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序 1

第一章　水文学及水资源 1

摘要 1

1.1　水文学及水资源学科概述 2

1.1.1　学科背景及其重要性 2

1.1.2　学科体系与研究范围及任务 3

1.2　国际水文科学的近期进展和发展方向 5

1.2.1 国际水文研究计划 5

1.2.2 国际水文科学的发展方向 6

1.2.3　国际水文科学研究的热点和难点 7

1.3.1　水文循环研究 9

1.3　国内近期水文学研究综述 9

1.3.2　地表水文研究 12

1.3.3　地下水和土壤水文学研究 15

1.3.4　应用水文学研究 19

1.3.5　水问题研究 21

1.4　水文学研究现状与存在问题及研究前沿 22

1.4.1　研究现状 22

1.4.2　存在问题 22

1.4.3　研究前沿 23

1.5　国际水资源研究的近期进展与发展方向 23

1.5.1 国际水资源研究的新进展——可持续水资源管理 23

1.5.2 国际水资源研究的热点和难点 27

1.6　国内近期水资源研究综述 28

1.6.1　水资源评价 29

1.6.2　西北地区水资源合理开发利用与生态环境保护研究 29

1.6.3　全国水中长期供求计划研究 30

1.6.4　六大江河和若干湖泊的治污研究 30

1.6.5 中国工程院重大咨询项目——中国可持续发展水资源战略研究 31

1.7　水资源研究现状与存在问题及研究前沿 31

1.7.1 研究现状 31

1.7.2　存在问题 32

1.7.3　研究前沿 32

1.8　水文学及水资源学科的发展战略与研究需求 33

1.9.2　重大课题 34

1.9.1 战略重点——节水防污型社会建设与水安全保障 34

1.9　战略重点与重大课题 34

1.10　结语 37

参考文献及参考资料 37

Abstract 39

第二章　水生态与水环境 41

摘要 41

2.1　水生态与水环境研究进展综述 42

2.1.1　概述 42

2.1.2　国际前沿研究 42

2.1.3　发展趋势 45

2.1.4　国内外研究差距 46

2.2.2　不同水环境中污染物的迁移转化 47

2.2.1　概述 47

2.2　水生态与水环境应用基础研究进展 47

2.2.3　水体富营养化 50

2.2.4　生物多样性及水利工程长期生态学效应 52

2.2.5　河道生态需水量及关键生物生态水力学 53

2.2.6　河流生态系统健康与水利水电规划的生态环境影响评价 55

2.2.7　高新技术应用及流域水环境模拟 58

2.3　河流生态修复 59

2.3.1　生态恢复的缘起 59

2.3.2　河流生态恢复的目标 61

2.3.3　河流保护行动的发展阶段 63

2.3.4　小结 66

2.4.1 概述 67

2.4　与可持续发展相关的水利科技理论研究综述 67

2.4.2　水生态与水环境承载力 68

2.4.3　水生态系统与水环境的价值化 69

2.4.4　水生态与水环境标准体系 69

2.4.5　可持续发展的水生态系统管理模式 70

2.4.6　循环经济 71

2.4.7　水环境与经济协调发展的理论研究趋势 71

参考文献及参考资料 71

Abstract 74

第三章　防洪减灾 75

摘要 75

3.1　概述 76

3.2　发展现状与趋势 77

3.2.1 国内外防洪减灾领域发展的总趋向 77

3.2.2 国内外防洪减灾科技发展的现状和趋势 80

3.3　主要热点与难点问题及研究重点 86

3.3.1　防洪减灾战略调整与洪水风险管理 86

3.3.2　重大突发性洪水灾害的应急管理 87

3.3.3　蓄滞洪区、滩区、圩垸的合理发展与减灾模式 88

3.3.4　城市型水灾害与防洪减灾对策 90

3.3.5　防汛指挥系统现代化体系 91

3.3.6　实现洪水资源化的对策措施 92

3.4.1　美国洪泛区管理与洪水保险体制的沿革 93

3.4　主要经验和实例 93

3.4.2 日本治水计划的沿革及经验教训 95

3.4.3　越南因地制宜推进防洪减灾战略的做法及经验 97

3.4.4　南美国家城市化引起的治水新问题及对策 98

3.5　小结 98

参考文献及参考资料 100

Abstract 103

第四章　农村水利 105

摘要 105

4.1　农业节水 106

4.1.1　概述 106

4.1.2 国内外农业节水研究的趋势及热点问题 107

4.1.3　农业节水领域国外发展的现状与我国的主要差距 111

4.1.4　我国农业节水领域中存在的主要技术问题 116

4.1.5　小结 121

4.2　农田排水 122

