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出版者:科学

作者:余新晓

出品人:

页数:307

译者:

出版时间:2007-7

价格:68.00元

装帧:

isbn号码:9787030193780

丛书系列:

图书标签:

• 流域水文
• 侵蚀动力学
• 水土保持
• 地貌学
• 地质灾害
• 土壤侵蚀
• 水力学
• 生态水文
• 环境科学
• 河流演变

泥沙运动与河流演变：地表水文过程的综合研究 图书简介 本书深入探讨了地表水文过程中的关键环节——泥沙输运与河流形态的动态演变。本书旨在为水利工程、河流地貌学、环境科学以及自然资源管理领域的专业人士和研究生提供一个全面、深入且具有实践指导意义的理论框架和分析工具。 第一部分：水沙相互作用的基础理论 本书首先构建了理解泥沙运动和河流演变所需的理论基础。这部分内容侧重于水动力学与泥沙运动之间的复杂耦合关系。 1.1 边界层水流理论与湍流结构： 详细阐述了贴近河床的边界层流动特性，这是泥沙起始运动的关键区域。内容涵盖了均化流速廓线、湍流脉动特性及其对床面剪切力的影响。重点分析了湍流涡旋在泥沙悬移和爬行运动中的能量传递机制，并引入了先进的湍流模型，如RANS（雷诺平均纳维-斯托克斯方程）模型在水沙相互作用研究中的应用局限与修正方法。 1.2 泥沙组分与运动机制分类： 对不同粒径泥沙（黏土、粉砂、沙粒、卵石）的物理特性，如比重、棱角度、固结程度等，进行了细致的描述。在此基础上，系统梳理了泥沙运动的四种主要模式：床面滚动（Traction）、爬行（Saltation）、悬移（Suspension）和推移（Wash load）。每种运动模式的临界条件、能量需求和输运效率的计算方法被详细推导和讨论，特别是针对混合粒径床面的起动条件判定。 1.3 泥沙输运的量纲分析与无因次化： 本书强调了从物理机制出发进行问题简化和模型构建的重要性。引入了相似性原理，对控制泥沙输运的关键参数（如水流速度、水深、泥沙粒径、床面粗糙度）进行了系统的量纲分析。推导了多个重要的无因次参数，如Froude数、Shear Reynolds数、Bed-load Transport Number（如Shields参数的现代修正形式）等，并阐释了这些参数在不同尺度水流条件下预测泥沙运动的适用性。 第二部分：泥沙输运的定量模型与实践应用 本部分聚焦于如何将理论转化为可操作的定量计算模型，并应用于实际工程问题。 2.1 悬移泥沙输运的理论模型： 深入探讨了基于扩散理论的悬移泥沙浓度廓线模型，包括经典麦克唐纳（MacDonald）公式和其后继的修正模型。重点分析了泥沙的再悬移过程和沉降速率对浓度分布的影响，特别是对高浓度水流中泥沙团聚效应（Flocculation）的处理方法。介绍了二维及三维水沙联合数值模型中，对悬移泥沙输运项的离散化方法和求解稳定性分析。 2.2 爬行与推移泥沙的计算方法： 详细比较了经验公式法（如Meyer-Peter Müller公式、Laursen公式）和基于动量守恒的物理模型（如Einstein-Meyer 导出的两步法）。