鄱阳湖洪泛系统地表-地下水文水动力过程与模拟

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。

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
3.5.12D模型验证65
3.5.23D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
6.4.13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