流域泥沙運動與模擬

《流域泥沙運動與模擬》是2014年科學出版社出版的圖書，作者是曹文洪，張曉明。

基本介紹

• 書名：流域泥沙運動與模擬
• 作者：曹文洪 張曉明
• 出版社：科學出版社 
• 出版時間：2014年3月1日
• 頁數：470 頁
• 開本：5 開
• ISBN：9787030402264 
• 類型：科技
• 語種：簡體中文

內容簡介

　本書以水力侵蝕過程為主線，基於動力學分析與建模方法，研究從降雨雨滴降落到地面產生濺蝕並發生徑流，到剝離的泥沙從坡面進入溝道，匯入河道，直至河口的整個物理過程，系統地探討流域泥沙動力學特性、侵蝕機理、侵蝕過程及模型模擬。本書相對完整地將流域侵蝕產沙與河流泥沙運動作為一個體系進行綜合闡述，並分別以公式推導、實驗成果歸納、模型構建、模擬預測等展現於讀者。本書內容系統性強、理論與實踐相結合，方法與套用相結合，涵蓋了作者30年科研工作的成果。

本書可作為水利、地理、泥沙動力學、水土保持等專業的科研和教學人員參考，亦可作為高等院校相關專業的教學參考書。

圖書目錄

序

前言

第1章緒論

1.1水力侵蝕力學機理

1.1.1降雨的力學特性

1.1.2植被對降雨侵蝕力的影響

1.1.3降雨再分配過程模型

1.2坡面土壤侵蝕動力學過程及模擬

1.2.1坡面徑流侵蝕力學機理

1.2.2坡面植被防蝕機理

1.2.3坡面土壤侵蝕模型

1.3溝道侵蝕力學機理

1.3.1溝道侵蝕特徵及類型

1.3.2坡溝系統侵蝕產沙

1.3.3溝道侵蝕模擬

1.4河流輸沙機理

1.4.1懸移質泥沙運動

1.4.2推移質泥沙運動

1.4.3河床演變

1.4.4河流泥沙數值模擬

1.5流域土壤侵蝕過程及模擬

1.5.1流域土壤侵蝕過程研究

1.5.2流域土壤侵蝕過程模擬

第2章降雨侵蝕動力學特性

2.1降雨的力學特性

2.1.1雨滴特性

2.1.2降雨的侵蝕特性

2.1.3降雨雨滴濺蝕

2.2植被冠層對降雨侵蝕動力學特性的影響

2.2.1試驗設計

2.2.2林冠降雨雨滴粒徑與雨強的關係

2.2.3林冠降雨雨滴粒徑分布曲線

2.2.4林冠降雨雨滴體積累積分布曲線及雨滴分布模型

2.2.5林冠降雨雨滴動能和雨滴終速動能

2.3侵蝕性降雨表征及空間變異特徵

2.3.1流域侵蝕性場次降雨雨型分析

2.3.2流域侵蝕性降雨空間分布的不均勻性

第3章坡面土壤侵蝕動力學機理

3.1坡面流水力特性

3.1.1坡面流及其形成

3.1.2坡面流能量的表征

3.1.3坡面流水力特性

3.2坡面片流侵蝕

3.2.1坡面流描述

3.2.2坡面流侵蝕表達

3.3坡面細溝流侵蝕

3.4植被影響下的坡面流水動力特性

3.4.1坡面流流速及其影響因素分析

3.4.2森林植被對坡面流阻力的影響

3.4.3森林植被對坡面侵蝕泥沙起動的影響

第4章坡面水力侵蝕與產沙過程

4.1坡面土壤侵蝕臨界坡度

4.1.1坡度影響土壤侵蝕機理

4.1.2土壤侵蝕臨界坡度基本理論分析

4.1.3坡地土壤侵蝕臨界坡度探討

4.1.4土壤侵蝕與坡度關係試驗分析

4.2坡面土壤侵蝕的坡長影響

4.2.1坡長影響坡面侵蝕產沙理論分析

4.2.2土壤侵蝕與坡長關係試驗分析

