Fundamentals of Hydrology pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Davie, Tim

出品人:

页数:228

译者:

出版时间:2008-6

价格:$ 67.74

装帧:

isbn号码:9780415399876

丛书系列:

图书标签:

水文学
水文学基础
水资源
水循环
降水
径流
蒸发
地下水
水文模型
环境科学

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具体描述

In order to manage the world's increasingly scarce water resources we must have a sound understanding of how water moves around the planet and what influences water quality. "Fundamentals of Hydrology" provides an engaging and comprehensive introduction to this subject and provides real-life examples of water resource management in a changing world. The second edition of this popular book brings the text up-to-date with additional case studies and diagrams and a greater synthesis of water quality with physical hydrology. The chapters on runoff and evaporation have been updated and the final chapter on hydrology in a changing world has more material on water resource management strategies. Additionally the chapter on streamflow analysis now includes a more in-depth section on modelling runoff. The book begins with a comprehensive coverage of precipitation, evaporation, water stored in the ground and as snow and ice, and runoff.These physical hydrological processes show with respect to the fundamental knowledge about the process, its measurement and estimation and how it ties in with water quality. Following this is a section on analysing streamflow data, including using computer models and combining hydrology and ecology for in-stream flow assessment. A chapter on water quality shows how to measure and estimate it in a variable environment and finishes with a section on pollution treatment. The final chapter brings the text together to discuss water resource management and real-life issues that are faced by hydrologists in a constantly changing world. "Fundamentals of Hydrology" is a lively and accessible introduction to the study of hydrology at university level. This new edition continues to provide an understanding of hydrological processes, knowledge of the techniques used to assess water resources and an up-to-date overview of water resource management in a changing world.Throughout the text, wide-ranging examples and case studies are used to clearly explain ideas and methods. Short chapter summaries, essay questions, guides to further reading and a glossary are also included.

