南水北調(diào)西線工程水源區(qū)水循環(huán)模擬與水資源定量評(píng)價(jià)

前言

水資源評(píng)價(jià)是進(jìn)行水利開(kāi)發(fā)與管理的關(guān)鍵；在全球變化和人類(lèi)活動(dòng)的影響下，水資源的數(shù)量、質(zhì)量及時(shí)空特征均發(fā)生了深刻變化，其未來(lái)發(fā)展也存在著較多的不確定性；如何對(duì)區(qū)域水資源及其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，是水文水資源領(lǐng)域的重大科學(xué)問(wèn)題之一。水循環(huán)過(guò)程包括大氣過(guò)程、地表過(guò)程、土壤過(guò)程和地下過(guò)程，然而在傳統(tǒng)水文水資源領(lǐng)域中，重點(diǎn)關(guān)注水循環(huán)的地表過(guò)程和地下過(guò)程；在傳統(tǒng)的氣象氣候?qū)W領(lǐng)域中，重點(diǎn)關(guān)注的是水循環(huán)的大氣過(guò)程。這在一定程度上割裂了水循環(huán)過(guò)程的整體性特征，水資源評(píng)價(jià)的精度和預(yù)見(jiàn)期均尚待進(jìn)一步提高。由來(lái)自中國(guó)水利水電科學(xué)研究院、中國(guó)氣象科學(xué)研究院和國(guó)家氣象研究中心等單位專(zhuān)家組成的研究團(tuán)隊(duì)，以南水北調(diào)西線工程水源區(qū)為研究區(qū)，從水循環(huán)的整體過(guò)程出發(fā)，以水循環(huán)氣一陸耦合模型為關(guān)鍵支撐，創(chuàng)建了基于水循環(huán)氣一陸耦合模式的水資源定量評(píng)價(jià)技術(shù)。該項(xiàng)水資源評(píng)價(jià)技術(shù)，將傳統(tǒng)水資源評(píng)價(jià)口徑延拓到大氣水汽通量評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了空中水資源、地表水資源、土壤水資源和地下水資源的整體評(píng)價(jià)，原創(chuàng)特色明顯。此外，該研究團(tuán)隊(duì)還提出了基于“天地一體化”的立體水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)體系，并應(yīng)用于南水北調(diào)西線工程水源區(qū)，具有重大實(shí)用價(jià)值。本項(xiàng)研究成果在氣象、水利兩大部門(mén)知名專(zhuān)家的通力合作下予以完成，不僅對(duì)南水北調(diào)西線工程水源區(qū)研究具有重要意義，而且對(duì)我國(guó)乃至世界上各大江大河的水資源研究均具有重要意義，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。期待這本具有理論和實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值論著的出版，對(duì)水循環(huán)模擬、水資源評(píng)價(jià)、水資源監(jiān)測(cè)等方面的理論與方法發(fā)展具有積極推動(dòng)作用；我也期待有關(guān)部門(mén)和研究團(tuán)體在上述研究領(lǐng)域能開(kāi)展更多的跨部門(mén)、跨學(xué)科研究。

內(nèi)容概要

本書(shū)較為詳細(xì)地分析了氣象水文模擬、預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)及水資源評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)的國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展，結(jié)合南水北調(diào)西線工程規(guī)劃設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理對(duì)水資源評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)的實(shí)踐需求，分別應(yīng)用WRF模型和RegCM3模型對(duì)區(qū)域中短期和季節(jié)降水進(jìn)行模擬預(yù)報(bào)；構(gòu)建了水循環(huán)氣一陸耦合模型，對(duì)區(qū)域水循環(huán)的大氣過(guò)程、地表過(guò)程、土壤過(guò)程和地下過(guò)程進(jìn)行了整體模擬，并以此為關(guān)鍵支撐，構(gòu)建了基于氣一陸耦合模式的水資源評(píng)價(jià)技術(shù)，對(duì)南水北調(diào)西線工程水源區(qū)的水資源及其變化進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，提出了區(qū)域“天地一體化”水資源立體監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)同化方案，并對(duì)區(qū)域水資源定量評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。    本書(shū)可作為高等院校水文水資源、氣候氣象學(xué)、水利規(guī)劃與管理、環(huán)境管理和水資源系統(tǒng)工程等專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)大學(xué)生、研究生的教學(xué)參考書(shū)，也可供從事水利規(guī)劃與管理、水文氣象監(jiān)測(cè)與管理、環(huán)境管理及水利、氣象行政管理人員參考。

