水科學(xué)概論

前言

《水科學(xué)概論》一書是將國內(nèi)外科學(xué)家的精華作品按照作者的思維邏輯進(jìn)行總結(jié)、精選而成的、理論與實(shí)踐統(tǒng)一的研究系統(tǒng)，本書又是根據(jù)科學(xué)的繼承和發(fā)展的指導(dǎo)思想創(chuàng)建的水科學(xué)研究框架體系。本書共六篇，第一篇“水世界導(dǎo)言”：水科學(xué)蘊(yùn)藏在天、地、生自然科學(xué)之中，世界事物都與水有關(guān)系。本章以水的成分與H、D同位素，水的空間結(jié)構(gòu)，水的物理化學(xué)性質(zhì)，有機(jī)活性及水與生命起源等為主要論述內(nèi)容。把國內(nèi)外水科學(xué)發(fā)展和水科學(xué)理論研究框架體系的創(chuàng)建為核心內(nèi)容。第二篇“水循環(huán)與平衡”：本章闡述了太陽輻射是水循環(huán)形成的能源和源頭，在太陽輻射能的驅(qū)動(dòng)下，水分形成日循環(huán)、年循環(huán)、氣候循環(huán)、地質(zhì)循環(huán)，并詳細(xì)闡明了水循環(huán)的物理過程，建立了各層圈水分輸送數(shù)學(xué)模型，使水循環(huán)研究從定性發(fā)展到定量的物質(zhì)和能量循環(huán)研究，并創(chuàng)建天、地、生水循環(huán)研究廣義的視角，建立了水科學(xué)理論基礎(chǔ)。第三篇“水資源與均衡”：重點(diǎn)闡述了水資源與水循環(huán)的關(guān)系，即水資源再生原理、全球水資源分布、國內(nèi)外水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及水資源評(píng)價(jià)與管理，建立了“凝結(jié)水”資源、“虛擬水”、“綠水”、“藍(lán)水”幾個(gè)新概念。

內(nèi)容概要

本書是以水家族成員(H2O與H、O同位素)為研究中心內(nèi)容，以三態(tài)水為研究對(duì)象，以水循環(huán)為理論基礎(chǔ)，創(chuàng)立了水科學(xué)研究的框架體系，全書共分為六篇四十八章，主要內(nèi)容有：    (1)“水世界導(dǎo)言”：主要論述水的物理及化學(xué)性質(zhì)，水與生命的形成，國內(nèi)外水科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀以及“水科學(xué)”問世的理論依據(jù)與科學(xué)意義。    (2)“水循環(huán)與平衡”：主要論述太陽輻射在水循環(huán)中的能量轉(zhuǎn)換及水分轉(zhuǎn)換的物理過程基礎(chǔ)上，建立水分日循環(huán)、年循環(huán)、氣候循環(huán)、地質(zhì)循環(huán)模式。    (3)“水資源與均衡”：主要論述水循環(huán)與水資源再生理論聯(lián)系、水資源特征、水資源開發(fā)利用以及水資源均衡評(píng)價(jià)與水資源科學(xué)管理。    (4)“水環(huán)境與水生態(tài)”：主要論述水環(huán)境與水生態(tài)的涵義；對(duì)水的全球儲(chǔ)存環(huán)境：即大氣水環(huán)境，水圈與生態(tài)，土壤圈水環(huán)境及生態(tài)，生物圈水環(huán)境與生態(tài)，水的形成、分布，生物水分的生態(tài)運(yùn)動(dòng)及生態(tài)平衡等進(jìn)行綜合評(píng)述。    (5)“水生命與人體健康”：重點(diǎn)論述生命起源與水，生命元素與演化歷史，人身血液循環(huán)與新陳代謝，體內(nèi)水分均衡與人體健康，飲水健康等。    (6)“水安全與戰(zhàn)略技術(shù)”：簡述治水經(jīng)典著作及在常規(guī)治水方略的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建水安全戰(zhàn)略思維體系和內(nèi)容：①干旱區(qū)凝結(jié)水開發(fā)利用；②抽咸補(bǔ)淡減災(zāi)增源；③生物基因節(jié)水；④臺(tái)風(fēng)雨減災(zāi)增源；⑤大氣水北調(diào)等新戰(zhàn)略方案的理論依據(jù)、技術(shù)攻關(guān)途徑。    本書適于從事水科學(xué)研究，相關(guān)學(xué)科的教學(xué)、科研、生產(chǎn)人員參考使用及作為研究生參考教材或供高級(jí)水管理人員決策參考。

