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出版者:海洋出版社

作者:井口正男(日)

出品人:

页数:307

译者:张忍顺

出版时间:1991-06

价格:6.40

装帧:平装

isbn号码:9787502700935

丛书系列:

图书标签:

• 水力学
• 漂沙
• 流沙
• 泥沙
• 河道
• 水文
• 海岸工程
• 土力学
• 环境流体力学
• 计算流体力学

《漂沙与流沙的水力学》 一、 篇章概览与核心议题 本书致力于深入剖析“漂沙”与“流沙”两大关键现象背后潜藏的水力学原理，并在此基础上探讨其在自然界与工程领域中的广泛应用与影响。全书共分为四个主要篇章，旨在构建一个由基础理论向实践应用的系统性知识框架，为读者提供一个全面而深刻的理解。 第一篇：流体力学基础与颗粒输运的理论基石 本篇旨在为读者打下坚实的流体力学基础，重点关注与颗粒输运直接相关的概念。我们将从流体的基本性质入手，如粘度、密度、表面张力等，并在此基础上介绍流体的运动状态，包括层流与湍流。湍流作为自然界和工程中更普遍存在的现象，其内在的复杂性和能量耗散机制将是重点阐述的对象。 随后，我们将引入颗粒输运的理论基石。这包括对颗粒的基本物理性质，如粒径、密度、形状、粗糙度等的讨论，以及这些性质如何影响颗粒在流体中的受力情况。我们将详细阐述重力、浮力、曳力、升力等作用在颗粒上的各种力，并分析这些力如何在不同流态下共同作用，决定颗粒的运动轨迹。 本篇还将深入探讨颗粒在流体中的沉降过程，包括斯托克斯沉降定律及其适用范围，以及在湍流状态下颗粒的随机运动和惯性效应。此外，还将介绍颗粒浓度、分布以及其与流体动力学行为之间的相互作用，为后续章节中更复杂的现象分析奠定理论基础。 第二篇：漂沙的动力学机制与形态演化 本篇将聚焦于“漂沙”现象，即颗粒在流体中长期悬浮并随之输运的过程。我们将详细解析颗粒得以悬浮的动力学机制，重点在于理解湍流中的脉动速度如何克服颗粒的重力，维持其在水体中的悬浮状态。我们将讨论不同流速、不同颗粒特性（如粒径、密度）以及不同水体环境（如水深、流态）如何影响颗粒的悬浮能力和悬浮浓度。 在此基础上，我们将探讨漂沙的输运过程。这包括对悬浮颗粒的平均速度、速度分布以及侧向扩散的分析，并介绍常用的输沙方程和模型，用于量化悬移质的输沙率。我们将分析能量在颗粒输运过程中的传递和转化，以及颗粒浓度梯度如何影响流体的流变特性。 本篇还将深入研究漂沙形态的演化，例如泥沙在河道中的沉积、冲刷以及形成的沙垄、沙波等地形特征。我们将从水动力学角度解释这些形态的形成原因，以及它们与水流状态、泥沙供应量之间的耦合关系。例如，床面附近的流速分布、切应力以及颗粒在床面上的滑动和跳跃行为，将是理解床沙运动的基础。 第三篇：流沙的力学行为与环境相互作用 本篇将转向“流沙”这一概念，重点关注颗粒在床面上的运动以及由此引发的一系列动力学现象，尤其是与高浓度泥沙流或塑性流体类似的流变特性。我们将深入研究颗粒在床面上的滚动、跳跃（跳跃输沙）等运动模式，并分析这些运动模式发生的条件和概率。 我们将重点关注高浓度泥沙流的流变学特性。在某些极端条件下，泥沙颗粒浓度会非常高，以至于泥沙颗粒之间的碰撞和摩擦成为主要的力学作用。我们将讨论这种高浓度泥沙流的行为，例如其剪切应力、粘度以及屈服应力等流变参数，并分析这些参数如何受到颗粒浓度、粒径分布、颗粒形状以及流体性质的影响。 本篇还将探讨流沙行为与环境之间的相互作用。例如，泥沙在坡度较大的区域（如山体滑坡、泥石流）如何表现出流沙特性，以及其运动速度、破坏力如何受到地形、含水量等因素的影响。我们还将讨论流沙在海岸带、三角洲等区域的输运和沉积过程，以及这些过程对海岸线演变、生态环境的影响。 第四篇：漂沙与流沙的水力学应用与挑战 在掌握了漂沙与流沙的理论基础和力学机制后，本篇将重点探讨这些现象在工程实践中的广泛应用以及当前面临的挑战。 在水利工程领域，本书将详细阐述漂沙与流沙的概念如何应用于水库泥沙淤积预测、河道整治、围垦工程、港口航道疏浚等。我们将讨论如何利用水力学原理优化设计方案，减少泥沙对工程设施的影响，提高工程效益。例如，在河流治理中，理解漂沙的输运规律可以帮助我们设计合理的截沙措施或导沙结构；在水库设计中，预测泥沙淤积能够帮助我们合理规划库容和进行清淤方案的制定。 在其他相关领域，例如地质学中的沉积岩形成、滑坡泥石流灾害的防治、海洋工程中的海底管线铺设、甚至是在颗粒材料处理的工业过程中，流沙和漂沙的力学行为都扮演着重要的角色。我们将探讨这些领域的应用案例，并分析其中的水力学原理。 最后，本篇也将讨论当前研究中仍存在的挑战和未来发展方向。例如，精确模拟高浓度泥沙流的复杂流变行为、准确预测极端天气事件下的泥沙输运变化、以及开发更高效的泥沙控制技术等。我们将强调跨学科合作的重要性，以期在未来解决更复杂的工程和环境问题。 通过这四个篇章的循序渐进的论述，《漂沙与流沙的水力学》旨在为读者提供一个关于颗粒在流体中运动的全面、深入且具有实践指导意义的理解。本书的目标是激发读者对这一复杂而迷人领域的研究兴趣，并为相关从业者和研究者提供坚实的理论支撑和解决实际问题的思路。

