现代水文学第二版介绍

现代水文学内容提要

本书试图在总结过去研究工作的基础上阐述现代水文学的基础理论、技术方法及应用实践，为水科学研究提供现代水文学基础。本书是在第一版的基础上，从“基础理论——技术方法——应用实践”的角度，重新构建现代水文学框架。全书共分三篇十三章。第一篇是对现代水文学基础理论的介绍，以展示现代水文学新理论基础，具体包括水循环原理、水文确定性理论和水文不确定性理论；第二篇是对现代水文学中新技术方法的介绍，以展示现代新技术在水文学中的应用，具体包括3S技术、同位素技术、系统识别技术、水文模拟技术等；第三篇是对现代水文学应用实践内容的介绍，以展示水文学服务于人类社会的前景，具体包括水文学在水资源利用、生态环境保护、区域可持续发展等实践中的应用。

现代水文学目录

前 言

§1.1 水文学的概念及发展阶段

§1.2 水文学面临的机遇与挑战

§1.3 现代水文学的特点及框架

第一篇 基础理论

§2.1 水循环过程

§2.2 水循环原理

§2.3 水循环研究进展

§3.2 下渗与土壤水运动原理

§3.3 地下水运动原理

§3.4 产汇流原理

第四章 水文不确定性理论

§4.1 水文系统不确定性

§4.2 随机水文学基础

§4.3 模糊水文学基础

§4.4 灰色系统水文学基础

§4.5 水文不确定性研究展望

第二篇 技术方法

第五章 3S技术在水文学中的应用

§5.1 3S技术概述

§5.2 RS在水文模拟中的应用

§5.3 DEM在水文模拟中的应用

第六章 同位素技术在水文学中的应用

§6.1 同位素技术概述

§6.2 同位素技术在水文学中的应用

第七章 数学技术方法在水文学中的应用

§7.1 水文学中常用的数值方法

§7.2 参数率定常用的数学方法

§7.3 参数灵敏度分析的数学方法

第八章 水文系统识别技术

§8.1 水文系统识别的概念

§8.2 水文系统识别的原理与方法

§8.3 人工神经网络(ANN)水文非线性模型及应用

§8.4 水文系统识别应用——干旱区灌溉蒸发量计算

第九章 分布式水文模拟技术

§9.1 分布式水文模型的发展

§9.2 基于DEM的流域分布式水文模型

§9.3 几个典型分布式水文模型的介绍

第十章 水文—生态耦合系统模拟技术

§10.1 研究意义

§10.2 MBM建模原理与思路

§10.3 MBM建模步骤

§10.4 应用举例

第三篇 应用实践

第十一章 水文学与水资源

§11.1 水资源学概论

§11.2 水文学与水资源学的联系

§11.3 基于水循环的水资源量可再生性量化研究

§11.4 基于水文模拟的水资源承载能力量化研究

§11.5 基于水循环过程的水资源优化配置研究

第十二章 水文学与生态环境

§12.1 生态环境的概念及其与水的联系

§12.2 生态环境需水量计算

第十三章 水文学与可持续发展

§13.1 可持续发展与可持续水资源管理

§13.2 研究基础：经济—社会—水资源—生态耦合系统模型

§13.3 可持续水资源管理量化准则及量化指标体系

§13.4 可持续水资源管理的量化方法

§13.5 应用实例——博斯腾湖流域可持续水资源管理研究

参考文献2100433B

现代水文学是在近几十年来由于先进科学技术和理论方法的引入以及经济社会各项人类活动的深入，不断丰富水文学而形成的。与传统水文学相比，具有以下特点。

（1）现代水文学以新技术（计算机技术、3S技术等）应用为支撑，在宏观和微观方向上得到了深入发展。在宏观上，现代水文学研究全球气候变化、人类活动影响和自然环境变化下的水循环。在微观上，现代水文学研究SVAT（土壤～植被～大气系统）中水分与热量的交换过程，探讨“三水”、“四水”或“五水”（大气水、地表水、土壤水、地下水及植被水）的转化规律。此外，现代水文学还十分注重水文尺度问题和水资源可持续利用中水文学基础问题的研究。

