目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 國家需求和科學(xué)價(jià)值 2
1.1.1 國家需求 2
1.1.2 科學(xué)意義 3
1.1.3 進(jìn)展與挑戰(zhàn) 5
1.2 研究目標(biāo)和科學(xué)問題 8
1.2.1 科學(xué)研究目標(biāo) 8
1.2.2 關(guān)鍵科學(xué)問題 9
1.3 研究內(nèi)容和研究區(qū)域 10
1.3.1 主要研究內(nèi)容 10
1.3.2 研究區(qū)域 10
1.4 主要研究進(jìn)展 16
1.4.1 構(gòu)建西南河流源區(qū)天空地一體化監(jiān)測體系與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集 16
1.4.2 揭示西南河流源區(qū)徑流變化機(jī)理和未來趨勢 17
1.4.3 闡明西南河流源區(qū)全物質(zhì)通量規(guī)律和梯級(jí)水庫累積效應(yīng) 18
1.4.4 應(yīng)用于國家能源、環(huán)境、水外交重大需求 20
1.4.5 研發(fā)空-地水資源聯(lián)合調(diào)度技術(shù) 21
參考文獻(xiàn) 22
第2章 西南河流源區(qū)水文監(jiān)測體系 26
2.1 西南河流源區(qū)天空地一體化水文監(jiān)測體系 27
2.1.1 水文監(jiān)測體系的構(gòu)建 27
2.1.2 水源解析嵌套實(shí)驗(yàn)觀測系統(tǒng) 32
2.1.3 河流全要素監(jiān)測-檢測體系 36
2.1.4 天空地一體化協(xié)同監(jiān)測技術(shù)體系 38
2.2 高原寒區(qū)水文監(jiān)測技術(shù)方法與設(shè)備 42
2.2.1 高原寒區(qū)降水遙感反演融合方法 43
2.2.2 高山區(qū)河道水位遙感反演方法 53
2.2.3 缺資料流域河道徑流量遙感反演方法 61
2.2.4 高原寒區(qū)水質(zhì)遙感反演方法 73
2.2.5 深大水庫采樣設(shè)備 86
2.2.6 高精度翻斗式雨量計(jì) 88
2.2.7 河道表面流速高性能視頻監(jiān)測設(shè)備 104
2.2.8 高原寒區(qū)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)維保障 112
2.3 西南河流源區(qū)水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集 118
2.3.1 西南河流源區(qū)水文數(shù)據(jù)現(xiàn)狀 118
2.3.2 西南河流源區(qū)水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集成方法 120
2.3.3 西南河流源區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集 127
2.4 小結(jié) 134
參考文獻(xiàn) 136
第3章 西南河流源區(qū)徑流水源解析 147
3.1 水源示蹤解析 148
3.1.1 長江源水源解析 148
3.1.2 瀾滄江源水源解析 154
3.1.3 雅江徑流的地下水來源解析 158
3.2 水源模型解析 164
3.2.1 水文分區(qū)曲線方法 164
3.2.2 雅江地表徑流水源解析 168
3.2.3 雅江地下水源解析 172
3.3 水源示蹤與模型耦合解析 181
3.3.1 同位素水文模型構(gòu)建 182
3.3.2 水同位素?cái)?shù)據(jù)集成 185
3.3.3 同位素水文模擬與水源解析 188
3.4 小結(jié) 196
參考文獻(xiàn) 197
第4章 西南河流源區(qū)地表關(guān)鍵要素變化及其徑流效應(yīng) 200
4.1 凍土變化及其徑流效應(yīng) 201
4.1.1 多年凍土分布與變化 201
4.1.2 凍土退化對流域水文過程的影響及機(jī)制 213
4.1.3 凍土退化的徑流效應(yīng) 223
4.2 冰川積雪變化及其徑流效應(yīng) 229
4.2.1 冰川分布及其變化 229
4.2.2 冰川變化對流域徑流過程的影響 233
4.2.3 積雪分布變化及其徑流效應(yīng) 240
4.3 植被變化及其徑流效應(yīng) 249
4.3.1 植被變化特征及其驅(qū)動(dòng)因素 249
4.3.2 高寒植被覆蓋變化的水循環(huán)影響 256
4.3.3 植被變化的徑流效應(yīng) 260
