黃河水科學(xué)前沿

前言

　　黃河是中華民族的搖籃，哺育了中國燦爛的古代文明。黃河流域的一些地區(qū)曾長期是我國政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心。同時(shí)，黃河也因其水沙失衡、善決善淤、水旱災(zāi)害頻繁等，給兩岸人民帶來深重的災(zāi)難，被稱為“中華民族之憂患”?！　↑h中央、國務(wù)院十分重視黃河問題，黃河治理開發(fā)與管理取得了巨大成就，改變了黃河歷史上頻繁決口改道的險(xiǎn)惡局面，促進(jìn)了黃河流域及相關(guān)地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，保障了黃淮海大平原的安全。伴隨著除害興利的歷史，黃河水科學(xué)研究長盛不衰，在推動(dòng)國家發(fā)展建設(shè)和國際學(xué)科前沿中，發(fā)揮了巨大的作用。進(jìn)入21世紀(jì)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展使黃河不斷面臨一些新情況、新問題和新挑戰(zhàn)，水資源供需矛盾日趨尖銳、主河槽淤積萎縮加劇、生態(tài)惡化、污染加重等等。上述問題的解決，需要黃河基礎(chǔ)研究方面不斷深化和有所突破?！　易匀豢茖W(xué)基金委員會(huì)和水利部黃河水利委員會(huì)于2001年共同出資1800萬元，成立國家自然科學(xué)基金“黃河聯(lián)合研究基金”，借助國家自然科學(xué)基金委員會(huì)業(yè)已形成的良好平臺(tái)和科學(xué)的項(xiàng)目申報(bào)、評審、評價(jià)等有效機(jī)制，面向全國專家學(xué)者，重點(diǎn)資助黃河流域的水循環(huán)、水資源、水環(huán)境和黃河泥沙問題的基礎(chǔ)研究。首批項(xiàng)目于2003年啟動(dòng)，最后一批項(xiàng)目于2008年結(jié)題。豐碩的研究成果不僅大大提升了治黃科技水平，有力地支撐了黃河調(diào)水調(diào)沙等治黃實(shí)踐活動(dòng)，也鍛煉和培養(yǎng)了一批青年科技人才，還為黃河基礎(chǔ)研究的深入開展和科技管理水平的不斷提高提供了極為寶貴的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。實(shí)踐證明，“黃河聯(lián)合研究基金”是一次十分成功的嘗試和合作?！　　饵S河水科學(xué)前沿》系統(tǒng)總結(jié)了國家自然科學(xué)基金“黃河聯(lián)合研究基金”全部資助項(xiàng)目的主要研究成果，具有以下特點(diǎn)：①基礎(chǔ)理論性。強(qiáng)調(diào)提煉和解決關(guān)鍵科學(xué)問題，提出新理論和新方法，謀求在學(xué)科前沿上的重大突破。②實(shí)用技術(shù)性。立足于黃河流域?qū)嶋H，針對面臨的科技瓶頸和發(fā)展趨勢，為解決黃河流域發(fā)展中存在的重大問題提供理論依據(jù)。③相對獨(dú)立性。在本書的篇章的安排上，力圖較完整地反映各重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目的主要研究成果，以便于讀者參閱?！　≡摃幹咦允贾两K負(fù)責(zé)“黃河聯(lián)合研究基金”項(xiàng)目的日常管理、協(xié)調(diào)和研究工作，其中編著成員全部是資助項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，長期從事相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，具有很高的學(xué)術(shù)水平；編著委員會(huì)在“黃河聯(lián)合研究基金”的項(xiàng)目全部結(jié)題之際，策劃、組織、征集了相關(guān)稿件，并特邀清華大學(xué)有關(guān)教師進(jìn)行了稿件的統(tǒng)一編審，付出了大量的心血，體現(xiàn)了他們對“黃河聯(lián)合研究基金”學(xué)術(shù)管理精益求精的良好作風(fēng)。　　在“黃河聯(lián)合研究基金”即將圓滿完成之際，謹(jǐn)對“黃河聯(lián)合研究基金”設(shè)立、執(zhí)行過程中給予大力支持和幫助的各位領(lǐng)導(dǎo)和專家表示衷心的感謝，對參與項(xiàng)目研究和咨詢評估的所有學(xué)者與專家付出的辛勤勞動(dòng)和心血表示感謝，并致以崇高的敬意。

