前言

土壤水对区域水资源的分布起着关键作用，其时空变异性对流域降水产流过程、径流响应的阈值关系、不同尺度间的水文连通性以及流域水文模型的模拟精度等有重要的影响，如何更好地分析不同尺度上土壤水分的时空变异性是水文研究工作面临的挑战之一。在水文循环过程中，土壤水分也通常被用于描述流域水文响应的关键状态变量，直接影响着流域降水产流及洪水预报等水文过程。因此，研究土壤水分变化、降水和径流之间的关系，系统揭示土壤水分对降水产流响应关系的影响机理，对生态、农业及水文过程等具有重要的理论和实践意义。

本书的研究以不同降雨、植被、地形等条件下土壤水分动态变化及其对降雨径流的响应关系和机制为主要研究内容，通过试验研究、模型模拟、机理分析等方法，探索和研究土壤水分变化与降雨径流的响应机理，以期为变化环境下降雨产流演变机制及水文模型的发展提供理论依据和技术支撑。

全书内容共分7章。第1章理论基础及研究现状，概述了土壤水在水循环过程中的重要作用，同时对产流形成过程、基本理论和主要影响因素进行归纳，总结了土壤水分变化对降水产流过程的影响及其在水文模型中的作用，提出了当前土壤水分变化与降水产流模型研究中存在的问题；第2章试验设计及观测方法，针对不同尺度的试验设计方案、观测方法及研究流域概况进行扼要阐述和说明，介绍了点尺度下开展的不同下垫面人工模拟降水产流试验设计，包括试验材料及测量方法、试验观测项目、土壤水分传感器的布设等；简要阐明崇陵流域的基本概况及不同尺度坡面径流场试验观测项目及内容；第3章不同下垫面降雨产流机理分析，主要分析了不同下垫面条件（春玉米、小麦、草地及裸地）下地表径流、壤中流的产流规律，并对壤中流的退水规律进行回归分析和模型模拟，同时采用多元线性回归模型对地表径流、壤中流的主要影响因素进行研究和分析，讨论和分析试验条件下的主要降水产流机制及试验研究中存在的不足；第4章不同下垫面土壤水分动态变化过程，研究了不同下垫面类型、不同坡度下土壤水分动态变化过程，同时采用高时间频率的土壤水分监测数据，刻画降水产流过程中土壤水分实时动态变化过程，连续降水及不同前期含水率下的土壤水分变化、降水结束后的土壤水蓄变量以及不同植被的土壤入渗率进行分析和模拟计算，最后采用排序稳定性方法分析了不同深度的土壤水分时间稳定性；第5章土壤水分变化与降雨产流响应机理，重点分析了不同前期降雨条件下，不同深度的土壤水分变化与地表径流、壤中流、径流系数之间的关系，探讨土壤水分变化与降雨产流的响应机理；第6章典型流域降雨产流过程模拟，简要介绍了SIMHYD水文模型的主要计算原理，并针对模型实际应用时存在的一些问题，结合点尺度及小流域尺度的降水产流过程的物理试验，对SIMHYD水文模型的水文计算过程进行修正和改进，使得改进后的水文模型更适于我国华北半湿润半干旱地区降水径流的模拟和估算；第7章结论与展望，总结了主要研究成果和结论，从降水产流试验研究方面、模型构建方面以及不同尺度间土壤水分时空变异性及降水径流关系方面，对未来降水产流理论的发展趋势进行了展望。

本书的研究工作得到了中国水利水电科学研究院“十二五”重大科研专项（资集1232）、国家自然科学基金项目（51209225、51409270）、国家国际科技合作专项（2013DFG70990）、水文水资源与水利工程科学国家重点实验室开放研究基金（2014490611）、水资源与水电工程科学国家重点实验室开放研究基金（2012B093）的共同资助。本书具体编写分工如下：第1章由于福亮、李传哲、赵娜娜、刘佳、张伟、王恒执笔；第2章由于福亮、赵娜娜、李传哲、刘佳、穆文彬执笔；第3章由赵娜娜、李传哲、于福亮、穆文彬、田济扬、李义豪执笔；第4章由赵娜娜、李传哲、顾艳玲、李春丽、穆文彬执笔；第5章由赵娜娜、李传哲、刘佳执笔；第6章由李传哲、赵娜娜、刘佳、李兰涛执笔；第7章由于福亮、李传哲、赵娜娜、刘佳、尹吉国、田济扬执笔。全书由于福亮、李传哲、赵娜娜、刘佳统稿。

在本书的撰写过程中，王浩院士给予了精心的指导和建议，中国科学院水利部水土保持研究所赵军，保定市水土保持试验站张广英、王胜宝等专家在试验布设与实施过程中给予了鼎力的帮助和支持，书稿校审过程中也得到了河海大学芮孝芳教授、河北省水文水资源勘测局刘克岩教授的仔细校阅与指导。在此，向各位参与本书编写以及给予帮助和支持的各位专家和团队成员表示衷心的感谢！

由于降雨产流形成过程的复杂性，鉴于作者水平有限，书中的一些观点、方法等可能存在缺陷与不妥之处；同时，在引用文献时，也可能存在挂一漏万的问题，殷切希望广大读者与同行专家给予批评指正，以便作者在今后的研究工作中不断补充、完善。

作者

2015年8月