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第1章 长江上游水、沙、生态状况及存在的问题 1

1.1 长江上游自然地理特征 1

1.1.1 地质 1

1.1.2 地貌 2

1.1.3 气候 4

1.1.4 水文 6

1.1.5 植被 8

1.1.6 土壤 8

1.2 长江上游河流泥沙特征 9

1.2.1 流域侵蚀特征 9

1.2.2 河流泥沙数量与来源 12

1.2.3 河流泥沙粒径与输移 13

1.2.4 泥沙变化 18

1.3 长江上游生态环境变化 19

1.3.1 生态环境问题 19

1.3.2 生态环境变化 20

1.4 长江上游水资源变化趋势 25

1.4.1 水资源量 25

1.4.2 径流变化趋势 26

参考文献 30

第2章 长江上游植被-侵蚀动力学分析及治理方略 32

2.1 引言 32

2.2 植被及其影响因素 35

2.2.1 植被与气候、土壤和人类活动的关系 35

2.2.2 植被覆盖度、植被厚度和植被活力 37

2.2.3 生态应力 37

2.2.4 植被修复、生态弹性和植被演替 38

2.3 滨河植被 39

2.3.1 滨河植被在河床演变中的作用 39

2.3.2 滨河植被调查方法 41

2.3.3 利用滨河植被研究河床演变 44

2.4 植被-侵蚀动力学 47

2.4.1 生态应力的定量表达 47

2.4.2 植被-侵蚀动力学方程组 49

2.4.3 植被-侵蚀动力学模型的应用及参数的确定 51

2.5 植被-侵蚀状态图及其应用 55

2.5.1 植被-侵蚀状态图 55

2.5.2 典型流域的植被-侵蚀状态图 58

2.6 我国主要流域植被-侵蚀动力学分析 63

2.6.1 植被-侵蚀动力学参数的经验关系 64

2.6.2 黄土高原植被-侵蚀动力学分析 70

2.6.3 长江上游地区植被-侵蚀动力学分析 74

2.6.4 华北土石山区植被-侵蚀动力学分析 79

2.6.5 南方红壤侵蚀区植被-侵蚀动力学分析 79

2.7 水土流失地区人工加速植被演替的动力学过程 80

2.7.1 造林加速植被恢复发育与土壤侵蚀变化过程 82

2.7.2 造林加速植被演替过程 84

2.8 不同主导物种对植物多样性及土壤侵蚀的作用 87

参考文献 96

第3章 人工阶梯-深潭系统及山区下切河流的治理——以云南小江吊嘎河为例 100

3.1 山区河流下切及对环境生态的影响 100

3.2 阶梯-深潭系统及其地貌和生态作用 102

3.2.1 阶梯-深潭系统 102

3.2.2 阶梯-深潭系统的发育条件 104

3.2.3 阶梯-深潭系统的地貌及生态作用 105

3.2.4 人工阶梯-深潭系统的应用 106

3.3 吊嘎河泥沙运动规律 107

3.3.1 吊嘎河概况 107

3.3.2 水文及输沙特点 108

3.3.3 来沙条件对推移质输沙的影响 112

3.3.4 行移质的概念 117

3.4 人工阶梯-深潭系统治理吊嘎河 120

3.4.1 人工阶梯结构施工、试验布设及观测 121

3.4.2 地貌过程 124

3.4.3 水生栖息地变化 127

3.4.4 水生生态变化 130

3.5 结论 133

参考文献 134

第4章 三峡、葛洲坝运用对下游河床演变的影响及优化调控 139

4.1 引言 139

4.2 三峡下游河道概况及水沙条件 139

4.2.1 三峡—葛洲坝两坝间河道概况 139

4.2.2 葛洲坝下游宜昌—枝城河段概况 141

4.2.3 葛洲坝下游近坝段河道条件及河床组成特征 141

4.2.4 近坝段河道来水来沙特征 143

4.2.5 近坝段河道水流条件 143

4.2.6 葛洲坝近坝段河道演变过程及枢纽运用的影响 144

4.2.7 近坝段河床演变特点 145

4.2.8 葛洲坝近坝段河道冲淤的影响因素 147

4.2.9 宜昌枯水位的下降及其影响因素 148

4.3 三峡工程初期运行对水沙条件的影响 150

4.3.1 对三峡运行后下游水沙条件变化的预测 150

4.3.2 三峡水库蓄水后的宜昌来水来沙变化 151

4.4 下游长河段河道演变对宜昌枯水位的影响及对策分析 153

4.4.1 三峡运行后长距离河道冲刷的可能影响 153

