本书从理论基础、研究方法到应用实践，概要地介绍区域水平衡的主要内容，包括三篇共12章：第一篇为理论篇，是对区域水平衡研究理论的总结，包括区域水平衡的相关概念和理论体系；第二篇为方法篇，探讨区域水平衡及失衡程度度量方法，以及水收支平衡、经济社会供需水平衡、经济社会与生态用水平衡、人水关系和谐平衡的研究方法；第三篇为应用篇，介绍区域水平衡的应用领域，包括水源涵养能力研究、水资源优化调控研究、水资源开发利用潜力研究、人水关系调控研究、国家水网优化布局研究。本书是对区域水平衡理论与实践的系统探索，为区域水平衡研究提供了理论支撑及定量化研究方法，进一步拓展了区域水平衡研究思路和应用领域。本书部分插图附彩图二维码，扫码可见。
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1986-09~1990-06 河北煤炭建筑工程学院（现河北工程大学） 本科生
1990-09~1993-06 合肥工业大学 硕士研究生
1997-09~2000-06 武汉水利电力大学（现武汉大学） 博士研究生1993-06~1997-08 河北建筑科技学院（现河北工程大学） 助教、讲师
2000-09~至今 郑州大学 副教授、教授水文学及水资源 人水关系科学及和谐调控主持国家自然科学基金重点项目1项、国家社会科学基金重大项目1项、国家自然科学基金面上项目5项，国家社会科学基金青年项目1项、国家基础科技专项课题1项以及其他研究项目61项，获省部级科技奖励11项，创立了人水和谐论、人水关系学，提出了水科学学科体系、“水利4.0”战略构想，出版学术专著18部，发表学术论文518篇，获得“中国百篇最具影响国内学术论文”。2021~至今 河南省水循环模拟与水环境保护国际联合实验室 主任
2019~至今 郑州市水资源与水环境重点实验室 主任
2019~至今 河南省地下水污染防治与修复重点实验室 副主任
2017~至今 河南省高级人民法院环境资源损坏司法鉴定与修复研究基地 研究员
2018~至今 郑州市二七区人民检察院公益诉讼专家咨询委员会 委员
2020~至今 中国水利学会水利科学传播专家
2022~至今 水利部水文气象灾害机理与预警重点实验室 学术委员会 委员
2023~至今 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室 学术委员会 委员
目录
第一篇 理论篇
第1章 区域水平衡概述 3
1.1 研究背景及意义 3
1.1.1 研究背景 3
1.1.2 研究意义 4
1.2 区域水平衡研究对象及学科范畴 5
1.2.1 区域水平衡研究对象——人水系统 5
1.2.2 区域水平衡的学科范畴——与人水关系学关系 7
1.3 区域水平衡的相关概念 7
1.3.1 平衡的概念 7
1.3.2 水资源供需平衡的概念 8
1.3.3 水资源空间均衡的概念 8
1.3.4 区域水平衡的概念 9
1.4 区域水平衡的内涵 10
1.5 区域水平衡问题举例分析 11
1.5.1 水资源供需不平衡问题 11
1.5.2 水资源分配不均衡问题 11
1.5.3 地下水超采问题 12
1.5.4 水质污染问题 12
1.5.5 水生态系统破坏问题 13
第2章 区域水平衡的理论体系 14
2.1 区域水平衡的多维解构 14
2.1.1 总体阐述 14
2.1.2 水收支平衡解构 16
2.1.3 经济社会供需水平衡解构 17
2.1.4 经济社会与生态用水平衡解构 18
2.1.5 人水关系和谐平衡解构 18
2.2 区域水平衡的基本原理 19
2.2.1 基本原理架构 19
2.2.2 水量平衡原理 19
2.2.3 供需平衡原理 20
2.2.4 协同平衡原理 21
2.2.5 和谐平衡原理 21
2.3 区域水平衡系统解构及多层次互馈机制 22
2.3.1 区域水平衡系统解构及演变分析 22
2.3.2 区域水平衡系统多层次互馈机制 24
2.4 区域水平衡的基本理论及应用前景 26
2.4.1 水资源收支时空均衡理论 27
2.4.2 水资源供需优化配置理论 27
2.4.3 经济社会与生态用水协同论 28
2.4.4 人水和谐论 29
第二篇 方法篇
第3章 区域水平衡及失衡程度度量方法 33
3.1 区域水平衡量度方法 33
3.1.1 水收支平衡 33
3.1.2 经济社会供需水平衡 34
3.1.3 经济社会与生态用水平衡 35
3.1.4 人水关系和谐平衡 35
3.2 区域水平衡的失衡程度度量方法 36
3.2.1 区域水平衡的失衡状态解读 36
3.2.2 四大平衡的失衡程度度量方法 36
3.2.3 区域水平衡的失衡程度综合度量方法 37
3.3 实例应用 38
3.3.1 沁河流域概况 38
3.3.2 研究方法及数据来源 38
3.3.3 沁河流域水平衡计算结果与分析 38
第4章 水收支平衡研究方法 42
4.1 水收支平衡研究方法概述 42
4.2 分布式水收支平衡模型 43
4.2.1 分布式水收支平衡模型构建 43
4.2.2 计算方法 47
4.2.3 应用举例 48
第5章 经济社会供需水平衡研究方法 54
5.1 经济社会供需水平衡研究方法概述 54
5.2 基于系统动力学模型的经济社会供需水平衡计算 55
5.2.1 方法介绍 55
5.2.2 应用举例 60
5.3 基于刚性约束的流域经济社会用水阈值计算 64
5.3.1 方法介绍 65
5.3.2 伊洛河流域现状经济社会用水阈值 67
5.3.3 伊洛河流域未来经济社会用水阈值 76
