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出版者:中国水利水电出版社

作者:郭生练

出品人:

页数:232

译者:

出版时间:2004-6-1

价格:32.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787508421032

丛书系列:

图书标签:

• 水利
• 地球科学
• 水文模型
• 分布式模型
• 流域水文
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• 模拟
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• 环境科学
• 水文学
• 模型应用
• 水量平衡

《现代水文学原理与应用》 一、 概览 《现代水文学原理与应用》是一部系统性地阐述水文学基本理论、方法和前沿进展的学术专著。本书旨在为水文科学的研究者、工程师、决策者以及相关专业学生提供一个全面、深入且与时俱进的学习平台。全书内容涵盖了水文学的宏观认知框架、微观过程解析、数据处理技术、模型构建与应用，以及面向未来挑战的创新性研究方向，力求展现水文学作为一门综合性、交叉性学科的独特魅力与重要价值。本书不仅仅是对传统水文学知识的梳理与总结，更侧重于分析当前水资源管理、防洪减灾、生态环境保护等领域所面临的复杂问题，并提供基于现代科学理论和技术手段的解决方案。 二、 内容详述 第一部分：水文学基础理论与宏观认识 本部分将为读者建立起对水文学世界的整体认知，并深入剖析水循环的关键环节。 第一章 水文学的定义、发展历程与学科体系： 本章将界定水文学的核心概念，追溯其从古代朴素认知到现代科学分支的发展脉络。我们将探讨水文学在自然科学和社会科学中的定位，以及其与其他学科（如气象学、地质学、土壤学、生态学、地理信息科学等）的紧密联系。同时，本章也将对水文学的二级分支进行梳理，如降水学、蒸发蒸腾学、地下水学、地表水文学、水化学、水动力学等，为后续内容的展开奠定基础。 第二章 全球水循环及其关键过程： 深入剖析宏观尺度上的水循环机制，包括大气降水、地表径流、地下径流、蒸发、蒸腾、截留、下渗、壤中流、坡面流等各个环节。我们将讨论驱动这些过程的关键物理机制，例如能量收支、大气环流、地形地貌、土壤性质、植被覆盖等因素的作用。此外，本章还将关注水循环在全球气候变化背景下的敏感性与响应，以及水循环对区域乃至全球气候格局的影响。 第三章 区域水文特征与区域化研究： 探讨不同地理区域（如热带雨林、干旱半干旱区、高寒山区、城市区域等）的水文特征差异及其成因。我们将介绍区域水文研究的重要性，包括如何识别和描述区域水文的独特性，以及如何进行水文相似性分析和区域化模型参数的推求。本章还将强调气候、地貌、土壤、植被以及人类活动对区域水文过程的综合影响。 第二部分：水文过程的微观解析与量化 本部分将聚焦于水文学中各个具体过程的物理机制，并介绍量化这些过程的数学模型和分析方法。 第四章 降水及其统计分析： 详细介绍降水的形成机制、类型（雨、雪、雹等）以及空间分布规律。本章将深入讲解降水数据的采集、质量控制和处理方法。我们将重点阐述降水频率分析、极端降水事件的识别与评估、降水时间序列分析（如降雨强度、历时、重现期等）等统计方法，为水文计算和风险评估提供基础。 第五章 蒸发与蒸腾： 深入解析地表蒸发、水体蒸发以及植被蒸腾（总称蒸散发）的物理过程。本章将介绍各种蒸散发计算方法，从经验公式到基于能量平衡和空气动力学理论的模型。我们将探讨影响蒸散发的关键因子，如太阳辐射、气温、湿度、风速、植被类型和生理状态等，并介绍其在水文模型中的应用。 第六章 地表径流形成与演变： 阐述地表径流形成的基本理论，包括降雨径流、融雪径流和地下水溢出等。本章将详细介绍径流的形成机制，如产流（超渗、蓄满、饱和流等）、汇流（坡面汇流、河道汇流）过程。我们将讨论不同地表覆盖和土壤条件下径流过程的差异，并引入单位线法、径流曲线法等经典的径流计算模型。 第七章 地下水系统及其运动规律： 深入研究地下水的形成、赋存、运动和补排过程。本章将介绍含水层的基本概念、地下水流的基本定律（如达西定律）、地下水流的解析与数值模拟方法。我们将探讨地下水与地表水之间的相互作用，地下水埋深、水位波动的影响，以及地下水资源的评价与开发利用。 第八章 产沙与输沙过程： 详细分析地表径流侵蚀土壤形成产沙的机制，以及泥沙在河道中的输移、沉积过程。本章将介绍不同类型土壤的抗蚀性、降雨侵蚀力、地表径流流速与泥沙含量之间的关系。我们将讨论泥沙监测的方法，以及泥沙模型在水土保持、水库淤积、河道治理等工程中的应用。 第三部分：水文数据的处理与模型构建 本部分将聚焦于实际的水文数据分析、处理以及构建各类水文模型的方法。 