4.3坡面土壤侵蝕對植被結構變化回響

4.3.1研究區概況及研究方法

4.3.2坡面尺度植被對降雨徑流和侵蝕產沙的影響

4.4坡面產流產沙主導因子判析

4.4.1降水與土壤侵蝕的關係

4.4.2林草植被與土壤侵蝕的關係

4.4.3影響坡面產流產沙的主導因子判析

4.5坡面土壤侵蝕產沙模擬

4.5.1坡面土壤侵蝕過程

4.5.2坡面侵蝕與產沙數學模擬模型

4.5.3水土保持措施下次暴雨產流計算方法

第5章溝道侵蝕產沙過程

5.1溝道侵蝕類型及過程

5.1.1溝道侵蝕形式

5.1.2溝道侵蝕的主要類型

5.1.3溝道侵蝕過程

5.2溝道侵蝕機制

5.2.1溝道水流沖刷力

5.2.2溝坡下滑力與抗滑力

5.2.3溝坡穩定安全係數

5.2.4溝道侵蝕產沙預測

5.3溝道侵蝕模型

5.3.1溝道匯流模型

5.3.2溝道泥沙輸移模型

5.3.3溝道水沙變化的灰色系統模型預測

5.4溝道侵蝕中的泥沙輸移比及其測算模型

5.4.1泥沙輸移比的內涵

5.4.2泥沙輸移比的測算方法

5.4.3泥沙輸移比的影響因素

5.4.4泥沙輸移比的尺度依存性

5.4.5泥沙輸移比的分形特徵及尺度轉換途徑

第6章流域侵蝕產沙動力學過程

6.1流域產匯流過程

6.1.1產流機制

6.1.2流域產流過程

6.1.3流域匯流

6.2流域徑流侵蝕動力學過程

6.2.1流域徑流對降雨過程的回響

6.2.2流域徑流及其變率對輸沙的影響

6.2.3流域徑流侵蝕產沙過程對侵蝕性降雨類型的回響

6.3森林植被對流域土壤侵蝕影響機制

6.3.1研究區概況及研究方法

6.3.2流域地形地貌相似性分類的聚類分析

6.3.3無林流域和森林流域的雨季徑流對比分析

6.3.4多林流域和少林流域對雨季徑流和暴雨時輸沙的影響

6.4流域侵蝕產沙過程對土地利用變化回響

6.4.1研究區概況及研究方法

6.4.2羅玉溝流域土地利用變化

6.4.3流域土地利用/覆被變化的徑流調節效應

6.4.4流域土地利用變化對侵蝕產沙過程的影響

6.5流域水土保持措施效益分析

6.5.1降雨—徑流與降雨—產沙關係的建立

6.5.2流域水土保持措施效益分析

第7章河道泥沙輸移過程

7.1河道泥沙運移基本方程

7.2河道與水庫沖淤水動力學模型

7.2.1輸沙公式與參數的確定

7.2.2全程統一計算的模式

7.3禹門口至黃河口河道泥沙沖淤計算

7.3.1泥沙沖淤驗證計算

7.3.2龍羊峽水庫對三門峽水庫和黃河下遊河道的沖淤計算

7.4工程治理和新水沙條件下黃河口清水溝流路行水年限模擬

7.4.1黃河口流路演變歷史

7.4.2清水溝流路演變規律

7.4.3黃河口未來的水沙變化

7.4.4河口治理工程作用分析

7.4.5清水溝流路使用年限模擬預測

第8章流域分散式侵蝕產沙模型研究

8.1次暴雨產沙數學模型

8.1.1徑流深公式

8.1.2小流域產沙公式

8.1.3次暴雨泥沙輸移比

8.1.4河道沖淤計算

8.1.5流域產沙的數學模型

8.2流域降雨水沙過程的分散式模型構建

8.2.1分散式模型結構

8.2.2小流域格線的劃分

8.2.3小流域“溝坡分離”