4.4.2 应采取的水库调度及河道工程措施分析 153

4.5 二维水流模型对宜昌—枝城河段整治工程效果的分析 154

4.5.1 二维水流数学模型的率定和验证 154

4.5.2 枝城水位变动对宜昌水位的影响 157

4.5.3 维持宜昌水位的工程方案比较 158

4.6 二维水流泥沙模型对宜昌—枝城河段长时段动床计算 168

4.6.1 二维水流泥沙数学模型基本方程 168

4.6.2 二维泥沙数学模型的率定 172

4.6.3 基于2003年、2004年宜枝河段冲刷后水位变化资料的计算分析 174

4.6.4 三峡水库运行初期20年宜枝河段冲淤二维数模计算 177

参考文献 181

第5章 长江中下游江湖演变及治理环境 182

5.1 长江中下游河床演变 182

5.1.1 长江中下游河道基本特征 182

5.1.2 长江中下游干流河道来水来沙特征 185

5.1.3 长江中下游河道洪枯水位变化 190

5.1.4 长江中下游河道演变 197

5.2 湖泊演变 206

5.2.1 洞庭湖的演变 207

5.2.2 鄱阳湖的演变 220

5.3 治理环境及措施初探 229

5.3.1 河道治理工程 229

5.3.2 长江荆南三口五河的治理设想 231

5.3.3 降低城螺河段洪水位人工措施效果分析 235

参考文献 240

第6章 水资源优化配置理论与应用 242

6.1 绪论 242

6.2 水资源可持续利用复杂性理论体系框架 245

6.2.1 可持续发展理论 245

6.2.2 水资源可持续利用理论 247

6.2.3 水资源可持续利用的复杂性分析 250

6.3 河流生态环境需水理论与方法 253

6.3.1 河流生态环境需水量内涵 253

6.3.2 河流基流量 254

6.3.3 河流生态环境需水量 259

6.4 水资源优化配置复杂性建模理论 261

6.4.1 水资源优化配置原则与标准 261

6.4.2 水资源优化配置的复杂性建模方法与步骤 264

6.4.3 水资源优化配置的目标度量 264

6.4.4 水资源优化配置整体模型 270

6.5 水资源配置智能优化算法 273

6.5.1 演化算法及演化策略 273

6.5.2 可变外部存储多目标演化策略（DAES） 274

6.5.3 实例测试 278

6.5.4 水资源优化配置整体模型的DAES求解 280

6.6 水资源配置方案协同学评价方法 284

6.6.1 水资源配置的协同性分析 284

6.6.2 有序度评价模型 286

6.6.3 协调度评价模型 287

6.6.4 公平度评价模型 290

6.6.5 可持续度评价模型 292

6.7 汉江中下游水资源优化配置研究 294

6.7.1 汉江中下游干流供水区概况 294

6.7.2 水资源系统概化及方案设计 294

6.7.3 汉江中下游生态环境需水量 296

6.7.4 汉江中下游水资源优化配置结果分析 297

6.7.5 水资源配置方案评价 299

参考文献 300

第7章 长江中游河床演变和生物栖息地的数学模拟 302

7.1 二维水沙数学模型研究进展 302

7.2 二维水沙数学模型 306

7.2.1 控制方程 306

7.2.2 数值计算格式 311

7.2.3 边界条件及动边界技术 313

7.2.4 计算方法 314

7.2.5 几个重要的关系式及关键问题的处理 315

7.3 模型在长江中游卵石夹沙河段河床演变研究中的应用 318

7.3.1 概述 318

7.3.2 河段概况 319

7.3.3 模型验证 321

7.3.4 模型在三峡工程运行初期宜昌—枝城河段冲淤预测中的应用 328

7.4 模型在长江中游典型弯曲分汊河段河床演变及航道整治研究中的应用 331

7.4.1 河段概况、水沙特征及演变规律 332

7.4.2 模型验证 335

7.4.3 模型在三峡工程运行初期瓦口子—马家咀河段冲淤预测中的应用 341

7.4.4 模型在航道整治工程方案研究中的应用 344

7.5 模型在长江中游典型顺直（微弯）河段河床演变研究中的应用 347

7.5.1 河段概况、水沙特征及演变规律 347

7.5.2 模型验证 349

7.5.3 模型在三峡工程运行初期周天河段冲淤预测中的应用 354

7.6 中华鲟栖息地适合度数值模拟 357

