黃河流域水資源及其演變規(guī)律研究

前言

在我國經(jīng)濟社會發(fā)展進程中，黃河流域始終占有十分重要的地位，流域的興利與減災(zāi)是關(guān)系國計民生的大事。黃河的基本特點可以簡要概括為：水少沙多、水沙異源；上寬下窄、地上行洪；資源豐富、水患制約。目前黃河存在三大突出問題，即洪水威脅加劇、水資源短缺嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境惡化，三大問題之間存在很強的內(nèi)在聯(lián)系，其相互影響的共同基礎(chǔ)是流域水循環(huán)，其核心是“水少”。20世紀(jì)80年代以來，人類活動的加劇加速了黃河流域水資源演變，例如，河道外取用水量的增加影響了河流正常生態(tài)功能的發(fā)揮，排污超出了河流自凈能力導(dǎo)致了中下游水質(zhì)劣變，等等。在科學(xué)認識“自然一人工”雙重驅(qū)動力作用下的流域水循環(huán)系統(tǒng)演化規(guī)律的基礎(chǔ)上，科學(xué)評價并合理調(diào)配流域水資源，是實現(xiàn)流域水資源可持續(xù)利用的重要保障。為此，國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973）項目“黃河流域水資源演化規(guī)律與可再生性維持機理”專門設(shè)立了“黃河流域水資源演變規(guī)律與二元演化模型”課題，以期在理論與模式創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，提出人類活動影響下的流域水資源演化量化成果，以及水資源合理配置與調(diào)控方案，為黃河流域水資源的科學(xué)調(diào)控和高效利用奠定科學(xué)基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

本書是國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973)項目課題“黃河流域水資源演變規(guī)律與二元演化模型”提出的三大創(chuàng)新性的成果總結(jié)。在研究大規(guī)模人類活動改變天然水循環(huán)的大氣、地表、土壤和地下各個過程的基礎(chǔ)上，綜合分析了現(xiàn)代環(huán)境下流域水資源對不同類型人類活動的非線性響應(yīng)機理，提出了黃河流域水資源評價的系列成果。以流域水循環(huán)為各項過程統(tǒng)一的基礎(chǔ)平臺，以各項人類活動影響為著眼點，以流域水資源評價為主線，在提出符合流域水循環(huán)模式和流域水資源評價方法的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了分布式二元模型；并以此為工具，提出了黃河流域水資源評價的系列成果；分析其中的演變規(guī)律，以揭示人類活動對流域水資源演化影響的內(nèi)在機理；最后以評價結(jié)果為基礎(chǔ)，提出了流域水資源調(diào)控方案，包括合理配置方案和承載能力研究。    本書可供水文水資源、水利規(guī)劃、環(huán)境保護、資源開發(fā)和管理等相關(guān)領(lǐng)域的政府工作人員、科研工作者、高等院校師生學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

