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长江中下游河槽物理过程
作者：程和琴等 著
出版社：科学出版社
出版时间：2021-06-01
ISBN：9787030682413
定价：¥398.00
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内容简介
《长江中下游河槽物理过程》以流域这一缩微版地球系统为对象，采用岸基、船基和天基等多模态传感器的现场测量与历史资料、数值模型相结合方法，系统分析气候变化和海平面上升与人类活动叠加作用下长江中下游河槽潮流与径流、推移质、微地貌、河势演变等基本物理过程及其对边坡稳定性和桥墩冲刷的影响。
作者简介
暂缺《长江中下游河槽物理过程》作者简介
目录
目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究长江中下游河槽物理过程在生产实践中的重要意义 1
1.2 地貌概况 1
1.3 径流输沙概况 3
1.4 流域与河口工程简介 5
1.5 本书编写的构思和布局 7
1.6 河槽物理过程的研究现状 8
1.6.1 流域侵蚀基准面 8
1.6.2 潮区界 9
1.6.3 潮动力 11
1.6.4 河口河槽悬沙运动与观测 13
1.6.5 河口河槽水动力信息的定量采集与分析 14
1.6.6 推移质运动观测与研究 19
1.6.7 河床阻力 21
1.6.8 河口河槽冲淤演变与微地貌对人类活动的自适应行为 28
1.6.9 长江中下游干流河槽河势演变 33
1.6.10 江湖汇流河段河槽演变分析 39
1.6.11 河槽边坡稳定性分析 40
1.6.12 感潮河段桥墩冲刷研究 45
第2章 长江河口三角洲系统海平面上升 50
2.1 海平面上升 50
2.2 上海沿岸海平面上升原因 51
2.3 理论海平面上升 52
2.4 城市地面沉降 53
2.5 局域海平面上升 54
2.6 局域海平面下降 56
2.7 海平面上升预测值 57
2.8 地区深度基准抬升 57
第3章 河口潮区界 59
3.1 研究方法 59
3.1.1 水文数据收集与预处理 59
3.1.2 水位频谱分析 60
3.2 近年潮区界变化范围 61
3.2.1 **流量 61
3.2.2 潮区界上界 61
3.2.3 潮区界下界 62
3.2.4 潮区界变动特征 63
3.2.5 流量、潮差与潮区界关系 66
3.2.6 影响潮区界变化的影响因素 68
3.2.7 潮区界变动的影响因素 70
第4章 长江河口潮动力变化 73
4.1 研究区域和分析技术路线 74
4.1.1 长江大通至南京河段 74
4.1.2 长江河口段 74
4.2 研究方法 75
4.2.1 水文数据的收集与预处理 75
4.2.2 水下地形数据收集与处理 77
4.2.3 水文年分级 77
4.2.4 水位序列分析方法 78
4.2.5 潮汐特征系数计算 80
4.3 长江河口潮汐动力变化特征 80
4.3.1 近口段(大通至南京河段)潮汐动力变化特征 80
4.3.2 河口段潮汐动力变化特征 86
4.4 长江河口潮汐动力特征影响因素 97
4.4.1 近口段(大通至南京河段)潮汐动力特征对径流变化的响应 97
4.4.2 河口段潮汐动力特征对地形变化的响应 109
4.4.3 河口潮汐动力特征对气候变化及海平面上升的响应 116
4.5 结语 118
第5章 长江河口段典型河槽悬移质变化 121
5.1 资料与方法 121
5.1.1 历史资料收集 121
5.1.2 现场测量 124
5.1.3 水样采集及悬沙浓度分析 125
5.1.4 调和分析 126
5.1.5 数据同化处理 126
5.1.6 优势流、优势沙计算 126
5.2 潮汐变化特征 127
5.2.1 北港上段潮汐变化特征 127
5.2.2 北槽中上段潮汐变化特征 128
5.2.3 南汇南滩水域潮汐变化特征 130
5.3 潮流变化特征 131
5.3.1 北港上段潮流变化特征 131
5.3.2 北槽中段潮流变化特征 131
5.3.3 南汇南滩水域潮流变化特征 132
5.4 悬沙浓度变化特征 133
5.4.1 北港上段悬沙浓度变化特征 133
5.4.2 北槽中段悬沙浓度变化特征 133
