Fundamentals of Fluvial Geomorphology pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Charlton, R.

出品人:

页数:280

译者:

出版时间:2007-12

价格:$ 180.80

装帧:

isbn号码:9780415334532

丛书系列:

图书标签:

河流地貌学
冲积地貌
水文地貌
河流动力学
沉积地貌
地貌演化
河流过程
地表过程
地球科学
地理学

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具体描述

Rivers are significant geomorphological agents, they show an amazing diversity of form and behaviour and transfer water and sediment from the land surface to the oceans. This book examines how river systems respond to environmental change and why this understanding is needed for successful river management. Highly dynamic in nature, river channels adjust and evolve over timescales that range from hours to tens of thousands of years or more, and are found in a wide range of environments. This book provides a comprehensive overview of recent developments in river channel management, clearly illustrating why an understanding of fluvial geomorphology is vital in channel preservation, environmentally sensitive design and the restoration of degraded river channels.It covers: flow and sediment regimes - flow generation, flow regimes, sediment sources, transfer and yield; channel processes - flow characteristics, processes of erosion and sediment transport, interactions between flow and the channel boundary, deposition; channel form and behaviour - controls on channel form, channel adjustments, floodplain development, form and behaviour of alluvial and bedrock channels; response to change - how channels have responded to past environmental change, impacts of human activity, reconstructing past changes; and, river management - the fluvial hydrosystem, environmental degradation, environmentally sensitive engineering techniques, river restoration, and the role of the fluvial geomorphologist. "Fundamentals of Fluvial Geomorphology" is an indispensable text for undergraduate students. It provides straightforward explanations for important concepts and mathematical formulae, backed up with conceptual diagrams and appropriate examples from around the world to show what they actually mean and why they are important. A colour plate section also shows spectacular examples of fluvial diversity.

