第1篇 概述 1
第1章 流域水循环研究的意义 1
1 资源环境问题与可持续发展理念 1
2 水资源研究领域面临的重要科学问题 1
2.1 下垫面变化影响流域产汇流和水资源演变的量化方法 1
2.2 全球气候变化对我国水资源开发利用的影响 2
2.3 生态需水量的计算方法 2
2.4 平原区地下水超采问题 2
2.5 城市洪水与资源环境问题和水循环系统的改善对策 3
2.6 人类活动影响下的水资源动态评价方法 3
3.2 国家水文水资源基础数据库整备 4
3.1 以维持健全的流域水循环系统为现代水管理理念 4
3 流域水循环研究的意义 4
3.3 实验室建设 5
3.4 分布式计算机模拟系统开发 5
第2章 分布式流域水文模型 6
1 水文模型的发展历程回顾 6
2 流域水文模型的分类 7
3 分布式物理模型的模拟方法 9
4 代表性模型介绍 10
4.1 MIKE SHE模型 10
4.2 IHDM模型 13
4.3 TOPMODEL模型 16
4.4 SWMM模型 21
4.5 SWAT模型 25
5.1 空间尺度与水文变量及参数的空间变异性 32
5 存在的主要问题 32
5.2 时间尺度与水循环的动力学机制的描述 33
5.3 流域水循环全要素过程的动态耦合模拟 33
5.4 土壤水评价与植被生态耗水过程计算 33
5.5 天然水循环与人工侧支循环的耦合模拟 34
5.6 参数估计与模型校验 34
5.7 不确定性问题 34
5.8 数据不足问题 34
第3章 陆面过程模型 36
1 概述 36
2 陆面模型的发展和SVATS模型 37
2.2 第二代陆面模型（SVATS模型） 38
2.1 第一代陆面模型（“水桶”模型） 38
2.3 第三代陆面模型（新SVATS模型） 39
3 代表性模型介绍 40
3.1 BATS模型 40
3.2 SiB模型 45
3.3 ISBA模型 46
3.4 VIC模型 48
4 陆面模型研究中的关键问题 51
4.1 参数估算 51
4.2 网格内不均匀性（尺度问题） 51
4.3 径流与土壤水分的横向分配影响 53
1 流域水循环系统与水平衡方程 55
第4章 水循环要素过程模拟方法 55
第2篇 水循环模拟基础 55
2 降水及其空间展布 57
2.1 降水机制 57
2.2 降水观测数据的空间展布方法 57
3 蒸散发 61
3.1 水蒸气 61
3.2 大气边界层 63
3.3 日蒸散发 65
3.4 短时段蒸散发 67
3.5 区域尺度蒸散发 68
4 入渗与土壤水运动 68
4.2 土壤水运动方程 69
4.1 土壤水特性 69
4.3 入渗模型 71
5 地表径流 73
5.1 产流机制 73
5.2 地表径流计算方法 74
6 地下水运动 74
6.1 基本方程 74
6.2 Boussinesq方程 74
7 坡面汇流与河道汇流 75
7.1 坡面汇流 75
7.2 河道汇流 75
8.1 降雪和积雪水当量估算 76
8.2 融雪量计算 76
8 积雪融雪 76
9 人工侧支循环 77
第5章 能量交换过程模拟方法 78
1 能量循环与平衡方程 78
1.1 地球能量循环 78
1.2 植物体能量循环 78
1.3 地表能量平衡方程 79
2 短波放射 80
2.1 日短波放射量 80
2.2 小时短波放射量 80
2.3 短波放射反射率 81
3.2 向下和向上长波放射量 82
3.1 长波净放射量 82
3 长波放射 82
4 潜热通量 83
5 显热通量 83
6 地中热传导与地表温度 83
6.1 热扩散方程 83
6.2 日或月平均尺度 84
6.3 日内时间尺度 84
第6章 地理信息系统、遥感和数字流域 86
1 地理信息系统 86
1.1 地理信息系统的概念 86
1.2 地理信息系统的发展 87
1.3 地理信息系统在分布式水文模型研究中的应用 90
2.1 遥感技术基础 91
2 遥感技术 91
2.2 遥感技术在流域水循环模拟中的应用概况 94
2.3 黄河流域水循环要素遥感反演示例 97
3 数字流域 102
3.1 基于DEM的河网水系生成和流域划分 102
3.2 基于DEM和数字化河湖网的流域划分 104