4.2.1　概述 122

4.2.2　国内外发展现状及趋势 122

4.2.3　农田排水技术领域中的重大技术问题及研究内容 125

4.2.4　小结 127

4.3　大中型灌区管理现代化 127

4.3.1 概述 127

4.3.2 国内外灌区现代化管理的现状及发展趋势 128

4.4.1 概述 133

4.4　农村供水 133

4.3.4　小结 133

4.3.3　灌区现代化管理的重大科技问题及研究内容 133

4.4.2　国内外发展的现状及趋势 134

4.4.3　小结 136

4.5　牧区水利 137

4.5.1　概述 137

4.5.2 国内外研究的现状及发展趋势 137

4.5.3　牧区水利发展的主要经验和实例 138

4.5.4　牧区水利的重大科技问题及研究内容 139

4.5.5　小结 139

参考文献及参考资料 140

Abstract 142

摘要 143

第五章　工程水力学 143

5.1　高水头大流量泄流水力学 144

5.1.1　概述 144

5.1.2 泄洪消能 145

5.1.3　泄洪冲刷 153

5.1.4　水流的空化空蚀与减蚀措施 156

5.1.5　泄水建筑物的流激振动 158

5.1.6　泄洪雾化 159

5.1.7　水力学原型观测 161

5.1.8　水力学数字实验室 162

5.1.9　我国水工水力学研究的发展趋势 163

5.2.2　输水系统水力学 165

5.2.1　概述 165

5.2　通航船闸水力学 165

5.2.3　输水阀门水力学 167

5.2.4　引航道水力学及其他水力学问题 169

5.2.5 未来船闸水力学研究重点 170

5.3　长距离调水工程中的水力控制 170

5.3.1 概述 170

5.3.2 长距离调水工程中的水力控制问题及其研究进展 170

5.3.3　长距离调水工程深埋长隧洞输水的明流与压力流研究 172

5.3.4　长距离调水工程中的水力摩阻问题 172

5.4　生态环境水动力学的研究进展 172

5.4.1　概述 172

5.4.2　羽流特性的理论研究与实践 173

5.4.3　污染物质的迁移、扩散、降解及水质模型研究 174

5.4.4　水污染控制与水环境容量 177

5.4.5　生态水质模型与生态水力学 178

5.4.6　生态环境水力学的发展需求 179

5.5　水信息学的发展 179

5.5.1 概述 179

5.5.2　水信息学及其主要研究内容 180

5.5.3　水信息学的进展 180

5.5.4　我国水信息学的未来 182

参考文献及参考资料 183

Abstract 187

摘要 189

第六章　河流泥沙 189

6.1 河流泥沙的研究历程 190

6.2　我国河流泥沙研究的成就 191

6.2.1 河流泥沙运动力学的基本理论 191

6.2.2　高含沙水流的运动机理与理论 196

6.2.3　河流模拟 198

6.2.4　水库泥沙 200

6.2.5　河道演变 201

6.2.6　治河工程 202

6.3　河流泥沙研究的新趋势 204

6.3.1　传统的基础理论 204

6.3.2　流域模型——数字河流系统 205

6.3.3　河口海岸泥沙运动力学 206

6.3.4　河流动力地貌学 206

6.3.5　环境泥沙生态学 207

6.3.6　水资源开发利用对河流演变和生态环境的影响 208

6.3.7　流域管理 208

6.4　结束语 209

参考文献及参考资料 209

Abstract 216

第七章　水土保持 219

摘要 219

7.2.1　土壤侵蚀的区域分布规律 220

7.2　国内土壤侵蚀与水土保持的发展现状及趋势 220

7.1　概述 220

7.2.2　土壤侵蚀类型的复杂多样性 223

7.2.3　水土流失的主要危害 224

7.2.4　国外土壤侵蚀的研究现状及趋势 226

7.2.5　我国土壤侵蚀的研究现状及趋势 227

7.2.6　我国水土流失的治理成效 232

7.2.7　土壤侵蚀研究的展望 233

7.3　小结 235

参考文献及参考资料 236

Abstract 239

第八章　水工结构 241

摘要 241

8.1.1　水工建筑物的发展历程 242

8.1　综述 242

8.1.2　坝工建设的发展趋势 246

8.1.3　水工结构研究的热点问题 246

8.2　大体积混凝土应力与开裂的分析方法研究 247

8.2.1　混凝土材料本构关系的研究 247

8.2.2　应用线弹性断裂力学模拟混凝土开裂的研究 249

8.2.3　应用非线性断裂力学模拟混凝土开裂的研究 250

8.3　大体积混凝土的温度应力及其控制 253