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说实话，拿到《漂沙与流沙的水力学》这本书时，我内心是充满期待的。我一直对那些宏伟的自然景象，比如波涛汹涌的大海、蜿蜒流淌的长河，以及那些在风沙中变幻莫测的沙漠地貌，有着浓厚的兴趣。我想了解，是什么样的力量驱动着这些自然现象，特别是水和沙子之间是如何协同作用，创造出如此壮丽的景观。这本书的名字直击我的痒点，我预想中，它会用一种相对易懂的方式，结合大量的图表和实例，向我解释例如泥石流是如何形成的，河床为何会不断改变，又或者沙丘是如何移动的。我渴望能够理解那些关于流速、密度、颗粒大小对输沙能力的影响，甚至希望能够了解到如何通过水力学的原理来防治水土流失，或者保护海岸线。然而，当我深入阅读后，我发现这本书的视角更为宏大，它似乎并不满足于简单的现象描述，而是试图从更根本的物理规律出发，去探究水沙相互作用的内在机制。那些公式和模型，虽然让我感到一丝畏惧，但同时也激发了我更深层次的好奇心。我开始思考，如果我能理解这些，是不是就能以一种全新的眼光去审视那些我熟悉的自然景观，从而发现隐藏在表象之下的科学之美。

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初读《漂沙与流沙的水力学》，最大的感受便是它极其详实且严谨的学术风格。我原本设想，这本书或许会是一本偏向科普性质的读物，用通俗易懂的语言阐述水沙相互作用的原理。然而，事实是，它更像是一本为专业研究者量身打造的学术专著。书中充斥着大量的数学公式、物理模型和实验数据，每一个概念的提出都经过严密的逻辑推导和论证。我注意到作者在介绍一个模型时，会追溯其理论根源，详细解释每一步的推导过程，并且会引用大量相关的学术文献，这充分体现了其学术的严谨性。尽管我并非此领域的专业人士，但即便只是浏览这些内容，也能感受到作者在这方面付出的巨大心血和深厚的学术功底。我尝试着去理解其中关于颗粒输移的动量守恒方程，以及流体动力学在描述沙粒运动时的应用，虽然有些地方对我来说依然是挑战，但这种深度的探究让我对水沙相互作用的理解上升到了一个全新的层面。它不仅仅是关于“沙子被水冲走”这么简单，背后蕴含着复杂的物理机制。