《环境地球科学导论：水圈的动态视角》图书简介本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探讨地球科学领域中至关重要的水圈（Hydrosphere）的物理、化学和生物过程。我们摒弃了对单一学科（如传统水文学）的狭隘聚焦，转而采用跨学科的综合方法，将水资源的形成、循环、分布及其与大气圈、岩石圈和生物圈的复杂相互作用置于宏大的地球系统科学框架下进行考察。本书特别强调现代观测技术、遥感数据在理解全球水循环中的应用，以及人类活动对水资源可持续性构成的严峻挑战。 --- 第一部分：地球系统的水基石 (The Water Foundation of the Earth System) 本部分奠定了理解水在地球上作用的基础，从宇宙尺度的水起源到行星尺度的分布特征。第一章：水的宇宙起源与地球化本章追溯了水的化学起源，探讨了彗星撞击、太阳星云假说等主流理论对地球水体形成的贡献。我们深入分析了水的同位素特征（如氘/氢比值）在地质记录中的意义，这些比值如何揭示了地球早期水圈的演化历史，以及地幔脱气与地下水循环在维持地球表面水体方面的作用。此外，本章还将讨论水在不同相态下的独特物理化学性质——从冰晶结构的热力学稳定性到液态水在地球生命起源中的核心地位。我们将考察水的异常密度最大点、高比热容以及其作为“通用溶剂”的特性，这些性质如何共同塑造了地球的气候和地质环境。第二章：全球水文平衡与气候驱动力本章将“水圈”置于更广阔的地球气候系统模型中进行审视。我们详细解析了全球水储库的量化模型，包括大气水汽、冰雪、海洋、地下水和生物体内的水。重点探讨了驱动水循环的能量输入——太阳辐射及其在地表和大气中的重新分配。读者将了解到傅里叶定律在热量与水分传输中的应用，以及科里奥利力对大气环流和海洋环流模式的调控作用。本章特别关注了气候变化背景下，水汽反馈机制（Water Vapor Feedback）如何放大或减缓全球变暖的效应，并探讨了季风系统、厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）等主要气候振荡如何通过调控区域水资源的时空分布来实现气候与水文的耦合。第三章：遥感技术与水圈观测随着空间科学的发展，水资源的监测已不再依赖地面站点。本章聚焦于现代遥感技术在水文地球科学中的革命性应用。我们将详细介绍被动微波遥感（用于测量土壤湿度和雪水当量）、合成孔径雷达（SAR，用于地表水体动态监测和淹没面积测绘）以及光学遥感（用于监测植被含水量、冰川消融和地表蒸散发）。读者将学习如何解读GRACE/GRACE-FO卫星数据，以量化大型地下水含水层的储量变化，以及激光雷达（LiDAR）技术在构建高精度数字高程模型（DEM）中的关键作用，这些DEM是理解地表径流路径的基础。 --- 第二部分：水与地表及地下环境的相互作用 (Interaction with Surface and Subsurface Environments) 本部分深入剖析水在与固体地球接触时所发生的关键物理和化学过程。第四章：地表过程动力学：侵蚀、沉积与河流形态本章侧重于地表水体的动力学效应。我们将从流体力学原理出发，分析水流的能量、剪切力和床面物质的启动条件。内容涵盖河流的演化理论，包括洪积平原的形成机制、河流侧向迁移的数学模型，以及河流阶地和冲积扇的物质平衡。此外，我们将讨论水对地貌的塑造作用，特别是风化作用与侵蚀作用的协同，包括水力作用、磨蚀作用和化学风化在岩石分解中的相对贡献。对河流泥沙输移过程的量化分析，包括悬移质、推移质和溶解质的输送机制，将作为本章的核心内容。第五章：冰冻圈的动态学与全球影响冰雪是地球淡水资源的重要组成部分，其动态变化对海平面和区域水资源具有决定性影响。本章详细研究冰川和冰盖的物质平衡方程、流变学（如蠕变和滑动）以及能量平衡模型。我们将探讨现代冰川物质损失的驱动因素，以及永久冻土层的融化（Permafrost Thaw）对碳循环和地质稳定性的连锁反应。本章还将分析雪崩、冰碛物（Till）的形成与稳定性，并引入冰川动力学中常用的有限元或有限差分数值方法。第六章：地下水系统与水文地质响应地下水是全球最重要的可再生淡水资源库。本章系统介绍水文地质学的核心概念，包括含水层的分类（承压与非承压）、孔隙度与渗透性的量化测量，以及达西定律（Darcy's Law）在水流分析中的基础应用。我们将深入探讨地下水流场的数值模拟方法，如有限差分法在求解薛迪格-布朗方程（Groundwater Flow Equation）中的应用。此外，本章将详述地下水的补给、排泄机制，以及水岩相互作用（Water-Rock Interaction）导致的地球化学演化过程，例如地下水中矿物质的溶解与沉淀。 --- 第三部分：水质、风险与可持续性 (Water Quality, Hazards, and Sustainability) 本部分探讨水在环境系统中的质量控制、人类面临的风险管理以及未来水资源的可持续利用策略。第七章：水体地球化学与污染传输水质是评估水资源健康的关键指标。本章从水化学的角度，分析了溶解性有机碳（DOC）、营养盐（氮磷）和微量元素在水体中的迁移、转化和归宿。重点讨论了污染物的传输机制，包括对流-弥散方程（Advection-Dispersion Equation）在评价污染物在地下水和地表水中的迁移速率和稀释效应中的应用。本章还将专门分析新兴污染物，如微塑料和持久性有机污染物（POPs），它们在水圈中的环境行为和生态毒理学影响。第八章：水文灾害的建模与风险评估洪水、干旱和山体滑坡是水文驱动的主要自然灾害。本章聚焦于这些事件的频率分析和风险评估。对于洪水，我们将介绍水文响应模型的构建，包括单位线法（Unit Hydrograph）和基于物理的分布式模型，用于预测流域的峰值流量和洪峰历时。在干旱评估方面，我们将探讨气象干旱、土壤水分干旱和水文干旱的指标体系（如SPI、SPEI），以及它们在水资源管理中的应用。本章还将讨论地质灾害与水力耦合作用，特别是降雨入渗诱发边坡失稳的临界条件分析。第九章：可持续水资源管理与政策实践在全球人口增长和气候变化的背景下，水资源管理已成为地球科学与社会科学交汇的前沿领域。本章探讨了综合水资源管理（IWRM）的原则和框架，强调了流域尺度的管理必要性。内容涵盖了水足迹（Water Footprint）的计算方法，虚拟水贸易（Virtual Water Trade）的概念及其对区域水安全的意义。最后，本书将展望水资源的可持续技术方案，如非常规水源的利用（水循环利用、海水淡化）的能源效率与环境成本分析，以及基于自然的解决方案（Nature-Based Solutions, NbS）在增强水文韧性方面的潜力。 --- 结论：面向未来的水科学本书的收尾部分将引导读者思考水圈研究的前沿方向，包括多尺度过程的集成模拟、数据同化技术在实时水文预报中的作用，以及如何构建跨部门、跨国界的水资源治理体系，以应对21世纪的水安全挑战。本书适合环境科学、地球物理学、地理学以及相关工程领域的高年级本科生和研究生作为核心教材，同时也为政策制定者和水资源专业人员提供了一个坚实的科学参考框架。