目录
第1章 绪论 1
1.1 黄河流域生态保护和高质量发展的战略需求及科学挑战 1
1.2 流域水循环规律与水土过程耦合效应研究现状和趋势 3
1.2.1 气候变化和人类活动对流域水循环与水资源的影响 3
1.2.2 流域水文过程与径流和泥沙变化 4
1.2.3 流域生态-水文-泥沙耦合模拟与预测 7
1.2.4 流域水资源配置和水沙调控的级联效应 8
1.3 本书的主要内容 10
第2章 黄河流域大气水循环时空特征与驱动机制 12
2.1 黄河流域水循环的基本格局 12
2.1.1 黄河流域夏季降水变化特征及其水汽来源 12
2.1.2 黄河流域夏季极端降水变化及其原因 13
2.1.3 黄河流域夏季中小雨变化及其原因 15
2.1.4 黄河流域蒸散发时空分布特征 16
2.2 典型海洋活动对黄河流域水循环多时空尺度的影响 17
2.2.1 黄河流域降水变化与夏季风和ENSO的关系 17
2.2.2 北大西洋多年代际振荡对黄河流域干湿特征的影响 18
2.2.3 PDO对黄河流域降水年代际变化的影响 19
2.3 青藏高原热力与动力作用对黄河流域干湿变化的影响 21
2.4 外强迫和人类活动对黄河流域能量与水循环变化的影响 24
2.5 未来气候变化下黄河流域降水预估 28
2.5.1 基于机器学习模型的极端降水年际增量预测模型 28
2.5.2 基于统计降尺度模型的黄河流域未来降水预估 30
2.5.3 基于动力降尺度方法的黄河流域未来降水预估 31
第3章 黄河源区冰冻圈变化及其水文效应 33
3.1 黄河源区积雪变化及其对水文过程的影响 33
3.1.1 黄河源区积雪时空分布特征 33
3.1.2 黄河源区积雪变化对径流的影响 35
3.2 黄河源区冻土变化及其对水文过程的影响 38
3.2.1 黄河源区冻土时空分布特征 38
3.2.2 水文时空变化特征及其对冻土退化的响应 39
第4章 黄河中游生态水文演变及其水土过程耦合效应 46
4.1 黄河中游植物群落及功能性状的变化特征与驱动因素 46
4.1.1 黄河中游黄土高原地区森林植被群丛划分 46
4.1.2 黄河中游黄土高原地区植物群落空间分布格局 48
4.1.3 植物群落空间分布的环境驱动因素 49
4.2 退耕还林还草和水土保持工程对区域蒸散发的影响 52
4.2.1 区域气候变化和人类活动变化特征 52
4.2.2 区域蒸散发变化特征及其驱动因素 53
4.3 典型流域退耕还林还草对径流的影响 58
4.3.1 典型流域水文气象因子的演变规律 58
4.3.2 退耕还林措施实施下各流域径流的时空变化 59
4.3.3 退耕还林时期各流域减水效益的时空差异 61
4.4 植被变化对水土流失与土壤侵蚀的影响 62
4.4.1 区域植被覆盖度变化对水土流失的阈值效应 62
4.4.2 区域植被变化对土壤侵蚀的影响 67
4.4.3 典型生态治理措施对区域水土流失的作用规律 72
第5章 黄河流域水沙关系变化与下游河道及三角洲响应 77
5.1 黄河流域水沙通量变化规律及归因 77
5.1.1 黄河流域水沙通量与河段泥沙平衡的时空变化特征 77
5.1.2 黄河流域水沙极值的时空变化规律与影响因素 80
5.1.3 黄河流域水沙关系的多尺度变异规律及影响因素 84
5.2 植被恢复和水土保持工程对水量平衡和输沙的影响机制 88
5.2.1 植被恢复对蒸散发和可利用水量的影响机制 88
5.2.2 植被恢复对土壤储水量的影响机制 90
5.2.3 植被恢复对径流量和水量平衡的影响 91
5.2.4 植被恢复和水土保持工程对径流输沙的影响 91
5.3 黄河下游河道和三角洲冲淤演变对水沙变化的响应 95
