現代水文學

現代水文學是在近幾十年來由於先進科學技術和理論方法的引入以及經濟社會各項人類活動的深入，不斷豐富水文學而形成的。與傳統水文學相比，具有以下特點。

（1）現代水文學以新技術（計算機技術、3S技術等）應用為支撐，在宏觀和微觀方向上得到了深入發展。在宏觀上，現代水文學研究全球氣候變化、人類活動影響和自然環境變化下的水循環。在微觀上，現代水文學研究SVAT（土壤～植被～大氣系統）中水分與熱量的交換過程，探討“三水”、“四水”或“五水”（大氣水、地表水、土壤水、地下水及植被水）的轉化規律。此外，現代水文學還十分注重水文尺度問題和水資源可持續利用中水文學基礎問題的研究。

（2）更加註重水文信息的挖掘。由於先進技術的引用，使複雜、困難的水文信息獲取成為現實，原來不能得到或需要很大代價才能得到的水文信息，現在成為可能或容易。這為深入研究水文學提供了支持。

（3）更加深入開展深層次的水文科學基礎研究。包括：水文極值（洪水和乾旱）問題的認識、預測與減災，全球冰圈、氣候和溫室效應的相互作用，冰蓋河流水文學，水文與大氣交換作用等。

（4）更加註重人類活動對水循環影響的研究。包括：土地利用變化對徑流的影響；地表水和地下水、水量水質相互作用問題；城市化對地表和地下水演化的影響；生態水文學研究。

（5）對水文學上眾多難點問題（如不確定性問題、非線性問題、水文尺度問題等）開展力所能及的研究。

（6）傳統的水文學多側重於研究自然界水循環的水量方面，多採用水文現象觀測、實驗等手段，運用傳統的數學、物理方法來研究，其應用多限於洪水預報、水文水利計算等工程技術問題。但是，隨著經濟社會的發展，人類對水的需求不斷增大，對生活環境的質量要求也愈來愈高。自然界發生的洪水和乾旱等災害以及人類經濟活動造成的水污染和生態系統破壞，對經濟社會發展和人類生命財產造成的損失也愈來愈大。如何解決實際問題中出現的與水有關的各種矛盾？如何實現經濟社會的可持續發展？這對傳統水文學的發展提出了挑戰。現代水文學就需要針對這些實際問題，重點開展水資源及人類活動水文效應的研究。

現代水文學有別於傳統水文學，主要表現在“現代”（Modern）二字上。它應該是對水文學上全新的概念、思路和方法的總結。具體地說，它是以現代新技術（如計算機技術、3S技術等）應用為支撐，以現代新理論、新方法（如灰色系統理論、人工神經網路、分形幾何等）為基礎，以研究和解決現代出現的新問題、新要求（如水環境、人類活動影響、水資源短缺、水資源可持續利用等）為動力，對水文學基礎理論及應用進行深入研究。

本節引自文獻[1]。

本書試圖在總結過去研究工作的基礎上闡述現代水文學的基礎理論、技術方法及應用實踐，為水科學研究提供現代水文學基礎。本書是在第一版的基礎上，從“基礎理論——技術方法——應用實踐”的角度，重新構建現代水文學框架。全書共分三篇十三章。第一篇是對現代水文學基礎理論的介紹，以展示現代水文學新理論基礎，具體包括水循環原理、水文確定性理論和水文不確定性理論；第二篇是對現代水文學中新技術方法的介紹，以展示現代新技術在水文學中的應用，具體包括3S技術、同位素技術、系統識別技術、水文模擬技術等；第三篇是對現代水文學應用實踐內容的介紹，以展示水文學服務於人類社會的前景，具體包括水文學在水資源利用、生態環境保護、區域可持續發展等實踐中的應用。

前 言

§1.1 水文學的概念及發展階段

§1.2 水文學面臨的機遇與挑戰

§1.3 現代水文學的特點及框架

第一篇 基礎理論

§2.1 水循環過程

§2.2 水循環原理

§2.3 水循環研究進展

§3.2 下滲與土壤水運動原理

§3.3 地下水運動原理

§3.4 產匯流原理

第四章 水文不確定性理論

§4.1 水文系統不確定性

§4.2 隨機水文學基礎

§4.3 模糊水文學基礎

§4.4 灰色系統水文學基礎

§4.5 水文不確定性研究展望

第二篇 技術方法

第五章 3S技術在水文學中的應用

§5.1 3S技術概述

§5.2 RS在水文模擬中的應用

§5.3 DEM在水文模擬中的應用

第六章 同位素技術在水文學中的應用

§6.1 同位素技術概述

§6.2 同位素技術在水文學中的應用

第七章 數學技術方法在水文學中的應用

§7.1 水文學中常用的數值方法

§7.2 參數率定常用的數學方法

§7.3 參數靈敏度分析的數學方法

第八章 水文系統識別技術

§8.1 水文系統識別的概念

§8.2 水文系統識別的原理與方法

§8.3 人工神經網路(ANN)水文非線性模型及應用

§8.4 水文系統識別應用——乾旱區灌溉蒸發量計算

第九章 分散式水文模擬技術

§9.1 分散式水文模型的發展

§9.2 基於DEM的流域分散式水文模型

§9.3 幾個典型分散式水文模型的介紹

第十章 水文—生態耦合系統模擬技術

§10.1 研究意義

§10.2 MBM建模原理與思路

§10.3 MBM建模步驟

§10.4 應用舉例

第三篇 應用實踐

第十一章 水文學與水資源

§11.1 水資源學概論

§11.2 水文學與水資源學的聯繫

§11.3 基於水循環的水資源量可再生性量化研究

§11.4 基於水文模擬的水資源承載能力量化研究

§11.5 基於水循環過程的水資源優化配置研究

第十二章 水文學與生態環境

§12.1 生態環境的概念及其與水的聯繫

§12.2 生態環境需水量計算

第十三章 水文學與可持續發展

§13.1 可持續發展與可持續水資源管理

§13.2 研究基礎：經濟—社會—水資源—生態耦合系統模型

§13.3 可持續水資源管理量化準則及量化指標體系

§13.4 可持續水資源管理的量化方法

§13.5 應用實例——博斯騰湖流域可持續水資源管理研究

參考文獻