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第0章 绪论 1

第1章 基本概念与河流管理问题 5

1.1 河流基本概念 5

1.1.1 水循环 5

1.1.2 河网 6

1.1.3 最小能耗原理 11

1.1.4 泥沙 13

1.1.5 输移质 17

1.1.6 河型 20

1.1.7 河流特征 23

1.1.8 化学特征 25

1.1.9 河流生态 27

1.2 我国河流管理的主要问题 33

1.2.1 水资源 33

1.2.2 洪水 35

1.2.3 土壤侵蚀 42

1.2.4 污染和富营养化 44

1.2.5 水库管理 47

1.2.6 河流利用 51

1.2.7 生态保护与河流综合管理 53

思考题 55

参考文献 56

第2章 植被-侵蚀动力学 60

2.1 侵蚀与植被 60

2.1.1 侵蚀 60

2.1.2 植被 66

2.2 作用于植被的生态应力 72

2.2.1 自然生态应力 72

2.2.2 人为生态应力 74

2.2.3 长期生态应力、短期生态应力和瞬时生态应力 76

2.2.4 致死应力和损伤应力 78

2.2.5 脆弱植被 79

2.2.6 植被演替 80

2.3 植被-侵蚀动力学 82

2.3.1 损伤应力作用下植被活力的动力学响应 82

2.3.2 植被-侵蚀动力学方程组 84

2.3.3 植被-侵蚀动力学模型及参数的确定 86

2.3.4 植被-侵蚀状态图及其应用 92

2.4 我国主要流域植被-侵蚀动力学分析 97

2.4.1 我国典型水土流失地区的选取 97

2.4.2 植被-侵蚀动力学参数的经验关系 98

2.4.3 黄土高原植被-侵蚀动力学分析 105

2.4.4 长江上游地区植被-侵蚀动力学分析 110

2.4.5 华北土石山区植被-侵蚀动力学分析 114

2.4.6 南方红壤侵蚀区植被-侵蚀动力学分析 115

2.4.7 水土流失地区人工加速植被演替的动力学过程 116

2.4.8 造林加速植被恢复发育与土壤侵蚀变化过程 118

2.4.9 造林加速植被演替过程 120

2.5 滨河植被 123

2.5.1 冲积河流的滨河植被 123

2.5.2 滨河植被在河床演变中的作用 125

2.5.3 树木年轮地貌学 129

2.5.4 河边植被调查方法 132

思考题 135

参考文献 137

第3章 滑坡和泥石流 143

3.1 简介 143

3.1.1 崩塌与滑坡 143

3.1.2 泥石流 145

3.2 滑坡和泥石流引起的灾害 146

3.2.1 滑坡和泥石流在我国的主要分布 146

3.2.2 滑坡灾害 148

3.2.3 泥石流灾害 150

3.3 滑坡、泥石流的机理 154

3.3.1 滑坡 154

3.3.2 两相泥石流 156

3.3.3 伪一相泥石流 166

3.4 滑坡和泥石流的预报与防治 175

3.4.1 滑坡的预报和防治 175

3.4.2 泥石流的预报 178

3.4.3 预警系统 179

3.4.4 泥石流控制工程 179

附录 非牛顿体滚波现象的数学推导 184

思考题 187

参考文献 187

第4章 山区下切河流的演变与管理 190

4.1 概述 190

4.2 河道下切的原因 193

4.3 下切河流的演变 197

4.4 基岩河道 202

4.5 阶梯-深潭系统 209

4.5.1 山区河溪中阶梯-深潭系统 209

4.5.2 阶梯-深潭系统的实验研究 215

4.5.3 阶梯-深潭系统在河床演变中的作用 219

4.6 河床阻力结构 223

4.6.1 肋状结构 223

4.6.2 满天星结构 224

4.6.3 岸石结构 225

4.6.4 簇丛结构 226

4.7 河道下切对环境的影响 228

4.8 控制河道下切的方法 232

4.8.1 概述 232

4.8.2 控制河道下切的人工结构 235

4.8.3 修复方法 238

思考题 241

参考文献 242

第5章 泥沙运动和河床演变过程 256

5.1 冲积河流的水文特征 256

5.2 明渠水力学 258

5.2.1 层流和紊流 258

5.2.2 急流和缓流 260

5.2.3 涡黏性系数 260

5.2.4 明渠流的流速分布 262

5.2.5 猝发过程 263

5.3 河流床面形态 264

5.3.1 床面形态的发展 264

5.3.2 低能态和高能态 271

5.4 阻力 273

5.4.1 明渠流的消能 273

5.4.2 阻力的组成成分 275

5.4.3 冲积河流阻力的处理方法 276

5.5 沉速和起动流速 280

5.5.1 液体中颗粒沉速 280

5.5.2 浮力和群体沉速 282

5.5.3 起动流速 284

5.6 输沙 285

5.6.1 Meyer-Peter和Muller推移质公式 285

5.6.2 悬移质公式 286

5.7 高含沙水流 288

5.7.1 概述 288

5.7.2 高含沙水流性质 289

5.7.3 高含沙洪水时的输沙特性 291

5.7.4 高含沙洪水的冲淤特性 297

5.7.5 冲淤过程对水力特性的影响 302

