水文過程及其尺度響應(yīng)

前言

　　水在自然界陸地表面流動(dòng)，流域首先是一個(gè)水文過程單位。但由于很多自然生態(tài)現(xiàn)象乃至經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象均與水循環(huán)過程有關(guān)，均在流域上發(fā)生或?qū)崿F(xiàn)，流域已不僅僅是一個(gè)水文單位，而是一個(gè)具有一定結(jié)構(gòu)和功能，相對(duì)完整的生態(tài)一經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。所以，水文過程說到底是一種水文要素相互聯(lián)系，綜合影響陸地、水面環(huán)境的生態(tài)過程。降水、入滲、徑流、蒸發(fā)等水文要素的發(fā)生和變化過程存在著時(shí)空尺度效應(yīng)，需要研究不同尺度上水文要素過程的特點(diǎn)和規(guī)律及其研究方法。降雨徑流問題是水文學(xué)的基本伺題。集水區(qū)或流域是水文循環(huán)研究的基本單元。流域下墊面空間變異性對(duì)于流域水文過程有著十分重要的影響。認(rèn)識(shí)水文要素水動(dòng)力學(xué)及時(shí)空過程的不均勻性和變異性是進(jìn)行水文尺度研究和不同尺度下水文模式研究的基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)、地理信息系統(tǒng)、遙感以及全球定位系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展，建立地理空間信息和水文過程的聯(lián)系，對(duì)全流域上某個(gè)或多個(gè)水文過程或狀態(tài)變量進(jìn)行時(shí)間和空間分布模擬，即分布式流域水文模型的研究與應(yīng)用也相應(yīng)地取得了重要的進(jìn)展。自然界的問題，看似復(fù)雜，如果針對(duì)研究對(duì)象所鎖定的研究方向和角度不同，所遵循的數(shù)學(xué)原理也不同。水文過程及其尺度響應(yīng)研究的方法是歸納大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以得出結(jié)論，并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化相應(yīng)的數(shù)學(xué)問題并求解，再把這個(gè)結(jié)果和水文學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論進(jìn)行比照。顯然，水文學(xué)研究注重的是用數(shù)學(xué)來解決科學(xué)問題，即主動(dòng)提出水文過程研究對(duì)象中的科學(xué)問題，通過問題的解決加深對(duì)研究對(duì)象的認(rèn)識(shí)，或創(chuàng)造出新的知識(shí)。

內(nèi)容概要

本書是作者多年從事水文、水資源科研和教學(xué)工作積累的成果。第一篇降水徑流過程及其尺度響應(yīng)（南方篇），針對(duì)降水徑流過程這個(gè)水文學(xué)的基本問題，分為降水過程、降水截留過程、坡面產(chǎn)流過程、流域水文過程及其尺度響應(yīng)等4章，闡述自然界水文要素在不同時(shí)間和空間尺度上的演變過程及規(guī)律；第二篇蒸發(fā)蒸騰過程及其水資源的植被利用（北方篇），在敘述植被蒸騰對(duì)地表水資源的利用機(jī)理和過程的基礎(chǔ)上，針對(duì)干旱地區(qū)關(guān)鍵地貌區(qū)域的水資源合理利用的途徑和方式進(jìn)行分析和論證。    本書可供從事水文、水資源、生態(tài)和環(huán)境保護(hù)專業(yè)的科技人員以及高等學(xué)校和科研院所的研究生參考。

