流域水文过程建模是水环境建模的重要组成部分，流域水文模型是水资源管理和水环境决策的重要辅助工具。目前，流域水文模型大部分仍未进行模块化或组件化，是“铁板一块”的整体模型。修改和维护整体模型十分困难，即便有些模型做了模块化，但模型的易用性仍然有待提高。因此，国际上对流域水文模型的模块化或组件化进行了大量研究，建立了多个著名的流域水文模型框架来解决模型复用问题。

流域水文模型框架为构建新模型和模型不确定性研究提供了强有力的技术支撑，是一项重要的“促成”技术。然而，现有的流域水文模型框架基本都属于中粒度框架，不能实现模型细粒度复用，构建新模型的灵活性不足，也限制了框架在模型结构不确定性研究中的深入应用。因此，本书在对流域水文模型的细粒度分解和细粒度组件封装的基础上，构建了一个流域水文过程的细粒度建模框架，以期提高框架在构建新模型方面的灵活性，并使框架可以用于研究细粒度层次上模型结构的不确定性问题。

本书构建了一个水文建模框架，该建模框架的细粒度封装特性使得框架在构建新模型时具有更强的灵活性。该框架采用了依赖注入设计模式和反射机制，使得该框架具有细粒度层次上的动态可扩展特性，从而更好地支持框架在模型结构不确定性研究方面的应用。该建模框架提供了一种坡度分形尺度变换与流域水文过程模拟的集成方法，在流域水文过程模拟中考虑了坡度的尺度效应。流域水文过程的细粒度建模框架丰富了流域水文过程的建模理论，降低了流域水文过程模型开发与修改的难度。

第1章绪论1

11水文建模框架发展1

12水文建模框架发展目标8

13水文建模框架意义及作用9

14小结10

参考文献11

第2章水文建模基础17

21流域与流域水循环17

22流域降水过程22

23地表截留与入渗过程27

24流域蒸散过程28

25流域地下水过程29

26流域产汇流过程概述32

27流域水文模型评估35

28小结38

参考文献38

第3章水文建模框架基础理论41

31模型与建模框架定义41

32建模框架的特征45

33水文建模框架的内涵46

34水文建模框架的内容48

35水文建模框架研究方法49

36水文建模框架发展现状52

37小结75

参考文献76

第4章流域水文过程建模81

41流域水文过程概述81

42主要的流域水文过程82

43主要的流域泥沙过程82

44流域水文过程的数学建模83

45流域水文过程的主要影响因子与过程概化92

46流域水文模拟的数据获取与数据精度94

47流域水文过程的建模问题95

48流域水文过程模拟的不确定性问题95

49小结96

参考文献97

第5章水文建模模块化与模型粒度101

51流域水文模型分解101

52流域水文过程模型中可变对象的分离与封装107

53流域水文过程的面向对象建模109

54流域水文模型的细粒度组件封装110

55流域水文物理模型CASC2DSED的细粒度分解与封装113

56小结123

参考文献123

第6章水文建模数据框架127

61水文水利数据框架Arc Hydro的特征127

62流域水文要素结构128

63流域水文模拟中的描述方法及与GIS的集成129

64流域水文数据的概念分类与数据再组织130

65GIS与流域水文过程模拟的“共享数据模型”133

66“共享数据模型”的设计与实现138

67小结148

参考文献148

第7章水文建模计算框架151

71流域水文过程细粒度建模框架的基础结构151

72流域水文过程建模的模型引擎框架153

73流域水文细粒度建模框架的面向对象设计原则153

74流域水文建模框架的核心设计模式155

75流域水文细粒度建模框架的核心组件库159

76模型引擎框架容器、协议与组件间通信163

77基于反射和XML的框架动态扩展机制165

78模型引擎框架的物理设计与实现167

79小结175

参考文献175

第8章水文建模计算框架扩展181

81框架在模型结构方面的扩展181

82框架在模型参数方面的扩展185

83坡面流模拟的自适应性探讨与框架扩展209

84小结210

参考文献211

第9章水文建模框架应用215

91建模框架与GIS的集成215

92流域水文过程细粒度建模框架的应用221

93小结257

参考文献257

第10章水文建模框架研究总结与展望267

101水文建模框架构建主要流程267

102水文建模框架构建中的主要认知268

103进一步研究与展望269

致谢271