8.2.4水流匯集網路的生成

8.2.5降雨徑流子模型

8.2.6侵蝕產沙子模型

8.2.7基於淤地壩嵌入的侵蝕產沙子模型

8.3模型的率定和驗證

8.3.1模型的率定

8.3.2模型的驗證

8.4基於分散式模型的水土保持措施減水減沙效益評價

8.4.1減水減沙方案設計

8.4.2減水減沙效益評價

8.4.3減水效益分析

8.4.4減沙效益分析

8.4.5流域配置措施最佳化

8.5典型壩系流域侵蝕產沙模擬

8.5.1流域“溝坡分離”

8.5.2輸入條件確定

8.5.3模型參數確定

8.5.4產流產沙模擬

第9章基於SWAT模型的流域侵蝕產沙過程模擬

9.1嵌套流域降雨、地形地貌和土地利用特徵分析

9.1.1嵌套流域概況

9.1.2研究區降雨特徵分析

9.1.3研究區地形地貌特徵分析

9.1.4研究區土地利用特徵分析

9.2SWAT模型簡介、空間資料庫構建

9.2.1SWAT模型的結構

9.2.2研究流域原始空間資料庫的建立

9.2.3研究流域空間屬性資料庫的建立

9.3SWAT模型參數檢驗、率定及模擬結果評價

9.3.1模型參數敏感度分析

9.3.2模型參數的率定

9.3.3模擬結果評價

9.4基於SWAT模型的嵌套流域水文過程模擬

9.4.1南北腰小流域徑流輸沙過程模擬

9.4.2蔡家川流域徑流輸沙過程模擬

9.4.3北坡小流域徑流輸沙過程模擬

9.4.4柳溝小流域徑流輸沙過程模擬

9.4.5劉家凹小流域徑流輸沙過程模擬

9.4.6馮家圪垛小流域徑流輸沙過程模擬

9.4.7井溝小流域徑流輸沙過程模擬

9.5基於SWAT模型模擬的嵌套小流域徑流輸沙過程對比分析

9.5.1年輸出結果對比分析

9.5.2月輸出結果對比分析

9.5.3嵌套流域水沙運移時空協同變化分析

9.6嵌套流域水沙運移對氣候及土地利用變化回響分析

9.6.1嵌套流域不同降水水平年水沙運移過程分析

9.6.2嵌套流域土地利用變化水文回響預測分析

第10章基於GeoWEPP模型的不同土地利用情景徑流輸沙預測

10.1WEPP模型的結構與參數率定

10.1.1WEPP模型的結構

10.1.2GeoWEPP參數率定及數據輸入

10.2WEPP模型在研究區的適用性檢驗及輸人參數校正

10.2.1CLIGEN生成氣候數據的精度分析

10.2.2WEPP模型基於土壤侵蝕機理的坡面侵蝕方程解析驗證

10.2.3土壤、植被生長輸入參數的校準和驗證

10.3GeoWEPP模型對流域徑流和侵蝕產沙的模擬校準與檢驗

10.3.1模型適用性的評價指標

10.3.2模型參數校準和檢驗

10.4基於GeoWEPP模型的典型流域單元劃分及徑流與產沙模擬

10.4.1GeoWEPP模型對流域徑流和輸沙模擬的運行過程

10.4.2GeoWEPP模型對典型流域單元的提取

10.4.3GeoWEPP模型對典型流域單元徑流和輸沙的模擬

10.4.4典型流域單元徑流和泥沙來源分析

10.5基於GeoWEPP模型的典型流域單元水文生態回響情景分析

10.5.1不同降水水平年典型流域單元侵蝕產沙對比分析

10.5.2典型流域單元森林覆蓋變化對徑流和侵蝕產沙的影響分析

10.5.3典型流域單元徑流和侵蝕產沙對林分生長階段的回響分析

參考文獻