本书围绕全球变化下水循环演变，研究全国和典型气候区大气CO2浓度和气温升高以及下垫面覆被、水库、灌溉等变化下，大气环流、降水、蒸散发和径流的演变规律。建立水文序列以及降水-径流关系非一致性变化辨识的统计分析方法，构建气候和下垫面变化对径流变化、地表-地下水转化影响辨识的水文模型方法，分析变化环境下水文模拟的不确定性。探讨流域/区域气候-景观-水文特征之间协同演化关系，量化CO2浓度升高对植被动态及水文过程的影响程度。
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前言
第1章 全球变化与水循环 1
1.1 全球气候变化 1
1.1.1 气温上升 1
1.1.2 降水变化 2
1.2 人类活动 3
1.2.1 人口增加 3
1.2.2 土地利用/土地覆盖变化 4
1.2.3 水利工程 5
1.3 全球变化下水文学面临的问题与挑战 6
1.3.1 水文过程由稳态向非稳态转变 6
1.3.2 水文演变的多过程、多要素互馈关系 9
1.3.3 水文过程非线性和尺度效应 10
1.4 全球变化下水文学发展趋势 12
1.4.1 现代水文观测的多维视角 12
1.4.2 流域多过程协同演变及水文模型发展方向 13
1.4.3 非一致性水文频率计算 16
参考文献 17
第2章 极端降水及旱涝演变分析 20
2.1 中国20世纪50年代以来旱涝演变特征 21
2.1.1 研究区和数据 21
2.1.2 中国极端旱涝时空分布特征 22
2.1.3 中国旱涝分布与水汽循环的关系 25
2.1.4 中国极端旱涝与大气环流的关系 29
2.1.5 小结 30
2.2 江淮地区降水特征及其成因分析 31
2.2.1 江淮梅雨时空变化特征及其可能影响机制 31
2.2.2 江淮梅雨降水空间变化及其可能影响机制 37
2.2.3 未来江淮梅雨降水可能变化 41
2.3 淮河流域和泾河流域近500年以来降水及旱涝灾害演变特征 48
2.3.1 多源历史降水和旱涝数据 48
2.3.2 淮河流域近500年降水及旱涝灾害演变特征 49
2.3.3 泾河流域近500年降水及旱涝灾害演变特征 56
2.3.4 小结 61
参考文献 61
第3章 河川径流变化及其影响要素 63
3.1 中国主要流域河川径流变化 63
3.1.1 数据和研究方法 65
3.1.2 中国九大流域径流长期演变规律 68
3.1.3 中国九大流域年径流与年降水关系 71
3.1.4 人类活动对中国九大流域降水-径流关系影响 78
3.1.5 小结 80
3.2 黄土高原沟壑区植被变化对径流的影响 80
3.2.1 研究流域概况 81
3.2.2 植被变化对流域径流影响分析 83
3.2.3 植被变化对土壤含水量的影响 88
3.2.4 小结 93
3.3 水库拦蓄对河川径流及水文干旱的影响 94
3.3.1 水库调蓄作用下流域径流及水文干旱特征解析 95
3.3.2 水文干旱事件识别及评价 97
3.3.3 水库调度对月平均流量变化的影响 99
3.3.4 水文异常对气象变化的响应 100
3.3.5 水库调控对径流及水文干旱的影响 102
3.3.6 水库调节对干旱持续时间和程度的影响 104
3.3.7 小结 106
3.4 地下水位变化对河川径流的影响 106
3.4.1 研究区概况及资料条件 106
3.4.2 河川径流与降水、地下水动态相关分析 109
3.4.3 河川基流与地下水埋深关系 116
3.4.4 小结 123
参考文献 123
第4章 流域水文要素时空异质性及变化趋势辨识 126
4.1 降水集中度时空变化特征及趋势分析 127
4.1.1 区域概况 127
4.1.2 研究方法 129
4.1.3 结果与分析 131
4.1.4 小结 138
4.2 降水空间异质性对区域降水集中度趋势检验的影响 139
4.2.1 研究区概况 139
4.2.2 研究方法 140
4.2.3 结果与分析 147
4.2.4 小结 153
4.3 不同气候区潜在蒸散发影响要素辨识 154
4.3.1 研究区站点及资料选择 155
4.3.2 研究方法 156
4.3.3 结果与分析 160
4.3.4 局部敏感性分析方法局限性分析 169
4.3.5 小结 171
4.4 水文序列变异特征识别——以气温为例 171
4.4.1 研究区站点及资料选择 172
4.4.2 突变分析方法 172
4.4.3 结果与分析 177
4.4.4 小结 180
参考文献 180
第5章 变化环境下流域水文模拟与不确定性分析 184
5.1 流域水文模型进展概述 184
5.2 土地利用变化对径流影响模拟 186
5.2.1 土地利用变化分析 188
5.2.2 径流模拟结果对比 188
5.2.3 参数变化检测 190
5.2.4 交叉模拟结果对比 191
5.3 气候和土地利用变化对水文影响的模拟辨识 191
5.3.1 SWAT模型简介 192
5.3.2 研究区土地利用变化 195
5.3.3 气温、降水量和河川径流量变化196
5.3.4 气候和土地利用变化对水文过程影响分段情景分析 199
5.4 地下水灌溉对水文过程影响模拟 202
5.4.1 灌溉需水量计算模型 202
5.4.2 基于地下水数值模型的地表水与地下水转化模拟 220
5.4.3 地表水-地下水耦合模型及水资源转化模拟 232
5.4.4 不同开采条件下多年平均水资源量变化 242
5.5 流域水文模型不确定性分析 244
5.5.1 流域水文模型不确定性概述 244
5.5.2 水文模型预测、预报的不确定性 247
5.5.3 流域水文模型参数时变特征 247
5.5.4 模拟精度的时变特征分析 264
参考文献 273
第6章 气候-景观-水文演变互馈机制及定量识别 277
6.1 流域径流特征影响因素及区域差异 278
6.1.1 流域径流/基流影响因素 278
6.1.2 不同气候区径流/基流影响的控制因素 281
6.2 泾河流域气候-景观-水文关联性分析 283
6.2.1 研究区概况及资料 283
6.2.2 径流-气候-景观因子 284
6.2.3 分析方法 288
6.2.4 气候、景观要素及径流/基流特征因子空间分布 292
6.2.5 水文分区特征 299
6.2.6 气候、景观要素及径流/基流特征因子相关性分析 302
6.2.7 径流/基流特征因子控制要素识别及区域化方程 307
6.2.8 不同区域径流/基流演变的特征及其驱动机制对比分析 310
6.3 大气CO2浓度升高对流域植被和地表水量平衡的影响 312
6.3.1 研究区和数据 313
6.3.2 LPJ模型 314
6.3.3 参数率定及模拟结果验证 322
6.3.4 大气CO2升高对植被和水文要素的影响 325
6.3.5 不同气候区大气CO2浓度升高对植被和水文要素的影响 330
6.3.6 大气CO2浓度升高对植被水分利用效率的影响 335
6.3.7 讨论与结论 336
参考文献 337
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