本书根据长江干流、洞庭湖区1981—2019年三口四水主要测站实测水沙数据、地形资料以及历史洪水数据等，分析了荆江三口分流分沙变化趋势，三峡水库运行前后的水文情势变化特征、趋势及影响因素。同时，建立了一维非恒定流水沙数值模型，在此基础上，以多测站的实时观测信息作为实测数据，构建粒子滤波同化模块，对模型状态变量进行优化更新，动态校正糙率系数等模型参数，运用校正后的数学模型，模拟了荆江一洞庭湖未来30年长系列水沙情景，研究洞庭湖区冲淤演变规律和趋势，预判湖区河湖空间演变，提出了洞庭湖防洪体系布局优化方案，分析了其防洪影响及相应的对策建议。

刘晓群，男，生于1967年，湖南常德人，研究员级高级工程师，现任湖南省水利水电科学研究院河流泥沙研究所所长。
1990年毕业于河海大学陆地水文专业，获学士学位；2006年毕业于武汉大学水利工程专业，获硕士学位；2010年毕业于河海大学水文学及水资源专业，获博士学位。

第一章 研究概述
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 目的意义
1.2 研究内容
1.2.1 基于数据同化方法的水沙模拟技术
1.2.2 洞庭湖水沙情势与河湖变化趋势分析
1.2.3 新水沙条件下洞庭湖调控对策研究
1.3 研究进展
1.3.1 洞庭湖
1.3.2 一维河网水动力学
1.3.3 数据同化
1.3.3.1 连续数据同化算法
1.3.3.2 顺序数据同化算法
1.3.4 江湖关系
第二章 研究区域概况
2.1 自然地理
2.2 水文气象
2.3 河网水系
2.3.1 长江
2.3.2 洞庭湖
2.3.2.1 湖泊与洪道
2.3.2.2 堤垸区主要水系
2.3.3 四水
2.3.3.1 湘江
2.3.3.2 资江
2.3.3.3 沅江
2.3.3.4 澧水
2.3.4 四口河系
2.3.4.1 松滋河
2.3.4.2 虎渡河
2.3.4.3 藕池河
2.3.4.4 华容河
2.3.5 其他主要河流
2.4 水利工程
2.4.1 长江水库群
2.4.2 四水水库群
2.4.3 库群的作用与影响
2.5 社会经济
第三章 洞庭湖水文情势
3.1 水文情势变化分析
3.1.1 长江干流控制站水沙变化分析
3.1.1.1 宜昌站
3.1.1.2 枝城站
3.1.1.3 沙市站
3.1.1.4 监利站
3.1.1.5 螺山站
3.1.2 洞庭湖控制站水沙变化分析
3.1.2.1 城陵矶(七里山)站
3.1.2.2 南咀站
3.1.2.3 小河咀站
3.1.2.4 石龟山站
3.1.2.5 湖区水位年变化特征
3.1.3 四水控制站水沙变化分析
3.1.3.1 湘潭站
3.1.3.2 桃江站
3.1.3.3 桃源站
3.1.3.4 石门站
3.1.4 三口河系控制站水沙变化分析
3.1.4.1 松滋河
3.1.4.2 虎渡河
3.1.4.3 藕池河
3.2 典型洪水分析
3.2.1 1995年
3.2.2 1996年
3.2.3 1998年
3.2.4 2016年
3.2.5 2017阜
3.3 小结
第四章 基于粒子滤波数据同化的荆江一洞庭湖数值模型
4.1 计算区域
4.1.1 河床泥沙计算边界
4.1.1.1 床沙级配调整
4.1.1.2 河床变形计算
4.1.1.3 地貌尺度因子
4.1.2 河网典型断面
4.1.3 湖泊断面
4.1.3.1 水文站水位分析
4.1.3.2 湖区水域面积变化
4.2 河网概化
4.3 模型算法
4.3.1 河网水流运动计算原理
4.3.1.1 微段水动力计算原理
4.3.1.2 河段水动力计算原理
4.3.1.3 汉点水动力计算原理
4.3.2 河网泥沙运动计算原理
4.3.2.1 非耦合解非恒定饱和输沙模型
4.3.2.2 非耦合解恒定饱和输沙模型
4.4 数据同化技术
4.4.1 基本原理
4.4.1.1 似然计算
4.4.1.2 重采样
4.4.1.3 多样性保证
4.4.1.4 粒子滤波同化效果评价指标
4.4.2 粒子滤波同化系统基本流程
4.4.3 荆江一洞庭湖河网数值模型粒子滤波关键技术应用
4.4.3.1 粒子集合
4.4.3.2 计算流程
4.4.3.3 多样性保证
4.5 模型率定与验证
4.5.1 初始条件
4.5.2 边界条件
4.5.3 参数设置
4.5.4 率定结果
4.5.5 验证结果
4.5.5.1 验证年份洪水过程同化模拟过程
4.5.5.2 数据同化模型校正效果验证
4.5.5.3 同化效果评价
第五章 水沙预测及河湖演变趋势分析
5.1 还原还现水沙特征分析
5.1.1 还原水沙特征分析
5.1.1.1 还原计算原理
5.1.1.2 还原水沙特征分析
5.1.2 还现水沙特征分析
5.1.2.1 还现计算原理
5.1.2.2 还现水沙特征分析
5.2 水沙变化与洞庭湖冲淤模拟
5.2.1 2003—2008水文系列预测30年
5.2.2 2003—2012水文系列预测30年
5.2.3 2009—2018水文系列预测30年
5.3 小结
第六章 新水沙条件下洞庭湖调控对策研究
6.1 三峡调节下典型洪水过程
6.1.1 1995年洪水补偿调度
6.1.2 1996年洪水补偿调度
6.1.3 1998年洪水补偿调度
6.1.4 2016年洪水补偿调度
6.1.5 2017年洪水补偿调度
6.2 工程体系治理对策
6.2.1 松滋口建闸
6.2.1.1 工程方案
6.2.1.2 调度方案
6.2.2 城陵矾建闸
6.2.2.1 枢纽调度运行原则
6.2.2.2 工程任务
6.3 河湖疏浚治理对策
6.4 水资源补给对策
第七章 结论与建议
7.1 结论
7.2 建议
参考文献