对于爬行和推移泥沙的独特计算挑战，本书提供了针对不同水流强度和床面特征的参数校准指南。特别关注了对粗糙床面（如卵石河床）的适用性分析。 2.3 冲淤平衡与河床整体响应： 分析了水流携带泥沙能力与实际输运量之间的不平衡如何导致河床的冲蚀（Scour）或淤积（Aggradation）。引入了“冲淤反应函数”的概念，用于描述河床形态对水沙条件变化的反馈机制。讨论了床面垫层（Armoring）现象的形成机制及其对河床整体稳定性的影响。 第三部分：河流形态动力学：水流与河床的相互作用 本书的第三部分将视角从点状或线状的泥沙输运扩展到整个河流系统的宏观形态演变。 3.1 河流的自组织特性与主控因素： 阐述了河流系统作为耗散结构所表现出的自组织现象，如蜿蜒（Meandering）和分岔（Braiding）的形成机理。重点分析了Sinuosity（蜿蜒度）与坡度、流量变异性、以及土壤抗剪强度之间的关系。引入了“特征尺度分析”方法，用于识别控制特定河流形态的关键水文和地质参数。 3.2 蜿蜒河流的动力学演变： 深度剖析了蜿蜒河流的横向动力过程，包括岸坡的侵蚀、弯曲处的深槽形成、以及凹岸和凸岸的泥沙堆积。利用了基于能量梯度理论的侧向迁移率模型，并讨论了植被对岸坡稳定性的影响（Vegetative Resistance）。内容涵盖了预测河流主轴线迁移路径的方法。 3.3 辫状河与分流系统的复杂性： 针对辫状河（Braided Rivers），分析了其多水道、宽浅的特点。核心在于对水流在分汊口处的分配规律和对水下沙洲（Bars）的形成、生长和消亡过程的模拟。讨论了辫状河的形成是由于高输沙量、高变异性流量以及易于侵蚀的床沙共同作用的结果。 第四部分：特殊环境下的水沙过程与工程对策 本部分关注在极端或复杂工程条件下泥沙运动的特殊表现，并提出相应的工程控制策略。 4.1 水库与人工渠道的泥沙动力学： 聚焦于水库的泥沙淤积问题，分析了水库库区流速降低导致的泥沙沉积模式（三角洲式、侧向式）。详细介绍了清淤技术（如冲刷、机械清挖）的效率评估。在渠道方面，讨论了如何通过设计水力几何参数和合理配置过水断面，实现渠道的“自净”能力，避免不必要的冲淤。 4.2 洪水与极端事件中的泥沙运动： 研究了洪水过程中，水流能量的急剧增加对河床和堤防的影响。重点关注了洪水期对桥墩和人工构造物的局部冲刷（Local Scour）预测模型，包括深水和急流条件下的临界冲刷深度的计算。讨论了如何利用不透水材料或抛石垫层等工程措施来控制关键断面的冲刷。 4.3 泥沙对水环境质量的影响： 从水环境角度，探讨了泥沙作为污染物载体的角色。分析了泥沙对水体浑浊度、光照穿透度以及营养盐和重金属吸附迁移的影响机制。这部分内容为水质模型与水沙模型耦合提供了基础。 总结 本书结构严谨，从微观的湍流剪切力到宏观的河流系统形态演变，构建了一个完整的研究体系。书中引入了大量的实测数据案例和先进的数值模拟思路，旨在提供一个深入理解和精准预测复杂水沙过程的综合性参考手册。

