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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