Urban Water Cycle Processes and Interactions pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Marsalek, Jiri/ Jimenez-cisneros, Blanca/ Karamouz, Mohammad/ Malmquist, Per-arne/ Goldenfum, Joel

出品人:

页数:152

译者:

出版时间:2007-9

价格:$ 101.64

装帧:

isbn号码:9780415453462

丛书系列:

图书标签:

Urban hydrology
Urban water cycle
Water resources
Stormwater management
Green infrastructure
Urban flooding
Water quality
Modeling
Sustainability
Climate change

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具体描述

Effective management of urban water should be based on a scientific understanding of the impact of human activity on both the urban hydrological cycle - including its processes and interactions - and the environment itself. Such anthropogenic impacts, which vary broadly in time and space, need to be quantified with respect to local climate, urban development, cultural, environmental and religious practices, and other socio-economic factors. "Urban Water Cycle Processes and Interactions" represents the fruit of a project by UNESCO's International Hydrological Programme on this topic. The volume begins by introducing the urban water cycle concept and the need for integrated or total management.It then explores in detail the manifold hydrological components of the cycle, the diverse elements of urban infrastructure and water services, and the various effects of urbanization on the environment - from the atmosphere and surface waters to wetlands, soils and groundwater, as well as biodiversity. A concluding series of recommendations for effective urban water management summarize the important findings set forth here. Following from the Sixth Phase of UNESCO's International Hydrological Programme (2002-2007), the "Urban Water" series - UNESCO-IHP addresses fundamental issues related to the role of water in cities and the effects of urbanization on the hydrological cycle and water resources. Focusing on the development of integrated approaches to sustainable urban water management, the Series should inform the work of urban water management practitioners, policy-makers and educators throughout the world.

