序

在气候变化和人类活动的双重影响下，流域水循环演变发生着深刻变化。气候变化通过降水、气温、日照、风、相对湿度等影响水文循环，进而改变降水、径流、蒸发、土壤湿度等水文要素的时空分布。人类活动则通过改变流域下垫面和水量的时空分布格局等影响水文循环过程。近几十年来，在全球气候变暖、人口增长及社会经济发展的共同影响下，我国一些地区或流域的水循环发生了明显的改变。大量观测事实表明，相同降水条件下，过去产流的区域现在产流量锐减甚至根本不产流了。是什么原因导致降水产流的变化呢？驱动降水产流变化的主导因素是什么？各影响因素的作用机理和驱动过程如何？未来降水产流发展变化趋势如何？这些均是变化环境下降水产流研究迫切需要回答的基础科学问题。

本书在传统水文学研究的基础上，以“试验研究-模型模拟-机理分析”为基本研究思路，对土壤-植被-大气相互作用的土壤水分与降雨径流之间的响应机制开展研究。在点尺度上，基于不同下垫面、地形坡度的人工降水产流试验，分析了植被类型、地形坡度等因素对地表径流、壤中流的影响，探讨了试验土槽中不同坡位、深度的土壤水分时空变异性，剖析土壤水分变化对降水径流响应关系的影响机理。在面尺度上，以崇陵流域为研究对象，对不同尺度的坡面降水-径流关系以及崇陵流域的土壤水分变化与径流响应关系进行分析和研究，并结合点尺度试验研究结果和小流域模拟与实测结果比对，对集总式水文模型SIMHYD在壤中流估算方法上予以修正和改进，并将改进后的模型应用到崇陵流域及大清河水系中阜平和紫荆关水文测站以上控制流域，取得了较好的效果。

本书系统地揭示了土壤水分对降水产流响应关系的影响机理，为深入分析和研究土壤水分时空变异性对流域降水产流过程、径流响应的阈值关系、水文连通性以及流域水文模型的模拟精度等影响提供了理论依据，同时也为推动基础水文学及新方法和新理论研究方面提供了有益的探索，为当前土壤水文学的发展以及变化环境下水文学的研究提供了一定的理论支撑和技术指导。

水文学经过近300余年的发展，其在理论与应用技术上均获得了长足的进步，尤其是我国在20世纪70年代后水文应用技术发展相对较快，而水文学的基础理论研究则相对艰难。在全球气候变暖以及人类活动的影响下，水文学的研究也面临着更多挑战和机遇。本书的研究正是基于当前的变化环境对水文过程以及水文学研究的影响进行的初步探索，在此向本书作者表以真诚祝贺的同时，也期待他们能够更进一步深入研究，取得新的成绩，为推动变化环境下水文学研究作出更大的贡献。

中国工程院院士 中国水利水电科学研究院水资源研究所名誉所长

2015年8月