黑箱模型。将降雨作为流域系统的输入，则径流就是该系统的输出，由此建立是降雨-径流关系就是最简单的一种流域水文模型，这类模型通常又称黑箱模型或经验型模型。这类模型采用系统分析方法得到的降雨-径流关系仅仅是对流域系统过去输入和输出的一种幅值，缺乏对水文过程的描述。因此，这类模型不能处理流域系统中的变化因素，也就无法预测水文条件变化带来的影响，例如城市化，气候变化等对流域径流的影响。如年径流经验模型，小流域洪水经验模型。

概念性水文模型，在流域水文模型中考虑关键水文过程，采用一系列理想化的水文过来简化实际流域系统中的复杂水文过程，这类模型考虑了流域的产汇流机制，定量计算了流域地表径流、壤中流、地下径流以及坡面汇流和河网汇流等，模型参数大多具有明确的物理意义。如水箱模型，新安江模型。

分布式水文模型，这类模型基于对流域水文过程的机理，采用水动力学方程来描述主要水文过程，基于地理信息系统，采用分布式的模型结果来描述流域下垫面条件和降水的空间分布。如SWAT模型，GBHM模型 。

从降水（暴雨）到水流汇至流域出口断面的整个动态物理过程错综复杂。径流形成过程及其各部分的关系，可用框图表示。一部分雨水以径流的形式汇集到流域出口，另一部分经由蒸散发返回大气，通常把不转化为径流的那一部分雨水称为损失。一次降雨过程的总雨量扣去损失就得径流量，也成净雨量。净雨向流域出口断面的汇集过程，则称流域汇流。

1.1 降雨径流预报方法

降雨径流预报一般分两个阶段处理：（1）产流量预报，推求流域内一次降水产生的径流量。（2）流域汇流预报，推求径流量在流域出口断面处的时程分配过程。

20世纪30年代初，R.E.霍顿建立的下渗理论和L.R.K.谢尔曼提出的单位线原理，为把降雨径流过程分为两个阶段进行预报奠定了基础。由此发展了各种预报方法，如产流量预报中的降雨径流相关法、初损后损法、下渗曲线法、以及流域汇流预报中的经验单位线、瞬时单位线、综合单位线和地貌单位线、瞬时单位线、综合单位线和地貌单位线等方法。不少复杂的流域水文模型也是这些概念为基础逐步发展形成的。

1.2 影响流域降雨径流过程的因素

可以分为气象因素和下垫面因素两类。

气象因素主要是降雨强度、历时及时空分布，温度、湿度、风等；下垫面因素包括前期土壤含水情况、土壤类型、植被、土地利用、地形、流域形状、河槽特征、湖泊度等。对于一个具体流域，下垫面因素除土壤含水情况外都比较固定，它们的影响综合体现在流域单位线形状上，在某些情况下，雨强及降雨空间分布的不均匀性对单位线有显著的影响，故实际工作中常以雨强为指标或按暴雨中心位置将单位线分型。气象因素及前期土壤含水情况、植被等具有明显的时变特性，在不同程度上对降雨产流起着制约作用。20世纪50年代广为使用的降雨径流合轴相关图，就是结合流域具体情况，通过一定成因分析，挑选主要影响因素作为参数而建立的统计相关关系。其中流域前期土壤含水情况，难以用数学方程准确地定量描述，常用前期影响雨量间接表达 。

降雨-径流关系，径流量与形成该径流量的雨量及其他影响因子(如降雨强度、前期流域干湿程度等)之间的相关关系。一般以相关图形式表示,也有用数学公式表示。常用的有年降水-[/glossterm]径流关系和次降水-[/glossterm]径流关系。主要用于由已知的雨量推算可产生的径流量,是水文分析和计算的重要工具之一。

本书对1975年以来有关降雨－径流模型作了全面的介绍和概括。随着计算机技术性能和空间数据库突飞猛进的发展，使得现今的建模人员有了前所未有的可用技术资源，早期的建模人员没有料到，用计算机模型可轻易表述有着诸多难题的水文过程。本书既为初学者提供一个初级读本，又为水文技术和开发人员提供了详尽而实用的各种技术方法；其详尽地介绍了各种降雨－径流模型，包括用于实时洪水预报以及用于预报土地利用和气象变化影响的模型等，并给了一些应用实例。本书首次为初学者引入了在预报中应用不确定性评估方法，成为进行水文预报的实用工具。

本书可供初学者、大学高年级学生和研究生、水文研究和咨询人员、环保机构等阅读参考。

译著序言

原著序言

第1章　追本溯源：降雨过程与模拟步骤

1.1　为什么要用模型"para" label-module="para">

1.2　怎样使用本书

1.3　模拟步骤

1.4　流域水文认知模型

1.5　水流过程与地球化学特性

1.6　产流与径流演进

1.7　选择概念模型的问题

1.8　模型率定和验证问题

1.9　本章要点

第2章　降雨一径流模型的演变：适者生存

2.1　起点：推理方法

2.2　实际预报：径流系数和时间转换

2.3　单位过程线的变异

2.4　早期的数字计算机模型：斯坦福流域模型及其派生模型

2.5　基于分布过程描述的模型

2.6　基于分布函数的简化分布式模型

2.7　最近的进展

2.8　本章要点

方框2.1　线性、非线性与非平稳性

方框2.2 新安江/Arno/VIC模型

方框2.3　控制量与微分方程

第3章　用于降雨一径流模拟的资料

3.1 降雨资料

3.2　流量资料

3.3　气象数据、截留和蒸散发估算

3.3.1　估算潜在的蒸散发

3.3.2　林冠截留水分的蒸发

3.3.3　实际蒸散发直接估算

3.4　气象资料与融雪估算

3.5　流域内气象数据分布

3.6　其他水文变量

3.7　数字高程数据

3.8　地理信息与数据管理系统

3.9　遥感数据

3.10　本章要点

方框3.1　估算蒸散发率的Penmar-Monteith组合方程

方框3.2　估算截流损失

方框3.3　用度一日法估算融雪

第4章　使用基于数据的模型预报水文过程

4.1　数据的可用性与经验模拟

4.2　经验回归方法

4.3　转换函数模型

4.3.1 IHACRES模型

4.3.2　利用转换函数表述基于数据机制的模型

4.4　个案研究：在威尔士Llyn Briane区的C16流域的DBM模拟

4.5　TFM软件

4.6　非线性与多输入转换函数

4.7　转换函数的物理推导

4.7.1　使用河网宽度函数

4.7.2　地貌单位线(GUH)

4.8　在洪水预报中使用转换函数模型

4.9　基于神经网络概念的降雨—径流经验模型

4.10　本章要点

方框4.1　线性转换函数

方框4.2　利用转换函数来推断有效降雨

方框4.3　转换函数时变参数估计

第5章　基于过程描述的分布式模型

5.1　分布式模型的物理基础

5.1.1　表层流

5.1.2　地表径流与河道流量演算

5.1.3　截留、蒸散发及融雪

……

第6章　基于水文相似性与分布函数和降雨——径流模型

第7章　参数估计与预报不确定性

第8章　洪水预报

第9章　气候及土地利用变化对水文影响的预测

第10章　重复模型选择问题

附录A　演示软件

附录B　术语表

参考文献

译者后记 2100433B