河流水沙生态综合管理

前言
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 *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35
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
彩图