描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 精装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030740809丛书名: 中国湖泊生态环境丛书
内容简介
在长江经济带绿色发展、长江大保护等国家战略引领和推动下，近些年来鄱阳湖的水文与生态环境变化问题受到高度关注和重视。本书主要围绕全球典型河湖洪泛区的生态水文研究热点，结合当前鄱阳湖洪泛系统的水文特征现状，以原位观测、统计学模型和数学模型为主要研究方法，从流域到湖泊及湿地等多个尺度，揭示鄱阳湖洪泛系统地表水-地下水的总体变化情势，探明地表水文连通和地下水运动等关键过程对鄱阳湖的影响与贡献，进一步阐释以水文水动力为基础的湖泊热力学行为和物质输移行为等，针对未来气候变化及一些典型人类活动影响，定量评估湖泊洪泛系统地表水动力和地下水文的响应与潜在变化，并对今后鄱阳湖的一些热点和关切问题进行了客观分析和展望，以为河湖系统和洪泛湿地的健康发展提供参考。
目 录
目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 河湖洪泛区及背景 1
1.1.1 洪泛区背景与定义 1
1.1.2 洪泛区全球分布与特征 3
1.1.3 水文水资源与生态环境意义 5
1.1.4 热点问题与研究主题 6
1.2 河湖流域及其洪泛区水文学研究进展 7
1.2.1 湖泊湿地水文水动力过程研究进展 7
1.2.2 河湖洪泛区地表-地下水（SW-GW)相互作用研究进展 17
1.2.3 河湖湿地与洪泛区水文连通性研究进展 22
1.2.4 河湖流域系统水文水动力联合模拟研究进展 27
1.3 鄱阳湖洪泛系统现状问题及水文学研究意义 32
1.3.1 鄱阳湖洪泛系统的理解和认知 33
1.3.2 鄱阳湖洪泛系统生态环境状况的总体态势 34
1.3.3 鄱阳湖洪泛系统水文研究的重要性与本书目的 36
1.4 小结 37
第2章 鄱阳湖洪泛系统水文与生态环境概况 38
2.1引言 38
2.2 区位特征 38
2.3 气象特征 39
2.4 地貌特征 39
2.5 水情特征 44
2.6 水质特征 47
2.7 植被特征 48
2.8 候鸟特征 51
2.9 小结 53
第3章 鄱阳湖洪泛系统二维和三维水动力学模型构建与验证 54
3.1 引言 54
3.2 水动力模型概述 54
3.2.1 模型简介 54
3.2.2 基本原理 55
3.3 水动力模型基础数据 56
3.3.1 基础数据与获取 56
3.3.2 未控区入湖径流数据 58
3.4 水动力模型构建 60
3.4.1 湖泊地形剖分 60
3.4.2 边界条件和初始条件 62
3.4.3 模型基本设置 63
3.4.4 关键参数确定 63
3.5 水动力模型验证与评价 64
3.5.1 2D模型验证 65
3.5.2 3D模型验证 72
3.6 小结 77
第4章 鄱阳湖洪泛系统地表水文水动力过程与热稳定性模拟 79
4.1 引言 79
4.2 湖泊水文水动力要素模拟 79
4.2.1 湖泊水位与水深 79
4.2.2 湖泊流速 82
4.2.3 湖泊水面积 86
4.2.4 湖泊水温 87
4.2.5 水温敏感性分析 87
4.3 湖泊水量平衡分析 91
4.3.1 水量平衡组分计算方法 92
4.3.2 水量平衡组分动态变化 93
4.3.3 水量平衡分析 96
4.4 湖泊热力学行为模拟 97
4.4.1 热力学分层指数与计算方法 97
4.4.2 湖泊垂向热分层与混合 100
4.4.3 湖泊水体垂向混合和分层的原位调查分析 104
4.4.4 湖泊水体垂向混合和分层影响因素 109
4.5 湖泊换水周期与水力传输时间 111
4.5.1 计算原理和方法 111
4.5.2 湖泊换水周期 112
4.5.3 湖泊水力传输 116
4.5.4 湖泊粒子示踪 116
4.6 小结 122
第5章 鄱阳湖洪泛系统地表水文水动力对关键要素的响应与模拟 124
5.1 引言 124
5.2 流域和长江来水的影响 124
5.2.1 情景方案设置 124