第九章 水文观测与数据采集： 介绍水文观测的基本要素（降水、水位、流量、蒸发、水温、水质等）以及各种观测仪器（雨量计、水位计、流量计、蒸发皿等）的原理与应用。本章还将重点介绍现代水文数据采集技术，如遥感技术、地理信息系统（GIS）、自动监测网络（ADS）、物联网（IoT）在水文数据获取中的作用。 第十章 水文数据质量控制与预处理： 阐述水文数据在采集、传输、存储过程中可能出现的误差，以及有效的质量控制方法。本章将详细介绍数据检查、插补、平滑、异常值处理等数据预处理技术。我们将强调数据质量对后续水文分析和模型精度的重要性。 第十一章 经典水文模型及其应用： 系统介绍各类经典水文模型，包括集总式模型（如Tank模型、Stanford Watershed Model）、分布式模型（如HEC-HMS、SWAT）等。本章将深入解析这些模型的结构、概念、参数以及各自的优缺点。我们将通过案例分析，展示不同模型在特定研究区域和应用场景下的选择与应用。 第十二章 数理统计在水文学中的应用： 介绍水文学中常用的数理统计方法，包括描述性统计、推断性统计、相关分析、回归分析、时间序列分析（ARIMA模型、谱分析）、方差分析等。本章将通过具体的水文问题，演示如何运用这些统计工具进行数据挖掘、关系分析、趋势预测等。 第十三章 水文模型的参数率定与验证： 详细阐述水文模型参数的获取与优化方法，包括手动率定、自动率定（如传统优化算法、元启发式算法）。本章将重点介绍模型验证的原理与方法，如Nash-Sutcliffe效率系数、均方根误差（RMSE）、决定系数（R²）等评价指标。我们将强调模型参数的物理意义和不确定性分析。 第四部分：水文学前沿研究与未来发展 本部分将展望水文学研究的新领域、新技术以及面向未来挑战的解决方案。 第十四章 遥感水文学与GIS在水文分析中的应用： 深入探讨遥感技术（卫星、航空影像）在水文变量（降水、地表温度、植被指数、土壤湿度、地表覆盖等）监测与反演中的应用。本章将介绍GIS平台在水文数据管理、空间分析、模型驱动等方面的强大功能。我们将展示遥感与GIS技术如何突破传统观测的局限，为大范围、精细化水文研究提供新的途径。 第十五章 机器学习与人工智能在水文学中的应用： 介绍人工智能技术（如神经网络、支持向量机、决策树、深度学习）在水文预测、洪水预警、模型简化、异常检测等方面的最新进展。本章将探讨机器学习模型相较于传统模型的优势，以及如何构建和评估这些模型。我们将分析AI技术在处理复杂非线性水文关系中的潜力。 第十六章 水文模型的不确定性分析与风险评估： 关注水文模型预测结果的可靠性问题，包括模型结构不确定性、参数不确定性、输入数据不确定性。本章将介绍各种不确定性分析方法，如蒙特卡洛模拟、贝叶斯方法。我们将探讨如何基于不确定性评估进行风险分析，为水资源管理和灾害防御提供科学依据。 第十七章 气候变化对水文过程的影响与适应： 深入分析全球气候变化对水循环各环节的影响，如降水格局变化、极端天气事件频发、冰川融化、海平面上升等。本章将介绍常用的气候模型输出在水文情景分析中的应用，以及水文模型如何模拟气候变化下的水文响应。我们将讨论气候变化背景下的水资源适应性管理策略。 第十八章 城市水文学与水管理： 聚焦于城市化对水文过程的特殊影响，如不透水面积增加、城市内涝、城市热岛效应、雨污分流等。本章将介绍城市水文模型的特点和应用，以及针对城市水资源短缺、水污染、排水防涝等问题的综合管理措施。 第十九章 水文学与其他学科的交叉融合： 探讨水文学与其他学科的交叉领域，如水文生态学（水文过程对生态系统的影响，如湿地、森林）、水文经济学（水资源利用的经济效益评估）、水文社会学（人类活动对水文系统的反馈）等。本章将展现水文学作为一门应用学科，其研究成果如何服务于更广泛的社会需求。 三、 目标读者与价值 《现代水文学原理与应用》适合以下读者群体： 水文学、水资源、土木工程、环境工程、地理学、农学、林学等相关专业的高校师生。 从事水利工程设计、水文预报、洪水防御、水土保持、水环境监测、地下水开发与保护等工作的工程师和技术人员。 水资源管理部门、气象部门、环境保护部门、国土资源部门等相关政府机构的决策者和研究人员。 对水科学感兴趣的科研工作者和爱好者。 本书的价值在于： 系统性： 提供了一个结构清晰、逻辑严谨的水文学知识体系。 前沿性： 涵盖了当前水文学研究的热点和最新技术进展。 实践性： 结合了丰富的案例分析和模型应用，注重理论与实践的结合。 综合性： 展现了水文学作为一门综合性学科的广度和深度，以及其在解决现实问题中的重要作用。 通过阅读本书，读者将能够深刻理解水文过程的奥秘，掌握水文分析和模型构建的核心技能，并为应对日益严峻的水资源挑战和复杂的水环境问题奠定坚实的理论基础和实践能力。