前言第一章  黃河流域概況與規(guī)劃實踐需求分析  第一節(jié)  流域概況與特點分析    一、流域概況    二、基本特點分析  第二節(jié)  流域水資源及其開發(fā)利用概況與主要問題    一、流域水資源及其開發(fā)利用概況    二、來水和供用水變化分析    三、水資源及其開發(fā)利用中存在的問題  第三節(jié)  黃河流域治理開發(fā)目標(biāo)及規(guī)劃實踐需求    一、現(xiàn)代黃河治理開發(fā)的目標(biāo)    二、黃河治理與水資源開發(fā)的關(guān)鍵    三、水資源合理開發(fā)利用的實踐需求第二章  流域二元水資源演變模式  第一節(jié)  人類活動對流域水循環(huán)的影響及其次生效應(yīng)    一、流域水循環(huán)系統(tǒng)及其劃分    二、人類活動對流域水循環(huán)系統(tǒng)影響的分類    三、人類活動作用下的流域水循環(huán)效應(yīng)  第二節(jié)  流域二元水循環(huán)的模擬與調(diào)控    一、二元模式的提出與水循環(huán)系統(tǒng)演進    二、流域二元水循環(huán)過程模擬的實現(xiàn)    三、基于二元模式的水資源調(diào)控第三章  水資源評價層次化口徑與計算方法  第一節(jié)  國內(nèi)外水資源評價內(nèi)容與方法    一、水資源評價的內(nèi)容    二、我國現(xiàn)行水資源評價模式與方法    三、我國水資源評價中存在的主要問題    四、本次水資源評價方法與國內(nèi)外現(xiàn)行方法對比  第二節(jié)  流域水循環(huán)過程的通量和存量    一、通量和存量的概念界定    二、通量和存量的轉(zhuǎn)化關(guān)系    三、通量和存量對于水資源評價的意義  第三節(jié)  水資源評價準(zhǔn)則及其層次化口徑    一、水資源的內(nèi)涵辨析    二、評價的基本準(zhǔn)則及其層次化評價口徑  第四節(jié)  不同口徑水資源量的評價方法    一、廣義水資源評價    二、土壤水資源評價    三、狹義水資源評價    四、國民經(jīng)濟可利用量評價  第五節(jié)  水質(zhì)水量聯(lián)合評價方法    一、研究現(xiàn)狀    二、評價目標(biāo)    三、評價方法    四、方法特點第四章  流域二元信息的采集與加工  第一節(jié)  基礎(chǔ)信息分類與采集    一、信息分類    二、采集信息描述  第二節(jié)  包含拓撲信息的子流域劃分及其編碼    一、模擬河網(wǎng)的提取    二、流域編碼    三、子流域的再劃分  第三節(jié)  流域水循環(huán)要素的遙感反演    一、遙感信息源    二、面雨量的遙感反演    三、流域蒸散發(fā)的遙感反演  第四節(jié)  流域降水及相關(guān)氣象要素的時空展布    一、流域降水的時空展布    二、相關(guān)氣象要素的空間展布  第五節(jié)  流域下墊面要素信息的綜合處理    一、土壤與水文地質(zhì)    二、植被    三、土地利用    四、水土保持信息    五、水利工程  第六節(jié)  流域社會經(jīng)濟要素信息空間化    一、社會經(jīng)濟信息空間化的意義    二、黃河流域人口空間化    三、GDP數(shù)據(jù)空間化  第七節(jié)  流域社會經(jīng)濟用水的時空展布    一、基礎(chǔ)準(zhǔn)備    二、生活用水的時空展布    三、工業(yè)用水的時空展布    四、農(nóng)業(yè)用水的時空展布第五章  流域二元水循環(huán)空間信息平臺建設(shè)  第一節(jié)  二元信息平臺的總體結(jié)構(gòu)與設(shè)計    一、概述    二、平臺的分析與設(shè)計    三、平臺開發(fā)與運行環(huán)境  第二節(jié)  平臺主要功能模塊分析    一、數(shù)據(jù)管理    二、信息加工和參數(shù)提取    三、空間分析與數(shù)據(jù)挖掘工具集    四、模型管理與應(yīng)用    五、成果輸出    六、系統(tǒng)安全  第三節(jié)  平臺建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)與特色    一、數(shù)據(jù)資源層    二、業(yè)務(wù)應(yīng)用層：GIS平臺    三、模型庫與模型庫管理系統(tǒng)第六章  水資源二元演化模型構(gòu)建  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  研究現(xiàn)狀分析與建模思路    一、分布式流域水文模型    二、陸面過程模型    三、二元模型建模思路  第三節(jié)  分布式水循環(huán)模型    一、模型簡介與模型結(jié)構(gòu)    二、水循環(huán)與能量過程模擬方法    三、模擬步驟及GIS技術(shù)的應(yīng)用    四、模型流程圖及模塊說明  第四節(jié)  水資源二元演化模型的耦合模擬    一、耦合模擬思路    二、歷史系列的二元耦合模擬    三、未來情景下的二元耦合模擬  第五節(jié)  參數(shù)估算與模型驗證    一、參數(shù)估算    二、模型驗證  第六節(jié)  小結(jié)第七章  流域水資源全口徑層次化評價  第一節(jié)  降水結(jié)構(gòu)解析    一、系列降水量    二、降水的資源結(jié)構(gòu)解析  第二節(jié)  狹義水資源評價    一、片水資源評價    二、斷面水資源評價  第三節(jié)  廣義水資源評價    一、有效蒸發(fā)計算    二、廣義水資源評價  第四節(jié)  國民經(jīng)濟可利用量評價    一、河道內(nèi)基本生態(tài)環(huán)境需水量    二、河道外難控制利用洪水下泄量    三、國民經(jīng)濟可利用量  第五節(jié)  水量水質(zhì)聯(lián)合評價    一、污染源調(diào)查與水質(zhì)狀況    二、改進代表河長法對黃河水質(zhì)評價    三、水量水質(zhì)聯(lián)合評價第八章  黃河流域水資源演變規(guī)律分析  第一節(jié)  百年尺度的黃河流域水文演變規(guī)律    一、水文豐枯變化頻率分析    二、旱澇演化規(guī)律分析    三、太陽黑子對年徑流影響分析    四、基于溫室效應(yīng)的流域降水變化情景分析  第二節(jié)  1956～2000年水資源系統(tǒng)的驅(qū)動因子演變分析    一、20世紀(jì)90年代干旱期的降水系統(tǒng)分析    二、水面蒸發(fā)演變    三、供用水變化規(guī)律分析    四、下墊面演變  第三節(jié)  基于二元模型的水資源演變分析    一、水資源歷史演變規(guī)律分析    二、未來水資源演變預(yù)測  第四節(jié)  各項人類活動的水資源演變效應(yīng)定量計算    一、人工取用水對于流域水資源演變影響    二、下墊面變化對于流域水資源演變影響  第五節(jié)  小結(jié)第九章  黃河流域水資源合理配置  第一節(jié)  水資源合理配置的決策機制及過程方法    一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀    二、四大內(nèi)在決策機制    三、配置原則與供需平衡方法  第二節(jié)  流域水資源系統(tǒng)分析與配置模型構(gòu)建    一、水資源系統(tǒng)分析與概化    二、合理配置模型構(gòu)建    三、分區(qū)與水平年  第三節(jié)  現(xiàn)狀缺水分析和未來供需預(yù)測    一、水資源開發(fā)利用評價    二、現(xiàn)狀缺水計算    三、社會經(jīng)濟指標(biāo)預(yù)測    四、節(jié)水分析與需水預(yù)測    五、可供水量預(yù)測  第四節(jié)  供需平衡分析與水資源調(diào)配及保障    一、水資源供需平衡分析    二、基于南水北調(diào)工程的水資源調(diào)配分析    三、特殊情景下的水安全保障應(yīng)急對策第十章  黃河流域水資源承載能力研究  第一節(jié)  水資源承載能力的基礎(chǔ)理論研究    一、水資源承載能力研究概述    二、水資源承載系統(tǒng)分析    三、水資源承載能力的基本研究內(nèi)容    四、水資源承載能力的主要研究方法  第二節(jié)  水資源承載能力表征指標(biāo)    一、承載能力的影響因子與層次化表征    二、水資源承載能力表征指標(biāo)體系構(gòu)建    三、歷史及現(xiàn)狀指標(biāo)值評價  第三節(jié)  黃河流域水資源承載能力    一、承載能力模型構(gòu)建    二、黃河流域水資源供需平衡計算    三、分項指標(biāo)計算    四、承載能力計算結(jié)果與分析  第四節(jié)  黃河流域發(fā)展對策    一、嚴(yán)格控制人口增長    二、加大宣傳力度，提高節(jié)水意識    三、增強節(jié)水和開源    四、建立合理的水價機制    五、完善水權(quán)制度，建立水資源統(tǒng)一管理機制第十一章  主要成果與基本結(jié)論    一、理論方法    二、模型工具    三、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)    四、評價結(jié)果    五、演變規(guī)律    六、人工影響    七、調(diào)控方案    八、創(chuàng)新總結(jié)參考文獻彩圖