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我是一个喜欢思考生活细节的普通人，但偶尔也会跳出日常的琐碎，去关注一些更宏大的议题。《流域侵蚀动力学》这个书名，虽然听起来很专业，但其中蕴含的“动力”和“过程”却让我产生了一种联想。我常常在想，很多事物的发展，不也像是一个个“流域”，有其源头，有其流向，更有其内在的驱动力吗？我猜想，这本书会用一种科学的视角，去解读自然界中那些看似平淡却又无比强大的力量。也许，书中会像是在讲述一个关于“时间”和“改变”的故事。它会解释，看似平静的水流，如何积聚力量，最终塑造出雄伟的山谷；又或者，看似坚硬的岩石，如何在日积月累的侵蚀下，渐渐变得斑驳陆离。我期待着，这本书能提供给我一种看待事物的新方式，让我不仅仅看到事物的表象，更能理解它们背后默默运转的规律和机制，即使这个规律是关于水和土的。

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我一直是一个对自然科学有着浓厚兴趣的普通读者，尤其喜欢那种能够解释世界运行方式的书籍。《流域侵蚀动力学》这个书名，立刻吸引了我的注意力。它听起来像是关于地球表面如何被塑造的科学故事，而“动力学”这个词则暗示了其中会涉及能量、过程和变化。我猜想，这本书会带领我们穿越时空，去理解河流、雨水、甚至冰川是如何一步步地雕刻出我们今天所见的壮丽地貌。我脑海中浮现出各种生动的场景：山体滑坡时的轰鸣，河流咆哮着冲刷河床，冰川缓慢而坚定地移动，所到之处皆被改变。这本书的名字让我感到一种科学的严谨性，同时又充满了对自然现象的敬畏。我希望能从中学习到关于侵蚀过程背后的物理和化学原理，了解不同地质条件下的侵蚀差异，以及气候变化如何影响这些动力过程。我渴望这本书能像一位经验丰富的向导，带领我走进一个充满未知和神奇的自然实验室，让我得以窥探地球表面不断演变的奥秘。

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最近工作压力很大，急需一些能让我暂时逃离现实，进入一个全新世界的内容来放松身心。我普段就喜歡看一些有深度、有思考性的東西，而不是淺顯的娛樂。我對複雜的系統和它們之間的相互作用很感興趣，尤其是那些能夠幫助我理解宏觀世界如何運轉的知識。《流域侵蚀动力学》這個書名，讓我覺得它可能蘊含著一套關於自然界系統運行規則的學說。我猜想，書中會像一個精密的齒輪一樣，把各種地理要素——比如降水、坡度、岩石類型、植被覆蓋——按照嚴謹的邏輯聯繫起來，展示它們如何共同作用，最終形成我們今天看到的各種地形地貌。我尤其好奇“侵蝕”這個詞，它似乎帶有一種緩慢而持續的改變，卻能帶來翻天覆地的結果。這讓我想到了生活中許多類似的道理，看似微不足道的行動，長久下來卻能產生巨大的影響。我希望這本書能給我帶來一種全新的視角，讓我從更宏觀、更深刻的角度去審視自然界的規律，並將這種洞察力應用到對其他複雜系統的理解中。

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当我走在野外，看到那些被河流切割出的深邃沟壑，或是被风沙侵蚀得千疮百孔的山岩时，总会不禁思考，是什么力量在如此漫长的时间里，默默地改变着大地的面貌？《流域侵蚀动力学》这个书名，精准地触及了我内心深处的疑问。我期待这本书能够深入浅出地解答我的好奇。我设想，书中会详细阐述河流侵蚀的各种机制，例如挟带、推移、冲刷等等，并会分析不同流域的地质构造、坡度变化、水流速度等因素如何影响侵蚀的强度和形态。我特别希望能从书中了解，人类活动，比如森林砍伐、修建水利工程等，是如何改变流域的侵蚀动力学，甚至引发更为严重的水土流失问题的。这本书的名字让我联想到一幅幅动态的画面：奔腾的泥石流、蜿蜒的河道、逐渐崩塌的山坡……我希望它能为我揭示这一切背后的科学原理，让我对我们赖以生存的地球，有一个更清晰、更深刻的认识。

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我一直对地貌的形成过程充满好奇，尤其是在大自然鬼斧神工的雕刻下，山川河流如何一步步勾勒出如今的模样。当我看到《流域侵蚀动力学》这本书名时，我的脑海里立刻浮现出壮丽的峡谷、奔腾的河流以及那些默默侵蚀着岩石的细微力量。虽然我并不是专业的水文学家或地质学家，但这个书名本身就散发着一种探索自然的魅力，让我迫不及待地想要翻开它，去理解那些塑造我们星球的看不见的动力。我尤其对书名中“动力学”这个词感到着迷，它暗示着书中会深入探讨侵蚀过程的内在机制、驱动因素以及它们如何随时间演变。我设想着书中会用大量的图表和模型来解释河流的侵蚀能力、土壤的抗侵蚀性以及降雨、坡度等环境因素的作用。也许，我还能从中了解到不同类型的侵蚀，比如水蚀、风蚀、冰蚀，以及它们在不同地理环境下的表现形式。总之，这本书的名字就像一道通往自然奥秘的门扉，让我充满了求知的渴望，希望它能解答我心中关于地貌形成的长久疑问。

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