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第1章 绪论1

1.1 变化条件下水资源演变趋势影响研究1

1.2 基于生态水文响应的流域径流演变分析3

1.3 流域极端水文气象特征分析4

1.4 流域洪旱时空特征及风险分析7

第2章 流域水资源演变规律分析10

2.1 理论与方法10

2.1.1 时间序列特征识别方法10

2.1.2 Mann-Kendall非参数检验法11

2.1.3 滑动t检验法13

2.1.4 有序聚类分析法13

2.2 洞庭湖流域概况14

2.2.1 地理位置14

2.2.2 气象特征15

2.2.3 水文特征17

2.2.4 洞庭湖区水位特征21

2.3 洞庭湖流域水资源演变特征22

2.3.1 气象变化特征分析22

2.3.2 径流演变规律分析26

2.3.3 突变分析26

第3章 流域洪旱指标体系建立及评价29

3.1 洪旱指标的建立29

3.1.1 SPI指标29

3.1.2 Z指标的建立30

3.1.3 传统的CI指标31

3.1.4 NCC2CI指标32

3.1.5 CInew指标32

3.1.6 TCI指标的建立32

3.2 基于SPI的洪旱评价33

3.2.1 洞庭湖流域洪旱评价33

3.2.2 不同时间尺度的SPI空间分布33

3.2.3 季节性洪旱评估分析35

3.2.4 流域洪旱变化特征分析36

3.2.5 季节性洪旱变化趋势38

3.3 基于CI,NCC2CI和CInew的洪旱特征分析42

3.4 洞庭湖流域水文气象相关性研究45

第4章 洞庭湖流域极端洪旱识别47

4.1 极端洪旱识别方法47

4.1.1 阈值法47

4.1.2 极端指数法47

4.2 流域极端洪旱识别49

4.2.1 阈值法识别极端洪旱49

4.2.2 极端指数识别洪旱51

第5章 流域洪旱风险识别方法56

5.1 洪旱风险识别方法56

5.2 洪旱频率空间分布56

5.3 洪旱风险识别58

5.4 流域干旱识别59

5.4.1 干旱覆盖范围的年际变化59

5.4.2 干旱发生频率和日数的空间分布61

5.4.3 干旱诱因分析64

第6章 洞庭湖流域水资源演变规律与机制研究65

6.1 洞庭湖径流演变趋势研究65

6.1.1 长江中游干流径流演变趋势65

6.1.2 四口河系径流衰减特性66

6.1.3 四水径流演变趋势分析67

6.1.4 区间径流变化规律68

6.1.5 洞庭湖出流演变趋势分析68

6.2 洞庭湖径流序列变异点及小波特征研究69

6.2.1 基于Mann-Kendall非参数统计方法对径流序列变异点的分析研究69

6.2.2 洞庭湖区降水径流的小波分析73

6.2.3 基于M-K和小波分析的系列特征77

6.3 四口河系演变趋势研究77

6.3.1 2008年对四口河系的现状调查77

6.3.2 河道分流与区域水文条件分析78

6.3.3 四口河道径流演变趋势研究80

6.4 三峡工程对洞庭湖水资源影响程度82

6.5 湖泊围垦对城陵矶水位抬升作用模拟分析83

6.5.1 基本概况83

6.5.2 基本原理与模拟83

6.5.3 典型洪水情景模拟85

6.5.4 洞庭湖围垦作用分析86

第7章 流域洪水演进及生态调蓄模拟研究88

7.1 长江中游洪水演进水文学模拟及蓄洪模拟89

7.2 洞庭湖水力学模型92

7.2.1 一维河网模拟简述93

7.2.2 二维湖泊水力模型简述94

7.2.3 一二维耦合与边界条件95

7.2.4 模型率定95

7.2.5 实测模拟验证96

7.3 城陵矶附近蓄洪区布局调整研究101

7.3.1 蓄洪区基本情况101

7.3.2 城陵矶附近超额洪量布局调整研究103

7.3.3 蓄洪模拟与布局调整104

7.4 抬高洞庭湖控制水位研究108

7.4.1 现状控制水位问题108

7.4.2 抬高控制水位的影响研究109

7.5 分洪口空间分布影响研究112

7.5.1 分洪口空间布置与调整112

7.5.2 效果模拟113

7.6 控制水位浅析115

第8章 洞庭湖流域水安全情景模拟研究116

8.1 情景模拟平台116

8.2 洞庭湖流域生态水文情景模拟基本原理117

8.2.1 设计思路117

8.2.2 水动力学模型基本控制方程117

8.2.3 水动力学模型数值方法118

8.2.4 水文模型降雨产流模拟120

8.2.5 水文模型汇流模块120

8.2.6 耦合设计122

8.3 系统建立122

8.3.1 空间地形数据合成122

8.3.2 计算区域122

8.3.3 边界条件123

8.3.4 蓄洪垸的处理123

8.4 参数选取及率定127

8.4.1 SCE自动优选算法127

8.4.2 三口分流参数优选128

8.4.3 区间产汇流参数优选132

8.4.4 枯水年径流计算参数优选134

8.4.5 洪水年径流计算参数优选136

8.5 系统检验138

8.5.1 贯通测试138

8.5.2 无分洪稳定性检验139

8.5.3 分洪模拟能力检验140

8.5.4 分洪流场定性检验140

第9章 基于二维水流泥沙模拟的虚拟工程研究142

9.1 泥沙数值模拟方法142

9.2 正交曲线网格的实时生成145

9.2.1 边界处理145

9.2.2 边界拟合坐标原理146

9.2.3 调节因子P,Q的选择148

9.2.4 坐标变换方程的求解151

9.2.5 人机交互定制正交网格152

9.3 二维紊流工程泥沙数学模型的建立156

9.3.1 平面直角坐标系下水流基本方程156

9.3.2 拟合坐标系下水流泥沙方程157

9.3.3 二维水沙通用微分方程的数值离散159

9.3.4 基本问题处理162

9.4 管理系统的构建170

9.4.1 构建管理系统170

9.4.2 系统结构175

9.4.3 系统对工程的适时响应177

9.4.4 系统整体性能的验证178

9.5 流场仿真研究183

9.5.1 水流泥沙动态演示现状183

9.5.2 跟踪质点的运动轨迹183

9.5.3 质点运动轨迹的动态表达186

第10章 洪旱灾害防治及流域水资源保护布局188

10.1 基于层次蓄洪的洞庭湖防洪布局188

10.1.1 防洪蓄洪与区域经济发展188

10.1.2 三峡工程运行后的江湖关系188

10.1.3 多层次蓄洪布局与重点保护区域189

10.2 基于调水蓄水的湖区水资源保护布局191

10.2.1 三口分流格局与河流保护191

10.2.2 松滋河新江口分流长期维持的可能性分析192

10.2.3 四口河系调水方案与布局193

10.2.4 洞庭湖出口控制的可能性分析194

10.3 洞庭湖流域水资源保护复合布局研究195

10.3.1 防洪分析195

10.3.2 径流及河道冲淤影响分析197

参考文献200