水文循環過程及定量預報

水文循環過程及定量預報

图书基本信息
出版时间:2010-9
出版社:科學出版社
作者:陸桂華 等著
页数:372
书名:水文循環過程及定量預報
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水文循環過程及定量預報
前言
  水文循環是自然界最重要的物質循環之一,是連接大氣圈、水圈、岩石圈和生物圈的紐帶,是流域水資源和水旱災害形成和演變最重要的驅動源。水文循環過程及其定量預報研究,乃是當今水文氣象領域共同關注的熱點和前沿問題。  本書是在多項科研成果及全國優秀博士學位論文《定量降雨與實時洪水預報》等五篇博士學位論文基礎上凝練而成的,內容涵蓋流域水文循環的主要環節和關鍵問題。書中各章節之問既自成體系,又相互關聯;既有理論闡述,又有實例應用;既是科學傳承,又具開拓創新。本書在學術思想上,強調研究項目與國民經濟發展中的關鍵水問題密切結合,突出成果的應用性;在結構體系上,從水文循環的關鍵要素研究人手,通過剖析流域面雨量計算、實際蒸發量估算、降雨定量預報等技術,深入探討大尺度陸面水文過程的機制與應用實踐,成功開發出基于陸氣耦合的實時洪水預報系統;既涵蓋了水文循環研究的關鍵內容,又突出了定量預報的關鍵技術。  全書共分9章。第1章介紹水文循環基本概念與大氣過程;第2章討論流域面雨量計算方法;第3章介紹降雨定量預報方法;第4章探討流域蒸散發估算方法;第5章討論CLASS陸面過程模型的改進與應用;第6章討論大尺度VIC水文模型的應用及參數區域規律探討和移用方法;第7章提出基于網格的流域匯流模型;第8章介紹陸氣耦合洪水預報系統;第9章介紹基于陸氣耦合洪水預報系統的淮河流域實時洪水預報實例。  本書主要創新內容有︰定量分析了我國西部塔里木河流域的大氣水汽狀態;提出了基于衛星測雨產品估算資料稀缺地區面雨量的方法;改進了CLASS陸面過程模型中產流計算的方案,引入了壤中流產流機制;提出了VIc大尺度水文模型的參數區域化方法;開發了考慮參數空間分布的網格匯流模型;建立了陸氣耦合模型系統,並在淮河流域近幾年的實時洪水預報中得到應用,將洪水預報的預見期增加了72小時以上。
内容概要
本書詳細介紹了流域水文循環關鍵要素大氣水、降水與蒸發的計算、預報、估算的技術與方法,並分別給出了大氣水分析計算實例、定量降雨估算、預報技術與方法的應用實例、蒸發估算方法及其在干旱監測中的應用實例等;探討了陸面過程模型和大尺度水文模型應用中的技術問題,根據中國的氣候條件和下墊面條件,改進了陸面過程模型,探索了大尺度水文模型在中國應用的參數區域規律;將定量降雨預報與陸面水文過程相結合,開發了基于陸氣耦合的定量降雨與實時洪水預報技術,並成功應用于淮河流域洪水預報實踐中,其洪水預報精度和預見期均有提高,特別是預見期實現了實質性突破,在原有基礎上增加了72小時以上。    本書可供水利工程、環境科學、地球科學等專業科研人員及研究生參考。
作者简介
陸桂華,男,48歲,博士,民盟江甦省委副主委,江甦省水利廳副廳長,江甦省政協常委,河海大學、南京大學教授,博士生導師。1982年獲華東水利學院陸地水文專業學士學位,1989年獲愛爾蘭國立大學工程水文專業碩士學位,1997年獲河海大學水文學及水資源專業博士學位。兼任河海大學水問題研究所所長、江甦省水利學會常務副理事長、中國水利學會水文專業委員會副主任委員、IHP中國委員會委員、全球水伙伴中國技術委員會委員等。獲全國高等學校優秀骨干教師、首屆江甦省創新創業人才等稱號,入選“新世紀百千萬人才工程”、水利部“5151”人才工程、江甦省“333高層次人才培養工程”首批中青年科技領軍人才,享受國務院特殊津貼。先後承擔國家科技支撐計劃、“863”計劃、水利部公益性行業科研專項、科技攻關、國家自然科學基金等縱向科研項目40余項。指導博、碩士研究生90佘名。發表《陸氣耦合模型在實時暴雨洪水預報中的應用》等學術論文90余篇,其中多篇論文被SCI、EI檢索。科研成果獲國家科學技術進步獎二等獎2項,大禹水利科學技術一等獎1項、三等獎1項,黃河水利委員會科學技術進步獎二等獎1項,江甦省科學技術進步獎三等獎1項。