8.3.1　大体积混凝土裂缝的成因及防裂措施 253

8.3.2　碾压混凝土的温控防裂特点 254

8.3.3　温度场和温度应力的仿真分析 255

8.3.4　今后的研究课题 257

8.4　高混凝土坝地震响应的分析研究 257

8.4.1　坝体结构与地基的动力相互作用 258

8.4.2　库水动水压力对坝体地震响应的影响 259

8.4.3　坝体的动力非线性反应分析 261

8.4.4　高混凝土坝地震响应分析的其他相关问题 262

8.5　碾压混凝土坝 263

8.5.1　碾压混凝土坝的特点及发展概况 263

8.5.2　高碾压混凝土重力坝的层面抗滑稳定 266

8.5.3　碾压混凝土拱坝 267

8.5.4　碾压混凝土的施工特点 267

8.6　水工结构的科学计算 268

8.5.5　碾压混凝土坝尚待解决的问题 268

参考文献及参考资料 270

Abstract 274

第九章　岩土工程 275

摘要 275

9.1　概述 276

9.2　水利工程中的土工结构物 277

9.2.1　高土石坝工程 277

9.2.2　堤防工程 290

9.3　岩体工程 293

9.3.1 地下工程 293

9.3.2　岩质边坡工程 295

9.4　环境岩土与地质灾害 297

9.4.1　环境岩土工程 297

9.4.2　地质灾害 298

9.4.3　岩土工程的风险分析与风险管理 300

9.5　国内外的研究差距与展望 302

9.5.1　岩土工程建设的可持续发展问题 302

9.5.2　地下工程建设的发展 302

9.5.3　岩土工程的基础性研究与信息化 303

9.5.4　岩土工程建设的体制与管理及技术标准 303

9.5.5　西部大开发对我国岩土工程研究的推进 304

参考文献及参考资料 304

Abstract 306

摘要 309

第十章　水利工程施工 309

10.1 我国水利工程施工技术的历史进程 310

10.2　基础工程 310

10.2.1　岩石地基处理 310

10.2.2　覆盖层处理 312

10.2.3　锚固支护技术 315

10.2.4　隧道掘进机 316

10.3　堤防工程 317

10.3.1　垂直防渗技术 317

10.3.2　土工合成材料应用 318

10.3.3　堤防质量检测技术 318

10.4.1　施工导流 319

10.4　导截流工程 319

10.4.2　施工截流 320

10.5　大坝施工 322

10.5.1　面板堆石坝施工 322

10.5.2　碾压混凝土坝施工 323

10.5.3　常规混凝土施工 325

10.5.4　预应力混凝土 326

10.6　地下工程 326

10.6.1　地下厂房 327

10.6.2　水工隧道 327

10.6.3　地下工程支护 328

10.7.1　爆破理论研究新进展 329

10.7　爆破技术 329

10.7.2　爆破实践探索新进展 332

10.8　施工管理 333

10.8.1　进度管理 334

10.8.2　质量管理 335

10.8.3　信息管理 336

10.8.4　安全管理 336

10.9　未来需要研究的科技问题 337

10.10　小结 339

参考文献及参考资料 339

Abstract 341

摘要 343

第十一章　水工材料 343

11.1　概述 344

11.2　环境因素与混凝土耐久性 345

11.2.1 国内外发展的现状及趋势 345

11.2.2 国内外研究的热点和难点 347

11.2.3 国内外在该领域发展的主要经验和实例 347

11.2.4 我国在该领域科学研究的特点以及与发达国家的主要差距 348

11.2.5　我国在该领域的科研队伍及主要科研成果 348

11.3　混凝土外加剂与高性能混凝土 349

11.3.1 国内外发展的现状及趋势 349

11.3.2 国内外研究的热点和难点 353

11.3.3 国内外在该领域发展的主要经验和实例 353

11.3.4　我国在该领域科学研究的特点以及与发达国家的主要差距 354

11.4.1 国内外发展的现状及趋势 355

11.4　高分子材料新进展及其在水利工程中的应用 355

11.3.5　我国在该领域的科研队伍及主要科研成果 355

11.4.2 国内外研究的热点和难点 360

11.4.3 国内外在该领域发展的主要经验和实例 361

11.4.4　我国在该领域科学研究的特点以及与发达国家的主要差距 361

11.4.5　我国在该领域的科研队伍及主要科研成果 362

11.5　水工结构修补与加固材料及其理论 364

11.5.1 国内外发展的现状及趋势 364

