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第1章 绪论1

1.1 水文科学研究的发展前沿1

1.2 人类活动对水循环的影响4

1.2.1 温室气体排放对气候和大气环流过程产生影响4

1.2.2 改造下垫面性状对水循环的陆面过程产生影响5

1.2.3 人工大规模取用水直接干预水循环路径5

1.3 变化环境下的水循环研究挑战6

1.4 流域水文模型研究进展概述7

1.4.1 水文研究与水文模型8

1.4.2 水文模型的分类及特点11

1.4.3 分布式水文模型与GIS12

1.4.4 分布式水文模型与DEM13

1.4.5 分布式水文模型与遥感技术15

1.4.6 国内外主要分布式水文模型简介16

1.5 目前水文模型热点问题和进展方向19

1.5.1 水文尺度效应19

1.5.2 不确定性研究21

1.5.3 不同系统的耦合22

1.5.4 缺资料地区水文模拟30

1.5.5 并行运算研究31

1.5.6 城市区水文模拟33

1.6 发展趋势总结35

第2章 MODCYCLE开发设计与模型原理37

2.1 MODCYCLE模型的总体设计37

2.1.1 流域离散方式37

2.1.2 模拟结构与水循环路径39

2.1.3 面向对象的模块化41

2.1.4 数据库支持43

2.1.5 层次化的水量平衡校验机制44

2.1.6 并行运算支持45

2.1.7 模型的概念性和物理性47

2.1.8 模型的天然-人工二元特色47

2.2 MODCYCLE的水循环模拟原理48

2.2.1 基础模拟单元水循环48

2.2.2 浅层地下水循环66

2.2.3 深层地下水循环69

2.2.4 河道水循环69

2.2.5 水库水循环72

2.2.6 池塘/湿地水循环74

2.2.7 植物生长模拟77

2.2.8 人工过程模拟83

2.2.9 地表/地下水耦合模拟89

2.3 本章小结94

第3章 MODCYCLE模型农田单元尺度研究应用96

3.1 研究目的96

3.2 试验设置与思路97

3.2.1 试验区情况97

3.2.2 试验观测项目97

3.3 试验数据分析100

3.3.1 土壤参数实测数据100

3.3.2 生育期内气象情况101

3.3.3 生育期分层土壤含水率变化102

3.3.4 降雨前后土壤水分运移变化103

3.3.5 土壤含水率随土壤深度变化104

3.4 田间尺度水循环模拟验证104

3.4.1 埋深2m以上土壤含水量对比验证105

3.4.2 土壤剖面分层含水率对比验证105

3.4.3 叶面积指数和株高对比验证106

3.5 田间水循环规律分析107

3.5.1 土壤水循环通量分析107

3.5.2 降雨/灌溉量与土壤含水率响应定量分析108

3.5.3 生育期蒸散发定量分析109

3.6 本章小结110

第4章 MODCYCLE模型区域尺度研究应用一111

4.1 区域自然及社会概况111

4.1.1 自然地理112

4.1.2 气象水文112

4.1.3 水利工程115

4.1.4 社会经济115

4.2 区域水资源状况117

4.2.1 地表水资源量117

4.2.2 出入境水量117

4.2.3 地下水资源量118

4.2.4 东部平原地下水动态及漏斗分布119

4.3 区域水循环模拟构建120

4.3.1 空间数据及其处理121

4.3.2 主要水循环驱动数据126

4.4 模型率定与验证138

4.4.1 匡门口断面径流量验证138

4.4.2 出境水量验证139

4.4.3 浅层地下水位变化过程验证139

4.4.4 关键水资源特征量对比141

4.4.5 水量平衡检验143

4.5 基于水循环模拟的邯郸市水循环规律分析144

4.5.1 降水量年际变化144

4.5.2 ET量空间分布145

4.5.3 地表产流量空间分布146

4.5.4 土壤蓄变与地下水埋深变化147

4.5.5 山区平原水循环通量规律分析149

4.6 变化环境下邯郸市水循环响应预测151

4.6.1 变化环境因子识别151

4.6.2 预测方案设置153

4.6.3 区域总水量平衡特征154

4.6.4 水循环要素变化特征155

4.6.5 平原区地下水补排分析157

4.6.6 地下水位响应158

4.6.7 地表径流量响应159

4.7 本章小结160

第5章 MODCYCLE模型区域尺度研究应用二162

5.1 区域概况及现状分析162

5.1.1 区域概况162

5.1.2 区域水资源情况170

5.2 区域水循环模拟构建175

5.2.1 空间数据及其处理175

5.2.2 主要水循环驱动183

5.3 模型率定与验证196

5.3.1 水量平衡检验197

5.3.2 关键水资源量对比198

5.3.3 出境流量验证198

5.3.4 ET量对比199

5.3.5 产量对比200

5.3.6 浅层地下水位验证202

5.4 基于水循环模拟的天津市水循环规律分析203

5.4.1 降水量年际年内变化规律203

5.4.2 区域蒸散发分析204

5.4.3 地表产流量空间分布210

5.4.4 蓄变量年际分布211

5.5 本章小结211

第6章 主要结论与展望214

6.1 研究工作总结214

6.2 存在的问题和研究展望214

参考文献216

索引230