5.4.3 南汇南滩水域悬沙浓度变化特征 134
5.5 河口河槽悬移质输运机制 135
5.5.1 研究方法 136
5.5.2 潮流特性 137
5.5.3 泥沙动力特性 140
5.5.4 水体纵向输运机制 142
5.6 重大工程对长江口典型河槽水沙特征的影响 146
第6章 基于光学遥感的河口**浑浊带水动力信息分析 148
6.1 资料来源 148
6.1.1 TM/ETM数据 148
6.1.2 潮位数据 149
6.1.3 方法概述 150
6.2 遥感影像预处理和流态信息增强 152
6.2.1 遥感影像预处理 152
6.2.2 流态信息增强 153
6.2.3 表层悬沙浓度反演 154
6.3 基于遥感TM/ETM影像纹理特征的流态信息定量化 156
6.3.1 纹理分析方法 156
6.3.2 流态信息定量化 158
6.3.3 流态信息定量化结果的验证 163
6.3.4 流态信息遥感解译方法的时序特征 166
6.4 长江口及邻近水域流态特征分析 169
6.4.1 南槽、北槽水域的流态特征 170
6.4.2 南汇嘴水域的流态特征 173
6.4.3 东海大桥水域的流态特征 174
6.5 基于光学遥感的河口**浑浊带水动力信息分析有效性 176
第7章 长江中下游河槽推移质运动观测与研究 178
7.1 长江河口非均匀细颗粒泥沙起动流速的估算 178
7.1.1 数据的采集 178
7.1.2 均匀细颗粒泥沙起动流速公式推导 179
7.1.3 长江口南槽非均匀细颗粒泥沙起动流速 180
7.1.4 基于原位观测的长江河口非均匀细颗粒泥沙起动流速估算有效性 181
7.2 长江河口非均匀细颗粒泥沙扬动流速 181
7.2.1 数据采集 182
7.2.2 数据分析 183
7.2.3 底沙扬动流速公式 183
7.2.4 扬动流速公式检验 184
7.2.5 基于原位观测的长江河口非均匀细颗粒泥沙扬动流速估算有效性 184
7.3 基于ADCP的长江口推移质运动 185
7.3.1 基于ADCP的长江口北港推移质运动遥测技术研究 185
7.3.2 基于ADCP的长江口推移质运动特性 192
7.3.3 基于ADCP测量的长江口推移质运动速度研究 201
7.4 1998年长江全流域特大洪水期河口区床面泥沙运动特征 206
7.4.1 研究区概况 207
7.4.2 方法 208
7.4.3 床沙组成 208
7.4.4 床面形态特征 209
7.4.5 水面以下1m处流速变化特征 211
7.4.6 床沙再悬浮和底形运动 212
7.4.7 沙波移动速率的精度 213
7.4.8 长江流域特大洪水期间河口河槽床面泥沙主要运动的观测与特征 214
7.5 长江口沙波运动高分辨率探测研究 214
7.5.1 研究区域和研究方法 214
7.5.2 水下微地貌运动特征 215
7.5.3 大河口区细颗粒底沙大尺度底形输移模式 218
7.5.4 沙波空间尺度变化影响因素 220
7.5.5 沙波运动速率的精度 220
7.6 近期长江河口沙波发育规律研究 220
7.6.1 现场观测和数据处理 221
7.6.2 近口段至河口段沙波统计特征及沙波发育的主要影响因素 224
7.6.3 2013年河口段沙波输移规律和发育影响因素 229
7.7 长江口南支-南港沙波的稳定域 235
7.7.1 研究方法 236
7.7.2 长江口沙波相图参数 238
7.8 利用沙波运动估算长江口南港推移质输沙率 241
7.8.1 研究方法 241
7.8.2 推移质输沙率 244
7.9 水下沙波分布区安全航行水深的计算方法 246
7.9.1 航道底床顺平情况下安全航行水深的计算(海港总平面设计规范) 246
7.9.2 粉砂质与淤泥质底质水域安全航行水深的确定 248
7.9.3 沙波分布区对安全航行水深的计算探讨 249
7.10 长江口沙波分布区底沙再悬浮对重金属迁移的影响 250
7.10.1 研究方法 251
7.10.2 潮周期内表层流速流向变化 252
7.10.3 潮周期内含沙量的变化 252
7.10.4 底沙再悬浮对重金属迁移的影响 252
第8章 长江下游河床阻力变化特征 257
8.1 研究方法与数据来源 258
8.1.1 粒度采样、分析 258
8.1.2 水力坡降计算 258