11.5.2 国内外研究的热点和难点 366

11.5.3 国内外在该领域发展的主要经验和实例 367

11.5.4　我国在该领域科学研究的特点以及与发达国家的主要差距 369

11.5.5　我国在该领域的科研队伍及主要科研成果 370

11.6.1 国内外发展的现状及趋势 371

11.6　水环境与水生态工程新材料 371

11.6.2 国内外研究的热点和难点 373

11.6.3 国内外在该领域发展的主要经验和实例 373

11.6.4　我国在该领域科学研究的特点以及与发达国家的主要差距 373

11.6.5　我国在该领域的科研队伍及主要科研成果 374

11.7　小结 374

参考文献及参考资料 375

Abstract 378

第十二章　地质勘探 379

摘要 379

12.1.2　大口径钻探新技术 380

12.1.1　砂卵石层金刚石钻进和取样技术 380

12.1　钻探新技术 380

12.1.3　岩芯定向技术 381

12.1.4　倒垂孔钻进技术 382

12.1.5　潜孔锤跟管钻进技术 383

12.2　地质技术 383

12.2.1 同位素技术 384

12.2.2　水力截获技术 384

12.2.3　地质过程仿真技术 385

12.2.4　计算机模拟试验技术 385

12.2.5　三维地质建模与可视化技术 386

12.2.6　地质力学模型试验技术 386

12.2.7　地基承载力及地基土密度原位测试新技术 387

12.2.8　岩体基本质量分级评价技术与方法 388

12.2.9　地下水模拟计算机软件系统 389

12.2.10　水资源勘查评价与水环境监测新技术 390

12.2.11　地质灾害勘查评价与监测预报新技术 390

12.2.12　裂隙岩体各向异性渗透参数测定技术 391

12.2.13　边坡摄像快速地质编录技术 392

12.3　工程地质数值分析与计算机技术应用 392

12.3.1　工程地质勘察原始数据的统计分析技术 392

12.3.2　工程地质问题的数值分析技术 393

12.3.3　计算机制图和工程地质数据库 394

12.4　遥感与信息技术 394

12.5.1 电法勘探新技术 395

12.5　工程物探技术 395

12.5.2　地质雷达技术 396

12.5.3　浅层地震反射新技术 397

12.5.4　面波勘探技术 397

12.5.5　层析成像（CT）技术 398

12.5.6　瞬变电磁法技术 398

12.5.7　可控源音频大地电磁法（CSAMT） 398

12.5.8　全波列声波测井新技术 399

12.5.9　桩基无损检测新技术 399

12.5.10　三维地震勘探新技术 399

12.5.12　工程VSP新技术 400

12.5.11　屏蔽聚焦测深新技术 400

12.5.13　微重力勘探 401

12.5.14 CMR核磁共振 401

12.5.15　钻孔彩色电视观察 401

12.5.16　浑水水下地形探测技术 401

12.5.17　“水声呐”水下地形回声勘测技术 402

12.5.18　走航式适航水深测量系统 403

12.6　关键勘察技术的发展方向及其工程应用 403

参考文献及参考资料 409

Abstract 411

第十三章　信息技术应用 413

摘要 413

13.1.2　数据存储技术 414

13.1.1 计算机数据传输技术 414

13.1　计算机网络传输与数据存储及软件技术 414

13.1.3 网络与信息安全防护技术 416

13.1.4　中间件技术 416

13.1.5　工作流技术 416

13.1.6 门户技术 417

13.1.7　存在问题与展望 417

13.2　遥感技术及其在水利行业的应用 418

13.2.1　遥感技术的发展现状和趋势 418

13.2.2　遥感技术在水利行业的应用现状 423

13.2.3　存在问题与展望 430

13.3　GIS技术及其在水利行业的应用 431

13.3.1　CIS技术的发展现状和趋势 431

13.3.2　CIS技术在水利行业的应用现状 433

13.3.3　存在问题与展望 437

13.4　GNSS技术及其在水利行业的应用 437

13.4.1 GNSS技术及其发展 437

13.4.2　GNSS技术在水利行业的应用 439

13.4.3　存在问题与展望 440

13.5　“3S”集成技术及其在水利行业的应用 441

13.5.1 概述 441

13.5.2　“3S”集成原理 441

13.5.3　“3S”集成技术及其在水利行业的应用 442

13.6　建议 446

参考文献及参考资料 447

Abstract 449