Encyclopedia of Hydrology and Water Resources

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出版者:
作者:Herschy, Reginald W. 编
出品人:
页数:832
译者:
出版时间:
价格:$ 888.18
装帧:
isbn号码:9781402048678
丛书系列:
图书标签:
  • 水文学
  • 水资源
  • 环境科学
  • 地球科学
  • 水利工程
  • 水文地理
  • 水质
  • 水文模型
  • 地下水
  • 河流学
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具体描述

The fresh water supplies of the Earth are finite and as the world's population continues to grow humanity's thirst for this water seems unquenchable. Intense pressure is being exerted upon freshwater resources and a lack of adequate clean water is seen as one of the most serious global problems for the 21st century. Indeed it has been said that the next war will be fought over water, not oil. Human health and the health of supporting ecosystems increasingly depends upon our ability to find, control, manage and understand water. In a single volume, The Encyclopedia of Hydrology and Water Resources provides the reader with a comprehensive overview and understanding of the diverse field of hydrology. The intimate inclusion of material on water resources emphasizes the practical applications of this field, applications which are indispensable in any modern approach to the subject. This volume is a vital reference for all hydrologists, hydrogeologists and water engineers worldwide, whether they are concerned with the exploitation of new sources of water, the protection and management of existing reserves, or the science of surface water and groundwater flow. 114 eminent scientists from 17 countries worldwide have contributed to this authoritative volume. Superbly illustrated throughout, it includes almost 300 entries on a range of key topics, including arid and semi-arid zones, climates and climate change, floods and droughts, desertification, entropy, flow measurement, groundwater, hydrological cycle, hydrological models, infiltration, karst hydrology, paleohydrology, precipitation, remote sensing, river pollution prevention, rivers, lakes and seas, satellite hydrology, soil erosion, water treatment, water use, weather radar, and world water balance.

