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第1章 绪论 1

1.1 水循环与水问题 1

1.2 水文学进展 2

1.2.1 现代水文学起源 2

1.2.2 现代水文学的发展 3

1.3 水文模型研究进展 4

1.3.1 国外研究进展 4

1.3.2 国内研究进展 5

1.3.3 大尺度水文研究 5

1.3.4 面临的问题 6

1.4 陆面模式研究进展 7

1.4.1 陆面模式及其研究意义 7

1.4.2 国内外研究进展 7

1.4.3 国际陆面过程参数化方案比较计划 8

1.5 大气-陆面水文耦合研究评述 9

1.5.1 利用大气模式输出驱动水文模型 10

1.5.2 加强陆面模式对水文过程的描述 11

1.5.3 构建陆面水文耦合模型 11

1.5.4 双向耦合研究 12

1.6 小结 13

第2章 数字流域构建与模型参数 15

2.1 模型多源资料 15

2.2 数字流域构建 16

2.2.1 数字高程模型 16

2.2.2 数字流域信息提取 17

2.2.3 填洼与子流域划分 18

2.2.4 升尺度方法 20

2.2.5 升尺度方法检验 22

2.2.6 大陆区域数字流域构建 25

2.3 水文地质参数 27

2.4 植被与土壤 28

2.4.1 植被 28

2.4.2 土壤 30

2.5 数据投影与坐标变换 31

2.5.1 数据投影 31

2.5.2 坐标变换 31

2.5.3 坐标转换计算个例 32

2.6 小结 33

第3章 多源水文气象数据库 35

3.1 概述 35

3.2 常规气象数据及其插值 37

3.2.1 气象站网 37

3.2.2 数据插值 37

3.2.3 插值方法分析 38

3.2.4 地形对降雨的影响分析 40

3.2.5 地形校正方案 41

3.2.6 时间解集方案 43

3.3 其他气象数据 43

3.3.1 气象模式的再分析资料 43

3.3.2 雷达降雨 44

3.3.3 TRMM卫星雷达降雨 45

3.4 水文数据 45

3.4.1 水位与流量 46

3.4.2 泥沙 47

3.4.3 蒸发量 48

3.4.4 土壤含水量 49

3.4.5 地下水水位 50

3.5 小结 51

第4章 多尺度分布式水文模型 52

4.1 概述 52

4.2 HMS的发展 52

4.3 HMS的构建 53

4.3.1 HMS的主要结构 53

4.3.2 陆地水文模型 54

4.3.3 土壤水模型 60

4.3.4 地下水模型 63

4.3.5 地表水与地下水相互作用模型 64

4.4 多尺度分布式水文模型构建 65

4.4.1 尺度与模型 65

4.4.2 地表水文过程 66

4.4.3 地下水文过程 67

4.4.4 河流／湖泊与地下水相互作用 67

4.5 小结 68

第5章 陆面水文耦合模型构建 70

5.1 陆面水文耦合模型结构 70

5.2 陆面过程模式 71

5.2.1 降水截留 72

5.2.2 蒸散发 73

5.2.3 积雪融雪 75

5.2.4 土壤水分 75

5.2.5 地表产流 76

5.3 耦合方法 77

5.3.1 基于“土壤含水量”的耦合方法 77

5.3.2 双向耦合方法 78

5.4 流域应用实例 79

5.4.1 研究流域 79

5.4.2 能量平衡过程 80

5.4.3 水量平衡过程 82

5.4.4 流量模拟 85

5.4.5 地下水模拟 86

5.4.6 湖泊过程模拟 87

5.4.7 空间分布分析 89

5.5 小结 90

第6章 模型不确定性分析 91

6.1 概述 91

6.1.1 模型不确定性因素 91

6.1.2 检验指标 92

6.2 模型参数敏感性分析 92

6.2.1 试验设计 92

6.2.2 含水层厚度 94

6.2.3 水力传导度 95

6.2.4 孔隙度 96

6.2.5 参数敏感性比较 98

6.3 气象要素不确定性 98

6.3.1 试验设计 98

6.3.2 降水 99

6.3.3 气温 101

6.3.4 比湿 103

6.4 时空尺度 105

6.4.1 地形特征与网格尺度 105

6.4.2 试验设计 106

6.4.3 不同网格尺度的流量过程模拟 106

6.4.4 空间分布差异 108

6.4.5 时空尺度效应 109

6.5 小结 113

第7章 流域气候变化及其水文响应 114

7.1 淮河流域水资源状况 114

7.2 流域气候变暖事实 115

7.2.1 增暖趋势 115

7.2.2 温度周期变化 116

7.3 长时间连续性陆面水文模拟 117

7.3.1 模拟试验构建 117

7.3.2 模拟结果 118

7.3.3 精度检验 119

7.3.4 Pearson-Ⅲ型分布 120

7.3.5 降雨极值频率分析 121

7.3.6 径流极值频率分析 122

7.4 洪水和干旱周期分析 124

7.4.1 降水 125

7.4.2 地表径流量 126

7.4.3 极值事件与气候变暖 128

7.5 小结 129

第8章 人类活动的水文效应评估 130

8.1 人类活动的水文效应 130

8.1.1 研究主题 130

8.1.2 研究方法 131

8.2 土地利用变换的水文效应 131

8.2.1 土地利用数据 131

8.2.2 植被情景 132

8.2.3 植被参数对比 133

8.2.4 能量平衡影响 133

8.2.5 水分过程影响 135

8.2.6 径流过程影响 138

8.3 工程取水措施的水文效应 140

8.3.1 流域工程措施 140

8.3.2 工程措施影响分析 140

8.3.3 观测径流校正 141

8.3.4 考虑人类工程措施的水文模拟方案 143

8.3.5 水文模拟方法 144

8.4 小结 145

第9章 卫星雷达降雨的应用 147

9.1 概述 147

9.2 卫星降雨观测数据 148

9.2.1 TRMM计划 148

9.2.2 TRMM数据产品 150

9.2.3 TRMM 3B42数据 151

9.2.4 降雨事件个例 151

9.3 卫星数据处理与精度分析 152

9.3.1 数据处理 152

9.3.2 时间序列精度 152

9.3.3 空间精度分析 155

9.4 TRMM卫星降雨应用 156

9.4.1 参数与初始化文件 156

9.4.2 模拟结果 156

9.4.3 流量空间分布的年际比较 158

9.4.4 流量空间分布的季节变化 159

9.5 小结 162

第10章 陆面水文研究展望 163

10.1 内容总结 163

10.1.1 数据与模型 163

10.1.2 变化环境下的陆面水文模拟 164

10.1.3 卫星雷达降雨 165

10.2 主要创新点 165

10.3 研究展望 166

参考文献 168

附录1 耦合模型程序结构图 177

附录2 耦合模型输入与输出（I／O） 180