本书介绍关键带科学的最新研究进展，阐述山坡表层关键带结构与水文产流过程的相互关系，报道作者在山坡水文实验、产汇流规律、山坡水文连通及山坡结构特征的解析等方面积累的科学数据及成果。根据各章节内容的内部联系，本书可分为关键带结构的探测与水文过程的观测、山坡表层关键带结构(如土壤厚度)空间分布规律及预测方法、山坡表层关键带结构和水文响应关系的理论解析三大部分。书中报道了作者在这些领域取得的新进展，如建立了基于地貌动力学理论的山坡土壤厚度模型及其理论体系，解析了山坡结构与水文响应的定量关系等。
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序
前言
第1章 关键带科学概述 1
1.1 关键带研究的背景与内涵 2
1.2 关键带观测计划 4
1.3 关键带科学研究 5
1.3.1 关键带结构本身的认识 5
1.3.2 基岩风化带的水文效应 7
1.3.3 关键带结构与过程的协同演化 9
参考文献 10
第2章 山坡表层关键带结构与水文连通性研究进展 15
2.1 研究进展述评 16
2.1.1 水文连通性的内涵 16
2.1.2 研究的手段方法和重要发现 16
2.1.3 山坡水文连通的机制和产流理论 18
2.2 存在的问题剖析 20
2.3 未来研究的展望 21
2.3.1 山坡表层关键带宏观表象连通及动力机制研究 22
2.3.2 水文连通机制与水文模型理论展望 23
2.4 小结 25
参考文献 25
第3章 山坡关键带地球物理探测 30
3.1 无人机地形获取技术 31
3.1.1 简介 31
3.1.2 应用实例 32
3.1.3 成果精度评价 33
3.2 LiDAR地形测量技术 37
3.2.1 简介 37
3.2.2 应用实例 38
3.3 基于探地雷达技术探测山坡土壤厚度和层次 42
3.3.1 材料与方法 43
3.3.2 GPR数据采集与结果分析 45
3.3.3 GPR探测H1山坡 49
参考文献 57
第4章 山坡表层关键带水文观测 60
4.1 流域水文实验概述 60
4.2 和睦桥实验站水文过程观测 61
4.2.1 姜湾流域概况 63
4.2.2 和睦桥实验站概况 64
4.3 山坡径流场水文过程监测 66
4.3.1 土壤水 66
4.3.2 地下水 70
4.3.3 山坡地表径流及壤中流观测 73
4.4 河流水系的径流监测 79
参考文献 81
第5章 山坡土壤理化性质的空间分布规律研究 84
5.1 山坡土壤孔隙、容重、质地和导水性分析 84
5.1.1 采样及实验方法 85
5.1.2 实验结果 88
5.2 山坡土壤入渗速率及优势路径的染色示踪 95
5.2.1 材料与方法 98
5.2.2 结果与讨论 99
5.2.3 小结 103
5.3 土壤厚度空间分布的统计预测 104
5.3.1 材料与方法 105
5.3.2 模拟结果 119
5.3.3 土壤厚度预测结果讨论 129
5.4 土壤化学性质空间分布研究 130
5.4.1 研究方法 130
5.4.2 研究结果与分析 132
5.4.3 土壤化学性质空间分布研究小结 135
参考文献 136
第6章 山坡土壤厚度演化预测的理论及方法 140
6.1 研究背景和意义 140
6.1.1 土壤厚度在水文研究中的作用 140
6.1.2 土壤厚度的预测方法 141
6.1.3 土壤厚度预测模型的参数确定 142
6.2 土壤厚度演化预测的模型理论基础 143
6.3 非稳态解析解的推导及应用 146
6.3.1 理论推导 146
6.3.2 理想山坡的应用评价 148
6.3.3 实际流域应用 152
6.3.4 讨论 157
6.3.5 小结 163
6.4 土壤厚度预测模型的参数估算方法 165
6.4.1 理论背景 165
6.4.2 参数估算的方法 166
6.4.3 方法在源头型山坡上的应用 171
6.4.4 讨论 180
6.4.5 小结 184
参考文献 185
第7章 山坡水文连通性与水文过程 189
7.1 引言 189
7.2 材料与方法 190
7.2.1 研究区 190
7.2.2 土壤性质调查 191
7.2.3 水文连通性及水文过程监测 192
7.2.4 水文连通空间分布及季节性变化分析方法 196
7.3 山坡水文过程及水文连通性观测结果 198
7.3.1 山坡降雨径流过程 198
7.3.2 水文连通方式及连通过程结果 200
7.3.3 水文连通性的季节性变化规律 206
7.4 讨论 212
7.4.1 山坡结构（地形、土壤等）对水文连通性的影响 212
7.4.2 降雨特征对水文连通性的影响 213
7.5 小结 215
参考文献 216
第8章 山坡关键带地貌特征函数的构建 219
8.1 研究的背景 220
8.2 山坡单元自动剖分算法 221
8.3 水流路径长度校正算法 223
8.4 山坡宽度函数提取算法 225
8.5 算法在理想山坡上的应用评价 228
8.5.1 理想山坡 228
8.5.2 应用评价 229
8.6 实际流域的应用研究 234
8.6.1 研究流域及材料 234
8.6.2 宽度提取结果 234
8.6.3 山坡尺度对提取结果的影响分析 243
8.7 小结 247
参考文献 248
第9章 山坡地形结构及其水文相似性分析 250
9.1 水文相似理论与研究进展 250
9.1.1 水文相似概念的引出 250
9.1.2 研究进展述评 253
9.1.3 讨论及展望 255
9.2 山坡地形曲率分布特征及其水文效应分析 258
9.2.1 材料与方法 258
9.2.2 结果与讨论 260
9.2.3 小结 265
9.3 应用Peclet数解析山坡结构特征的水文效应 265
9.3.1 研究区及研究方法 266
9.3.2 结果与讨论 267
9.3.3 小结 272
参考文献 272
第10章 山坡关键带结构特征与壤中流蓄泄关系的理论解析 276
10.1 山坡蓄量动力学理论 277
10.2 山坡蓄泄过程的理论解析 281
10.2.1 基本假定 281
10.2.2 剖面蓄量的演进 281
10.2.3 含水层蓄量、径流响应函数 283
10.2.4 山坡蓄泄关系的解析 286
10.3 理想山坡的蓄泄过程模拟 287
10.3.1 理想山坡含水层及模拟情景的设定 287
10.3.2 理想山坡退水过程分析 288
10.4 实际山坡蓄泄过程分析 292
10.4.1 研究区 292
10.4.2 模拟结果的对比 296
10.5 小结 299
参考文献 299
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