书籍目录
前言第1章 水文循環基本概念與大氣過程 1.1 水文循環基本概念與研究進展  1.1.1 水文循環過程  1.1.2 水文要素  1.1.3 水文循環研究進展 1.2 水文循環大氣過程  1.2.1 水汽含量  1.2.2 水汽輸送  1.2.3 水汽收支  1.2.4 水分內循環 1.3 塔里木河流域水汽含量時空特征  1.3.1 塔里木河流域概況  1.3.2 水汽含量空間分布  1.3.3 水汽含量時間變化 1.4 塔里木河流域水文內循環特征  1.4.1 水汽輸送特征  1.4.2 水汽收支特征  1.4.3 水汽源匯特征  1.4.4 水文內循環特征 1.5 本章小結第2章 流域面雨量計算 2.1 流域面雨量計算方法回顧  2.1.1 常用面雨量計算方法  2.1.2 降雨空間插值方法 2.2 變權重降雨插值方法  2.2.1 變權重插值公式  2.2.2 變權重的推求  2.2.3 插值精度驗證 2.3 基于TRMM PR資料的降雨插值方法  2.3.1 TRMM概述  2.3.2 TRMM衛星測雨產品的精度檢驗  2.3.3 基于T-G聯合的流域降雨量估算方法  2.3.4 T-G聯合回歸法在淮河流域的應用  2.3.5 T-G聯合系數法在西北資料稀缺流域的應用 2.4 本章小結第3章 降雨定量預報 3.1 概述  3.1.1 數值天氣預報的歷程  3.1.2 動力框架的發展  3.1.3 數值計算方法  3.1.4 物理過程參數化  3.1.5 資料同化及方法  3.1.6 數值天氣預報 3.2 MC2模式原理  3.2.1 MC2模式的動力框架  3.2.2 MC2的物理過程 3.3 MC2模式程序結構  3.3.1 預處理程序  3.3.2 主程序  3.3.3 後處理程序  3.3.4 MC2模式運行配置 3.4 MC2模式的應用  3.4.1 預報方案設計  3.4.2 預報效果檢驗  3.4.3 1998年和2003年後預報結果分析  3.4.4 2005∼2007年實時預報結果分析 3.5 本章小結第4章 流域蒸散發估算 4.1 流域蒸散發方法回顧  4.1.1 蒸散發量的測定  4.1.2 蒸散發量的估算 4.2 流域蒸散發遙感估算模型及應用  4.2.1 經驗模型  4.2.2 單層模型  4.2.3 雙層模型  4.2.4 分塊模型  4.2.5 蒸散發遙感估算模型應用 4.3 大氣水分平衡方程估算蒸散發  4.3.1 大氣水分平衡方程  4.3.2 塔里木河流域蒸散發估算 4.4 蒸發悖論  4.4.1 “蒸發悖論”現象  4.4.2 “蒸發悖論”現象討論 4.5 本章小結第5章 陸面過程模型(CLASS)改進與應用 5.1 模型原理  5.1.1 輻射傳輸方程  5.1.2 熱量傳輸方程  5.1.3 動量傳輸方程  5.1.4 蒸散發計算方法  5.1.5 產流計算方法  5.1.6 模型參數和輸入輸出  5.1.7 模型程序結構 5.2 模型改進  5.2.1 模型原產流機制的不足  5.2.2 模型產流機制的改進 5.3 模型應用  5.3.1 驗證區與資料  5.3.2 驗證方案設計  5.3.3 單站模擬結果  5.3.4 流域尺度模擬結果 5.4 本章小結第6章 大尺度水文模型(VlC)應用 6.1 VIC模型原理和結構  6.1.1 模型原理  6.1.2 程序結構  6.1.3 軟件移植 6.2 模型輸入和參數確定  6.2.1 模型輸入  6.2.2 氣候地理參數  6.2.3 植被參數  6.2.4 土壤參數  