書籍目錄

前言緒論第一篇  降水徑流過程及其尺度響應(yīng)(南方篇)　第1章  降水過程及其尺度響應(yīng)　  1.1  降水成因　  1.2  降水的類型及其時(shí)空分布特征　  1.3  實(shí)驗(yàn)研究示例：產(chǎn)流降雨特征分析　第2章  降水截留過程的水文及其尺度響應(yīng)　  2.1  降水截留過程研究的對(duì)象　  2.2  降水截留模型　  2.3  實(shí)驗(yàn)研究示例：林分(馬尾松)截留效應(yīng)的研究　第3章  坡面產(chǎn)流過程及其尺度響應(yīng)　  3.1  坡面產(chǎn)流機(jī)制　  3.2  坡面產(chǎn)流模型　  3.3  實(shí)驗(yàn)研究示例：坡地不同土地利用方式的產(chǎn)流、匯流特征分析　第4章  流域水文過程及其尺度響應(yīng)　  4.1  水文尺度響應(yīng)及其尺度轉(zhuǎn)換　  4.2  現(xiàn)行水文模型　  4.3  水文模擬研究的探索　  4.4  實(shí)驗(yàn)研究示例：實(shí)驗(yàn)流域產(chǎn)流、產(chǎn)沙的研究　參考文獻(xiàn)第二篇  蒸發(fā)蒸騰過程及其水資源的植被利用(北方篇)　第5章  蒸騰測(cè)定方法及其植被蒸騰作用的一般規(guī)律　  5.1  蒸發(fā)蒸騰過程概述　  5.2  蒸騰測(cè)定方法及其植被蒸騰作用的一般規(guī)律　  5.3  蒸騰作用模型　第6章  干旱地區(qū)關(guān)鍵地貌類型區(qū)土壤水資源利用(植被利用)途徑　  6.1  額濟(jì)納荒漠綠洲水環(huán)境容量與植被利用途徑　  6.2  毛烏素沙地過渡地帶土壤水分特征及其植物利用　  6.3  沙地灌木林群落土壤水分消耗模型　  6.4  自然生態(tài)恢復(fù)的水分環(huán)境分形規(guī)律與節(jié)水營(yíng)林技術(shù)　  6.5  黃河流域河口鎮(zhèn)一龍門區(qū)段水資源及其植物利用途徑　  6.6  黃土丘陵溝壑區(qū)支毛溝淤地壩壩系規(guī)劃布設(shè)與防洪　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　地球的自然環(huán)境是由大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈所構(gòu)成，水圈包括地球上所有形式的水，自然界的水從來不是靜止的，而是與其他圈之間始終處于相互聯(lián)系、相互滲透、相互作用之中。在陸地上，人類在長(zhǎng)期的興水利、除水害斗爭(zhēng)中積累了豐富的水文知識(shí)，然而，水文學(xué)初期主要局限于定性的水文地理研究，直到19世紀(jì)中葉，水文學(xué)還只是對(duì)一些有關(guān)聯(lián)的水文現(xiàn)象作定性描述。隨著近代防洪、航運(yùn)、灌溉、水電和各種供水需要，水文研究以實(shí)用目的為主，并且作為水利技術(shù)的一種知識(shí)，“工程水文學(xué)”應(yīng)運(yùn)而生，很快成為水文學(xué)的主要內(nèi)容。從20世紀(jì)50年代起，由于新技術(shù)在水文學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用和水資源管理問題日益突出，水文學(xué)的內(nèi)容和功能也相應(yīng)得到充實(shí)和改進(jìn)，并且向更專業(yè)化領(lǐng)域發(fā)展。當(dāng)代水資源管理問題不僅是河流水文學(xué)研究的重點(diǎn)，而且也是生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)重要課題。水文過程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的重要影響，表現(xiàn)在水文過程與生態(tài)系統(tǒng)植物群落變化相互制約的內(nèi)在聯(lián)系。過去，水文學(xué)關(guān)注最多的是洪水與干旱的成因、工程水文的實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用。隨著全球變化，生態(tài)環(huán)境問題日益突出，由于水文循環(huán)是聯(lián)系地球系統(tǒng)地圈－生物圈－大氣圈的紐帶，關(guān)注水與生態(tài)問題、關(guān)注水文情勢(shì)與生態(tài)環(huán)境之間相互作用關(guān)系、關(guān)注水文循環(huán)變化過程與其相關(guān)生態(tài)環(huán)境變化的交叉研究，就產(chǎn)生了生態(tài)水文學(xué)。生態(tài)水文學(xué)以生態(tài)過程和生態(tài)格局的水文學(xué)機(jī)制為研究核心，以植物與水分關(guān)系為基礎(chǔ)理論，將尺度問題貫穿于整個(gè)研究之中，研究對(duì)象涉及森林、濕地、草地、河流湖泊等陸地生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)，對(duì)促進(jìn)水資源管理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有重要的作用。

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