作者簡介

譚績文，水文地質(zhì)學(xué)教授，1935年生于遼寧省大連市新金縣。1960年畢業(yè)于長春地質(zhì)學(xué)院水文地質(zhì)及工程地質(zhì)系。作者受到較系統(tǒng)的“地質(zhì)學(xué)”教育，在長春地質(zhì)學(xué)院劉國昌及董中葆教授影響下熱愛地質(zhì)事業(yè)，重視理論與實(shí)踐的結(jié)合，畢業(yè)后先后主持完成“唐山市東礦區(qū)1／5萬供水水文地質(zhì)勘察任務(wù)”；河北省“康保、張北縣1／10萬農(nóng)牧供水文地質(zhì)調(diào)查”任務(wù)；淄博市博山區(qū)1／5萬水資源調(diào)查及水資源規(guī)劃與評(píng)價(jià)任務(wù)；淄博市大武水源地1／1萬巖溶水塊段系統(tǒng)“水文地質(zhì)圖系”調(diào)查及編圖任務(wù)。沈永平，男，漢族，1961年出生，陜西省西安市人，編審／教授。學(xué)科研究方向?yàn)楸ㄋ乃Y源、冰雪災(zāi)害、氣候變化及其影響等研究。1982年在成都理工大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位，1985年在中國科學(xué)院蘭州冰川凍土研究所獲碩士學(xué)位，1987年作為訪問學(xué)者在波蘭科學(xué)院地理研究所工作，1991-1992年獲德國學(xué)術(shù)交流中心研究獎(jiǎng)學(xué)金在德國哥廷根大學(xué)工作，1985年開始在中國科學(xué)院蘭州冰川凍土研究從事科研工作，2000年開始在中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與王程研究所工作?，F(xiàn)任中國地理學(xué)會(huì)冰川凍土分會(huì)秘書長，《冰川凍土》編輯部主任、專職副主編。發(fā)表論文百余篇，主持和參與編寫專著10本，國際咨詢報(bào)告4篇。張發(fā)旺，男，1965年出生，河北省深州市人。學(xué)科研究方向?yàn)榈叵滤h(huán)與均衡、水環(huán)境演化效應(yīng)。中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所副所長、研究員、博士生導(dǎo)師。1986年河北地質(zhì)學(xué)院（現(xiàn)石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院）本科畢業(yè)，2000年中國地質(zhì)大學(xué)（北京）博士畢業(yè)，2000-2003年中國地質(zhì)科學(xué)院博士后流動(dòng)站工作。國際水文地質(zhì)學(xué)家協(xié)會(huì)（IHA）中國委員會(huì)秘書長。中國地質(zhì)學(xué)會(huì)銀錘獎(jiǎng)獲得者，獲“國土資源部優(yōu)秀科技管理工作者”。發(fā)表論文50余篇、專著5部，獲原地礦部科技成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，河北省科技成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。 郭純青，男，1955年出生，水文地質(zhì)研究員（教授）。學(xué)科研究方向?yàn)椋孩偎Y源評(píng)價(jià)；②水資源可持續(xù)利用與水環(huán)境防治；③巖溶水文地質(zhì)。1982年畢業(yè)于河北地質(zhì)學(xué)院水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)。分別于1991年和1994年被（原）地質(zhì)礦產(chǎn)部破格晉升為副研究員和研究員；1998年入選國土資源部“百名跨世紀(jì)人才”。2000年10月從中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所調(diào)入桂林工學(xué)院資源與環(huán)境王程系，于2006年12月獲得教授資格?，F(xiàn)同時(shí)具有研究系列與教學(xué)系列的高級(jí)職稱、研究員／教授。主持國家及廣西省自然基金多項(xiàng)。出版專著8部，發(fā)表科研論文91篇，8次獲省、部級(jí)科技進(jìn)步和科學(xué)獎(jiǎng)。