書(shū)籍目錄

序一序二前言第1章  緒論  1.1  研究背景、目的和意義  1.2  國(guó)內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)  1.3  研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容  1.4  技術(shù)路線  1.5  擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題暨創(chuàng)新點(diǎn)第2章  南水北調(diào)西線工程及水源區(qū)概況  2.1  南水北調(diào)西線工程規(guī)劃及水源區(qū)界定  2.2  區(qū)域自然地理概況  2.3  區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況第3章  區(qū)域中短期及季節(jié)降水?dāng)?shù)值模擬  3.1  中短期降水?dāng)?shù)值模擬與預(yù)測(cè)  3.2  季節(jié)降水?dāng)?shù)值模擬與預(yù)報(bào)第4章  區(qū)域氣候-水文耦合模擬  4.1  總體思路暨建模策略  4.2  模型結(jié)構(gòu)  4.3  水循環(huán)要素過(guò)程模擬  4.4  能量過(guò)程模擬  4.5  模型輸入?yún)?shù)及格式化處理  4.6  水循環(huán)陸面過(guò)程模擬參數(shù)估計(jì)與校驗(yàn)  4.7  氣-陸耦合模型整體驗(yàn)證第5章  區(qū)域水資源定量評(píng)價(jià)及演變趨勢(shì)  5.1  水資源定量評(píng)價(jià)總體方案  5.2  水資源定量評(píng)價(jià)及演變趨勢(shì)分析技術(shù)  5.3  西線工程水源區(qū)水資源定量評(píng)價(jià)及演變趨勢(shì)第6章  區(qū)域水資源立體監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)同化  6.1  現(xiàn)有站網(wǎng)評(píng)價(jià)  6.2  監(jiān)測(cè)站網(wǎng)優(yōu)化原則、依據(jù)與目標(biāo)  6.3  地基-空基-體化的立體監(jiān)測(cè)站網(wǎng)體系設(shè)計(jì)  6.4  多源數(shù)據(jù)同化技術(shù)第7章  區(qū)域有效水資源定量評(píng)價(jià)系統(tǒng)  7.1  總體設(shè)計(jì)  7.2  信息采集  7.3  數(shù)據(jù)傳輸  7.4  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層設(shè)計(jì)  7.5  應(yīng)用支撐層設(shè)計(jì)  7.6  模型支撐層  7.7  人—機(jī)界面設(shè)計(jì)  7.8  系統(tǒng)安全維護(hù)方案第8章  結(jié)論與展望  8.1  技術(shù)創(chuàng)新研究成果  8.2  應(yīng)用創(chuàng)新研究成果  8.3  成果應(yīng)用領(lǐng)域與推廣應(yīng)用途徑  8.4  研究展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第4章  區(qū)域氣候一水文耦合模擬4.1  總體思路暨建模策略為了實(shí)現(xiàn)對(duì)南水北調(diào)西線工程水源區(qū)水資源進(jìn)行定量、實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，同時(shí)也為研究區(qū)域水循環(huán)演變規(guī)律提供定量工具，《南水北調(diào)西線工程水源區(qū)水循環(huán)模擬與水資源定量評(píng)價(jià)》需要構(gòu)建能模擬區(qū)域水循環(huán)的大氣過(guò)程、地表過(guò)程、土壤過(guò)程及地下過(guò)程的氣候-水文耦合模型。然而，氣候模型和水文模型均具有相對(duì)獨(dú)立的發(fā)展歷程，單一的氣候模型或水文模型均難以達(dá)到上述目的。在《南水北調(diào)西線工程水源區(qū)水循環(huán)模擬與水資源定量評(píng)價(jià)》中，選取區(qū)域氣候模式（RegcM3）和水分能量傳輸模型（WEP模型）作為耦合模型開(kāi)發(fā)的原始模型，構(gòu)建區(qū)域氣候-水文耦合模擬模型。RegCM3模型中已含有陸面過(guò)程的模擬模塊（BATS），但該模塊主要是進(jìn)行天然水循環(huán)垂直過(guò)程的模擬，且空間尺度較大。為此，在《南水北調(diào)西線工程水源區(qū)水循環(huán)模擬與水資源定量評(píng)價(jià)》中，關(guān)鍵是在RegcM3模型總體框架內(nèi)，利用WEP模型對(duì)西線工程水源區(qū)內(nèi)水循環(huán)的陸面過(guò)程進(jìn)行小尺度的詳細(xì)描述；同時(shí)，地表能量過(guò)程也按照陸面水循環(huán)模擬尺度要求進(jìn)行模擬；西線工程水源區(qū)以外的區(qū)域，仍采用BATS模型模擬其陸面過(guò)程（見(jiàn)圖4.1）。由于在RegcM3的模擬中，要求所模擬的地域空間是規(guī)則的矩形單元。為此，在本研究中，設(shè)定流域范圍和矩形單元兩類(lèi)模擬邊界，以滿足陸面水文精細(xì)模擬和區(qū)域氣候模擬的空間要求。對(duì)于RegcM3模型校驗(yàn)而言，關(guān)鍵是物理過(guò)程參數(shù)化處理模式的選?。欢诜植际?/pre>




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《南水北調(diào)西線工程水源區(qū)水循環(huán)模擬與水資源定量評(píng)價(jià)》共分8章。第1章綜述了選題的背景、目的和意義，以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展和本項(xiàng)研究的技術(shù)路線；第2章重點(diǎn)介紹了南水北調(diào)西線工程水源區(qū)的基本情況；第3章系統(tǒng)剖析了氣象預(yù)報(bào)和氣象預(yù)測(cè)模型的研發(fā)；第4章詳細(xì)介紹了氣一陸耦合模型的結(jié)構(gòu)和模型校驗(yàn)過(guò)程；第5章分析了基于氣一陸耦合模式的水資源評(píng)價(jià)技術(shù)及其在南水北調(diào)西線工程水源區(qū)的應(yīng)用；第6章分析了“天地一體化”水資源立體監(jiān)測(cè)技術(shù)及南水北調(diào)西線工程水源區(qū)水資源立體監(jiān)測(cè)方案；第7章介紹了在上述支撐技術(shù)基礎(chǔ)上所構(gòu)建的南水北調(diào)西線工程水源區(qū)水資源定量評(píng)價(jià)系統(tǒng)；第8章是全書(shū)的總結(jié)和研究展望。





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