4.3.4 氣候變化和植被變化對三江源區(qū)徑流與極端徑流的影響 264
4.4 小結(jié) 271
參考文獻(xiàn) 272
第5章 西南河流源區(qū)徑流變化規(guī)律及其未來趨勢 283
5.1 水儲(chǔ)量變化規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制 284
5.1.1 青藏高原湖泊水儲(chǔ)量變化規(guī)律 284
5.1.2 藏東南地區(qū)冰川水儲(chǔ)量變化規(guī)律 289
5.1.3 青藏高原總水儲(chǔ)量變化規(guī)律 294
5.2 徑流量變化規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制 296
5.2.1 三江源地區(qū)徑流量變化規(guī)律 296
5.2.2 雅江流域徑流量變化規(guī)律 299
5.2.3 怒江流域徑流量變化規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制 307
5.3 歷史洪旱規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制 310
5.3.1 近萬年雅江中游徑流量與洪水演變規(guī)律 310
5.3.2 近500年怒江流域洪旱變化規(guī)律 313
5.3.3 近50年雅江流域干旱時(shí)空變化規(guī)律 317
5.3.4 藏東南降水異常與印度季風(fēng)響應(yīng)關(guān)系 320
5.4 未來氣候變化影響下的徑流變化趨勢 324
5.4.1 未來氣候變化影響下的三江源區(qū)徑流變化趨勢 324
5.4.2 未來氣候情景下雅江徑流變化趨勢 331
5.5 小結(jié) 341
參考文獻(xiàn) 342
第6章 西南河流源區(qū)泥沙輸移與災(zāi)害 346
6.1 水沙輸移規(guī)律 347
6.1.1 徑流量變化規(guī)律 347
6.1.2 輸沙量變化規(guī)律 350
6.1.3 氣候變化對水沙輸移的影響 352
6.2 河道演變規(guī)律 356
6.2.1 河道形態(tài)分布規(guī)律 357
6.2.2 雅江下游侵蝕及其對河流地貌的影響 367
6.2.3 氣候變化對河道沖淤的影響 381
6.3 堰塞湖潰決洪水災(zāi)害 384
6.3.1 堰塞壩堵江及其災(zāi)害鏈特征 384
6.3.2 滑坡泥石流規(guī)模-重現(xiàn)期關(guān)系 391
6.3.3 堰塞湖潰決洪水應(yīng)急預(yù)報(bào) 396
6.3.4 堰塞-潰決事件的中長期影響 405
6.4 小結(jié) 417
參考文獻(xiàn) 417
第7章 西南河流源區(qū)全物質(zhì)通量 421
7.1 河流全物質(zhì)通量 422
7.1.1 河流全物質(zhì)通量概念 422
7.1.2 河流全要素監(jiān)測-檢測方法體系 425
7.2 非生物物質(zhì)組成及其時(shí)空分布 429
7.2.1 長江源區(qū)非生物物質(zhì)組成及其時(shí)空分布 430
7.2.2 瀾滄江非生物物質(zhì)組成及其時(shí)空分布 449
7.2.3 雅江非生物物質(zhì)組成及其時(shí)空分布 467
7.3 生物群落組成及其時(shí)空分布 486
7.3.1 河流細(xì)菌群落分布特征與形成機(jī)制 486
7.3.2 河流藻類群落分布特征與形成機(jī)制 498
7.3.3 河流底棲動(dòng)物群落分布特征與形成機(jī)制 506
7.4 小結(jié) 513
參考文獻(xiàn) 514
第8章 西南河流源區(qū)生源物質(zhì)循環(huán)及其對梯級(jí)水電開發(fā)的響應(yīng) 516
8.1 碳生物地球化學(xué)循環(huán) 517
8.1.1 流域內(nèi)碳的分布特征 517
8.1.2 流域碳進(jìn)入河流的過程和機(jī)理 519
8.1.3 河流碳的含量與影響因素 524
8.1.4 河流碳的遷移轉(zhuǎn)化 530
8.2 氮生物地球化學(xué)循環(huán) 534
8.2.1 氮含量及組成時(shí)空分布特征 534
8.2.2 河流氮來源解析 535
8.2.3 脫氮作用及氧化亞氮排放特征 539
8.2.4 氮轉(zhuǎn)化的微生物驅(qū)動(dòng)機(jī)制 543
8.3 磷和硅的生物地球化學(xué)循環(huán) 552
8.3.1 磷含量及組成時(shí)空分布特征 552
8.3.2 磷循環(huán)的控制因素和微生物驅(qū)動(dòng)機(jī)制 559
8.3.3 硅含量及組成時(shí)空分布特征 571
