本書(shū)致力于無(wú)資料流域的徑流預(yù)測(cè)(PUB)研究，即在沒(méi)有徑流觀測(cè)數(shù)據(jù)的位置預(yù)測(cè)徑流。作為對(duì)水文研究“碎片化”困境的回應(yīng)，本書(shū)的目標(biāo)是集成不同過(guò)程、地域和尺度的PUB研究成果，采用比較研究的方法從世界范圍內(nèi)眾多流域的相似和相異中進(jìn)行學(xué)習(xí)，書(shū)中對(duì)用于PUB研究的方法開(kāi)展了比較評(píng)價(jià)(“盲”測(cè)試)，并給出了水文詮釋。本書(shū)闡明了PUB研究的現(xiàn)狀，并可作為一個(gè)基準(zhǔn)評(píng)判PUB研究的未來(lái)進(jìn)展。本書(shū)提出了一個(gè)新的科學(xué)框架以促進(jìn)PUB乃至整個(gè)水文科學(xué)的研究。書(shū)中所提出的集成方法建立在國(guó)際眾多研究者的集體經(jīng)驗(yàn)上，他們受到國(guó)際水文科學(xué)協(xié)會(huì)PUB倡議的鼓舞而參加這樣一個(gè)學(xué)界的共同計(jì)劃。本書(shū)對(duì)有助于PUB研究的科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)因素提出了見(jiàn)解，并基于集成研究對(duì)PUB和水文學(xué)整體的預(yù)測(cè)、科學(xué)和學(xué)界方面進(jìn)行了推薦。
在世界上絕大多數(shù)無(wú)資料流域進(jìn)行徑流預(yù)測(cè)，對(duì)工程應(yīng)用如排水和防洪設(shè)施的設(shè)計(jì)、徑流預(yù)報(bào)以及水資源分配和氣候影響分析等流域管理任務(wù)是非常重要的。
本書(shū)綜合了數(shù)十年來(lái)世界各地的縝密分析研究，構(gòu)建了一個(gè)完整的流域水文學(xué)的研究路徑，為水文學(xué)者們提供了一個(gè)在發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家均適用的一站式資源，通過(guò)對(duì)氣候和景觀特征的梯度進(jìn)行比較分析，將獨(dú)立的、基于站點(diǎn)的研究結(jié)果集中起來(lái)。書(shū)中涉及的研究課題包括徑流區(qū)域分析和流量過(guò)程預(yù)測(cè)所需數(shù)據(jù)、流量歷時(shí)曲線、流路與停留時(shí)間、年徑流與季節(jié)性徑流以及洪水等。
書(shū)中列舉了許多案例研究，并在后一章給研究者和從業(yè)者提出了建議。
本書(shū)的作者均為參與過(guò)聲望卓著的國(guó)際水文科學(xué)協(xié)會(huì)(International Association of Hydrological Sciences，IAHS)無(wú)資料流域徑流預(yù)測(cè)(Predictions in Ungauged Basins，PUB)計(jì)劃的國(guó)際專(zhuān)家。對(duì)于水文學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、土壤科學(xué)和環(huán)境與土木工程等領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究者以及從事無(wú)資料流域徑流預(yù)測(cè)相關(guān)工作的專(zhuān)業(yè)人員來(lái)說(shuō)，本書(shū)可以稱(chēng)為一個(gè)關(guān)鍵資源。
本書(shū)的翻譯是清華大學(xué)水利系田富強(qiáng)博士帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)集體努力的成果。田富強(qiáng)，清華大學(xué)副教授，首批國(guó)家青年科學(xué)基金獲得者，主要研究領(lǐng)域?yàn)樽兓h(huán)境下的水循環(huán)規(guī)律和水資源管理，主要研究成果包括干旱區(qū)膜下滴灌棉田水鹽綜合調(diào)控技術(shù)、基于代表性單元流域的分布式水文模型、中長(zhǎng)期徑流預(yù)報(bào)系統(tǒng)等，發(fā)表學(xué)術(shù)論文100多篇，SCI論文50多篇，SCI引用600余次，獲大禹水利科技一等獎(jiǎng)1項(xiàng)(排名及時(shí))， 擔(dān)任《Hydrol. Earth Syst. Sci.》編輯、國(guó)際灌排委員會(huì)生物能源工作組主席。