5.2.2 影响模拟分析 125
5.3 流域水库群联合调度影响 127
5.3.1 情景方案设置 128
5.3.2 影响模拟分析 128
5.4 长江倒灌的影响 130
5.4.1 倒灌发生的指示与影响因素分析 130
5.4.2 倒灌的水文水动力影响 132
5.5 主湖区地形（河道）变化的影响 136
5.5.1 情景方案设置 136
5.5.2 主河道地形变化的水文水动力影响 136
5.6 洪泛区地形（碟形湖群）变化的影响 138
5.6.1 情景方案设置 138
5.6.2 碟形湖群的水文水动力影响 139
5.7 洪泛区植被分布的影响 142
5.7.1 情景方案设置 142
5.7.2 洪泛植被的水文水动力影响 144
5.8 小结 149
第6章 鄱阳湖洪泛系统地表水文连通演变及其潜在生态环境影响 150
6.1 引言 150
6.2 洪泛水文连通的内涵与定义 150
6.2.1 水文连通与水文水动力的关系 150
6.2.2 水文连通的新定义及其内涵 151
6.3 洪泛水文连通模型发展 154
6.3.1 基本原理和计算方法 154
6.3.2 模型研发和软件介绍 155
6.4 不同水文连通定义的时空特征 157
6.4.1 3种连通定义的差异分析 157
6.4.2 水文连通阈值行为分析 162
6.5 水文连通时空演化及响应特征 164
6.5.1 典型洪泛区水文连通变化特征 164
6.5.2 水文连通与水动力的关系及影响因素 175
6.6 水文连通对生态环境的潜在影响 180
6.6.1 水文连通对候鸟和鱼类分布的影响 180
6.6.2 水文连通对水质的影响 182
6.7 小结 185
第7章 鄱阳湖地下水文过程及与地表河湖水体的交互转化分析 186
7.1 引言 186
7.2 流域地下水动力场 186
7.2.1 地下水位时空变化特征 187
7.2.2 地下水位空间变异性分析 188
7.3 地下水分区计算的基本思路 190
7.3.1 分区计算概念模型 190
7.3.2 分区计算具体方法 190
7.4 流域地下水文 194
7.4.1 山区径流基流分割 194
7.4.2 典型未控区地下水观测与分析 198
7.4.3 未控区地下水侧向入流的解析 200
7.5 湖区地下水文 202
7.5.1 湖泊水位-地下水位关系分析 202
7.5.2 河湖水-地下水同位素特征与转化分析 206
7.5.3 碟形湖水位-地下水位/水温关系分析 210
7.5.4 碟形湖-地下水转化关系分析 215
7.5.5 湖水-地下水转化通量计算 216
7.5.6 不同地下水组分的贡献与意义 218
7.6 小结 220
第8章 鄱阳湖洪泛区地表-地下水动力数值模拟及地下水环境分析 221
8.1 引言 221
8.2 水文和地质条件 221
8.2.1 水文地质背景 221
8.2.2 典型洪泛区概述 223
8.3 地下水模型概述 224
8.3.1 模型基本原理 224
8.3.2 数学方程描述 224
8.4 地下水模型构建 225
8.4.1 基础数据获取与用途 225
8.4.2 水文地质概念模型 226
8.4.3 源汇项和参数设置 227
8.5 地下水模型验证与敏感性分析 228
8.5.1 地下水位验证 228
8.5.2 模型敏感性和不确定性分析 229
8.6 洪泛区地下水动力场 230
8.6.1 地下水位 230
8.6.2 地下水流速 233
8.6.3 地下水均衡与转化通量 233
8.7 地下水情景模拟预测 237
8.7.1 不同水文年的地下水位变化 237
8.7.2 气象要素变化对地下水的影响 238
8.7.3 潜在地下水污染分析 240
8.7.4 地下水龄模拟分析 245
8.8 小结 246
第9章 未来气候变化和水利工程对鄱阳湖地表-地下水文的影响与评估 249
9.1 引言 249
9.2 气候变化预测的基本思路 249
9.2.1 气候模式与研究方案 249
9.2.2 气候数据的偏差校正 250
9.3 未来气候变化的水文影响 251
9.3.1 气候变化对湖泊水位的影响 251