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这本书最大的特色，我认为在于其对“实际应用”的深刻洞察力。在介绍完构建一套完整流域水文模型所需面对的各种挑战后，作者没有停留在理想化的实验室条件，而是花了大量的篇幅探讨了真实世界中数据的稀疏性、不确定性以及模型选择的权衡艺术。书中列举了多个不同地理、气候条件下的案例分析，从大江大河的洪水预报，到小流域的地下水补给评估，每一步都细致地展示了模型参数的敏感性分析和结果的不确定性评估。这种将理论模型“落地”的严谨态度，对于工程技术人员来说是至关重要的。它教会我们，在实际工程决策中，如何科学地量化风险，而不是盲目地信任某个“完美”的计算结果。这种务实的态度，让这本书的实用价值倍增。

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这本书的语言组织方式非常具有学术感染力，它不像某些技术书籍那样枯燥乏味，反而带有一种沉稳的叙事节奏。作者在阐述复杂概念时，擅长使用类比和富有画面感的描述，有效降低了跨学科读者的理解门槛。比如，当解释水动力学中的非线性效应时，他巧妙地引入了自然界中常见的湍流现象作为类比，瞬间将抽象的数学关系具象化。行文间透着一种对水文现象的深厚热爱和敬畏，这种情感的渗透，使得原本冰冷的科学知识变得鲜活起来。阅读过程中，我时常能感受到一种“原来如此”的豁然开朗，这归功于作者对知识传授艺术的精妙把握。它不仅是一本工具书，更像是一位经验丰富的导师，耐心地引导你走进这个充满挑战与魅力的学科前沿。

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我刚开始接触水文学领域时，经常被那些复杂的数学公式和抽象的理论模型搞得晕头转向，很多参考书要么过于侧重纯理论推导，要么过于注重软件操作的手册式讲解，真正能将两者完美结合的读物凤毛麟角。然而，这本书却成功地搭建了一座坚实的桥梁。它没有回避那些核心的数学原理，而是用一种非常巧妙的方式，将复杂的偏微分方程和随机过程的推导过程拆解得清晰可见，每一步的逻辑衔接都如同精密仪器般咬合紧密。更令人称道的是，它紧接着就展示了如何将这些理论转化为可执行的算法框架，这种从“为什么”到“怎么做”的无缝过渡，极大地增强了学习者的内化吸收能力。对于有志于从事前沿水资源管理和灾害预警研究的人士而言，这本书提供的理论深度和实践指导价值是无可替代的。

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这本书的装帧和印刷质量实在令人赞叹，拿到手上就能感受到沉甸甸的质感。内页纸张细腻，字迹清晰锐利，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。封面设计采用了现代水墨的风格，线条流畅却不失稳重，完美契合了主题的专业性与艺术感。我特别喜欢封面上那组抽象化的水文循环图示，用色考究，既有科学的严谨，又不乏视觉的冲击力。排版布局也极为合理，图表和文字的穿插自然流畅，注释和参考文献的引用格式统一规范，体现了作者对细节的极致追求。可以说，仅仅从物理层面来看，这本书就已经达到了教科书级别的标准。对于那些注重阅读体验，偏爱精装实体书的读者来说，这无疑是一份视觉和触觉的双重享受。它不仅是一本知识的载体，更像是一件值得收藏的艺术品，放在书架上都显得格调非凡。

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翻阅此书的过程，仿佛经历了一场精心规划的学术漫游。作者的叙述风格极其注重逻辑的连贯性与历史脉络的梳理。他并非孤立地介绍某一种模型，而是追溯了从早期经验公式到现代复杂系统模拟的发展历程，这让读者能够清晰地看到技术演进的必然性。例如，在介绍某一特定模型参数校正方法的章节中，作者引用了数十年来不同学派的争论焦点，并以一种中立而深刻的视角进行了剖析，既肯定了早期方法的局限性，也指出了新方法的潜在盲区。这种宏大的学术视野和审慎的批判性思维，远超一般教材的范畴。它训练的不仅仅是读者的计算能力，更是其独立思考和构建科学框架的能力，让人在阅读后，对整个学科体系的理解都上了一个全新的台阶。

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