書籍目錄

序1序2前言緒論第一篇  水世界導(dǎo)言　第一章  水的物理、化學(xué)性質(zhì)　第二章  世界水的數(shù)據(jù)　第三章  水與生命起源　第四章  天、地、生與水世界　第五章  “水科學(xué)”研究框架體系　結(jié)論　主要參考文獻(xiàn)第二篇  水循環(huán)與平衡　第一章  太陽輻射是水循環(huán)形成能源和源頭　第二章  輻射平衡　第三章  水汽輸送的大氣物理過程　第四章  下墊面蒸發(fā)物理過程　第五章  下墊面蒸發(fā)量的計(jì)算　第六章  水分在植物體內(nèi)的運(yùn)行　第七章  天體運(yùn)行與地球水循環(huán)　結(jié)論　主要參考文獻(xiàn)第三篇  水資源與均衡　第一章  水資源研究　第二章  干旱區(qū)凝結(jié)水研究　第三章  雨水資源化與資源量　第四章  暴雨與洪水水資源　第五章  地球上的水分量　第六章  世界各洲地下水分布與開采概況　第七章  地下水圈與深成水循環(huán)理論研究　第八章  冰川類型與水資源　第九章  國內(nèi)外著名水資源開發(fā)利用工程簡況　第十章  水均衡　第十一章  水資源管理　第十二章  同位素在水科學(xué)研究中的應(yīng)用　結(jié)論　主要參考文獻(xiàn)第四篇  水環(huán)境與水生態(tài)　第一章  水環(huán)境與生態(tài)學(xué)知識(shí)概述　第二章  大氣圈水環(huán)境與水生態(tài)　第三章  水圈與生態(tài)　第四章  土壤圈水環(huán)境與生態(tài)　第五章  生物圈水環(huán)境與生態(tài)　第六章  樹木年輪在水科學(xué)中的應(yīng)用　結(jié)論　主要參考文獻(xiàn)第五篇  水生命與人體健康　第一章  生命起源與心血運(yùn)動(dòng)　第二章  人體含水量與體液平衡及調(diào)節(jié)　第三章  微循環(huán)——生命的源泉　第四章  水質(zhì)與健康　第五章  水療與健康　第六章  礦泉水與健康　第七章  地球化學(xué)環(huán)境與地方病　結(jié)論　主要參考文獻(xiàn)第六篇  水安全與戰(zhàn)略　第一章  水資源安全的基本理論　第二章  中國洪澇災(zāi)害史　第三章  干旱災(zāi)害　第四章  冰雪災(zāi)害　第五章  承載力理論與實(shí)踐　第六章  抽咸補(bǔ)淡減災(zāi)增源　第七章  霧露水開發(fā)利用戰(zhàn)略技術(shù)研究　第八章  生物節(jié)水安全戰(zhàn)略　第九章  虛擬水安全戰(zhàn)略　第十章  “臺(tái)風(fēng)雨”減災(zāi)增源戰(zhàn)略技術(shù)研究　第十一章  大氣水北調(diào)戰(zhàn)略技術(shù)研究　結(jié)論　主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.構(gòu)建當(dāng)代水文地質(zhì)學(xué)的理論方法體系水文地質(zhì)學(xué)原有的概念、理論與方法，已經(jīng)難以滿足要求，因此，對(duì)傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué)進(jìn)行去蕪存精的揚(yáng)棄，建立當(dāng)代水文地質(zhì)學(xué)的概念、理論與方法體系，是當(dāng)務(wù)之急。其中最重要的，是將系統(tǒng)分析、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和系統(tǒng)工程方法全面引入水文地質(zhì)學(xué)，圍繞當(dāng)代水文地質(zhì)學(xué)的研究目標(biāo)——構(gòu)建人和自然協(xié)調(diào)的、可持續(xù)的水資源系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)——建立新的概念、理論與方法體系。地下水流動(dòng)系統(tǒng)理論，以地下水流網(wǎng)為載體，將滲流場、化學(xué)場與溫度場統(tǒng)一于一個(gè)有序的時(shí)空結(jié)構(gòu)之中；它賦予水文地質(zhì)學(xué)以有機(jī)整體的理論框架，揭示了原本似乎互不相干的不同部分與不同方面的內(nèi)在聯(lián)系，從而有助于人們把握地下水各部分及其與環(huán)境之間聯(lián)系的完整圖景。正如T0th所指出的，由于地下水流動(dòng)存在系統(tǒng)有級(jí)次的空間分布，以及地下水與周圍環(huán)境相互作用，在流動(dòng)過程中，地下水與環(huán)境發(fā)生化學(xué)的（如溶解、沉淀、水化、氧化－還原、脫硫酸等）、物理的（如孔隙水壓力改變、巖土摩擦力降低等）及動(dòng)力的（如水分、鹽分與熱量的輸送等）相互作用；地下水的溫度、礦化度、化學(xué)類型等呈現(xiàn)有規(guī)律的空間分布，地表則有規(guī)律地出現(xiàn)一系列與地下水有關(guān)的現(xiàn)象（如泉、濕地、水土流失、滑坡等）。因此，在地下水流動(dòng)系統(tǒng)的理論與方法基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展功能齊全、界面友好、能夠刻畫大區(qū)域的耦合地下水系統(tǒng)、水文系統(tǒng)、地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)的分析工具，十分必要。在這方面，已經(jīng)有了一些有益的嘗試，提出了一些新的設(shè)想。

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《水科學(xué)概論》適于從事水科學(xué)研究，相關(guān)學(xué)科的教學(xué)、科研、生產(chǎn)人員參考使用及作為研究生參考教材或供高級(jí)水管理人員決策參考。

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