9.3.2 气候变化对地下水基流的影响 254
9.4 水利枢纽工程的建设与调度 255
9.4.1 枢纽工程的建设背景 255
9.4.2 枢纽工程水位调度方案 255
9.5 水利枢纽的影响模拟与评估 256
9.5.1 水利枢纽对湖泊水文水动力的影响 256
9.5.2 水利枢纽对湖泊洪泛地下水文水动力的影响 261
9.5.3 洪泛区地下水位变化的生态意义 263
9.6 小结 266
参考文献 267
后记 276
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 河湖洪泛区及背景 1
1.1.1 洪泛区背景与定义 1
1.1.2 洪泛区全球分布与特征 3
1.1.3 水文水资源与生态环境意义 5
1.1.4 热点问题与研究主题 6
1.2 河湖流域及其洪泛区水文学研究进展 7
1.2.1 湖泊湿地水文水动力过程研究进展 7
1.2.2 河湖洪泛区地表-地下水（SW-GW)相互作用研究进展 17
1.2.3 河湖湿地与洪泛区水文连通性研究进展 22
1.2.4 河湖流域系统水文水动力联合模拟研究进展 27
1.3 鄱阳湖洪泛系统现状问题及水文学研究意义 32
1.3.1 鄱阳湖洪泛系统的理解和认知 33
1.3.2 鄱阳湖洪泛系统生态环境状况的总体态势 34
1.3.3 鄱阳湖洪泛系统水文研究的重要性与本书目的 36
1.4 小结 37
第2章 鄱阳湖洪泛系统水文与生态环境概况 38
2.1引言 38
2.2 区位特征 38
2.3 气象特征 39
2.4 地貌特征 39
2.5 水情特征 44
2.6 水质特征 47
2.7 植被特征 48
2.8 候鸟特征 51
2.9 小结 53
第3章 鄱阳湖洪泛系统二维和三维水动力学模型构建与验证 54
3.1 引言 54
3.2 水动力模型概述 54
3.2.1 模型简介 54
3.2.2 基本原理 55
3.3 水动力模型基础数据 56
3.3.1 基础数据与获取 56
3.3.2 未控区入湖径流数据 58
3.4 水动力模型构建 60
3.4.1 湖泊地形剖分 60
3.4.2 边界条件和初始条件 62
3.4.3 模型基本设置 63
3.4.4 关键参数确定 63
3.5 水动力模型验证与评价 64
3.5.1 2D模型验证 65
3.5.2 3D模型验证 72
3.6 小结 77
第4章 鄱阳湖洪泛系统地表水文水动力过程与热稳定性模拟 79
4.1 引言 79
4.2 湖泊水文水动力要素模拟 79
4.2.1 湖泊水位与水深 79
4.2.2 湖泊流速 82
4.2.3 湖泊水面积 86
4.2.4 湖泊水温 87
4.2.5 水温敏感性分析 87
4.3 湖泊水量平衡分析 91
4.3.1 水量平衡组分计算方法 92
4.3.2 水量平衡组分动态变化 93
4.3.3 水量平衡分析 96
4.4 湖泊热力学行为模拟 97
4.4.1 热力学分层指数与计算方法 97
4.4.2 湖泊垂向热分层与混合 100
4.4.3 湖泊水体垂向混合和分层的原位调查分析 104
4.4.4 湖泊水体垂向混合和分层影响因素 109
4.5 湖泊换水周期与水力传输时间 111
4.5.1 计算原理和方法 111
4.5.2 湖泊换水周期 112
4.5.3 湖泊水力传输 116
4.5.4 湖泊粒子示踪 116
4.6 小结 122
第5章 鄱阳湖洪泛系统地表水文水动力对关键要素的响应与模拟 124
5.1 引言 124
5.2 流域和长江来水的影响 124
5.2.1 情景方案设置 124
5.2.2 影响模拟分析 125
5.3 流域水库群联合调度影响 127
5.3.1 情景方案设置 128
5.3.2 影响模拟分析 128
5.4 长江倒灌的影响 130
5.4.1 倒灌发生的指示与影响因素分析 130
5.4.2 倒灌的水文水动力影响 132
5.5 主湖区地形（河道）变化的影响 136
5.5.1 情景方案设置 136
5.5.2 主河道地形变化的水文水动力影响 136
5.6 洪泛区地形（碟形湖群）变化的影响 138
5.6.1 情景方案设置 138
5.6.2 碟形湖群的水文水动力影响 139