8.3.4 硅循環(huán)微生物的分布模式與驅(qū)動(dòng)因素 573
8.4 深大水庫氮、磷、硫的生物地球化學(xué)循環(huán) 581
8.4.1 深大水庫氮、磷、硫的空間分布特征 581
8.4.2 深大水庫氮、磷、硫的生物地球化學(xué)循環(huán)機(jī)制 591
8.4.3 深大水庫氮、磷、硫的生態(tài)效應(yīng) 602
8.5 河流梯級(jí)開發(fā)下生源物質(zhì)循環(huán)的累積效應(yīng) 611
8.5.1 梯級(jí)水庫沿程氮通量變化及累積效應(yīng) 612
8.5.2 梯級(jí)水庫沿程磷通量變化及累積效應(yīng) 624
8.6 小結(jié) 632
參考文獻(xiàn) 633
第9章 西南河流源區(qū)徑流適應(yīng)性利用方法 638
9.1 徑流利用中的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)及其研究方法 639
9.1.1 徑流利用中的系統(tǒng)關(guān)聯(lián) 639
9.1.2 基于“擾動(dòng)-演化”模擬的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)分析方法 640
9.2 供水-發(fā)電-環(huán)境系統(tǒng)集成模型 643
9.2.1 子系統(tǒng)識(shí)別與界定 644
9.2.2 系統(tǒng)集成模型的整體框架 644
9.2.3 供水、發(fā)電、環(huán)境子系統(tǒng)模型 646
9.2.4 模型耦合與求解 651
9.3 供水-發(fā)電-環(huán)境系統(tǒng)關(guān)聯(lián)分析 652
9.3.1 瀾滄江流域發(fā)電-環(huán)境系統(tǒng)關(guān)聯(lián)量化分析 652
9.3.2 瀾滄江-湄公河跨境供水-發(fā)電-環(huán)境系統(tǒng)關(guān)聯(lián)量化分析 661
9.4 徑流適應(yīng)性利用的關(guān)鍵閾值 672
9.4.1 瀾滄江流域梯級(jí)水電開發(fā)下的跨境磷通量閾值 672
9.4.2 瀾滄江流域梯級(jí)水電跨境補(bǔ)水的流量閾值 675
9.5 小結(jié) 681
參考文獻(xiàn) 681
第10章 西南河流源區(qū)徑流適應(yīng)性利用技術(shù) 684
10.1 水-風(fēng)-光清潔能源聯(lián)合調(diào)度技術(shù) 685
10.1.1 水-風(fēng)-光資源的時(shí)空分布及其互補(bǔ)性分析 685
10.1.2 考慮梯級(jí)水電補(bǔ)償調(diào)節(jié)的風(fēng)-光電站容量優(yōu)化配置 701
10.1.3 計(jì)劃-市場雙軌制下水-風(fēng)-光清潔能源跨區(qū)消納 709
10.2 緩解梯級(jí)水電磷滯留的生態(tài)調(diào)度技術(shù) 720
10.2.1 梯級(jí)水電排磷調(diào)度機(jī)理與調(diào)度技術(shù) 720
10.2.2 梯級(jí)水電站保證出力約束對排磷調(diào)度的影響 729
10.2.3 緩解梯級(jí)水電磷滯留的生態(tài)調(diào)度技術(shù)適用性分析 732
10.3 瀾滄江-湄公河流域多利益主體的跨境合作博弈 734
10.3.1 瀾滄江-湄公河流域合作歷史及演進(jìn)過程 735
10.3.2 瀾滄江-湄公河跨境水資源合作博弈 737
10.3.3 瀾滄江-湄公河多利益主體的跨境“水-能-糧”合作模式 747
10.4 小結(jié) 763
參考文獻(xiàn) 764
第11章 西南河流源區(qū)空中水資源利用技術(shù) 766
11.1 空中水資源利用潛力評(píng)估方法 767
11.1.1 空中水資源形成機(jī)理 767
11.1.2 西南河流源區(qū)空中水資源利用潛力評(píng)估 783
11.2 新型空中水資源利用技術(shù)與裝備 795
11.2.1 聲致云滴凝聚機(jī)理 796
11.2.2 聲波增雨技術(shù)機(jī)理模擬與實(shí)驗(yàn) 797
11.2.3 低頻強(qiáng)聲增雨設(shè)備研發(fā)及其聲學(xué)特性 829
11.3 低頻強(qiáng)聲波增雨野外試驗(yàn) 835
11.3.1 黃河源區(qū)聲波增雨野外試驗(yàn)研究 835
11.3.2 林芝巴河試驗(yàn)區(qū)聲波增雨野外試驗(yàn)研究評(píng)價(jià) 844
11.4 小結(jié) 857
參考文獻(xiàn) 858