5.8 河型及河床演变 304

5.8.1 弯曲型河流 304

5.8.2 顺直河流 307

5.8.3 分汊河流 308

5.8.4 游荡河流 311

5.8.5 网状河流 314

5.9 非恒定输沙和河道运动力学 315

5.9.1 河道运动力学 315

5.9.2 河道运动强度和水流移床力 316

5.9.3 河床惯性 319

5.9.4 改道 321

5.10 河床演变分析的新方法 323

5.10.1 水沙动态图 323

5.10.2 河流泥沙矩阵 324

思考题 326

参考文献 327

第6章 防洪和水沙管理——以黄河为例 332

6.1 洪水灾害和防洪 332

6.1.1 黄河流域 332

6.1.2 历史上的洪灾 334

6.1.3 黄河治理的历史 338

6.1.4 治理河流的理念 341

6.2 现代的治理策略 341

6.2.1 宽河固堤 341

6.2.2 束水攻沙 342

6.2.3 水库调控 343

6.2.4 堤防工程 343

6.2.5 分滞洪工程 345

6.2.6 植树造林和淤地坝 345

6.2.7 调水调沙 347

6.2.8 疏浚 348

6.3 水资源开发 350

6.3.1 概况 350

6.3.2 实例分析——黄河三角洲 352

6.4 黄河治理新问题 356

6.4.1 水力发电降低河道过流能力 356

6.4.2 滩区的开垦增加洪灾的损失 359

6.4.3 黄河引水造成断流 360

6.4.4 工程出险 362

6.4.5 引水改变河道演变过程 364

6.4.6 黄河三角洲河道稳定和造陆 366

6.5 三门峡水利枢纽的经验教训 371

6.5.1 三门峡水利枢纽 372

6.5.2 水库泥沙管理 376

6.5.3 潼关高程和渭河泥沙淤积 379

6.5.4 平衡输沙模型 383

6.5.5 河型 384

6.5.6 三门峡水库坝下冲淤 385

6.6 黄河水沙管理新策略 387

6.6.1 改宽浅河槽为窄深河槽 387

6.6.2 海水冲刷 388

6.6.3 人造高含沙洪水 390

6.6.4 跨流域调水 391

6.6.5 解放滞洪区 391

思考题 392

参考文献 392

第7章 筑坝及水库的管理 395

7.1 河流筑坝 395

7.2 大坝对环境和生态的影响 400

7.2.1 水库水质 400

7.2.2 水库泄流 404

7.2.3 水质控制 405

7.2.4 生态影响 407

7.3 水库泥沙淤积管理 413

7.3.1 水库泥沙淤积及其对环境的影响 413

7.3.2 水库淤积的类型 415

7.3.3 水库淤积治理策略 416

7.3.4 异重流 421

7.4 溃坝与拆坝 423

7.4.1 溃坝 423

7.4.2 风险分析 428

7.4.3 拆坝 429

7.5 三峡工程建设及管理 435

7.5.1 工程目的 435

7.5.2 大坝设计 439

7.5.3 三峡工程的施工 441

7.5.4 泥沙淤积和管理措施 443

7.5.5 环境和社会影响 451

思考题 457

参考文献 457

第8章 河流生态与河流生态修复 464

8.1 河流生态系统 464

8.1.1 河流生态系统的空间要素 464

8.1.2 生物群落 468

8.1.3 生态条件 473

8.2 生态功能及动态平衡 476

8.2.1 河流的生态功能 476

8.2.2 栖息地 477

8.2.3 通道 479

8.2.4 过滤和屏蔽 480

8.2.5 源和汇 481

8.2.6 动态平衡 481

8.3 生态应力 483

8.3.1 概述 483

8.3.2 自然应力 483

8.3.3 人为生态应力 487

8.3.4 外来物种入侵 495

8.4 河流生态系统评价 499

8.4.1 指示物种 499

8.4.2 生物多样性指标 502

8.4.3 快速生态评价 505

8.4.4 栖息地评估 508

8.4.5 栖息地模拟 511

8.5 生态修复 518

8.5.1 河内结构用于栖息地恢复 518

8.5.2 河道恢复 524

8.5.3 生态修复的设计 527

8.5.4 人工湿地与食物斑块 528

8.5.5 流域和滨河植被恢复 530

8.5.6 建坝河流和渠道化河流的生态修复 532

8.5.7 其他生态应力作用下的生态系统恢复 533

思考题 535

参考文献 535

第9章 河流综合管理 545

9.1 河流综合管理原则 545

9.1.1 河流治理 545

9.1.2 河床稳定性 547

9.1.3 河流管理的原则 553

9.1.4 河流极限流速定律 561

9.2 泥沙与河床结构 564

9.2.1 河流网络 565

9.2.2 河床结构与推移质运动的等价律 570

9.2.3 泥沙概算——粒径级配分析方法 584

9.3 河流综合管理 595

9.3.1 采用人工阶梯-深潭系统防治河流灾害和修复河流生态 596

9.3.2 人工阶梯-深潭系统治理泥石流 603

9.3.3 陆地生态系统管理中的人工林树种选择 613

思考题 617

参考文献 618