5.7 洪泛区植被分布的影响 142
5.7.1 情景方案设置 142
5.7.2 洪泛植被的水文水动力影响 144
5.8 小结 149
第6章 鄱阳湖洪泛系统地表水文连通演变及其潜在生态环境影响 150
6.1 引言 150
6.2 洪泛水文连通的内涵与定义 150
6.2.1 水文连通与水文水动力的关系 150
6.2.2 水文连通的新定义及其内涵 151
6.3 洪泛水文连通模型发展 154
6.3.1 基本原理和计算方法 154
6.3.2 模型研发和软件介绍 155
6.4 不同水文连通定义的时空特征 157
6.4.1 3种连通定义的差异分析 157
6.4.2 水文连通阈值行为分析 162
6.5 水文连通时空演化及响应特征 164
6.5.1 典型洪泛区水文连通变化特征 164
6.5.2 水文连通与水动力的关系及影响因素 175
6.6 水文连通对生态环境的潜在影响 180
6.6.1 水文连通对候鸟和鱼类分布的影响 180
6.6.2 水文连通对水质的影响 182
6.7 小结 185
第7章 鄱阳湖地下水文过程及与地表河湖水体的交互转化分析 186
7.1 引言 186
7.2 流域地下水动力场 186
7.2.1 地下水位时空变化特征 187
7.2.2 地下水位空间变异性分析 188
7.3 地下水分区计算的基本思路 190
7.3.1 分区计算概念模型 190
7.3.2 分区计算具体方法 190
7.4 流域地下水文 194
7.4.1 山区径流基流分割 194
7.4.2 典型未控区地下水观测与分析 198
7.4.3 未控区地下水侧向入流的解析 200
7.5 湖区地下水文 202
7.5.1 湖泊水位-地下水位关系分析 202
7.5.2 河湖水-地下水同位素特征与转化分析 206
7.5.3 碟形湖水位-地下水位/水温关系分析 210
7.5.4 碟形湖-地下水转化关系分析 215
7.5.5 湖水-地下水转化通量计算 216
7.5.6 不同地下水组分的贡献与意义 218
7.6 小结 220
第8章 鄱阳湖洪泛区地表-地下水动力数值模拟及地下水环境分析 221
8.1 引言 221
8.2 水文和地质条件 221
8.2.1 水文地质背景 221
8.2.2 典型洪泛区概述 223
8.3 地下水模型概述 224
8.3.1 模型基本原理 224
8.3.2 数学方程描述 224
8.4 地下水模型构建 225
8.4.1 基础数据获取与用途 225
8.4.2 水文地质概念模型 226
8.4.3 源汇项和参数设置 227
8.5 地下水模型验证与敏感性分析 228
8.5.1 地下水位验证 228
8.5.2 模型敏感性和不确定性分析 229
8.6 洪泛区地下水动力场 230
8.6.1 地下水位 230
8.6.2 地下水流速 233
8.6.3 地下水均衡与转化通量 233
8.7 地下水情景模拟预测 237
8.7.1 不同水文年的地下水位变化 237
8.7.2 气象要素变化对地下水的影响 238
8.7.3 潜在地下水污染分析 240
8.7.4 地下水龄模拟分析 245
8.8 小结 246
第9章 未来气候变化和水利工程对鄱阳湖地表-地下水文的影响与评估 249
9.1 引言 249
9.2 气候变化预测的基本思路 249
9.2.1 气候模式与研究方案 249
9.2.2 气候数据的偏差校正 250
9.3 未来气候变化的水文影响 251
9.3.1 气候变化对湖泊水位的影响 251
9.3.2 气候变化对地下水基流的影响 254
9.4 水利枢纽工程的建设与调度 255
9.4.1 枢纽工程的建设背景 255
9.4.2 枢纽工程水位调度方案 255
9.5 水利枢纽的影响模拟与评估 256
9.5.1 水利枢纽对湖泊水文水动力的影响 256
9.5.2 水利枢纽对湖泊洪泛地下水文水动力的影响 261
9.5.3 洪泛区地下水位变化的生态意义 263
9.6 小结 266
参考文献 267
后记 276
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