水资源与水文科学前沿探索:一部综述性著作的构想 书名: 《水循环的复杂性与可持续管理:跨学科视角下的挑战与机遇》 导言:地球系统的核心驱动力 水,是地球上生命得以存在的根本要素,也是塑造地貌、驱动气候变化、影响人类文明发展的核心驱动力。随着全球人口的增长、工业化的推进以及气候变化加剧,我们对水资源的需求与可供水量之间的矛盾日益凸显。传统的单学科研究方法已难以全面解析水在复杂自然系统与社会经济系统中相互作用的全部机制。 本书旨在汇集水科学、环境工程、气候学、生态学以及社会经济学领域的最新研究成果,提供一个全面、深入且具有前瞻性的视角,探讨当前水循环研究面临的核心挑战、新兴技术带来的机遇,以及构建全球水安全与可持续未来的战略路径。我们力求构建一座跨越传统学科壁垒的桥梁,为研究人员、政策制定者和行业专家提供一个综合性的知识平台。 第一部分:水文过程的微观与宏观尺度洞察 本部分将重点关注水在不同空间和时间尺度上运动、转化和储存的物理、化学及生物过程,并引入先进的观测与模拟技术。 第一章:大气-地表耦合水循环的动态模拟 本章将深入探讨大气水汽输送、降水形成机制及其在复杂地形(如山区、城市)中的空间异质性。重点剖析如何利用高分辨率气候模型(如区域气候模型WRF、CESM)来更精确地模拟极端降水事件的频率与强度变化。我们将详细介绍同化技术在改进初始条件和边界条件中的应用,特别是如何整合卫星遥感数据(如GPM、TRMM)来校准地表水文参数。 第二章:地下水系统的长期演变与连通性 地下水是全球淡水资源的“稳定器”,但其补给机制、流动路径和与地表水的交换过程往往难以直接观测。本章将聚焦于深层地下水补给机制(如裂隙岩溶、深层渗透),以及如何利用同位素示踪技术(稳定同位素、放射性同位素)来确定水龄和补给区。此外,还将详细阐述如何利用地下流体动力学模型(如MODFLOW、FEFLOW)结合地球物理勘探数据,构建多孔介质和复杂断裂带中的三维地下水流场模型,评估过度开采对地质结构稳定性的潜在影响。 第三章:土壤-植被界面的能量与物质交换 土壤水是连接大气水和地表水(包括地下水)的关键媒介。本章将细致分析土壤水分动态的控制因素,包括土壤质地、结构、有机质含量以及植被根系活动。我们将探讨遥感技术(如SMAP、Sentinel-1)在反演地表水汽通量和植被蒸散量(ET)方面的最新进展,并着重讨论“植被控水效应”在半干旱地区碳水循环反馈中的关键作用。 第二部分:水资源面临的全球性挑战与脆弱性评估 本部分将视野从基础水文过程转向实际的水资源管理困境,特别是气候变化、水质恶化和多重风险叠加的系统性问题。 第四章:气候变化背景下的极端水文事件与频率分析 气候变化显著改变了水循环的统计学特性。本章将集中探讨如何利用非平稳频率分析方法(如极值理论、分位数回归)来重新评估历史洪水和干旱的重现期。我们将分析大气河流、厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)等气候模态对区域水文风险的驱动作用,并提出面向不确定性管理的水资源规划新思路。 第五章:新兴污染物与水环境质量的深度解析 传统的水质参数已不足以描述当代水体面临的威胁。本章将深入探讨新兴污染物(CECs),包括微塑料、药物残留、全氟和多氟烷基物质(PFAS)的迁移转化机制。研究重点将放在先进氧化技术(AOPs)、膜生物反应器(MBRs)等新型处理工艺的效能评估,并探讨这些污染物在水-沉积物-生物链中的富集模型。 第六章:跨界水资源的冲突、合作与制度创新 在全球水资源日益紧张的背景下,河流、湖泊和含水层的跨界管理成为地缘政治的关键议题。本章将从国际法、水资源经济学和冲突解决机制三个维度,分析跨界流域的合作障碍与成功案例。重点剖析数据共享机制、共同水量分配模型(如基于需求的分配模型)以及建立多利益相关方参与的治理框架的必要性。 第三部分:面向未来的水资源可持续管理技术与范式 本部分将聚焦于创新技术在提升水资源利用效率、增强系统韧性以及实现智能化管理方面的应用。 第七章:智慧水务与数据驱动的决策支持系统 “智慧水务”的实现依赖于物联网(IoT)、人工智能(AI)和大数据分析的深度融合。本章将介绍如何利用分布式传感器网络实时监测管网漏损、水位和水质。重点讨论机器学习(如深度学习网络)在短期洪水预报、水资源需水预测以及复杂水处理过程优化中的应用,并探讨建立数字孪生水系统(Digital Twin)的可行性。 第八章:基于自然的解决方案(NbS)在水资源管理中的应用 传统的“灰色基础设施”(如大坝、堤防)已暴露出局限性。本章将详细介绍基于自然的解决方案,如湿地恢复、城市海绵系统、林地管理对涵养水源和削减洪峰的生态服务功能。我们将量化这些绿色基础设施的协同效益,特别是它们在提升生物多样性、固碳和改善区域气候方面的附加值,并提供NbS项目的成本效益分析框架。 第九章:水循环的闭合与循环经济模式的构建 面对水资源稀缺,构建水资源循环利用体系是必然趋势。本章将探讨高标准再生水回用(包括饮用级回用)的关键技术瓶颈和公众接受度问题。此外,还将分析非常规水资源(如海水淡化、雨水收集)在区域水资源结构中的战略地位,并提出如何将水资源管理融入更宏大的区域能源与食物安全战略中,实现水、能源、食物(Water-Energy-Food Nexus)的协同优化。 结论:迈向弹性与公平的水未来 总结全书观点,强调当前水科学研究正处于一个关键的转型期,需要从传统的“资源开发”思维转向“风险管理与生态服务”思维。本书最终呼吁全球科研界与决策层,以更加系统化、跨学科和公平的原则,共同应对人类社会与水圈互动中的复杂挑战,确保未来世代的水安全与生态健康。

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