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《现代水文学》(第二版)——左其亭,王中根 著 水科学网

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《现代水文学》(第二版)——左其亭,王中根 著

 
论著推荐  加入时间:2007/2/2 21:13:01  WaterScience  点击:2764

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。

本书在构建现代水文学框架、介绍现代水文学基础理论、新技术方法以及应用实践等方面有许多独到见解。本书可作为水利工程类、环境工程类、地质工程类、地球科学类的研究生教材,也可供相关专业的教师、本科生、研究生以及科技工作者参考。

本书是对2001年出版的《现代水文学》的修订,增加、删除、修改了部分内容,重新构架了现代水文学框架。

 

前 言

 

水文学是地球科学的一个重要分支,它是一门研究地球上水的起源、存在、分布、循环和运动等变化规律,并运用这些规律为人类服务的知识体系。水文学同其他学科一样,是在人类长期实践过程中,经历了起源、不断发展、再到成熟等阶段。可以说,水文学是人类在长期水事活动过程中,不断地观测、研究水文现象及其规律性而逐步形成的一门科学。

由于客观世界的复杂性、广泛存在的不确定性以及人类认识上的局限性,水文学仍有许多难点问题(如不确定性问题、非线性问题、尺度问题等)在理论上和实际应用上未能很好解决。实际上,人类发现问题、认识问题再到解决问题是一个变化和发展的过程。人们常说的“水文学已经发展到了成熟阶段”并非意味着“水文学十分完备、不需再发展”。实际上,它象其他发展中的学科一样,一直在不断发展之中。特别是,随着现代科学技术的发展,以前没有发现的问题,现在发现了,以前没有解决的问题,现在在逐步解决,使得水文学不断发展、不断壮大。

近几十年来,尽管水文学在理论及应用上都有了很大的发展,也增添了许多新的内容。然而,缺乏一本及时反映现代水文学发展的专著。在这种形势下,第一版《现代水文学》专著于2002年1月正式出版。现代水文学有别于传统水文学,主要表现在“现代”(Modern)二字上。它是对水文学上全新的概念、思路和方法的总结。具体地说,是以现代新理论、新技术应用为支撑,以解决新面临的水问题为动力,而形成的现代水文学知识体系。

然而,正如在第一版前言中所指出的,“现代水文学是不断发展的,可能现在是新的内容,再过若干年,又被更新的内容所代替。……。从这个意义上讲,本书起到“抛砖引玉”的作用”。根据四年来读者的反映和作者反思,我们萌发了修订第二版的想法。主要原因有三:一是,需要重新构建现代水文学框架。在第一版中,对现代水文学框架交代不明,易于混淆,主体框架不明朗。本次修订拟采用“基础理论——技术方法——应用实践”的框架;二是,需要重新布局各部分内容。在第一版中,对水文学基础理论介绍偏少,特别是水文机理方面的内容介绍比较缺乏,而在水文学应用方面,部分内容偏多,部分内容偏少。本次修订将合理布局全书内容,分三部分来介绍,即基础理论、技术方法、应用实践;三是,本书已被多个高校和研究所指定为研究生使用教材或博士生入学考试参考教材。那么作为教材需要适当调整某些内容以满足不同层次的需要。

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。全书共分三篇十三章。第一章是对现代水文学基本知识的介绍,是全书的铺垫;第一篇是对现代水文学基础理论的介绍,包括第二、三、四章;第二篇是对现代水文学中新技术方法的介绍,包括第五、六、七、八、九、十章;第三篇是对现代水文学应用实践内容的介绍,包括第十一、十二、十三章。本书由左其亭、王中根共同撰写,其中第一、四、六、八、十、十一、十二、十三章由左其亭撰写,第二、三、五、七、九章及十一章第3节由王中根撰写。全书最后由左其亭统稿,王中根校稿。

第一章现代水文学导论,是对全书的铺垫。介绍了水文学的概念及发展过程,阐述水文学面临的问题及挑战,并在此基础上提出现代水文学框架。

第二章水循环过程与原理。在介绍水循环过程的基础上,重点阐述水循环原理(包括水量平衡和能量平衡原理),总结水循环研究的最新进展。

第三章水文确定性理论。主要介绍水文学中常用到的确定性基础理论,内容包括降水与蒸散发原理、下渗与土壤水运动原理、地下水运动原理、产汇流原理等。

第四章水文不确定性理论。先论述水文系统中广泛存在的不确定性,进而分别介绍随机水文学、模糊水文学、灰色系统水文学的基本理论知识。

第五章3S技术在水文学中的应用。在介绍3S技术(即遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS))的基础上,阐述了水文遥感的内容及其应用;并介绍数字高程模型(DEM)的基本知识以及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。在简单介绍同位素技术的基础上,主要叙述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。介绍了水文学中常用的数值方法、参数率定和灵敏度分析的数学方法。

第八章水文系统识别技术。介绍水文系统识别的概念、技术原理和方法,并列举人工神经网络(ANN)水文非线性模型及应用

第九章分布式水文模拟技术。首先,介绍了分布式水文模型的概念及其发展过程。在此基础上,详细介绍了基于DEM的流域分布式水文模型的研制方法,简要介绍了几个典型分布式水文模型。

第十章水文—生态耦合系统模拟技术。为了定量表达水文系统与生态系统之间的联系,本章介绍了水文系统与生态系统相耦合的系统模型。

第十一章水文学与水资源。论述了水文学与水资源学的关系,介绍了水资源可再生性、水资源承载能力、水资源优化配置等研究热点中的水文学基础内容。

第十二章水文学与生态环境。论述了水是维系生态系统完整性的重要方面,水文学是生态环境研究的重要基础,介绍了与水相关的生态环境需水量计算方法

第十三章水文学与可持续发展。在介绍可持续发展和可持续水资源管理概念的基础上,阐述了基于水文学基础的可持续水资源管理量化研究方法。

本书以“基础理论——技术方法——应用实践”为框架,重新修订了《现代水文学》专著,也得到出版社的大力支持。与第一版不同的是,现代水文学框架得到进一步完善,结构更加合理、清晰;也增加或删除部分内容,增添了一些新内容;更加重视水文学机理和基本原理的介绍;对水文学的应用实践体现更充分。

然而,正如本书第一版前言所指出的,“本书的内容应在今后研究的基础上不断更新……。希望通过本书的‘抛砖引玉’,能有助于水文学理论与应用研究的发展”。十分欣慰的是,本次修订正式稿确定之日正是“世界水日”,希望本书的修订和出版能为世界水问题研究贡献一份力量,祝愿全人类都能用上清洁的水!

本书的研究工作得到了中国科学院新疆生态与地理研究所“绿洲学者计划”、河南省杰出青年基金(512002500)、水资源与水电工程科学国家重点实验室开放基金(2003B007、2004B010和2005B016)的资助,以及其他横向研究课题的支撑,特此向支持和关心作者研究工作的所有单位和个人表示衷心的感谢。作者还要感谢教育作者多年的师长,感谢作者的学长和同仁的帮助和支持;感谢出版社同仁为本书出版付出的辛勤劳动。书中有部分内容参考了有关单位或个人的研究成果,均已在参考文献中列出,在此一并致谢。

由于《现代水文学》追求的目标是介绍现代较新的理论与方法,这给编撰本书增添了难度。再加上作者水平所限, 虽几经改稿,书中错误和缺点在所难免,欢迎广大读者不吝赐教。


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