（2）更加注重水文信息的挖掘。由于先进技术的引用，使复杂、困难的水文信息获取成为现实，原来不能得到或需要很大代价才能得到的水文信息，现在成为可能或容易。这为深入研究水文学提供了支持。

（3）更加深入开展深层次的水文科学基础研究。包括：水文极值（洪水和干旱）问题的认识、预测与减灾，全球冰圈、气候和温室效应的相互作用，冰盖河流水文学，水文与大气交换作用等。

（4）更加注重人类活动对水循环影响的研究。包括：土地利用变化对径流的影响；地表水和地下水、水量水质相互作用问题；城市化对地表和地下水演化的影响；生态水文学研究。

（5）对水文学上众多难点问题（如不确定性问题、非线性问题、水文尺度问题等）开展力所能及的研究。

（6）传统的水文学多侧重于研究自然界水循环的水量方面，多采用水文现象观测、实验等手段，运用传统的数学、物理方法来研究，其应用多限于洪水预报、水文水利计算等工程技术问题。但是，随着经济社会的发展，人类对水的需求不断增大，对生活环境的质量要求也愈来愈高。自然界发生的洪水和干旱等灾害以及人类经济活动造成的水污染和生态系统破坏，对经济社会发展和人类生命财产造成的损失也愈来愈大。如何解决实际问题中出现的与水有关的各种矛盾？如何实现经济社会的可持续发展？这对传统水文学的发展提出了挑战。现代水文学就需要针对这些实际问题，重点开展水资源及人类活动水文效应的研究。

现代水文学有别于传统水文学，主要表现在“现代”（Modern）二字上。它应该是对水文学上全新的概念、思路和方法的总结。具体地说，它是以现代新技术（如计算机技术、3S技术等）应用为支撑，以现代新理论、新方法（如灰色系统理论、人工神经网络、分形几何等）为基础，以研究和解决现代出现的新问题、新要求（如水环境、人类活动影响、水资源短缺、水资源可持续利用等）为动力，对水文学基础理论及应用进行深入研究。

本节引自文献[1]。

水文学水的出现

地球表层的水由地球内部逸出，经过约35亿年的积聚和演变，逐渐形成今天的水圈。水圈的形成不仅改变了岩石圈的面貌，使大气圈中的现象变得复杂多样，而且导致生物圈的出现。因此，水的出现和水圈的形成，是地球自然历史中最重大的事件。

水文学研究领域

水文学的研究领域十分宽广。从大气中的水到海洋中的水，从陆地表面的水到地下水，都是水文科学的研究对象；水圈同大气圈、岩石圈和生物圈等地球自然圈层的相互关系，也是水文学的研究领域；水文科学不仅研究水量，而且研究水质，不仅研究现时水情的瞬息动态，而且探求全球水的生命史，预测它未来的变化趋势。

陆地上的水量虽然只约占全球总水量的3.5%，但淡水几乎都分布在陆地。整个人类生活在陆地，最复杂的水文过程也发生在陆地，因此对陆地上的水的研究尤其受到人们的重视。陆地水文学是水文科学的主要组成部分。有关海洋和大气中的水文知识，现已分别归入海洋学和大气科学的范畴里了。

水文学学科内容

水文学与气象学、海洋学、地质学、自然地理学等学科关系密切。广义的水文学可分为水文气象学、海洋水文学和陆地水文学。水文气象学主要研究大气中水汽的变化规律，包括大气中的水循环和水量平衡，以蒸发、凝结、降水为主要方式的大气与下垫面的水分交换，是水文学与气象学的边缘学科。海洋水文学主要研究海洋的水文现象，包括波浪、潮汐和海流等，属海洋学的内容之一。陆地水文学主要研究陆地上各种水体的水文现象和运动规律。随着生产发展的需要和研究工作的深入，已形成河流水文学、湖泊水文学、冰川水文学、地下水水文学等分支。陆地水文学中直接为工业、农业、交通等生产部门服务的内容称为应用水文学。狭义的水文学通常指陆地水文学和应用水文学。

