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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 分布式水资源模拟3

1.2.1 国外分布式水资源模拟研究进展3

1.2.2 我国分布式水资源模拟研究进展5

1.3 水资源配置6

1.3.1 国外水资源配置研究7

1.3.2 我国水资源配置研究10

1.4 本书的主要内容14

1.5 技术路线15

第2章 水循环过程17

2.1 天然状态下的水循环过程17

2.2 人类活动影响下的水循环过程18

2.3 “天然-人工”双驱动因素相互影响与耦合19

2.3.1 人工驱动因素对天然状态下水循环过程的影响19

2.3.2 天然驱动因素对人工侧支用水的影响21

2.3.3 “天然-人工”双驱动因素的耦合21

2.4 基于“天然-人工”双驱动因素的径流演化22

2.5 本章小结23

第3章 “天然-人工”双拓扑结构数字水系构建24

3.1 地理信息系统24

3.1.1 地理信息系统的概念24

3.1.2 数字地面模型概述26

3.1.3 地理信息系统在分布式水资源模拟模型研究中的应用29

3.2 传统的基于DEM提取流域排水结构方法30

3.2.1 基于DEM的单元划分方法30

3.2.2 DEM的预处理31

3.2.3 流向判断32

3.2.4 河网提取35

3.3 基于“天然-人工”双拓扑结构建立数字水系37

3.3.1 双拓扑结构数字水系构建流程37

3.3.2 基于DEM与DRLN自动提取河网38

3.3.3 基于等流时带的子流域划分方法46

3.3.4 引入人工影响因素的数字河网的构建50

3.4 土壤类型和土地利用分布概化54

3.4.1 下垫面条件变化对水循环的影响54

3.4.2 遥感信息反演54

3.4.3 土壤类型和土地利用在子流域内的概化61

3.5 本章小结61

第4章 基于“天然-人工”双拓扑结构的水资源模拟63

4.1 建模思路及整体框架63

4 1.1 建模思路63

4.1.2 整体框架64

4.2 地表能量平衡67

4.2.1 太阳辐射量67

4.2.2 大气对太阳辐射的影响68

4.2.3 日净辐射69

4.3 气象资料模拟70

4.3.1 实测资料生成70

4.3.2 自动生成资料73

4.3.3 气象资料的高程修正74

4.3.4 降雪和融雪75

4.4 天然因素的模拟77

4.4.1 蒸散发77

4.4.2 截留81

4.4.3 下渗与土壤水分运动82

4.4.4 地表径流85

4.4.5 汇流88

4.5 人工影响因素的模拟89

4.5.1 灌区水循环模拟89

4.5.2 城镇地区水循环模拟92

4.5.3 水利工程调蓄作用模拟95

4.5.4 其他用水模拟96

4.6 本章小结97

第5章 分布式水资源模拟模型参数率定99

5.1 目标函数及评价指标99

5.1.1 模型率定目标函数99

5.1.2 模型模拟效率评判准则100

5.2 分布式水资源模拟模型参数率定方法102

5.2.1 试错法102

5.2.2 传统数学优化方法103

5.2.3 几种常用的全局优化算法105

5.3 分布式水资源模拟模型参数灵敏度分析113

5.3.1 扰动分析法113

5.3.2 RSA方法113

5.3.3 GLUE方法114

5.4 本章小结114

第6章 用水部门需水预测115

6.1 需水概念及分类115

6.2 需水要素的预测117

6.2.1 生活需水117

6.2.2 工业需水119

6.2.3 建筑业和第三产业需水125

6.2.4 农业需水126

6.2.5 生态需水131

6.2.6 综合需水分析与计算143

6.3 需水要素的时间展布144

6.3.1 生活需水144

6.3.2 生产需水144

6.3.3 生态需水145

6.4 需水要素的空间展布145

6.4.1 没有辅助数据的面插值146

6.4.2 有辅助数据的面插值148

6.4.3 需水要素的空间展布148

6.5 用水效益计算方法149

6.5.1 农业用水效益计算149

6.5.2 工业供水效益计算154

6.5.3 其他部门用水效益计算156

6.6 本章小结157

第7章 流域水资源优化配置模型的构建159

7.1 水资源优化配置的概念159

7.1.1 水资源优化配置的目标159

7.1.2 水资源优化配置的原则160

7.1.3 水资源优化配置的手段161

7.2 基于“天然-人工”双拓扑结构的水资源系统基本框架163

7.2.1 系统概化方法163

7.2.2 系统框架165

7.2.3 供水的时延性166

7.3 流域水资源优化配置模型168

7.3.1 全流域水资源优化配置数学模型168

7.3.2 计算单元水资源优化配置数学模型170

7.4 本章小结171

第8章 流域水资源优化配置模型的求解172

8.1 大系统概述172

8.1.1 大系统优化的分解协调技术172

8.1.2 大系统优化方法概述175

8.1.3 水资源大系统优化179

8.2 分解协调方法181

8.2.1 系统描述181

8.2.2 系统分解与协调183

8.2.3 非线性耦合的推广189

8.3 水资源优化配置大系统递阶结构190

8.3.1 水资源优化配置模型分析190

8.3.2 各层目标函数的选取191

8.4 协调步骤192

8.4.1 空间分解法分解协调192

8.4.2 混合法分解协调195

8.5 本章小结196

第9章 实例研究197

9.1 流域概况197

9.1.1 自然地理197

9.1.2 地形地貌197

9.1.3 土壤植被198

9.1.4 气候199

9.1.5 河流水系200

9.2 资料分析200

9.2.1 地理信息200

9.2.2 气象资料202

9.2.3 水文资料202

9.2.4 宏观经济资料205

9.3 黄河流域基于“天然-人工”双拓扑结构数字河网的建立210

9.3.1 黄河流域数字河网的生成210

9.3.2 等流时带的划分及参数率定212

9.3.3 人工影响因素的引入212

9.3.4 子流域间拓扑关系的建立213

9.4 黄河流域基于“天然-人工”双拓扑结构分布式水资源模拟213

9.4.1 模型参数率定213

9.4.2 模拟结果及分析214

9.5 黄河流域水资源优化配置219

9.5.1 系统概化219

9.5.2 情景选取220

9.5.3 配置结果228

9.6 本章小结238

第10章 结论与展望239

10.1 结论239

10.2 展望242

参考文献243