8.1.3 水深、流速测量及摩阻流速计算 259
8.1.4 沙粒阻力计算 260
8.1.5 床面形态的现场测量与数据处理及沙波阻力的计算 260
8.1.6 水下地形数据的收集与处理 262
8.2 基于多参数的床面形态判别方法 262
8.2.1 床面形态测量和分类及分界参数的判别标准 263
8.2.2 床面形态分界线、分界面确定方法 263
8.2.3 九江-长江口段水流及泥沙参数统计 264
8.2.4 床面形态分界函数 265
8.3 近15年长江下游河床阻力变化特征及影响因素 269
8.3.1 河床阻力分布变化特征 269
8.3.2 河床阻力与宽深比的关系 270
8.3.3 河床阻力与粒度的关系 271
8.3.4 河床阻力与流速的关系 274
8.4 基于河床阻力的南京河段洪水流量预测 276
8.4.1 Delft3D模型建模 276
8.4.2 模型的率定及验证 277
8.4.3 南京河段洪水数值模拟 277
第9章 长江河口段河槽冲淤和微地貌演变对人类活动的响应 282
9.1 资料来源与研究方法 282
9.1.1 水深、流量和输沙量数据收集 282
9.1.2 河槽地貌及其演变测量 283
9.1.3 数据分析 284
9.1.4 沙波特征的确定和统计分析 285
9.1.5 长江河口大型工程 286
9.2 近期长江河口段河槽演变规律 286
9.2.1 三峡工程实施之前的长江河口河槽演变过程 286
9.2.2 三峡工程影响下的长江河口段河槽演变特征 294
9.3 长江河口段河槽表层沉积物分布及变化特征 309
9.3.1 河槽表层沉积物的类型和分布特征 309
9.3.2 河槽表层沉积物中值粒径变化特征 312
9.4 长江河口段河槽微地貌分布与特征 314
9.4.1 微地貌类型及其几何特征 314
9.4.2 微地貌空间分布特征 316
9.5 长江河口段河槽演变的影响因素分析 318
9.5.1 流域来水来沙变化 318
9.5.2 河口工程的影响 319
9.5.3 河槽演变对盐水入侵的影响 322
9.5.4 沉积物分布和变化的影响因素 323
9.5.5 长江河口微地貌形成和分布的影响因素 324
9.6 河口段河槽冲淤、沉积和微地貌对人类活动的响应特征 325
第10章 长江河口典型河槽河势演变 327
10.1 长江潮区界变动河段河床演变特征 327
10.1.1 平面形态变化 327
10.1.2 河槽断面形态变化 334
10.1.3 冲淤特征分析 346
10
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究长江中下游河槽物理过程在生产实践中的重要意义 1
1.2 地貌概况 1
1.3 径流输沙概况 3
1.4 流域与河口工程简介 5
1.5 本书编写的构思和布局 7
1.6 河槽物理过程的研究现状 8
1.6.1 流域侵蚀基准面 8
1.6.2 潮区界 9
1.6.3 潮动力 11
1.6.4 河口河槽悬沙运动与观测 13
1.6.5 河口河槽水动力信息的定量采集与分析 14
1.6.6 推移质运动观测与研究 19
1.6.7 河床阻力 21
1.6.8 河口河槽冲淤演变与微地貌对人类活动的自适应行为 28
1.6.9 长江中下游干流河槽河势演变 33
1.6.10 江湖汇流河段河槽演变分析 39
1.6.11 河槽边坡稳定性分析 40
1.6.12 感潮河段桥墩冲刷研究 45
第2章 长江河口三角洲系统海平面上升 50
2.1 海平面上升 50
2.2 上海沿岸海平面上升原因 51
2.3 理论海平面上升 52
2.4 城市地面沉降 53
2.5 局域海平面上升 54
2.6 局域海平面下降 56
2.7 海平面上升预测值 57
2.8 地区深度基准抬升 57
第3章 河口潮区界 59
3.1 研究方法 59
3.1.1 水文数据收集与预处理 59
3.1.2 水位频谱分析 60
3.2 近年潮区界变化范围 61
3.2.1 **流量 61
3.2.2 潮区界上界 61
3.2.3 潮区界下界 62
3.2.4 潮区界变动特征 63
3.2.5 流量、潮差与潮区界关系 66
3.2.6 影响潮区界变化的影响因素 68
3.2.7 潮区界变动的影响因素 70
第4章 长江河口潮动力变化 73