6.2.5 水文參數 6.3 水文參數區域規律及移用  6.3.1 典型流域的選擇  6.3.2 模擬結果分析  6.3.3 水文參數區域規律  6.3.4 水文參數移用 6.4 本章小結第7章 基于網格的流域匯流模型 7.1 流域匯流方法  7.1.1 集總式匯流方法  7.1.2 分布式匯流方法 7.2 數字水系構建  7.2.1 DEM窪地處理  7.2.2 網格流向計算  7.2.3 水流累積量計算  7.2.4 網格比降計算  7.2.5 河網的提取  7.2.6 流域的劃分 7.3 網格匯流模型  7.3.1 基本原理  7.3.2 參數求解  7.3.3 程序設計 7.4 模型應用  7.4.1 參數確定和驗證  7.4.2 河網總人流的計算  7.4.3 結果分析 7.5 本章小結第8章 陸氣耦合洪水預報系統 8.1 洪水預報方法進展  8.1.1 河道洪水演進法  8.1.2 降雨徑流預報法  8.1.3 氣象一水文方法  8.1.4 陸氣耦合模型研究進展 8.2 陸氣耦合洪水預報系統構建 8.3 陸氣耦合方式  8.3.1 MC2CLASS雙向耦合  8.3.2 MC2新安江模型單向耦合  8.3.3 降雨定量預報的實時修正 8.4 預報檢驗  8.4.1 檢驗方案設計  8.4.2 檢驗結果分析 8.5 本章小結第9章 淮河流域實時洪水預報實例 9.1 流域概況 9.2 2005年實時洪水預報  9.2.1 淮河“2005.7”暴雨洪水  9.2.2 實時暴雨預報成果檢驗  9.2.3 實時洪水預報成果檢驗  9.2.4 實時洪水預警圖 9.3 2007年實時洪水預報  9.3.1 淮河“2007.7”暴雨洪水  9.3.2 實時暴雨預報成果檢驗  9.3.3 實時洪水預報成果檢驗 9.4 2008年實時洪水預報 9.5 2009年實時洪水預報 9.6 本章小結參考文獻
章节摘录
  數值天氣預報的空間分辨率,可分為水平分辨率和垂直分辨率。  采用有限差分方法求解大氣方程組時,一般采用矩形網格對計算區域進行分割,分割的交點叫網格點,網格點問的距離叫格距。水平分辨率就是指模式水平方向的格距的大小。在進行數值求解的時候,計算的精度會直接受到水平分辨率的影響。能夠被模式準確預報的最小天氣系統大約需要5個格點才能確定;對于一定波長的波,網格水平分辨率越高,差分的精度就越高;對于水平尺度為1000∼2000km的大尺度天氣系統,水平分辨率需取50∼100km(廖洞賢,1999)。當采用譜模式時,求解的精度與三角形截斷波數的多少有關。例如,截斷波數為213(簡稱T213),相當的水平分辨率約60km;與T799相當的水平分辨率約為25km;與T2047相當的水平分辨率約為l0km。事實上,為了求解物理過程的方便,在譜方法的計算中,雖然使用的是譜坐標系.但仍需要在網格點上進行計算。  垂直分辨率一般指在垂直方向上自地面到模式大氣頂的分層數。模式大氣頂一般不低于30hpa。在大氣中如果用位勢高度場計算溫度場至少需要2層;要表示溫度隨高度的變化,至少需要3層;要表示溫度直減率隨高度變化,則至少需要4層。為了得到具有一定精度的數值解,業務運行的預報模式的垂直分層一般都在5層以上(廖洞賢,1999)。考慮到溫度、風等氣象要素隨高度的非線性變化,許多業務模式都采用不等距分層的方法。由于行星邊界層靠近地面,較密的分層能更逼真地模擬出地面加熱、冷卻和對流層上部、平流層下部對它的影響,因此在行星邊界層垂直分辨率最高。在兩層之間,則需要平緩的過渡以保持最高的計算精度。
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评论与打分
  •     書籍印刷精美,內容非常專業,沒有想到行政領導也能出這樣的大作!
  •     書是裝在盒子里送來的,保護得很好。印刷很好。