水文学研究方法

概括为：①成因分析法。即以收集水文站网的大量实测资料及室内试验资料为基础，研究水文现象的形成过程、物理机理和相互关系，建立水文现象与影响因素的定量关系或水文模型。②数理统计法。水文现象兼有确定性和随机性，可以把某些水文现象看作随机事件，用概率论和数理统计的原理和方法，对某些水文现象进行频率分析，推求各种频率(或重现期)的水文数据。③地区分析法。气候与自然地理条件具有地区性分布的特点，水文现象也有一定程度的地区相似性，因此可研究水文要素分类和分区的特征值或建立区域性经验公式，或绘制各种特征值等值线图和分区图。

书名： 水文学

作　者：管华

出版社：科学出版社

出版时间：2010年6月1日

ISBN: 9787030277008

开本：16开

定价： 26.00元

水文学内容简介

《水文学》全面系统地介绍了水文学的基本知识、基本理论和基本研究方法。全书共分绪论和九章，其中绪论阐述了水文学的研究对象、水文现象的特点、水文学的产生和发展；第一章 论述了水文循环与水量平衡的理论；第二章 论述了水分循环各环节的概念和理论；第三章 至第六章 分别论述了河流、湖泊、沼泽、冰川、地下水、海洋等各种水体的水文规律和研究方法；第七章 和第八章 论述了天然水质及其保护和人类活动的水文效应问题；第九章 论述了水文区划的基本理论与方法。

《水文学》可作为师范大学地理科学专业的教材或参考书，也可作为水利、国土管理、城乡规划、环境保护、资源开发与管理等相关专业的学生、教师、科技人员、管理人员的参考用书。

水文学图书目录

序

前言

绪论

第一章 地球上的水循环与水量平衡

第一节 地球上水的分布

第二节 地球上的水循环

第三节 地球上的水量平衡

第四节 水循环研究的发展

第二章 水循环的基本环节

第一节 蒸发与散发

第二节 水汽扩散与输送

第三节 降水

第四节 下渗

第五节 径流

第三章 河流

第一节 河流、水系和流域

第二节 河流的水情要素

第三节 径流形成的理论与计算

第四节 水文统计方法

第五节 河流水文情势

第四章 湖泊、沼泽和冰川

第一节 湖泊

第二节 沼泽

第三节 冰川

第五章 地下水

第一节 地下水的赋存

第二节 地下水的类型

第三节 地下水的运动

第四节 地下水的动态与均衡

第六章 海洋

第一节 海洋的分布与分类

第二节 海水的物理性质

第三节 海水的化学性质

第四节 波浪

第五节 潮汐

第六节 洋流

第七章 天然水质与保护

第一节 天然水质

第二节 水体污染

第三节 水质调查与评价

第四节 水质保护

第八章 人类活动的水文效应

第一节 土地利用/覆被变化的水文效应

第二节 城市化的水文效应

第三节 水利和水保工程的水文效应

第四节 人类活动水文效应的研究方法

第九章 水文区划

第一节 水文区划概述

第二节 水文区划的理论与方法

第三节 中国水文区划

生态水文学一词从上世纪90年代开始被广泛使用以致冲淡了人们对生态水文学内涵的思考。尽管有很多人在思考什么是生态水文学，但由于各人的研究领域和兴奋点不同，有关生态水文学的概念仍相当混乱。按时间顺序，我们列出一些关于生态水文学的定义：

1、生态水文学是研究所有生命及无生命组成的交互关系中的水文过程、现象及特性的科学( Timchenko，1994) 。

2、Hatton认为生态水文学是指在一系列环境条件下来探讨生态水文过程，它考虑了干旱地区、湿地、森林、河流和湖泊的生态水文过程（Hatton，1997）。

3、Post等则认为它是研究水文、气象及生态过程之间的关系，包括不同时间下水文过程如何影响到生态过程及生态系统及地貌又如何回馈或影响到水文过程两个核心问题（Post等，1998， EOS 79(43)）。