第6章 经济社会与生态用水平衡研究方法 84
6.1 经济社会与生态用水平衡研究方法概述 84
6.2 经济社会与生态用水平衡计算规则与方法 85
6.2.1 经济社会与生态用水平衡计算规则 85
6.2.2 经济社会与生态用水平衡计算方法 88
6.2.3 应用举例 91
6.3 基于分布式模型的沁河流域经济社会与生态用水平衡计算 94
6.3.1 基于分布式模型的沁河流域经济社会与生态用水平衡计算框架 94
6.3.2 分布式模型构建 95
6.3.3 基于供-需水定量关系的经济社会与生态用水平衡计算方法 95
6.3.4 结果分析 98
第7章 人水关系和谐平衡研究方法 104
7.1 人水关系和谐平衡研究方法概述 104
7.2 基于多指标综合评价的人水关系和谐平衡量化 105
7.2.1 通用性人水关系和谐平衡量化方法 105
7.2.2 基于多指标综合评价的人水关系和谐平衡量化方法 109
7.2.3 应用举例 112
7.3 水-能源-粮食-生态和谐平衡分析 118
7.3.1 水-能源-粮食-生态和谐平衡分析方法 119
7.3.2 黄河流域多尺度和谐平衡分析 123
第三篇 应用篇
第8章 基于水收支平衡的水源涵养能力研究 133
8.1 水源涵养相关概念 133
8.1.1 水源涵养概念 133
8.1.2 水源涵养功能概念 133
8.1.3 水源涵养能力概念 134
8.2 水源涵养能力分析方法 134
8.2.1 水源涵养量计算方法 134
8.2.2 水源涵养率计算方法 137
8.3 水源涵养能力计算应用举例 137
8.3.1 参数率定和验证 137
8.3.2 土地利用变化预测及分析 139
8.3.3 水源涵养量时空变化分析 140
8.3.4 水源涵养率时空变化分析 141
8.4 流域水资源开发利用保障体系 143
8.4.1 水资源开发利用保障体系架构 143
8.4.2 水资源开发利用保障体系内容 144
第9章 基于区域水平衡的水资源优化调控研究 147
9.1 区域水平衡优化调控模型框架 147
9.2 区域水平衡优化调控模型构建 148
9.2.1 基本条件 150
9.2.2 目标函数 150
9.2.3 约束条件 152
9.2.4 总体模型 152
9.3 模型求解 153
9.3.1 遗传算法简介 153
9.3.2 模型参数确定 155
9.4 区域水平衡优化调控应用举例 158
9.4.1 单目标求解水资源分配结果 158
9.4.2 大系统总体优化水资源分配结果 159
9.4.3 用水结构优化结果 160
9.4.4 失衡度优化结果及对比 162
第10章 基于经济社会与生态用水平衡的水资源开发利用潜力研究 164
10.1 水资源开发利用潜力和经济社会与生态用水平衡的关系 164
10.1.1 水资源开发利用潜力的概念及内涵 164
10.1.2 水资源开发利用潜力多角度解读 165
10.1.3 水资源开发利用潜力和经济社会与生态用水平衡的关系解析 168
10.2 基于经济社会与生态用水平衡的水资源开发利用潜力计算 171
10.2.1 考虑经济社会与生态用水平衡的计算思路 171
10.2.2 开源潜力计算方法 174
10.2.3 节流潜力计算方法 177
10.3 基于经济社会与生态用水平衡的水资源开发利用潜力应用举例 179
10.3.1 水资源开发利用开源潜力计算 179
10.3.2 水资源开发利用节流潜力计算 183
第11章 基于人水关系和谐平衡的人水关系调控研究 185
11.1 人水关系调控研究综述 185
11.1.1 提出背景 185
11.1.2 研究内容与基本思路 185
11.1.3 研究方法 186
11.1.4 调控举例 187
11.2 基于人水关系和谐平衡的人水关系调控研究思路 193
11.3 基于人水关系和谐平衡的人水关系调控模型构建 193
11.3.1 目标函数 193
11.3.2 约束条件 194
11.3.3 模型求解 195
11.4 基于人水关系和谐平衡的人水关系调控应用举例 195
11.4.1 人水系统和谐度分析 195
11.4.2 人水关系演变归因分析 196
11.4.3 基于人水关系和谐平衡的人水关系调控方案分析 198
第12章 基于人水关系和谐平衡的国家水网优化布局研究 202
12.1 国家水网概述 202
12.1.1 提出过程 202
12.1.2 四个重大需求 203
12.1.3 三个难点问题 203
12.1.4 国家水网实施的重大意义 203
12.2 国家水网建设的理论体系 204
12.2.1 国家水网理论体系框架 204
12.2.2 国家水网建设的三个关键问题 204
12.2.3 建设国家水网的关键理论与关键技术 205
12.3 人水关系和谐平衡对国家水网优化布局的指导作用 206
12.3.1 国家水网优化布局涉及的主要内容 206
12.3.2 人水关系和谐平衡指导国家水网优化布局 206
12.4 基于人水关系和谐平衡的国家水网优化布局构想 206
12.4.1 基于人水关系和谐平衡的国家水网优化布局框架构建 206
12.4.2 基于人水关系和谐平衡的国家水网优化布局蓝图的描述 209
12.5 基于人水关系和谐平衡的国家水网研究展望 211
12.5.1 基于人水关系和谐平衡的国家水网优化布局研究展望 211
12.5.2 基于人水关系和谐平衡的国家水网建设研究展望 211
参考文献 214
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