本書(shū)原著參與貢獻(xiàn)的有130位，其中GÜNTER BLÖSCHL是維也納技術(shù)大學(xué)水文學(xué)教授，擔(dān)任水資源系統(tǒng)中心主任、水利工程與水資源管理研究所所長(zhǎng)。他發(fā)表了大量水文學(xué)和水資源相關(guān)的著述，并曾擔(dān)任本領(lǐng)域好的十個(gè)學(xué)術(shù)期刊的編委和副主編。Blöschl教授為美國(guó)地球物理聯(lián)合會(huì)會(huì)士和德國(guó)科學(xué)與工程院院士，曾是國(guó)際水文科學(xué)協(xié)會(huì)(IAHS)無(wú)資料流域徑流預(yù)測(cè)(PUB)計(jì)劃的主席，并被選為歐洲地球科學(xué)聯(lián)合會(huì)主席。最近他獲得了歐洲研究理事會(huì)(ERC)的高等研究經(jīng)費(fèi)資助(Advanced Grant)。
MURUGESU SIVAPALAN是伊利諾伊大學(xué)土木與環(huán)境工程系、地理與地理信息科學(xué)系教授。他是國(guó)際水文科學(xué)協(xié)會(huì)(IAHS)無(wú)資料流域徑流預(yù)測(cè)(PUB)計(jì)劃的首任主席。他在國(guó)際期刊上發(fā)表了大量流域水文學(xué)方向的文章，現(xiàn)在擔(dān)任歐洲地球科學(xué)聯(lián)合會(huì)期刊《Hydrology and Earth System Sciences》的執(zhí)行編輯。Sivapalan教授還獲得了歐洲地球物理學(xué)會(huì)的John Dalton勛章、國(guó)際水文科學(xué)協(xié)會(huì)的國(guó)際水文學(xué)獎(jiǎng)以及美國(guó)地球物理聯(lián)合會(huì)的水文科學(xué)獎(jiǎng)和Robert E. Horton勛章。他也是澳大利亞政府的百年勛章獲得者，并被荷蘭代爾夫特理工大學(xué)授予榮譽(yù)博士學(xué)位。
THORSTEN WAGENER是布里斯托大學(xué)土木工程系水與環(huán)境安全學(xué)教授。他是國(guó)際水文科學(xué)協(xié)會(huì)副主席，是《Hydrology and Earth System Sciences》以及其他幾本專(zhuān)業(yè)期刊的編委及副主編。Wagener博士曾獲得DAAD(德意志學(xué)術(shù)交流中心)獎(jiǎng)學(xué)金、IEMSS事業(yè)起步獎(jiǎng)、《Journal of Environmental Modeling and Software》論文獎(jiǎng)、美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局(EPA)事業(yè)起步獎(jiǎng)、美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)Walter Huber土木工程研究獎(jiǎng)、Alexander von Humboldt基金會(huì)研究獎(jiǎng)學(xué)金以及大學(xué)水資源理事會(huì)教育與公共服務(wù)獎(jiǎng)。
ALBERTO VIGLIONE是維也納技術(shù)大學(xué)的水文學(xué)者。2004—2007年間，他在都靈理工大學(xué)水力學(xué)系完成了題為《無(wú)資料地區(qū)水文學(xué)變量預(yù)測(cè)的無(wú)監(jiān)督統(tǒng)計(jì)方法》的博士論文研究。他已經(jīng)獨(dú)立發(fā)表或合作發(fā)表了很多水文學(xué)領(lǐng)域特別是以基于統(tǒng)計(jì)和基于過(guò)程兩種視角研究洪水以及流域的水文特性等方面的論文。Viglione博士開(kāi)發(fā)了R語(yǔ)言環(huán)境下的區(qū)域頻率分析和降雨-徑流模擬軟件。這個(gè)軟件現(xiàn)在可以在線使用。他也是一些著名學(xué)術(shù)期刊的審稿人，參與了意大利、奧地利和一些其他歐洲國(guó)家的關(guān)于水文學(xué)和洪水頻率分析的一系列研究項(xiàng)目。