7.6.1 生态模型研究进展 357

7.6.2 中华鲟栖息地适合度模型 358

7.6.3 二维水沙数学模型基本方程的修正 364

7.6.4 模型验证 368

7.7 结论 373

参考文献 375

第8章 长江中下游江湖阻隔的生态学效应及修复方略 379

8.1 引言 379

8.2 江湖阻隔对物种多样性的影响 379

8.2.1 江湖阻隔对浮游生物物种多样性的影响 379

8.2.2 江湖阻隔对大型水生植物物种多样性的影响 380

8.2.3 江湖阻隔对底栖动物物种多样性的影响 381

8.2.4 江湖阻隔对鱼类物种多样性的影响 381

8.3 江湖阻隔对群落组成和资源量的影响 382

8.3.1 江湖阻隔对浮游生物群落组成的影响 382

8.3.2 江湖阻隔对水生植物群落分布与组成的影响 383

8.3.3 江湖阻隔对底栖动物群落组成的影响 385

8.3.4 江湖阻隔对天然鱼苗资源的影响 385

8.4 江湖阻隔生态学效应的作用机制 386

8.4.1 江湖阻隔对浮游生物群落的作用机制 386

8.4.2 江湖阻隔对水生植物群落的作用机制 387

8.4.3 江湖阻隔对底栖动物群落的作用机制 388

8.4.4 江湖阻隔对鱼类群落的效应机制 391

8.4.5 江湖阻隔生态学效应的综合机制 391

8.5 长江河流-泛滥平原生态系统的保护原则与修复对策 393

8.5.1 河流-泛滥平原生态系统保护原则 393

8.5.2 长江泛滥平原自然保护区整体设计框架 393

参考文献 395

第9章 长江口地貌及生态演变和平衡条件 397

9.1 长江河口的基本特征 397

9.2 流域水沙变化与河口洪水作用 399

9.3 长江河口区动力特性 402

9.3.1 潮汐潮流 402

9.3.2 余流 403

9.3.3 波浪 403

9.3.4 盐淡水混合 404

9.4 河口分汊格局的形成过程 405

9.4.1 南北支与崇明岛演化 405

9.4.2 南北港演化 406

9.4.3 南北槽演化 408

9.5 长江口生态演变和平衡条件 422

9.5.1 崇明东滩 423

9.5.2 横沙东滩和九段沙 425

9.5.3 南汇边滩 426

9.5.4 长江河口冲淤平衡的临界来沙条件分析 428

参考文献 430

第10章 长江泥沙概算和河流综合治理 432

10.1 长江流域泥沙概算 432

10.1.1 泥沙概算方法及长江泥沙研究概况 432

10.1.2 长江流域泥沙输移 433

10.1.3 长江流域水土流失及土壤侵蚀量分析 439

10.1.4 长江流域固体侵蚀物的输运及泥沙沉积量分析 441

10.1.5 长江流域泥沙概算方法 446

10.2 需沙量研究 449

10.2.1 河流泥沙灾害与泥沙资源化 449

10.2.2 长江河床演变需沙 450

10.2.3 长江河道采砂 453

10.2.4 长江口造地需沙 454

10.2.5 人为减沙及流域缺沙量分析 457

10.3 嘉陵江流域泥沙概算 458

10.3.1 嘉陵江流域泥沙输移 458

10.3.2 嘉陵江流域土壤侵蚀 462

10.3.3 嘉陵江流域固体物质的输运 464

10.3.4 嘉陵江流域泥沙沉积量分析 465

10.4 考虑河流健康的综合治理方向 467

10.4.1 河流健康指标体系 467

10.4.2 河流综合管理的必要性和内容 469

10.4.3 河流综合治理的原则 471

参考文献 480

第11章 长江水沙污染对鱼类的影响和底栖动物生态评价 487

11.1 水沙污染对长江中下游鱼类的影响 487

11.1.1 引论 487

11.1.2 样品采集与处理 487

11.1.3 水体质量 491

11.1.4 底泥中重金属含量及底泥质量 494

11.1.5 长江中下游鱼体重金属含量 499

11.1.6 水沙污染对鱼类的影响 503

11.2 长江流域底栖动物调查及水生态评价 507

11.2.1 研究区域概况 507

11.2.2 不同河段的底栖动物群落组成及多样性 513

11.2.3 河床演变条件对底栖动物的影响 516

11.2.4 长江流域的水质污染现状 518

11.2.5 长江流域水生态治理重点 520

参考文献 521