本书系统研究人类活动和气候变化影响下黄河流域水循环演变机理。基于流域整体性视角，提出径流变异溯源、非一致性径流频率分析、“自然-社会”二元水循环模拟等方法，揭示不同区段水循环要素时空变异特征及气候-植被-产水非线性反馈关系；实现气候变化和人类活动对水循环演变的影响分离与耦合，解析在气候变化和人类活动共同作用下黄河流域气候-生态-环境综合效应；构建变化环境下水资源预估框架，预估未来径流演变趋势及风险特征。全书共分8章，阐述上述理论与方法。研究成果为黄河流域生态保护和水资源适应性管理提供理论支撑。

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2003-09 - 2007-06: 西北农林科技大学 水文与水资源工程 学士 2007-09 - 2013-06: 河海大学 水文学与水资源 博士2011-11 - 2012-04 美国俄克拉荷马大学访问学者 2013-06 - 2017-06 河海大学水文水资源学院讲师 2017-07 - 2019-05 河海大学水文水资源学院副教授 2019-03 - 2020-06 水利部国际合作与科技司借调工作 2019-06 – 至今 河海大学水文水资源教授水文水资源缺资料流域水文模拟预报的理论技术创新与应用 2022年度大禹水利科学技术奖 2022 2中国水利学会流域发展战略专业委员会第一届委员会委员 中国自然资源学会水资源专业委员会委员

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 2
1.1.1 研究背景 2
1.1.2 研究意义 2
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1 水循环要素非一致性诊断 3
1.2.2 变化环境对水循环过程影响 5
1.2.3 水循环要素频率分析方法 6
1.2.4 气候与植被变化对流域产水影响 8
1.2.5 未来水循环演变趋势预估 9
1.2.6 相关研究中存在的问题及不足 10
1.3 本书的主要内容 11
第2章 黄河流域水循环要素及影响因素演变特征 13
2.1 流域概况 14
2.2 数据与研究方法 15
2.2.1 数据来源 15
2.2.2 非一致性诊断框架 17
2.2.3 径流集中度 20
2.2.4 水库指数 21
2.3 径流演变特征 22
2.3.1 径流序列一致性分析 22
2.3.2 径流年际、年内变化特征 25
2.4 气象要素演变特征 28
2.4.1 降水时空变化特征 28
2.4.2 温度时空变化特征 31
2.5 人类活动演变特征 33
2.5.1 下垫面变化特征 33
2.5.2 人工取用水变化特征 40
2.5.3 水利工程变化特征 42
2.6 研究时期划分合理性分析 44
2.7 本章小结 45
第3章 水循环要素变异溯源与径流空间联系分析 47
3.1 溯源内涵及研究方法 48
3.1.1 水循环要素变异溯源内涵 48
3.1.2 径流空间联系计算方法 49
3.1.3 复杂因果网络溯源计算方法 51
3.2 径流变异空间联系分析 54
3.2.1 干流控制站点间径流空间联系 54
3.2.2 典型支流与干流控制站点间径流变异空间联系 56
3.3 水循环变化影响要素分析 59
3.3.1 水循环变化复杂网络分析 59
3.3.2 水循环变化影响要素溯源分析 59
3.4 本章小结 62
第4章 变化环境下时变参数水文频率分析 65
4.1 研究方法 66
4.1.1 GAMLSS 66
4.1.2 最优协变量筛选与构建 66
4.1.3 非一致性要素拟合 68
4.2 参数选取及优化 68
4.2.1 模型合理性评价体系 68
4.2.2 参数优化方法 69
4.3 分布模型拟合评估 71
4.3.1 模型寻优结果 71
4.3.2 模型残差评价 72
4.4 年径流量频率计算 76
4.5 本章小结 80
第5章 气候变化与植被恢复对产水影响解析 81
5.1 研究方法 82
5.1.1 InVEST模型 82
5.1.2 轨迹变异检测方法 83
5.1.3 重心模型和结构方程模型 84
5.2 模型构建与模拟评价 84
5.2.1 植被恢复转换识别 84
5.2.2 模型模拟结果评价 86
5.3 模型模拟结果解析 88
5.3.1 气候、植被和产水的时空变化 88
5.3.2 产水模式的系统反馈关系 90
5.4 产水模式评估与不确定性讨论 92
5.4.1 产水量评估的合理性分析 92
5.4.2 植被变化对产水量的影响 92
5.4.3 新框架在产水模式评估中的优势 93
5.4.4 不确定性和局限性 93
5.5 本章小结 93
第6章 复杂环境变化影响下水循环效应解耦 95
6.1 研究方法 96
6.1.1 WEP？L分布式水文模型原理 96
6.1.2 水循环效应解耦方法 98
6.2 模型构建与评价 101
6.2.1 模拟计算单元划分及河网断面修正 101
6.2.2 气候要素及其他驱动要素参数化方案 102
6.2.3 模型模拟结果评价方法 105
6.3 模型模拟结果验证 105
6.3.1 模型模拟校正准则 105
6.3.2 天然径流模拟验证结果 106
6.3.3 实测径流模拟验证结果 107
6.3.4 模拟情景对比与水量平衡分析 109
6.4 水循环要素变化效应解耦 111
6.4.1 蒸散发变化影响因素 111
6.4.2 土壤湿度变化影响因素 114
6.4.3 径流变化影响及解耦分析 118
6.4.4 解耦结果合理性分析 125
6.5 本章小结 126
第7章 自然与人为气候变化对径流的影响分析 129
7.1 研究数据及方法 130
7.1.1 研究流域及数据 130
7.1.2 气候模式降尺度及偏差校正方法 131
7.1.3 试验方案设计 132
7.1.4 径流季节性的评价 133
7.1.5 最优指纹算法 133
7.2 气候模式偏差校正及土地利用和人工取用水数据分析 134
7.2.1 CMIP6数据偏差校正结果 134
7.2.2 土地利用和取用水数据分析 137
7.3 径流模拟与径流季节性识别 139
7.3.1 不同情景下的径流过程模拟 139
7.3.2 径流季节性特征识别 141
7.4 气候变化对径流演变的影响归因 143
7.4.1 自然气候变异和人为气候变化对径流的影响 143
7.4.2 下垫面变化和人工取用水对径流的影响 144
7.5 本章小结 145
第8章 变化环境下径流演变趋势及风险预估 147
8.1 研究数据及方法 148
8.1.1 研究数据介绍 148
8.1.2 研究方法 149
8.2 气候模式模拟性能评估 154
8.2.1 降水数据评估 154
8.2.2 温度数据评估 156
8.3 未来下垫面及社会经济情景预估 157
8.3.1 下垫面变化预估 157
8.3.2 社会经济各行业需水预估 162
8.4 流域径流演变趋势及保障度预估 165
8.4.1 径流演变趋势预估 165
8.4.2 径流保障度预测 168
8.5 不确定性分析 170
8.5.1 变化环境下径流演变不确定性 170
8.5.2 非一致性分析的不确定性 171
8.6 本章小结 171
参考文献 173