4.1 研究区域和分析技术路线 74
4.1.1 长江大通至南京河段 74
4.1.2 长江河口段 74
4.2 研究方法 75
4.2.1 水文数据的收集与预处理 75
4.2.2 水下地形数据收集与处理 77
4.2.3 水文年分级 77
4.2.4 水位序列分析方法 78
4.2.5 潮汐特征系数计算 80
4.3 长江河口潮汐动力变化特征 80
4.3.1 近口段(大通至南京河段)潮汐动力变化特征 80
4.3.2 河口段潮汐动力变化特征 86
4.4 长江河口潮汐动力特征影响因素 97
4.4.1 近口段(大通至南京河段)潮汐动力特征对径流变化的响应 97
4.4.2 河口段潮汐动力特征对地形变化的响应 109
4.4.3 河口潮汐动力特征对气候变化及海平面上升的响应 116
4.5 结语 118
第5章 长江河口段典型河槽悬移质变化 121
5.1 资料与方法 121
5.1.1 历史资料收集 121
5.1.2 现场测量 124
5.1.3 水样采集及悬沙浓度分析 125
5.1.4 调和分析 126
5.1.5 数据同化处理 126
5.1.6 优势流、优势沙计算 126
5.2 潮汐变化特征 127
5.2.1 北港上段潮汐变化特征 127
5.2.2 北槽中上段潮汐变化特征 128
5.2.3 南汇南滩水域潮汐变化特征 130
5.3 潮流变化特征 131
5.3.1 北港上段潮流变化特征 131
5.3.2 北槽中段潮流变化特征 131
5.3.3 南汇南滩水域潮流变化特征 132
5.4 悬沙浓度变化特征 133
5.4.1 北港上段悬沙浓度变化特征 133
5.4.2 北槽中段悬沙浓度变化特征 133
5.4.3 南汇南滩水域悬沙浓度变化特征 134
5.5 河口河槽悬移质输运机制 135
5.5.1 研究方法 136
5.5.2 潮流特性 137
5.5.3 泥沙动力特性 140
5.5.4 水体纵向输运机制 142
5.6 重大工程对长江口典型河槽水沙特征的影响 146
第6章 基于光学遥感的河口**浑浊带水动力信息分析 148
6.1 资料来源 148
6.1.1 TM/ETM数据 148
6.1.2 潮位数据 149
6.1.3 方法概述 150
6.2 遥感影像预处理和流态信息增强 152
6.2.1 遥感影像预处理 152
6.2.2 流态信息增强 153
6.2.3 表层悬沙浓度反演 154
6.3 基于遥感TM/ETM影像纹理特征的流态信息定量化 156
6.3.1 纹理分析方法 156
6.3.2 流态信息定量化 158
6.3.3 流态信息定量化结果的验证 163
6.3.4 流态信息遥感解译方法的时序特征 166
6.4 长江口及邻近水域流态特征分析 169
6.4.1 南槽、北槽水域的流态特征 170
6.4.2 南汇嘴水域的流态特征 173
6.4.3 东海大桥水域的流态特征 174
6.5 基于光学遥感的河口**浑浊带水动力信息分析有效性 176
第7章 长江中下游河槽推移质运动观测与研究 178
7.1 长江河口非均匀细颗粒泥沙起动流速的估算 178
7.1.1 数据的采集 178
7.1.2 均匀细颗粒泥沙起动流速公式推导 179
7.1.3 长江口南槽非均匀细颗粒泥沙起动流速 180
7.1.4 基于原位观测的长江河口非均匀细颗粒泥沙起动流速估算有效性 181
7.2 长江河口非均匀细颗粒泥沙扬动流速 181
7.2.1 数据采集 182
7.2.2 数据分析 183
7.2.3 底沙扬动流速公式 183
7.2.4 扬动流速公式检验 184
7.2.5 基于原位观测的长江河口非均匀细颗粒泥沙扬动流速估算有效性 184
7.3 基于ADCP的长江口推移质运动 185
7.3.1 基于ADCP的长江口北港推移质运动遥测技术研究 185
7.3.2 基于ADCP的长江口推移质运动特性 192
7.3.3 基于ADCP测量的长江口推移质运动速度研究 201
7.4 1998年长江全流域特大洪水期河口区床面泥沙运动特征 206
7.4.1 研究区概况 207
7.4.2 方法 208
7.4.3 床沙组成 208
7.4.4 床面形态特征 209
7.4.5 水面以下1m处流速变化特征 211
7.4.6 床沙再悬浮和底形运动 212
7.4.7 沙波移动速率的精度 213