3.3 流域编码技术（Pfafstetter规则） 109
第3篇 WEP模型和GBHM模型 111
第7章 WEP模型的原理 111
1 概述 111
2 模型结构 112
2.1 垂向结构 112
2.2 平面结构 113
3 模拟方法 115
3.1 水循环系统各要素过程的模拟 115
3.2 能量循环过程的模拟 123
3.3 空气动力学阻抗与植被群落阻抗 125
3.4 土壤水分吸力关系与非饱和导水系数 127
3.5 模拟步骤及GIS技术的应用 127
4 与集总式水资源调配模型的耦合 129
5 WEP模型主要特点小结 131
第8章 WEP模型在日本与韩国流域水循环研究中的应用 133
1 研究背景 133
2 在日本海老川城市流域水循环再生计划中的应用 134
2.1 流域水循环系统再生计划项目 134
2.2 基础数据处理 135
2.3 参数估算 137
2.4 模型验证 138
2.5 模型应用 139
3 在日本谷田川流域水循环保护计划中的应用 142
3.1 模型验证 143
3.2 敏感性分析 146
3.3 模型应用 148
4 日本东京都水收支研究 149
5 在韩国汉城清溪川流域水循环再生计划中的应用 150
第9章 WEP模型在我国西北内陆河黑河流域水资源调配中的应用 152
1 概述 152
2.1 流域概况及研究范围 154
2 流域概况与基础数据信息整备 154
2.2 基础数据信息整备 155
2.3 流路网的构建及流域划分 164
3 参数估算与模型校验 170
3.1 参数估算 170
3.2 模型验证 173
4 在水资源调配中的应用 177
4.1 水收支及水循环要素时空变化分析 178
4.2 径流预报 180
4.3 土壤墒情预报与积雪量预报 185
4.4 山前小河流径流和地下水侧渗量的模拟与预报 187
4.5 未来下垫面变化条件下的流域水收支预测 189
4.6 黑河全流域的分布式水循环模拟计算 190
5 小结 194
第10章 WEP模型在我国黄河流域水资源演变规律研究中的应用 196
1 概述 196
2 流域概况与基础数据信息处理 197
2.1 流域概况 197
2.2 基础数据信息收集 199
2.3 包含空间拓扑信息的计算单元划分与编码 199
2.4 降水及相关气象要素的时空展布 205
2.5 下垫面要素信息的综合处理 212
2.6 社会经济要素的空间展布 214
2.7 用水数据的时空展布 215
3.1 参数估算 218
3 参数估算与模型校验 218
3.2 模型验证 221
4 黄河流域水资源动态评价 227
4.1 现状水资源评价方法 227
4.2 全口径水资源动态评价方法 227
4.3 黄河流域水资源评价 229
5 黄河流域水资源演变规律分析 233
5.1 水资源历史演变规律分析 233
5.2 未来水资源演变预测 234
5.3 各项人类活动对于黄河流域水资源演变影响的定量计算 235
6 小结 236
第11章 GBHM模型及应用 238
1 概述 238
2 流域地貌特征与水文过程 239
3 流域地貌特征在水文模拟中的应用 241
4 GBHM模型的建立 241
4.1 GBHM模型的结构 241
4.2 坡面产汇流计算 244
4.3 河道网编码及河道汇流计算 246
5 水文模拟及模型参数率定 247
6 模型检验 248
6.1 检验流域 248
6.2 检验结果 249
7 模型应用 253
7.1 应用流域和资料情况 253
7.3 模拟结果和讨论 254
7.2 水库调节 254
8 小结 258
第12章 分布式水文模型未来发展及应用 259
1 “模型空间”概念及替代“蓝本” 260
2 组件式模型库系统 260
3 多尺度观测实验与尺度转化研究 262
4 水文气象耦合模拟 263
5 缺乏观测资料流域的水文预测（PUB） 265
6 分布式水文模型的应用前景 267
6.1 水资源动态评价与调配管理 267
6.2 分布式洪水预报与流域整体防洪 268
6.3 土壤侵蚀、面源污染与流域生态环境 268
参考文献 269