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第1章 概论 1

1.1 数字流域的基本概念和内涵 1

1.2 水利信息化和数字流域建设的重要性 2

1.3 我国水利信息化和数字流域建设发展现状 3

1.4 国外数字流域技术发展概况 5

1.5 国外数字流域管理典型案例简介 6

1.5.1 美国田纳西河——流域管理 6

1.5.2 尼罗河——水资源开发 9

1.5.3 多瑙河——跨国管理 12

1.5.4 茵科马蒂河 14

1.6 数字流域建设的目标 16

1.7 数字流域发展基础与展望 16

第2章 数字流域框架 20

2.1 数字流域总体框架 20

2.1.1 数字流域的框架结构 20

2.1.2 结构组成 21

2.2 数字流域基础设施平台概述 23

2.3 专业应用服务平台概述 24

2.4 数字流域专业应用与决策平台概述 24

2.5 数字流域保障体系 25

2.5.1 数字流域标准体系 25

2.5.2 数字流域安全体系 30

第3章 数字流域基础设施 32

3.1 信息采集处理 32

3.2 通信和计算机网络 32

3.2.1 信息骨干网建设 33

3.2.2 部门网建设 33

3.2.3 信息网络中心建设 34

3.3 数据存储与管理系统 35

3.3.1 数据中心和数据分中心 35

3.3.2 数据库建设 36

3.4 信息安全体系建设 41

第4章 专业应用服务平台 43

4.1 专业应用服务平台的目标和任务 43

4.2 专业应用服务平台结构 44

4.3 应用服务中间件 45

4.4 模型库及其管理系统 47

4.4.1 数字流域模型体系 47

4.4.2 模型库及其管理系统建设 48

4.5 资源服务管理 54

第5章 数字流域专业应用与综合决策 56

5.1 概述 56

5.2 数字流域防汛指挥调度 58

5.2.1 基于数字流域防洪体系的特点 59

5.2.2 实现流域防洪信息化和智能化 60

5.2.3 流域防汛指挥调度决策支持系统 60

5.3 数字流域抗旱管理 63

5.3.1 流域旱情信息的数字化采集 63

5.3.2 旱情评估 64

5.3.3 旱情监测信息系统 65

5.4 数字流域水资源调度管理 66

5.5 数字流域水环境保护 70

5.5.1 水污染监测 70

5.5.2 水环境影响评价 72

5.5.3 流域水环境管理系统 73

5.6 数字流域水土保持 74

5.7 数字流域水利工程运行管理 77

第6章 数字流域中的关键技术 81

6.1 信息采集自动化技术 81

6.2 信息传输技术 84

6.2.1 信息传输方式 84

6.2.2 常用的信息传输技术 87

6.3 数据仓库技术 87

6.3.1 多元空间数据融合技术 88

6.3.2 空间数据挖掘技术 88

6.3.3 并行和分布式处理技术 89

6.4 “3S”及其集成技术 90

6.4.1 遥感技术 90

6.4.2 地理信息系统技术 95

6.4.3 全球导航定位系统技术 99

6.4.4 “3S”集成技术 101

6.5 虚拟现实-地理信息系统（VR-GIS）技术 102

6.5.1 VR-GIS关键技术 103

6.5.2 VR-G1S实现模块简介 105

6.6 计算机软件新技术 108

6.6.1 工作流技术 108

6.6.2 中间件技术 109

6.6.3 门户技术 110

6.6.4 网格GIS技术 111

第7章 数字流域中的流域模拟模型技术 115

7.1 数字高程模型与数字河网提取模型 115

7.1.1 数字高程模型 115

7.1.2 数字河网提取模型 117

7.2 流域水文模拟模型 120

7.2.1 概念性水文模型 122

7.2.2 物理性水文模型 126

7.2.3 地下水模拟模型 131

7.3 水力学模型 133

7.3.1 一维水力学模型 133

7.3.2 二维水力学模型 134

7.3.3 MIKE 11 HD/SO 135

7.3.4 气象-水文-水力学耦合模拟模型 135

7.4 流域水量优化调度模型 136

7.4.1 流域水量模型框架 137

7.4.2 自适应控制轨迹跟踪调度法 138

7.4.3 优化调度 145

7.4.4 应急调度 146

7.5 水环境模拟模型 146

7.5.1 水环境模拟模型的发展历史 147

7.5.2 水环境模拟模型的分类 148

7.5.3 常用水环境模拟模型 149

7.6 水土侵蚀和泥沙模型 150

7.6.1 水土侵蚀模型 150

7.6.2 泥沙模型 153

7.7 协调大尺度和跨学科模型集成技术 155

7.7.1 建模环境 156

7.7.2 流域集成建模方法 157

7.7.3 流域集成建模步骤 159

7.8 流域模型的检验与比较 159

7.8.1 模型结构的检验 159

7.8.2 WMO（世界气象组织）关于世界性水文模型对比检验概况 161

第8章 数字流域常用专业软件介绍 164

8.1 流域模拟软件 164

8.1.1 MIKE系列 164

8.1.2 WMS/SMS/GMS系列 168

8.1.3 HEC-RAS/HEC-HMS系列 170

8.1.4 InforWorks RS/FloodWorks 174

8.1.5 常用水质模型软件 179

8.2 流域特征信息提取的工具软件 182

8.2.1 Arc Hydro 182

8.2.2 River Tool(IDL) 185

8.3 流域三维仿真分析软件 187

8.3.1 Skyline TerraSuite 187

8.3.2 VR MAP 190

第9章 中国数字流域典型应用案例 193

9.1 数字黄河概况 193

9.1.1 “数字黄河”的业务应用 193

9.1.2 “数字黄河”的关键支撑技术 194

9.1.3 “数字黄河”的核心模型技术 196

9.1.4 “数字黄河”工程建设总体框架 197

9.2 数字长江概况 205

9.2.1 “数字长江”的特点 205

9.2.2 “数字长江”两大关键技术 205

9.2.3 “数字长江”的两大应用问题 206

9.2.4 “数字长江”建设的总体布局 207

9.3 基于分布式水文模型的海河流域水资源量演化分析 208

9.3.1 分布式水文模型原理 209

9.3.2 海河北系潮白河山区三级流域水资源变化趋势分析 212

9.3.3 海河流域水资源量集总分析 215

9.4 黑河流域水资源调配管理信息系统 217

9.4.1 系统总体结构 218

9.4.2 功能设计 221

9.4.3 水资源调配流程分析 224

9.4.4 三维虚拟仿真 227

9.4.5 水循环模拟 228

9.4.6 水资源调配 232

9.4.7 水资源调配评价 232

9.5 松花江洪水管理系统 233

9.5.1 流域和洪涝灾害概况 233

9.5.2 松花江洪水管理中存在的问题 235

9.5.3 松花江洪水特点和洪水管理中的难点及对策 235

9.5.4 系统总体结构 238

9.5.5 系统功能 240

9.6 三维电子江河系统简介 242

附录A 数字流域术语 244

附录B 缩略语 253

参考文献 259