章節(jié)摘錄

插圖：但是，盡管可再生性是流域水資源的天然基本屬性，但過度的開發(fā)利用也會破壞這種屬性。為指導(dǎo)流域水資源可持續(xù)開發(fā)利用，在狹義水資源評價口徑范圍內(nèi)，引入第三層次評價準(zhǔn)則，即可持續(xù)性準(zhǔn)則。從可持續(xù)性出發(fā)，可在狹義水資源評價口徑內(nèi)作進一步的界定，以便提出國民經(jīng)濟可利用量。流域徑流性水資源在其形成和演化過程中，不僅支撐著紛繁復(fù)雜的社會經(jīng)濟系統(tǒng)，同時還撫育與社會經(jīng)濟系統(tǒng)同等重要的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。維持良性健康的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)是社會可持續(xù)性發(fā)展的前提，也是水資源可持續(xù)性利用的前提，因此流域生態(tài)環(huán)境需水量的確定是評價國民經(jīng)濟可利用水量的必要條件。所謂生態(tài)環(huán)境需水，是指與特定生態(tài)環(huán)境保護目標(biāo)相聯(lián)系的物理、化學(xué)、生物過程處于平衡狀態(tài)時所需要的水分，涉及不同尺度的水量平衡、水熱平衡、水沙平衡，以及水化學(xué)平衡等。一般情形，農(nóng)、林、牧業(yè)既具有經(jīng)濟價值也具有生態(tài)環(huán)境功能，其用水屬于廣義的生態(tài)用水。但嚴(yán)格意義上的生態(tài)需水，不包括國民經(jīng)濟需水中的種植業(yè)和畜牧業(yè)需水。按照需水類型劃分，流域單元的生態(tài)環(huán)境需水可以分為河道內(nèi)需水和河道外需水；按照生態(tài)環(huán)境保護目標(biāo)劃分，可衍生出最小生態(tài)需水、適宜生態(tài)需水等一系列概念。

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