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《流域水循环及其伴生过程综合模拟(第二版)》针对高强度人类活动和气候变化影响下海河流域存在的突出水问题,介绍了国家重点基础研究发展(973)计划课题“海河流域水循环及其伴生过程的综合模拟与预测”(2006CB403404)的重要研究成果-海河流域二元水循环模型。该模型由分布式流域水循环模型WEP、水资源合理配置模型ROWAS和多目标决策分析模型DAMOS三个模型耦合而成,同时纳入了对流域水化学过程、水生态过程的模拟,形成对流域“自然-社会”二元水循环的综合模拟与应用分析。该模型被定为世界银行全球环境基金(GEF)海河水资源水环境综合管理项目的核心模型,并对战略研究、战略行动计划与知识管理(KM)平台建设发挥了重要支撑作用。
总序
序
前言
上篇 原理与方法
第1章 概述
1.1 研究背景与意义
1.1.1 流域水循环的“自然一社会”二元特征及其效应
1.1.2 研究意义
1.1.3 关键科学问题
1.2 国内外研究动态与趋势
1.2.1 变化环境下的水循环机理和演变规律研究
1.2.2 基于物理机制的分布式流域水文模型研究
1.2.3 水循环过程与水生态及水环境演变相互作用机制研究
1.2.4 大气过程一陆地水文过程耦合研究
1.2.5 社会水循环研究
1.3 研究目标
第2章 流域二元水循环模型总体结构
2.1 模型总体结构及功能
2.1.1 模型总体结构
2.1.2 模型功能
2.2 各模型简介
2.2.1 分布式流域水循环及其伴生过程模拟模型(wEP.L)
2.2.2 多目标决策分析模型(DAMOS)
2.2.3 水资源配置模型(ROwAS)
第3章流域水循环过程模拟方法
3.1 大气过程模拟
3.1.1 大气环流模式(GCM)
3.1.2 海气耦合模式
3.1.3 陆面过程模式
3.1.4 区域气候模式
3.1.5 降尺度方法
3.2 陆地水循环过程模拟
3.2.1 蒸发蒸腾
3.2.2 人渗
3.2.3 地表径流
3.2.4 壤中径流
3.2.5 地下水运动、地下水流出和地下水溢出
3.2.6 坡面汇流和河道汇流
3.2.7 积雪融雪过程
3.2.8 空气动力学阻抗与植被群落阻抗
3.2.9 土壤水分吸力关系与非饱和导水系数
3.3 陆地能量循环过程模拟
3.3.1 地表能量平衡方程
3.3.2 短波放射
3.3.3 长波放射
3.3.4 潜热通量
3.3.5 显热通量
3.3.6 地中热通量
3.3.7 人工热排出量
3.4 平原区地下水数值模拟
3.4.1 潜水
3.4.2 承压水
3.4.3 模型数值求解
第4章 流域水环境过程模拟方法
4.1 污染量的估算
……
第5章 流域水生态过程模拟方法
第6章 流域水资源调控与多目标决策
第7章 流域水循环及其伴生过程综合模拟系统集成
下篇 海河流域应用
第8章 海河流域概况
第9章 基础信息采集与时空展布
第10章 水循环模拟与验证
第11章 水环境模拟与验证
第12章 水生态模拟与验证
第13章 海河流域水循环及其伴生过程历史演变分析
第14章 海河流域水循环及其伴生过程未来演变情景分析
第15章 海河流域水资源管理战略讨论
第16章 总结与展望
参考文献
索引2100433B
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水表清单(第二版)
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流域水利工程对流域地表水文过程的影响模拟