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阅读《漂沙与流沙的水力学》的过程中，我深深体会到了科学探索的艰辛与乐趣。一开始，我被书名所吸引，以为它会是一本关于水与沙子相互作用的自然科学读物，想象着书中会描绘出波澜壮阔的海岸线演变，或是令人惊叹的沙漠奇观。然而，当我翻开书页，迎接我的是一系列复杂的数学模型和理论推导，这让我一度感到无从下手。但我并没有因此放弃，我试图从最基础的概念入手，去理解那些方程背后所代表的物理意义。我注意到作者在描述一个现象时，会详细解释其发生的机理，例如水流速度如何影响沙粒的悬浮，不同粒径的沙子在水流中的行为差异，以及宏观的水沙运动如何由微观的颗粒相互作用累积而成。尽管有些推导过程对我来说仍有难度，但我能够感受到作者在其中倾注的严谨思考和对细节的极致追求。这本书让我明白，看似简单的自然现象背后，往往蕴藏着深刻的科学原理，而这些原理的探究，需要耐心、毅力和不断的思考。

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这本《漂沙与流沙的水力学》大概是我近几年读过最令人“抓狂”的书了。从书名来看，我本以为会是一本关于水沙相互作用的科普读物，或许会涉及一些基础的流体力学原理，再辅以一些生动的案例，讲述沙漠的形成、海岸线的侵蚀，又或是河流三角洲的演变。但事实是，我打开的却像是一扇通往高深学问的神秘大门，门上的锁匙是用我小学还没完全掌握的数学公式铸成的。翻开第一页，就被密密麻麻的符号和希腊字母淹没，我的脑海里立刻闪过无数关于“伯努利方程”、“纳维-斯托克斯方程”的模糊记忆，但它们似乎远远不够理解眼前这些更为复杂的张量表示和积分形式。我尝试着去理解其中的公式推导，看着那些变量在纸上跳跃，试图捕捉它们背后所代表的物理意义，但每当我以为自己抓住了一丝脉络，下一行公式又会将我拉回迷茫的深渊。作者似乎完全没有考虑到像我这样的普通读者，或者说，他完全沉浸在自己的学术世界里，将最前沿的研究成果一股脑地倾泻出来，丝毫没有留给读者喘息的空间。我甚至怀疑，这本书的读者群体是不是只限于那些身处象牙塔中、以解方程为乐的博士生。尽管如此，我仍然在努力，试图从中汲取哪怕一点点的养分，哪怕只是理解其中某个微小的概念，也足以让我觉得自己离“水力学”这个词又近了一步。

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《漂沙与流沙的水力学》这本书，与其说是一本读物，不如说是一扇通往精密科学世界的大门。我原以为，它会像许多科普读物一样，用生动的语言和形象的比喻来解释水沙相互作用的奥秘，让我这个对自然现象充满好奇的读者能够轻松理解。我脑海中浮现的画面是，作者会细致地描绘泥沙在河流中的运移轨迹，或是风沙如何塑造出奇特的沙漠地貌，并辅以一些有趣的实验和小故事。然而，当我真正开始阅读，我便被书中严谨的数学模型和物理方程所震撼。作者似乎直接跳过了“为什么”和“是什么”的直观描述，而是径直进入了“如何计算”和“如何预测”的领域。那些符号和公式，对我这个非专业人士来说，犹如天书。我尝试着去理解其中关于流体动力学和颗粒动力学的基本原理，试图将那些抽象的数学语言与现实世界的水沙运动联系起来，但过程充满了挑战。这本书让我明白，科学的深度往往隐藏在看似枯燥的公式之中，而真正的理解，需要付出额外的努力和耐心去解构和吸收。

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