7.4.8 长江流域特大洪水期间河口河槽床面泥沙主要运动的观测与特征 214
7.5 长江口沙波运动高分辨率探测研究 214
7.5.1 研究区域和研究方法 214
7.5.2 水下微地貌运动特征 215
7.5.3 大河口区细颗粒底沙大尺度底形输移模式 218
7.5.4 沙波空间尺度变化影响因素 220
7.5.5 沙波运动速率的精度 220
7.6 近期长江河口沙波发育规律研究 220
7.6.1 现场观测和数据处理 221
7.6.2 近口段至河口段沙波统计特征及沙波发育的主要影响因素 224
7.6.3 2013年河口段沙波输移规律和发育影响因素 229
7.7 长江口南支-南港沙波的稳定域 235
7.7.1 研究方法 236
7.7.2 长江口沙波相图参数 238
7.8 利用沙波运动估算长江口南港推移质输沙率 241
7.8.1 研究方法 241
7.8.2 推移质输沙率 244
7.9 水下沙波分布区安全航行水深的计算方法 246
7.9.1 航道底床顺平情况下安全航行水深的计算(海港总平面设计规范) 246
7.9.2 粉砂质与淤泥质底质水域安全航行水深的确定 248
7.9.3 沙波分布区对安全航行水深的计算探讨 249
7.10 长江口沙波分布区底沙再悬浮对重金属迁移的影响 250
7.10.1 研究方法 251
7.10.2 潮周期内表层流速流向变化 252
7.10.3 潮周期内含沙量的变化 252
7.10.4 底沙再悬浮对重金属迁移的影响 252
第8章 长江下游河床阻力变化特征 257
8.1 研究方法与数据来源 258
8.1.1 粒度采样、分析 258
8.1.2 水力坡降计算 258
8.1.3 水深、流速测量及摩阻流速计算 259
8.1.4 沙粒阻力计算 260
8.1.5 床面形态的现场测量与数据处理及沙波阻力的计算 260
8.1.6 水下地形数据的收集与处理 262
8.2 基于多参数的床面形态判别方法 262
8.2.1 床面形态测量和分类及分界参数的判别标准 263
8.2.2 床面形态分界线、分界面确定方法 263
8.2.3 九江-长江口段水流及泥沙参数统计 264
8.2.4 床面形态分界函数 265
8.3 近15年长江下游河床阻力变化特征及影响因素 269
8.3.1 河床阻力分布变化特征 269
8.3.2 河床阻力与宽深比的关系 270
8.3.3 河床阻力与粒度的关系 271
8.3.4 河床阻力与流速的关系 274
8.4 基于河床阻力的南京河段洪水流量预测 276
8.4.1 Delft3D模型建模 276
8.4.2 模型的率定及验证 277
8.4.3 南京河段洪水数值模拟 277
第9章 长江河口段河槽冲淤和微地貌演变对人类活动的响应 282
9.1 资料来源与研究方法 282
9.1.1 水深、流量和输沙量数据收集 282
9.1.2 河槽地貌及其演变测量 283
9.1.3 数据分析 284
9.1.4 沙波特征的确定和统计分析 285
9.1.5 长江河口大型工程 286
9.2 近期长江河口段河槽演变规律 286
9.2.1 三峡工程实施之前的长江河口河槽演变过程 286
9.2.2 三峡工程影响下的长江河口段河槽演变特征 294
9.3 长江河口段河槽表层沉积物分布及变化特征 309
9.3.1 河槽表层沉积物的类型和分布特征 309
9.3.2 河槽表层沉积物中值粒径变化特征 312
9.4 长江河口段河槽微地貌分布与特征 314
9.4.1 微地貌类型及其几何特征 314
9.4.2 微地貌空间分布特征 316
9.5 长江河口段河槽演变的影响因素分析 318
9.5.1 流域来水来沙变化 318
9.5.2 河口工程的影响 319
9.5.3 河槽演变对盐水入侵的影响 322
9.5.4 沉积物分布和变化的影响因素 323
9.5.5 长江河口微地貌形成和分布的影响因素 324
9.6 河口段河槽冲淤、沉积和微地貌对人类活动的响应特征 325
第10章 长江河口典型河槽河势演变 327
10.1 长江潮区界变动河段河床演变特征 327
10.1.1 平面形态变化 327
10.1.2 河槽断面形态变化 334
10.1.3 冲淤特征分析 346
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