本書依托國家973計劃海河流域水循環(huán)演變機理與水資源高效利用，針對人類活動干擾下的流域水循環(huán)與水資源演變機理、水循環(huán)驅(qū)動下的流域水環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)的演變與修復(fù)機理、缺水流域水循環(huán)科學(xué)調(diào)控與水資源高效利用機制三大基礎(chǔ)科學(xué)問題，選取我國北方人類活動*劇烈、水問題*復(fù)雜、缺水程度*深的海河流域為研究區(qū)域，在流域水循環(huán)演變機制與規(guī)律、水生態(tài)與環(huán)境演化機理與過程、流域水循環(huán)及生態(tài)環(huán)境過程綜合模擬、城鄉(xiāng)水資源高效用水原理與標準、流域水循環(huán)調(diào)控機制與閾值等方面進行了深入研究，取得了多項原創(chuàng)性成果：揭示了強人類活動影響下流域水循環(huán)演變機理與水資源演變規(guī)律，并進行了科學(xué)的定量歸因分析；創(chuàng)建了超大流域水循環(huán)及其伴生過程綜合模擬工具，定量預(yù)估了海河流域水循環(huán)及其伴生過程的演變趨勢；提出了量-質(zhì)-效全口徑多尺度水資源利用綜合評價方法和高效利用機理，確定了海河流域農(nóng)業(yè)和城市高效用水標準；創(chuàng)建了流域水循環(huán)多維臨界整體調(diào)控理論與模式，提出了流域水循環(huán)分項控制指標。

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