新疆克孜河流域是新疆维吾尔自治区喀什地区重要的水源地,卡拉贝利山区水库对流域水资源发挥着重要的调蓄作用,同时由于人类生产经营活动的不断影响,克孜河流域地表径流变异显著。研究发现,克孜河流域卡拉贝利山区水库建成前后径流的时空变异特性是分析水利工程建设和人类活动对流域水资源影响的重要依据,并通过构建多元线性回归模型、人工神经网络模型和支持向量回归机模型对流域水利工程建设之前的径流变动态势进行模拟。结果表明,人工神经网络模型拟合效果最优,卡拉贝利山区水库调蓄对流域卡拉贝利水文站、牙师水文站和卡浪沟吕克水文站水文变化存在不同程度影响;受水库工程调蓄的影响,流域径流变化态势趋于平坦,某种程度上降低了洪水风险以及恶劣气候和人类活动对流域水文过程的不利影响。
前言
第一章 绪论
第一节 流域水文循环过程
第二节 流域水文循环的数学模拟
第三节 分布式水文模型研究进展
第二章 流域分布式水文模型理论基础
第一节 水文模拟中的尺度问题
第二节 空间异质性与空间离散
第三节 分布式水文模型建模范式
第四节 典型的分布式水文模型
第三章 分布式水文模拟的技术支撑
第一节 GIS与分布式水文模型
第二节 遥感与分布式水文模拟
第三节 基于DEM的流域特征信息提取
第四节 水文信息空间插值
第四章 流域分布式水文模拟系统
第一节 HIMS系统的总体设计
第二节 基于组建式GIS的水循环信息系统
第三节 HIMS水文函数库的构造
第四节 HIMS水文模型系统的建立
第五章 分布式暴雨洪水模型及其应用
第一节 单元产流模型
第二节 汇流模型
第三节 水库调蓄模型
第四节 黄河小花间产汇流特性分析
第五节 黄河小花间暴雨洪水过程分布式模拟
第六章 流域日水文过程分布式模拟
第一节 模型原理与主结构
第二节 单元水文模型
第三节 河网汇流演算
第四节 模型的运行控制
第五节 实例应用研究
第七章 分布式时变增益模型及其应用
第一节 水文非线性系统模型
第二节 分布式时变增益模型
第三节 黄河流域月水文过程模拟
第八章 SWAT模型在黄河流域的应用
第一节 SWAT的基本原理
第二节 SWAT的结构与控制
第三节 SWAT的主要子模型
第四节 SWAT模型的应用研究
第九章 SVAT&HYCY模型的应用
第一节 大气一陆面交互作用一维模型
第二节 流域产汇流模型
第三节 SVAT&HYCY模型的应用
第十章 流域分布式水文模型的发展趋势
第一节 分布式水文模拟的难题与局限
第二节 分布式水文模型发展趋势
附录 分布式水文模型:神话还是现实?
参考文献
附图
《流域水循环分布式模拟》是国家重点基础研究发展规划项目(“973”,G19990436)的研究成果之一,主要内容是分布式水文模型系统的研发与集成。全书共分10章。第一章介绍了分布式水文模型的基本概念和国内外研究进展;第二章探讨了分布式水文模型的理论基础;第三章阐述了分布式水文模型的相关支撑技术;第四章介绍了自主开发的流域分布式水文模拟系统HIMS的结构和功能;第五章至第七章介绍了自主开发的三种时空民度的分布式水文模型;第八章和第九章介绍了国外分布式水文模型在黄河流域的应用;第十章对分布式水文模型的研究进行了总结,分析子分布式水文模型存在的问题及其发展前景。
《流域水循环分布式模拟》重在理论研究与应用实践的结合,在流域水循环分布式模拟研究方面,具有很好的指导和示范作用,可供水利工程、环境工程、地质工程、地球科学等专业的科技工作者参考,也可作为相关专业教师、研究生、本科生的辅助教材。
《流域水循环分布式模拟与调控》基于天然水循环和人工侧支用水过程耦合模拟的思想,利用数字高程模型和数字河湖网资料,构建了基于“天然-人工”双拓扑结构的数字河网和分布式水资源模拟模型。针对大流域配水供需单元之间往往存在时延性的情况,利用等流时带概念,通过空间上等流时带的平移反映调蓄工程放水在时间上的滞后性影响,建立流域水资源优化配置模型。利用大系统优化的分解协调方法进行求解,实现整体系统不同层次的优化。所建模型,不仅可用于模拟土地利用/土地覆被变化等不同下垫面条件对水资源形成转化的影响,而且可用于模拟人工侧支用水对水资源形成转化与利用的影响,以及大流域水资源的优化调控。