湖泊流域水量调控

本书以南四湖流域为例，阐述湖泊流域水文模拟模型、水动力学模拟模型的建立过程，揭示调水扰动的水文效应；构建湖泊流域洪水资源适度利用理论，以及洪水资源潜力评价、河网沟通优化、滨湖反向调节、湖泊汛限水位优化等洪水资源利用方法；研发用水总量控制约束下农业需水结构优化模型与控制策略；创建湖泊流域供需水资源调控模型，解析南水北调东线工程与当地地表水、地下水、再生水等多水源调配机制，探讨外调水对区域供水保障的贡献和工程适应性调控方案，以及最严格水资源管理制度背景下流域水资源集约利用策略。

序（一）
序（二）
前言
第1章绪论1
1.1研究背景1
1.2国内外研究进展5
1.2.1调水引起的水文效应5
1.2.2湖泊流域洪涝灾害模拟7
1.2.3流域洪水资源利用8
1.2.4农业种植结构优化9
1.2.5水资源优化配置11
1.3研究区概况13
1.4研究框架、方法与特点17
1.4.1研究框架18
1.4.2研究区特点及研究方法19
1.4.3研究特点21
第2章湖泊流域水文模型及应用22
2.1概述22
2.2南四湖“三湖两河”洪水演算数值模型及其改进24
2.2.1模型假定25
2.2.2“三湖”洪水演算控制方程26
2.2.3“两河”洪水演算控制方程27
2.2.4一些处理27
2.2.5基于四阶龙格-库塔法模型求解30
2.2.6讨论36
2.3入湖子流域水文模型39
2.3.1湖东泗河流域空间离散化40
2.3.2湖西洙赵新河流域空间离散化43
2.3.3模拟方法与数据44
2.3.4模型率定与验证45
2.4土地利用变化的湖泊流域洪水响应50
2.4.1情景设置50
2.4.2土地利用变化对入湖子流域及湖泊洪量与洪峰的响应分析52
2.4.3湖东与湖西土地利用变化对入湖洪量与洪峰的贡献分析54
2.4.4土地利用变化对不同湖区洪峰的影响分析55
2.4.5土地利用对不同湖区水位变化的响应57
2.5本章小结63
第3章湖泊流域洪涝模拟模型及应用66
3.1概述66
3.2湖泊洪涝易感区水动力模型69
3.2.1模型结构69
3.2.2入湖一维河网水动力学模型构建71
3.2.3湖泊洪涝易感区二维水动力模型构建74
3.2.4湖泊洪涝易感区一、二维模型耦合与校验77
3.3湖泊水位与滨湖洼地洪涝灾害的响应关系81
3.3.1方案设置81
3.3.2湖泊水位变动对滨湖区的涝灾影响82
3.3.3入湖河流洪水受湖泊水位的顶托效应分析86
3.4调水扰动的湖泊流域水文效应研究87
3.4.1汛期应急调水对南四湖滨湖区受涝影响88
3.4.2正常调水条件下南四湖滨湖区洪涝风险91
3.4.3应急补水的南四湖水文生态效应95
3.5本章小结100
第4章湖泊流域洪水资源适度利用理论方法及应用102
4.1概述102
4.2湖泊流域洪水资源适度利用数学描述103
4.2.1洪水资源利用定义103
4.2.2流域洪水资源利用概念性模型103
4.2.3流域洪水资源适度利用的很优性条件104
4.3湖泊流域洪水资源利用潜力评价方法及应用106
4.3.1相关概念辨析106
4.3.2洪水资源利用现状与潜力评价方法109
4.3.3南四湖流域应用实例109
4.4滨湖反向调节洪水资源利用方法112
4.4.1滨湖反向调节洪水资源利用模型112
4.4.2滨湖反向调节供水区需水与蓄水空间115
4.4.3结果分析与讨论119
4.5湖西平原水系沟通互济洪水资源利用123
4.5.1考虑河床下渗的河网洪水行为模拟模型123
4.5.2模型结构与初边界条件127
4.5.3模型率定与验证128
4.5.4河网中主要河道行洪能力评估130
4.5.5湖西河网优化调控方案模拟研究133
4.5.6调度方案效果综合评价134
4.6湖泊分期汛限水位优化设计138
4.6.1流域汛期划分研究139
4.6.2南四湖分期设计洪水计算141
4.6.3南四湖汛限水位分期运用方案优选145
4.7本章小结151
第5章湖泊流域农业需水结构优化模型及应用153
5.1概述153
5.2依据的理论与方法154
5.2.1非充分灌溉理论154
5.2.2作物水分生产函数155
5.2.3作物生育期需水与灌溉需水量计算158
5.3区域农业需水优化模型160
5.3.1目标函数161
5.3.2决策变量162
5.3.3约束条件163
5.3.4求解方法165
5.4南四湖流域应用实例166
5.4.1南四湖流域分区与种植结构现状166
5.4.2基础资料与模型参数确定168
5.4.3计算结果与合理性分析174
5.5本章小结179
第6章湖泊流域水资源供需双侧调控模型及应用180
6.1概述180
6.2流域供水侧模型183
6.2.1多水源优化配置模型183
6.2.2湖库优化调度模型187
6.3流域需水侧模型190
6.4流域水资源供需双侧调控模型实现过程190
6.4.1模型分层优化求解190
6.4.2供需双侧协同调控实现过程191
6.5南四湖流域应用实例192
6.5.1水资源系统概化192
6.5.2调蓄水控制工程运行架构196
6.5.3供需水等相关数据及预测197
6.5.4计算结果分析202
6.6本章小结206
参考文献207
后记217