水文地质过程与地下水资源管理图书简介本书深入探讨了水文地质过程的复杂性，并聚焦于如何有效地管理和保护全球日益紧张的地下水资源。面对气候变化、人口增长和工业化对水资源造成的巨大压力，理解地下水系统的动态平衡、补给机制、流动机理以及与地表水的相互作用至关重要。本书旨在为水文地质学家、环境工程师、水资源规划师以及研究生提供一个全面、深入且实用的知识框架。第一部分：水文地质基础与概念框架本书首先奠定了坚实的水文地质学理论基础。我们详细阐述了含水层的概念、分类及其物理性质，重点分析了孔隙度、渗透性、透水性和储水能力等核心参数的测量方法与影响因素。 1.1 渗流理论的演进与应用深入解析了达西定律（Darcy's Law）的适用范围、局限性及其在非饱和带和饱和带流体运动中的具体表现。通过对拉普拉斯方程和物质传输方程的系统推导，详细讨论了地下水流动的基本控制方程及其数值解法，包括有限差分法和有限元法在复杂边界条件下的应用。 1.2 含水层系统水文地球化学地下水的化学性质直接影响其适宜性和与环境的相互作用。本部分详细考察了水岩相互作用、溶解-沉淀过程、离子交换以及氧化还原反应在塑造地下水水化学特征中的作用。我们利用化学热力学工具，分析了地下水从补给区到排泄区的地球化学演化路径，并介绍了水文地球化学示踪技术在识别水团混合和污染源方面的应用。此外，对溶解性气体、有机物和微量元素的地球化学行为进行了专题讨论。 1.3 补给与排泄的区域过程地下水补给是水循环的关键环节。本书区分了入渗补给、侧向补给和人工回灌等多种补给方式，并介绍了定量评估补给量的方法，包括同位素示踪法（如$ ext{^18O}$、$ ext{^2H}$、氚和氡）和水量平衡法。同时，对天然排泄过程，如基流（Baseflow）、蒸散发以及人工开采（抽水）的影响进行了详细的定量分析。第二部分：地下水资源系统的动态模拟与管理现代水资源管理严重依赖于对复杂地下水系统的动态模拟能力。本部分聚焦于建立、校准和应用地下水流模型，以支持科学决策。 2.1 区域尺度地下水流模型全面回顾了瞬态和稳定状态下的数值模拟方法。重点介绍了目前应用最广泛的软件模块（如MODFLOW及其衍生程序）的结构和参数化过程。详细讨论了如何处理异质性和各向异性介质的建模挑战，包括地质统计学方法（如Kriging）在参数场生成中的应用。对模型校准（Calibration）和验证（Verification）的标准流程、敏感性分析以及不确定性量化技术进行了详尽阐述。 2.2 地下水与地表水的耦合系统认识到地表水与地下水之间的动态相互作用是实现流域尺度水资源可持续管理的基础。本书深入分析了河-地下水相互作用的机制，包括河床条件、水力梯度和季节性变化的影响。引入了耦合地表水-地下水模型的建立方法（如MODFLOW-SURFACTant或河道模块），以评估灌溉、防洪和生态需水对地下水位的联合影响。 2.3 可持续采矿与回灌技术针对日益增长的取水需求，本书探讨了可持续地下水采矿的原则。这包括确定可持续采水量（Safe Yield）的科学标准，避免过度开采导致的地面沉降、海水入侵或水质恶化。同时，详细介绍了人工回灌技术，如地表漫灌、渗井和利用备用含水层储存（Aquifer Storage and Recovery, ASR）的工程设计、操作规程与水质风险控制。第三部分：地下水环境问题与污染迁移地下水污染的特点是迁移速度慢、自净能力弱、修复难度大。本部分集中探讨了污染物的迁移机理、监测方法和先进的修复技术。 3.1 污染物迁移与反应过程详细分析了对流-弥散方程（Advection-Dispersion Equation）在线性、非线性、瞬态和稳态条件下的应用。重点讨论了多孔介质中污染物迁移的特殊机制，包括吸附/解吸、降解（生物的和化学的）、相分离（如油气污染物）以及非平衡态传输现象。针对不同污染物类型（如硝酸盐、重金属、挥发性有机化合物VOCs），总结了其在地下水环境中的特定行为特征。 3.2 污染源识别与地下水监测网络设计有效的污染控制依赖于准确的源区识别和可靠的监测数据。本书介绍了污染羽（Plume）的形态学分析、污染物浓度时间序列分析以及基于模型的反演技术，用于确定污染源的位置、强度和释放历史。同时，提供了优化地下水监测井网络设计的方法论，考虑了水力梯度、污染物迁移速度和统计学代表性等因素。 3.3 先进地下水修复技术针对典型的地下水污染场景，本书系统地介绍了当前主流的修复技术：原位物理修复（In Situ Physical Remediation）：阐述了真空提取技术（Soil Vapor Extraction, SVE）和气相/液体多相抽提（Pump-and-Treat）的原理、设备选型和操作优化。原位化学/生物修复（In Situ Chemical/Bioremediation）：深入探讨了化学氧化/还原剂的注入技术、生物刺激/强化技术（如添加电子供体/受体）在降解有机污染物方面的效果与局限性。被动/自然衰减管理（Monitored Natural Attenuation, MNA）：提供了评估自然衰减潜力的科学框架和长期监测策略。第四部分：气候变化与跨界水资源挑战面对全球气候变化对水资源系统的长期影响，本书引入了未来水文情景下的地下水管理策略。 4.1 气候变化对水文循环的影响评估分析了气温升高、降水模式改变和极端天气事件频率增加如何通过影响补给量、蒸散发和地下水位来重塑区域水文平衡。本书介绍了如何将气候模型（GCMs）的输出集成到水文地质模型中，以预测未来几十年地下水资源的脆弱性。 4.2 海水入侵与沿海地下水管理在沿海地区，过度开采导致海水与淡水含水层界面（Interface）抬升，引发海水入侵。本书详细分析了Ghyben-Herzberg理论在稳定和动态条件下的应用，并探讨了预防和控制海水入侵的工程措施，如设置再充电边界或限制抽水区。 4.3 跨界地下水资源治理与政策地下水资源往往不服从行政边界，跨界管理是国际水资源合作的难点。本书讨论了国际水法在地下水保护中的应用，并介绍了基于水文地质单元的合作框架和共同管理机制，强调了数据共享、联合监测和冲突解决机制的重要性。本书最终汇集了理论深度与工程实践，为读者提供一套应对当代水资源挑战的、基于科学证据的决策工具箱。