前言

水是人类赖以生存的物质。人类社会正面临着水资源紧缺，同时洪涝和干旱的自然灾害频繁发生。这些都制约了人类社会的发展，为了人类社会的可持续发展，必须解决好水的问题，因而对水文学的深入研究是人类社会的需要，而流域降雨径流的研究是水文学的核心领域之一。为此我们在《暴雨洪水预报理论与方法》的基础上，结合近年来的研究成果，及其对水文学的认识，撰写了本书。

本著作与其他著作的显著区别是：构建了流域降雨径流理论架构及对被其他著作忽略的地下水汇流作了深入研究和系统的阐述。有如下特点：

第1章“理论基础”，对水文要素进行了物理分析，并根据牛顿力学建立了地表水及非饱和带地下水运动的质量守恒方程和能量守恒方程，流域降雨径流计算就是用水文学的方法求解这两个方程组。

第2章“河道流量演算”，关键是如何处理槽蓄曲线，不同的处理就得到不同的演算方法，为此对槽蓄曲线用较多的篇幅进行分析；我们将槽蓄量增量的累积量称之为滞蓄量，因为这个量是次洪水的滞蓄量，以滞蓄曲线取代槽蓄曲线，这样就把理论的滞蓄量与由实测资料建立的滞蓄曲线一致起来；推导出马斯京根法计算时段最佳选取公式；提出河道流量演算非线性演算公式；论证了多河段连续演算并不比单一河段演算好。

第3章“流域降雨径流深计算”，论证了菲利浦理论下渗能力公式所存在的问题，并推导出霍顿下渗能力公式，这就给经验公式作了理论的解释；提出以霍顿下渗能力曲线为基础同时考虑流域蓄水量和变雨强的下渗曲线法，推导出地表径流和地下径流产流时刻公式及产流量计算公式，同时推导出地表及地下时段是否产流的判别式，从而开辟了计算产流量的新途径。

第4章“流域地下汇流计算”，流域地下汇流计算和流量过程线的分割是同一概念的两种表述。目前水文学界由于概念模糊而将其截然分开，为此我们对基流的定义作了深入的分析探讨并给出我们的定义，针对现行流量过程线分割方法中存在着缺乏物理基础和客观的、科学的操作方法和其他问题，提出流量过程线分割应遵循的三条基本原则，在此基础上提出流量过程线分割的新方法。该方法通过流域的降雨资料和出口断面的流量资料，经推导得到霍顿下渗能力曲线的三参数，并推导出地下净雨在非饱和带运行时间公式和地下水汇流公式，同时详细阐述了该方法的基本原理和计算步骤，从而解决了国内外水文学家一致关注但又长期不能妥善解决的难题。

第5章“流域地表汇流计算”，针对现行等流时线划分存在的问题，我们提出由地理信息系统，根据干、支流的河底比降分别推导出干、支流的等流时线间距公式；指出现行的经验单位线分类方法存在的问题，提出同时考虑暴雨重心和净雨强度的单位线公式；建立了地表径流的流域分块移滞汇流法，将成因的等流时线法和系统分析的单位线法有机结合起来，具有明确的产流场、调蓄场和传播场。提出我们的瞬时汇流曲线，并推导出由河底比降计算调蓄参数的计算公式。

第6章“流域水文模型”，论述了流域水文模型的研究现状与进展，重点介绍几个国内外常用的概念性水文模型，包括SCS模型、水箱模型、HBV模型、SMAR模型、新安江模型、TOPMODEL模型、IHACRES模型、SIM-HYD模型、HEC模型。探讨水文模型参数的多目标自动优选技术和方法，并对概念性流域水文模型进行了比较研究和评价。

本书是在国家自然科学基金资助下，综合国内外许多文献资料的基础上，经过反复酝酿而写成的，书中融入了著者多年来的主要研究成果。由于著者水平有限，书中缺陷和不妥之处，有待进一步探讨和研究；在引用文献时，也可能挂一漏万，希望读者和有关专家批评指出，请将意见反馈给著者（武汉大学水问题研究中心，430072），以便今后改正。本书的出版，希望能为我国进一步开展降雨径流研究起到一个抛砖引玉的作用。

在本书的出版过程中，得到了武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室的支持。水问题研究中心研究生林凯荣、张俊、张洪刚等参与了部分研究和编写工作，雒征负责文字处理和绘图工作。中国工程院院士张蔚臻教授，黄河水利委员会马秀峰教授级高工，河海大学芮孝芳教授，武汉大学熊立华教授等专家学者对本书进行了评审，提出了许多宝贵的修改意见和建议。另外，湖北科学技术出版社编辑同志对此书的出版付出了大量的心血。借此机会，谨向他们致以衷心的感谢。

著者

2007年元月于武汉珞珈山