5.3.1 黄河下游河道与河口冲淤变化规律 95
5.3.2 黄河下游河道冲淤对水沙变化的响应 96
5.3.3 黄河三角洲演变对水沙变化的响应 98
第6章 黄河流域分布式生态-水文-泥沙耦合模型 101
6.1 分布式生态-水文-泥沙耦合模型构建 101
6.1.1 植被动态过程与土壤有机碳库动态 102
6.1.2 泥沙过程耦合模拟方法 104
6.1.3 水土保持工程参数化方案 106
6.2 分布式生态-水文-泥沙耦合模型综合验证 110
6.2.1 植被动态与蒸散发的验证 110
6.2.2 天然径流的率定验证 112
6.2.3 输沙量的率定验证 113
第7章 黄河流域历史水文泥沙演变特征与驱动机制 116
7.1 过去千年流域径流泥沙过程及其变化规律 116
7.2 过去百年流域径流泥沙过程及其变化规律 118
7.3 过去60年流域径流泥沙过程及其变化规律 119
7.3.1 1960～2019年流域气象条件和下垫面变化 119
7.3.2 1960～2019年流域径流泥沙变化规律 121
7.4 2000年以来水土保持工程和生态修复的水-沙-碳影响 123
7.4.1 1982～2019年黄河流域水文要素时空演变特征 123
7.4.2 2000年前后天然径流变化归因分析 125
7.4.3 过去40年流域侵蚀输沙变化 127
7.4.4 2000年前后输沙量变化归因分析 130
7.4.5 2001～2019年来水土保持工程和生态修复对流域中游水-沙-碳的影响 131
第8章 黄河流域未来水文泥沙演变预估 139
8.1 未来不同情景下的黄河流域水沙变化预估与分析 139
8.1.1 黄河流域的未来气温与降水变化 140
8.1.2 黄河流域的未来土地利用变化趋势 142
8.1.3 未来不同情景下黄河流域水沙过程预估 143
8.2 水土保持工程和生态修复优化条件下的未来流域水沙分析 148
8.2.1 黄河流域未来工程布局优化方案 149
8.2.2 未来工程措施优化条件下的流域水沙过程评估 152
8.3 暴雨-洪水-泥沙演变规律与趋势 153
8.3.1 历史暴雨-洪水-泥沙演变规律 153
8.3.2 未来暴雨-洪水-泥沙演变趋势 158
8.4 气象-土壤水-水文干旱演变规律与趋势 162
8.4.1 历史气象-土壤水-水文干旱演变规律 162
8.4.2 未来气象-土壤水-水文干旱演变趋势 169
第9章 黄河流域水资源配置和水沙调控的级联效应与优化 178
9.1 黄河流域水资源配置和水沙调控的级联效应 178
9.1.1 广义水沙调控体系级联效应 178
9.1.2 场次洪水尺度水沙调控级联效应 182
9.2 水资源配置模型与优化配置建议 194
9.2.1 水资源适应性配置整体模型 194
9.2.2 流域水资源配置方案 202
9.3 全河多目标协同水沙调控模型开发与应用 210
9.3.1 全河多目标协同水沙调控模型系统架构 210
9.3.2 全河多目标协同水沙调控模型开发 211
9.3.3 全河多目标协同水沙调控模型应用 213
9.4 黄河流域水沙调控对策建议 222
9.4.1 水资源优化配置对策建议：优化八七分水方案 222
9.4.2 针对黄河水沙过程变化的水沙调控对策建议 222
第10章 黄河流域能源产业转型及其水资源与生态效应 224
10.1 黄河流域的水资源现状与问题 224
10.2 黄河流域能源转型的资源环境效益 226
10.2.1 黄河流域水电和抽水蓄能在新能源开发中的关键作用 226
10.2.2 黄河流域能源转型对水资源和生态环境的影响 227
10.3 黄河流域水资源可持续利用与生态保护的路径 230
参考文献 232