié)果的比較分析　第四節(jié) 流域水文模型的比較結(jié)果分析　第五節(jié) 結(jié)論與討論第五章 分布式水文模型　第一節(jié) 數(shù)字高程模型　第二節(jié) TOPKAPI模型　第三節(jié) MIKESHE模型　第四節(jié) IHDM模型　第五節(jié) ARC／EGMO模型　第六節(jié) 模型應(yīng)用概述　第七節(jié) 分布式水文模型的發(fā)展及應(yīng)用參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第一章 流域產(chǎn)匯流計算理論基礎(chǔ)　　第一節(jié) 流域水循環(huán)過程　　自然界的水循環(huán)是連接大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈的紐帶，是自然環(huán)境中發(fā)展演變最活躍的因素。在整個水循環(huán)運動中，流域尺度的水文循環(huán)過程更是與人類的生存和發(fā)展息息相關(guān)。由于受到氣象因素（如降水、輻射、蒸發(fā)等）、下墊面因素（如地形、地貌、土壤、植被等）以及人類活動（如土地利用、水利工程等）的強烈影響，流域水文循環(huán)過程也變得極其復(fù)雜?！　∫?、水文循環(huán)的基本過程　　水文循環(huán)是水文學(xué)的基本原理。水，由海洋和陸面蒸發(fā)，以水汽形態(tài)被氣流輸送到大氣環(huán)流之中，遇冷凝結(jié)以雨或雪的形式降落，被樹和草木截留后在地表形成徑流，人滲補充地下水，排人江河，最后流人海洋，再次從海洋蒸發(fā)。因此，水文循環(huán)可以定義為地球上各種形態(tài)的水，在太陽輻射、地心引力等作用下，通過蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、下滲以及徑流等環(huán)節(jié)，不斷地發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)換和周而復(fù)始運動的過程。從全球整體角度來說，可以認為從海洋的蒸發(fā)開始，蒸發(fā)的水汽升入空中，并被氣流輸送至各地，其中大部分留在海洋上空，少部分深入內(nèi)陸。在適當(dāng)條件下，這些水汽凝結(jié)，發(fā)生降水。其中海面上的降水直接回歸海洋，降落到陸地表面的雨雪，除重新蒸發(fā)升入空中的水汽外，一部分成為地面徑流補給江河、湖泊，另一部分滲入巖土中，轉(zhuǎn)化為壤中流與地下徑流。地面徑流、壤中流與地下徑流最后流人海洋，構(gòu)成全球性統(tǒng)一、連續(xù)有序的巨大動態(tài)系統(tǒng)?！　∷难h(huán)現(xiàn)象如圖1-1所示，可見，全球陸面年降水量（119000km3／a）被視為100個單位，圖中各循環(huán)量的多少以陸面年降水量的相對值表示，海洋年蒸發(fā)量為424個單位，是陸面年蒸發(fā)量（61個單位）的近7倍，海洋蒸發(fā)是地表降水的主要水源。由陸面流入海洋的年徑流量（39個單位）幾乎與地面徑流（38個單位）相等，并且正好與由海洋到陸地的大氣水蒸氣凈量相平衡?！　∷难h(huán)中各部分的水儲量見表1-1。在地球總水量中，海洋水占96.5％，陸地水占3.5％，其中深層水、地下咸水或咸水湖的水估計占1％，因此地球的淡水僅占2.5％。在這些淡水中，68.6％是凍結(jié)了的極地冰蓋，30.1％是淺層地下水，只剩下1.3％的地球淡水為水文循環(huán)中易流動的地表水和大氣層中的水汽。大氣水、土壤水和湖泊中的水所占比例相近，在河網(wǎng)中的水所占比例較小?！　￡懙乇韺酉到y(tǒng)中的水循環(huán)包含大氣降水在地表系統(tǒng)（LandSystem）、次地表系統(tǒng)（SubsurfaceSystem）和土壤與含水層系統(tǒng)（AquiferSystem）中的循環(huán)運動。常年河流中的徑流即來自這3個子系統(tǒng)?！　　?/pre>








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