黑河流域生态水文耦合模拟的方法与应用

本书是国家自然科学基金重大研究计划培育项目“黑河流域地表-地下水耦合模拟的不确定性问题研究”和集成项目“黑河流域中下游生态水文过程的系统行为与调控研究”的重要成果，系统介绍生态水文耦合模型HEIFLOW（Hydrological-EcologicalIntegratedwatershed-scaleFLOWmodel）的开发及其在黑河流域的应用。全书共分为三篇，即绪论篇、上篇和下篇。绪论篇介绍黑河流域的生态水文概貌以及国内外生态水文模拟的研究进展；上篇介绍HEIFLOW模型的研发历程、模型框架和关键技术细节，以及与之配套的可视化建模平台VisualHEIFLOW；下篇则详细描述所构建的黑河中下游HEIFLOW模型，并介绍模型在不确定性分析、生态水文过程解析、地表水-地下水联合灌溉优化、水-生态-农业系统关联分析和水资源调控等方面的应用成果。本书除了详细介绍HEIFLOW模型，梳理黑河流域中下游生态水文过程的系统行为外，也能在模型创新的思路、模型与管理实践的衔接等方面给读者带来启示。

目录
总序
前言
绪论篇
章 黑河流域的生态水文 3
1.1 流域概况 3
1.2 水资源管理与生态水文 11
第2章 流域生态水文模拟的研究进展 19
2.1 生态水文过程的定量研究 19
2.2 流域生态水文耦合模型 25
上篇 HEIFLOW生态水文耦合模型的发展
第3章 HEIFLOW模型概述 33
3.1 研发历程 33
3.2 模型框架 34
3.3 空间离散方式 38
第4章 地表水-地下水耦合模拟 41
4.1 地表水文过程模拟 41
4.2 地下水模拟 53
4.3 河流和湖泊模拟 57
第5章 植被生态模拟 62
5.1 通用生态模块 62
5.2 胡杨模块 67
第6章 水资源利用模拟 79
6.1 水资源利用与管理模块 79
6.2 环境流量约束 85
6.3 基于主体建模的水资源利用与管理模型 86
第7章 可视化建模平台Visual HEIFLOW 90
7.1 平台概述 90
7.2 系统设计与实现 91
7.3 建模功能 97
7.4 系统分析与可视化功能 106
下篇 生态水文耦合模型的应用
第8章 黑河中下游HEIFLOW模型 115
8.1 数据收集与整理 116
8.2 建模过程 120
8.3 参数率定与模拟结果验证 127
8.4 空间异质性和土壤水分层模拟影响研究 134
8.5 本章小结 142
第9章 耦合模型的不确定性分析 143
9.1 概率配点法的数学原理 143
9.2 张掖盆地应用实例 147
9.3 分析结果与讨论 158
9.4 本章小结 164
0章 生态水文过程的多尺度分析 165
10.1 黑河中下游多尺度水平衡分析 165
10.2 基于多元线性回归的多尺度生态过程分析 172
10.3 尺度依赖的蒸散发过程 173
10.4 尺度依赖的植被生长过程 175
10.5 本章小结 177
1章 地表水-地下水联合灌溉优化研究 179
11.1 张掖盆地的农业灌溉 179
11.2 代理建模优化算法 180
11.3 张掖盆地灌溉用水配比的空间优化 184
11.4 张掖盆地灌溉用水配比的时间优化 196
11.5 本章小结 212
2章 水-生态-农业系统关联研究 214
12.1 系统关联视角 214
12.2 灌溉情景设计 215
12.3 生态水文响应 217
12.4 水-生态-农业系统关联的特征 220
12.5 本章小结 222
3章 水资源调控研究 223
13.1 生态约束下的水资源利用 223
13.2 水资源管理政策组合 233
13.3 黄藏寺水库调度研究 237
13.4 本章小结 244
4章 展望大数据与人工智能时代 245
14.1 数据 246
14.2 模型 247
14.3 管理决策 247
参考文献 249
索引 264