4、Baird等则认为它是研究植物与水的相互作用以及与植物生长相关的水文过程（Baird and Wilby，1999）。

5、Rodriguez-Iturbe (2000)(Water Resources 36(1))则定义生态水文学为研究不同生态形式及过程中的水文机制的科学。Rodriguez-Iturbe 认为它是在气候－土壤－植被动态过程中研究水文机制，以便预测生物对全球变化的响应 (Rodriguez-Iturbe，2000)。

6、1997年俄罗斯彼德堡国立水文气象学院出版教材《水资源(陆地水)利用和保护的生态观》中提出“生态水文学(水利生态学)”、“水利生态系统”等概念，提出新的学科方向要研究具体“水对象”(河、湖、水库等)群体态势的定性定量的评价，研究不同层次和尺度的水体生态系统。

7、Nuttle认为它是关于水文过程对生态系统分布结构功能影响以及生物过程对水循环要素影响的交叉学科（Nuttle 2002）；

8、生态水文学整合了生态及水文知识，以了解生态系如何改变水文特性，而这些水文特性又如何影响生态系功能，虽仍为研究生态与水文之关系，但较偏向水文特性之探讨。认为（黄土高原生态水文研究，林业出版社，2000），在科学体系上，生态水文学属于地球科学范畴，是水文学的一个分支，是生态学与水文学的交叉学科。

9、生态水文学就是将水文学知识应用于生态建设和生态系统管理的一门科学。主要研究生态系统内水文循环与转化和平衡的规律，分析生态建设、生态系统管理与保护中与水有关的问题。如生态系统结构变化对水文系统中水质、水量、水文要素的平衡与转化过程的影响；生态系统中水质与水量的变化规律及其预测预报方法；水文水资源空间分异与生态系统对位关系。因此，我们认为：生态水文学是基于生态学与水文学的一门交叉学科。通过生态学及水文学知识的整合以进一步了解水与生态系统的相互作用过程与规律，把稳定生态系统特性作为水资源可持续利用的管理目标。

生态水文学的发展与中国生态需水问题

中国是一个降水时间空间分布非常不均匀、人口压力大的发展中国家。人口、资源与环境的矛盾比较突出。人均淡水资源仅为世界人均量的1/4，居世界第109位，已被列入全世界人均水资源13个贫水国家之一。全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个。

对于生态水文学这一新的边缘性交叉学科的完整、定义仍然存在诸多争议，综合各位学者对于生态水文学的理解和理论阐述，相对比较一致的观点认为该学科是揭示生态系统中生态格局和生态过程水文学机制的科学，探讨生态系统中植物对于水文过程的影响以及水文过程对于植物生长和分布作用，以植物与水分关系为学科研究基础，以土壤水分及植被蒸散为核心研究内容，以生态过程和水文过程耦合机制的尺度效应为学科关键点，以水资源可持续利用和维持生态系统健康和可持续发展目标的实现为学科研究目标。研究对象包括湿地生态系统、干旱区生态系统、森林生态系统、河流生态系统和湖泊生态系统等不同生态系统类型。所以，生态水文问题被我国许多学者认为是中国寒区旱区环境建设和社会经济可持续发展的关键问题之一。

生态水文学是一种对环境有利、经济可行和社会可接受的有效方式。由于生态退化等问题的出现，生态水文学成为中国西部生态需水问题研究的热点问题之一。西部地区特别是青藏高原，是我国许多江河的发源地，素有中国“水塔”之称。也分布着大量的湿地和湖泊，保护这些地区的湿地和湖泊，不仅对保护局地生态环境，而且对保护江河源的生态环境都具有重要意义。

此外，西北干旱区内陆河流域开发利用和生态环境的保护、北方地区人工植被的土壤干化、植物固沙中流沙斑块的面积和格局对沙地水分平衡的影响等问题，都需要对生态水文学机制进行深入了解。干旱区生产用水和生态用水的关系以及维持干旱内陆河流域持续发展的生态需水，特别是维持内陆河下游天然绿洲稳定的生态需水等问题，也需要应用生态水文学的方法去深入研究。2100433B