水流地貌学原理：地表物质迁移与景观塑造的动力学解析图书简介本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探讨地球表面水流系统（河流、溪流、冲积扇、三角洲等地貌单元）的形成、演化及其所涉及的复杂物理过程。我们不关注特定的“河流地貌学基础”教材内容，而是将焦点放在驱动地表物质迁移、塑造我们所见河流形态与空间分布的基本动力学原理和跨尺度过程上。本书将地貌学视为一个开放的、受控于气候、构造和岩性约束的动态系统，致力于揭示水流在不同时间尺度和空间尺度上对地表物质的剥蚀、搬运、沉积作用的定量描述和机制阐释。 --- 第一部分：基础物理过程与物质输运机制本部分奠定理解所有水流地貌演化的物理基础，侧重于水力学、泥沙运动学以及介质响应。 1. 水流动力学基础：从边界层到洪水波我们将详细回顾适用于自然水流环境的流体力学原理，超越理想化的层流模型。重点分析湍流结构在泥沙悬移和床面起动中的核心作用。内容涵盖：湍流的统计特性与脉动：探讨速度脉动如何驱动近床层泥沙的非均匀起动和再悬移过程。重点分析雷诺应力在近壁面动量交换中的作用。能量耗散与河床粗糙度：深入研究水流与河床之间的能量交换机制。分析河床形态（如沙波、卵石层）如何影响曼宁系数或谢才系数，以及这种反馈如何影响水流的坡降和侵蚀潜力。非恒定流分析：考察瞬时流量变化（如洪水过程）对水动力学的影响。引入圣维南方程组的简化形式，用于模拟洪水波的传播特性，并探讨这些瞬态力如何重塑河道微地貌。 2. 泥沙运动学：起动、搬运与分级这是地貌塑造的核心。本书将泥沙运动视为一个概率性过程，而非简单的阈值响应。床面起动理论的批判性评估：不仅介绍谢依尔斯（Shields）曲线，更深入探讨其在非均匀颗粒、粘性土层及生物结皮存在时的局限性。引入基于张力波（Tractive Force）和动能的起动判据。搬运模式的定量描述：分离并量化床面负载（Bedload Transport）和悬移负载（Suspended Load）。床面负载的分析将侧重于滚动、跃移和冲刷的速率方程，并探讨如何使用统计模型（如概率密度函数）描述颗粒在床面上的运动。沉积动力学：考察泥沙在流速降低区域的沉降速率。引入扩散模型来描述悬移泥沙在垂直水体中的重新分配，以及沉积物粒径分布如何受流速梯度和停留时间控制。 3. 介质响应与流固耦合地貌的响应不仅仅是水流对沉积物的简单作用，还涉及介质自身的特性。非固结沉积物的本构关系：探讨松散沉积物的剪切强度、孔隙度与有效应力之间的关系。分析水流作用下，沉积物骨架的重新排列（液化或固结）如何改变其抗冲刷能力。粘性土层的响应：引入剪切应力与粘土层屈服强度（Yield Strength）的概念，解释在低流速下粘性土层（如淤泥质河床）的抗冲刷机制，以及裂隙和干燥对冲刷阈值的影响。 --- 第二部分：河流系统几何学、形态与反馈机制本部分从宏观角度审视河流系统的空间配置和动态平衡，强调反馈回路在地貌维持中的作用。 4. 河流平衡与形态动力学本书将河流形态视为对特定输入（流量、泥沙负荷、坡度）的瞬时或长期响应。平衡纵比概念的深化：不将坡度视为固定参数，而是将其视为泥沙负荷和水力因子共同作用的结果。讨论“调整”（Grading）过程的速率与地貌响应的滞后性。蜿蜒与辫状的机制差异：详细分析导致蜿蜒（Meandering）和辫状（Braided）形态出现的流体力学条件。蜿蜒的形成机制聚焦于银行侵蚀与弯曲内侧的沉积物堆积之间的正反馈循环；而辫状形态则与高床载负荷、高率波动性和易于侵蚀的银行相关联。河道演化的非线性模型：引入简单的元胞自动机或反应-扩散模型，展示在局部扰动下，如何自发地形成宏观尺度的河道模式，强调非线性的重要性。 5. 冲积扇与三角洲：汇流与分流的动力学探讨河流在从山前到平原或从陆地到水体（湖泊或海洋）的过渡地带所形成的复杂堆积地貌。冲积扇的物质分配：分析扇面坡度、水道迁移与水道分流（Avulsion）的控制因素。重点阐述水流在扇缘的再分配如何受入河流速、出水口抬升和地下水位的共同影响。三角洲的沉积物平衡：考察河流动力、波浪作用和潮汐作用（河流-波浪、河流-潮汐三角洲）之间的竞争关系。利用沉积物平衡方程来预测三角洲前缘的进积速率、侵蚀速率以及分汊（Distributary）的寿命。 6. 侵蚀地貌的量化：剥蚀率与地形演化将水流地貌学与山脉隆升和气候变化背景下的整体景观演化联系起来。水力侵蚀方程的尺度效应：探讨河谷的形成与河流溯源侵蚀（Headward Erosion）过程。引入水流剪切应力与水力磨蚀（Abrasion）的耦合模型来估算区域剥蚀率。条带状侵蚀（Rill and Gully Erosion）：深入分析土壤侵蚀在微观尺度上如何累积成宏观的沟壑系统，并探讨植被覆盖和土壤类型对启动阶段的控制。 --- 第三部分：地貌响应与跨尺度耦合本部分将水流地貌置于更大的地球系统背景下，关注气候、构造和岩性对长期演化的控制作用。 7. 气候与构造的长期控制河流系统并非孤立存在，其长期形态和侵蚀潜力受制于区域构造抬升速率和气候变率。构造活动与坡度反馈：分析构造抬升如何增加坡降，进而驱动水流能量增加，导致侵蚀率上升，形成“剥蚀响应”的循环。探讨河流在断裂带附近的捕获（Stream Capture）与不协调（Discordance）现象。气候变率与地貌响应时间：考察冰期-间冰期循环、降雨强度变化如何影响河流的输沙能力和河床的稳定性。分析地貌系统对气候变化的“记忆”和“滞后”现象。 8. 岩性控制下的地貌异质性不同的岩石和土壤类型，对水流的抵抗力显著不同，这是决定区域地貌景观差异的关键。差异侵蚀的机制：阐述硬岩层（如基岩）和软沉积物（如黄土、松散沉积物）在水流作用下的反应差异。分析节理和裂隙密度如何通过控制水力磨蚀和侧向侵蚀，影响基岩河谷的形态（V形谷、峡谷）。自组织临界性（Self-Organized Criticality, SOC）的视角：从复杂系统科学的角度审视河流系统对扰动的响应。讨论在特定条件下，河流系统是否倾向于在无外部调控下，达到一个接近临界状态的自我组织过程，从而解释为何小型扰动与大型灾害（如大洪水、通道迁移）会以幂律分布的形式出现。本书的最终目标是提供一套严谨的分析框架，使读者能够运用物理学和数学工具，解构我们所观察到的、不断变化的地表水流地貌景观。