內(nèi)容概要

本書是對國家自然科學(xué)基金“黃河聯(lián)合研究基金”資助項(xiàng)目研究成果的總結(jié)。全書分上下兩篇：上篇為水文、水資源部分，涉及區(qū)域水循環(huán)機(jī)制、分布式水文模型、洪水演算與洪水預(yù)報(bào)、徑流序列重建、水資源系統(tǒng)演化規(guī)律與調(diào)度管理、水沙資源優(yōu)化配置、水文量測技術(shù)等內(nèi)容；下篇為水環(huán)境、水沙科學(xué)部分，包括典型污染物和重金屬的遷移轉(zhuǎn)化、流域土壤侵蝕和防治、泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)理論、水庫和河道數(shù)學(xué)模型、游蕩性河道演變規(guī)律與河道整治、模型試驗(yàn)技術(shù)和現(xiàn)場量測方法等內(nèi)容。各項(xiàng)目獨(dú)立成章，自成體系，是作者對某個(gè)具體問題的系統(tǒng)認(rèn)識和成果總結(jié)，便于讀者閱讀和參考。    本書可供水利、環(huán)保、地理、力學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員、管理人員以及高等院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)人員和研究生參考。

書籍目錄

序前言上篇　水文、水資源　黃河流域典型支流水循環(huán)機(jī)理研究　寧蒙河套灌區(qū)水平衡機(jī)制及耗水量研究　新水沙環(huán)境下黃河口演變與整治及水土資源優(yōu)化配置研究　在實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)中采用雷達(dá)測雨的關(guān)鍵技術(shù)　黃河下游洪水高效輸沙過程機(jī)理研究　近500年黃河上游天然徑流量序列重建與變化趨勢研究　基于GIS的有物理基礎(chǔ)的分布式降水徑流模型研究　基于中間件系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)的水資源調(diào)度管理模式研究　關(guān)中灌區(qū)耗水量與區(qū)域水平衡關(guān)系及對黃河徑流的影響　黃河封凍區(qū)冰蓋下流凌量地電測試與智能反演技術(shù)　基于GIS和DEM的二維洪水計(jì)算方法研究　復(fù)雜水資源系統(tǒng)的演化動(dòng)力機(jī)制及整體模型研究　流域水沙資源優(yōu)化配置（調(diào)控）的理論及在黃河下游的應(yīng)用下篇　水環(huán)境、水沙科學(xué)　黃河典型污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律　水沙變異條件下黃河下游河道再造床機(jī)理及調(diào)控對策研究　黃河蘭州段典型污染物遷移轉(zhuǎn)化特性及承納水平　基于氣候地貌植被耦合的黃河中游侵蝕過程　黃河下游河道整治約束機(jī)制及調(diào)控效應(yīng)　黃河中下游泥沙輸移規(guī)律與二維數(shù)學(xué)模型研究　陜北多沙粗沙區(qū)聚落發(fā)展的土壤侵蝕效應(yīng)及防治對策研究　挾沙水流的動(dòng)理學(xué)模型及應(yīng)用研究　基于河勢穩(wěn)定原理的游蕩性河道整治機(jī)制研究　水庫運(yùn)用及河道整治對黃河下游河型變化的影響　黃河中游水庫泥沙沖淤的三維數(shù)值模擬方法研究　黃河游蕩型河段水沙數(shù)學(xué)模型研究　黃河下游灘岸侵蝕機(jī)理與數(shù)值模擬研究　基于物理過程的重金屬污染物遷移轉(zhuǎn)化和歸宿數(shù)值模擬　淤地壩泥沙沉積與侵蝕產(chǎn)沙耦合關(guān)系研究　黃河粗沙區(qū)沙棘柔性壩水土保持效應(yīng)原型試驗(yàn)與數(shù)學(xué)模擬　多沙河流實(shí)體模型表面流場、河勢測試?yán)碚撆c分析技術(shù)研究　黃河根石檢測的聲波相控方法和關(guān)鍵技術(shù)研究

章節(jié)摘錄

　　本模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對于構(gòu)建分解式的解法是非常適合的，基于主體和層次的框架，可以方便地和遺傳算法進(jìn)行結(jié)合，將部門級的每個(gè)主體模型用一個(gè)獨(dú)立的遺傳算法進(jìn)行求解，而將這些模型的優(yōu)化結(jié)果，即主體的輸出，作為政府級的遺傳算法中的一個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度評價(jià)參數(shù)，為模型最高層次的遺傳算法的個(gè)體適應(yīng)度評價(jià)提供支持，這不論是在數(shù)學(xué)上還是在時(shí)間的物理過程中，都是非常合理的?！　〗?jīng)過這樣的分解，模型中的每個(gè)主體模型需要優(yōu)化的變量個(gè)數(shù)會(huì)比較少，一般在50個(gè)以下，求解這樣一個(gè)模型對于參數(shù)合適的遺傳算法來講，在精度和時(shí)間上都是非常令人滿意的；同時(shí)，由于實(shí)行了對變量的分解，政府級的模型需要優(yōu)化的變量也會(huì)大大減少，只需要對描述經(jīng)濟(jì)、水量、生態(tài)環(huán)境整體狀態(tài)的變量進(jìn)行優(yōu)化，而不需要對這些變量在物理過程中的二次配置進(jìn)行處理。這樣就形成了研究提出的模型解法——嵌套遺傳算法?！　　?/pre>








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