HUBERT SAVENIJE是荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的水文學(xué)教授和水資源部主任。他還是《Hydrology and Earth System Sciences》和《Physics and Chemistry of the Earth》期刊的主編。他是國(guó)際水文科學(xué)協(xié)會(huì)(IAHS)主席當(dāng)選人，也是無(wú)資料流域徑流預(yù)測(cè)(PUB)計(jì)劃的主席。Savenije教授在專(zhuān)業(yè)期刊上發(fā)表了大量論文，并且是聯(lián)合國(guó)教科文組織水教育學(xué)院(UNESCO-IHE, Institute for Water Education)的副院長(zhǎng)。他還是歐洲地球科學(xué)聯(lián)合會(huì)(EGU)以及IAHS的國(guó)際水資源系統(tǒng)委員會(huì)前任主席。他獲得了眾多獎(jiǎng)項(xiàng)，其中最為著名的是歐洲地球科學(xué)聯(lián)合會(huì)的Henry Darcy勛章和Batch獎(jiǎng)。
簡(jiǎn)要介紹
摘要
譯者前言
本書(shū)貢獻(xiàn)者名單
序
前言
第1章 緒 論 - 1 -
1.1 進(jìn)行徑流預(yù)測(cè)的原因 - 1 -
1.2 無(wú)資料流域徑流預(yù)測(cè)的難點(diǎn) - 3 -
1.3 水文學(xué)研究的“碎片化” - 4 -
1.4 無(wú)資料流域的徑流預(yù)測(cè)：應(yīng)對(duì)水文學(xué)研究的碎片化 - 5 -
1.5 本書(shū)的目標(biāo)：集成不同過(guò)程、地域和尺度 - 6 -
1.6 閱讀此書(shū)的方式和收獲 - 10 -
第2章 無(wú)資料流域徑流預(yù)測(cè)的集成框架 - 11 -
2.1 流域是復(fù)雜系統(tǒng) - 11 -
2.2 比較水文學(xué)和達(dá)爾文方法 - 15 -
2.3 從比較水文學(xué)到無(wú)資料流域徑流預(yù)測(cè) - 21 -
2.4 無(wú)資料流域徑流預(yù)測(cè)的評(píng)估 - 23 -
第3章 無(wú)資料流域徑流預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)采集方案 - 27 -
3.1 需要數(shù)據(jù)的原因 - 27 -
3.2 層次化數(shù)據(jù)獲取 - 28 -
第4章 過(guò)程寫(xiě)實(shí)：水分流路與儲(chǔ)存 - 50 -
4.1 預(yù)測(cè)：出于正確原因而有效 - 50 -
4.2 水分流路和儲(chǔ)存的過(guò)程控制 - 52 -
4.3 根據(jù)響應(yīng)特性推斷水分流路和儲(chǔ)存 - 54 -
4.4 無(wú)資料流域水分流路和儲(chǔ)存的估計(jì) - 60 -
4.5 在無(wú)資料流域水文預(yù)測(cè)中應(yīng)用水分流路和儲(chǔ)存信息 - 63 -
4.6 要點(diǎn)總結(jié) -65 -
第5章 無(wú)資料流域年徑流量預(yù)測(cè) - 66 -
5.1 我們擁有的水量 - 66 -
5.2 年徑流：過(guò)程和相似性 - 67 -
5.3 無(wú)資料流域年徑流預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)方法 - 77 -
5.4 基于過(guò)程方法預(yù)測(cè)無(wú)資料流域的年徑流 - 84 -
5.5 比較評(píng)估 - 87 -
5.6 要點(diǎn)總結(jié) - 94 -
第6章 無(wú)資料流域季節(jié)性徑流預(yù)測(cè) - 95 -
6.1 我們能夠擁有水的時(shí)間 - 95 -
6.2 季節(jié)性徑流：過(guò)程和相似性 - 97 -
6.3 無(wú)資料流域季節(jié)性徑流預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)方法 - 109 -
6.4 基于過(guò)程方法預(yù)測(cè)無(wú)資料流域的季節(jié)性徑流 - 113 -
6.5 比較評(píng)估 - 116 -
6.6 要點(diǎn)總結(jié) - 123 -
第7章 無(wú)資料流域流量歷時(shí)曲線預(yù)測(cè) - 124 -
7.1 我們擁有水的時(shí)間有多長(zhǎng)？ - 124 -
7.2 流量歷時(shí)曲線：過(guò)程及相似性 - 125 -
7.3 無(wú)資料流域流量歷時(shí)曲線預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)方法 - 134 -
7.4 基于過(guò)程方法預(yù)測(cè)無(wú)資料流域的流量歷時(shí)曲線 - 138 -
7.5 比較評(píng)估 - 141 -
