具体描述
好的，这是一份关于一本名为《Hydrology and Hydraulic Systems》的图书的详细简介，该简介旨在描述一本涵盖水文学与水力系统领域的专业著作的特点，同时避免提及您提供的书名： --- 《水文与水力系统工程基础与前沿》 图书简介 本书是一部全面深入探讨水文过程、水资源管理以及水力系统设计与运行的综合性学术专著。它不仅为学生和初级工程师奠定了坚实的理论基础，也为经验丰富的从业人员提供了应对当代水资源挑战的先进方法与案例分析。 第一部分：水文过程的科学基础 本部分聚焦于水循环的物理机制与量化描述。我们从地球水文系统的基本概念入手，详细阐述了降水、蒸发、入渗、地下水补给与径流生成等核心过程。 章节细述： 1. 水循环与水文要素： 深入解析大气水、地表水、地下水之间的动态平衡。重点讨论气候变化对区域水文格局的长期影响，并引入了现代遥感技术在水文要素监测中的应用。 2. 降水测量与分析： 涵盖了降水数据的采集技术，包括雨量计网络设计、雷达水文估计以及极端降水事件的频率分析。重点介绍了如何利用统计学方法确定设计暴雨强度和总量。 3. 蒸散发的量化模型： 详细比较了能量平衡法、空气动力学法（如Penman-Monteith方程）以及基于数据驱动的蒸散发估算模型。探讨了在不同气候区和植被覆盖条件下模型的适用性与局限性。 4. 地表与地下水相互作用： 这一章着重于包气带的水分运动、地下水补给机制，以及地表水和地下水之间的交换过程。引入了地下水流动的达西定律及其在复杂地质构造中的修正模型。 5. 流域水文响应模型： 介绍了从概念模型到集总式、分布式水文模型（如SCS-CN法、单位线理论、TOPMODEL等）的演进。特别强调了模型参数的不确定性分析及其对洪水预报和水量平衡计算的影响。 第二部分：水资源评估与管理 本部分将理论模型应用于实际的水资源规划与可持续管理实践中，侧重于水资源的量、质、时空分布的协调控制。 章节细述： 6. 水资源承载力分析： 阐述了如何在区域尺度上评估现有水资源量（地表水与地下水）与社会经济发展需求之间的关系。介绍了水资源承载力的评估指标体系和计算方法。 7. 水资源配置与优化： 探讨了在水量受限条件下的多目标水资源分配问题。使用线性规划和非线性规划技术，解决农业灌溉、工业用水、城市生活用水以及生态基流之间的冲突与协调。 8. 水质与污染负荷管理： 深入分析了水体自净能力、点源与非点源污染物的迁移转化规律。介绍了水质模型的应用，如水质动态模拟与污染负荷的削减策略。 9. 气候变化下的水安全： 专门探讨了全球气候变化情景下水资源系统的脆弱性。提供了适应性水资源管理策略，包括水库群联合调度规则的动态调整与非常规水资源（如再生水、海水淡化）的利用规划。 第三部分：水力学原理与工程应用 本书的第三部分转向流体力学在水利工程中的具体应用，涵盖了从基础流态分析到复杂水工结构设计所需的知识。 章节细述： 10. 流体力学基础回顾与水流运动： 简要回顾了纳维-斯托克斯方程在水力学中的简化应用，重点讲解了均匀流、恒定非均匀流（如明渠水流的能量和动量关系）的分析方法。 11. 管网水力学与泵站设计： 详细论述了压力管道中的水头损失计算（如谢才公式、哈曾-威廉公式）、管网的流量分配与压力分析。提供了城市供水管网的优化布局和泵站选型、运行调度的工程指南。 12. 开放渠道水力学与水工结构物分析： 涵盖了明渠中的水面线计算、堰、槽、跌水等控制断面的设计。重点分析了水跃的形成、特性与消能处理技术。 13. 洪水与防洪工程设计： 侧重于洪水预报与调度，介绍了水文模型成果向水力模型转化的过程。详细阐述了堤防、水闸、溢洪道等防洪工程的过水能力校核与安全设计标准。 14. 泥沙运动与河道演变： 探讨了泥沙的起动、输移和床面冲淤机理。介绍了泥沙量化模型，以及如何利用工程措施（如约束式、导截流工程）控制河道几何形态的长期演变，保障水工建筑物安全。 第四部分：现代计算方法与系统集成 最后一部分介绍了用于解决复杂水文水力问题的先进计算工具和系统集成方法。 章节细述： 15. 计算流体动力学（CFD）在水力学中的应用： 介绍了如何利用RANS模型等数值方法模拟复杂边界条件下的局部水流结构，例如水轮机进水段、复杂涵洞的流态分析。 16. 地理信息系统（GIS）与水文水力耦合： 阐述了如何将数字高程模型（DEM）与水文模型、水力模型进行集成，实现流域尺度的水文情景模拟和水灾害风险评估。 17. 不确定性分析与可靠性评估： 引入了蒙特卡洛模拟和贝叶斯方法，用于评估模型输入参数、结构假设以及预测结果中的不确定性，从而提升工程决策的可靠性。 目标读者 本书是水利工程、土木工程、环境工程、地理信息科学以及相关交叉学科的本科高年级学生、研究生以及从事规划设计、防灾减灾、水资源管理和水环境治理的工程技术人员的理想参考书。它通过严谨的数学推导、丰富的工程案例和前沿技术介绍，构建了一套完整的现代水文水力系统知识体系。
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