7.6 要點(diǎn)總結(jié) -147 -
第8章 無(wú)資料流域低流量的預(yù)測(cè) - 149 -
8.1 流域的干旱程度 - 149 -
8.2 低流量：過(guò)程和相似性 - 150 -
8.3 無(wú)資料流域低流量預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)方法 - 156 -
8.4 基于過(guò)程方法預(yù)測(cè)無(wú)資料流域的低流量 - 163 -
8.5 比較評(píng)估 - 165 -
8.6 要點(diǎn)總結(jié) - 171 -
第9章 無(wú)資料流域的洪水預(yù)測(cè) - 172 -
9.1 洪水有多大？ - 172 -
9.2 洪水：過(guò)程和相似性 - 173 -
9.3 無(wú)資料流域洪水預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)方法 - 183 -
9.4 基于過(guò)程方法預(yù)測(cè)無(wú)資料流域的洪水 - 190 -
9.5 比較評(píng)估 - 197 -
9.6 要點(diǎn)總結(jié) - 203 -
第10章 無(wú)資料流域流量過(guò)程的預(yù)測(cè) - 205 -
10.1 徑流動(dòng)態(tài) - 205 -
10.2 徑流動(dòng)態(tài)：過(guò)程和相似性 - 206 -
10.3 無(wú)資料流域流量過(guò)程預(yù)報(bào)的統(tǒng)計(jì)方法 - 215 -
10.4 基于過(guò)程方法預(yù)測(cè)無(wú)資料流域的流量過(guò)程 - 218 -
10.5 比較評(píng)估 - 237 -
10.6 要點(diǎn)總結(jié) - 243 -
第11章 PUB實(shí)踐：案例研究 - 245 -
11.1 考慮實(shí)踐應(yīng)用的無(wú)資料流域的預(yù)測(cè) - 245 -
11.2 從印度Krishna流域長(zhǎng)期徑流模式中得到的水文啟示 - 247 -
11.3 中國(guó)湟水流域年平均徑流的預(yù)測(cè) - 252 -
11.4 基于指標(biāo)法繪制俄羅斯西伯利亞流域的年徑流深 - 255 -
11.5 加拿大大草原徑流年際變化空間分布的預(yù)測(cè) - 259 -
11.6 南非和萊索托的季節(jié)徑流預(yù)測(cè)及其不確定性 - 263 -
11.7 美國(guó)東北地區(qū)環(huán)境流量的確定 - 267 -
11.8 加拿大安大略湖水電開(kāi)發(fā)的連續(xù)低流量過(guò)程模擬 - 271 -
11.9 意大利中部水電項(xiàng)目的徑流歷時(shí)曲線估算 - 274 -
11.10 奧地利實(shí)施歐盟防洪法 - 278 -
11.11 《澳大利亞降雨和徑流》指導(dǎo)手冊(cè)修正以改進(jìn)洪水預(yù)測(cè) - 282 -
11.12 通過(guò)掌握徑流模式來(lái)預(yù)測(cè)一個(gè)智利安第斯山脈的流域的水文過(guò)程線 -286 -
11.13 法國(guó)ephemeral流域徑流頻率 - 290 -
11.14 水文過(guò)程線預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)缺乏的問(wèn)題解決，贊比亞Luangwa流域 - 294 -
11.15 加納遙感湖水水位信息對(duì)徑流模擬的支持 - 300 -
11.16 美國(guó)西南部城市徑流預(yù)測(cè)模型的改進(jìn) - 304 -
11.17 預(yù)測(cè)徑流幫助津巴布韋實(shí)現(xiàn)千年發(fā)展目標(biāo) - 308 -
11.18 澳大利亞全國(guó)用水審計(jì)的徑流量預(yù)測(cè) - 316 -
11.19 湄公河平原徑流量分布預(yù)測(cè) - 320 -
11.20 在瑞典執(zhí)行歐盟水框架指令(EU Water Framework Directive) - 324 -
11.21 總結(jié) - 330 -
第12章 集成的成果 - 331 -
12.1 從集成中學(xué)習(xí) - 331 -
12.2 集成過(guò)程、區(qū)域和尺度 - 333 -
12.3 集成牛頓法和達(dá)爾文法 - 343 -
12.4 集成和科學(xué)共同體 - 349 -
第13章 推薦 - 353 -
13.1 無(wú)資料流域前進(jìn)的徑流預(yù)報(bào)&mi
