正版新书]长江中下游河槽物理过程程和琴 等9787030682413

序

前言

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

.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..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..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..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137

5.5.3泥沙动力特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优选浑浊带水动力信息分析148

6.1资料来源148

6.1.1TM/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152

6.2.1遥感影像预处理152

6.2.2流态信息153

6..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优选浑浊带水动力信息分析有效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11

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.. 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14

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192

7.3.3基于ADCP测量的长江口推移质运动速度研究201

7.41998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

7.6.32013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5

7.7.1研究方法

7.7.2 长江口沙波相图参数

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..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

8.4.1Delft3D模型建模276

8.4.2模型的率定及验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3

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

0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

10.1.4典型冲淤区域床面微地貌特征348

10.1.5近期潮区界变动河段冲刷环境352

10.2长江口典型二级分汊河槽（北港）河势演变354

10.2.1长江口北港演变研究现状354

10.2.2研究区域概况357

10..资料来源与研究方法362

10.2.4北港近期演变特征364

10.2.5大型工程对长江口北港河势演变的影响377

10.2.6基于尖点突变的长江口北港稳定评386

10.2.7重大水利工程对长江口二级分汊北港河势演变的影响及对策建议397

10.3河口段典型四级分汊（北港北汊）河势演变及动力沉积特征398

10.3.1研究区域概况、资料来源及研究方法399

10.3.2长江口北港北汊河势变化特征及演变趋势403

10.3.3长江口北港北汊动力沉积特征414

10.3.4长江口北港北汊河势演变影响因素探讨421

1章汉口-吴淞口河槽冲淤与微地貌演变对人类活动的自适应行为432

11.1研究区域概况432

11.1.1地貌概况432

11.1.2动力分区与研究区域选择433

11.2研究方法434

11.2.1数据采集434

11.2.2分析方法436

11.3干流河槽冲淤演变特征439

11.3.1汉口-湖口干流河槽冲淤演变特征440

11.3.2湖口-大通干流河槽冲淤演变特征442

11.3.3大通-吴淞口干流河槽冲淤演变特征446

11.3.4不同河段河槽演变共与差异450

11.3.5长江汉口-吴淞口河段河槽冲刷量与误差分析451

11.3.6长江干流汉口-吴淞口河段河槽主要冲淤演变特征452

11.4干流河槽表层沉积物特征452

11.4.1汉口-湖口干流河槽沉积物特征453

11.4.2湖口-大通干流河槽沉积物特征454

11.4.3大通-吴淞口干流河槽沉积物特征454

11.4.4汉口-吴淞口干流河槽主要表层沉积物特征457

11.5干流河槽沙波空间分布特征457

11.5.1长江九江-吴淞口干流河槽沙波统计457

11.5.2长江九江-吴淞口干流河槽沙波空间分布特征457

11.5.3河槽沙波空间分布的共与差异466

11.5.4长江干流汉口-吴淞口沙波主要空间分布特征466

11.6干流河槽冲淤与微地貌对人类活动的自适应行为分析466

11.6.1河槽沉积物粒度变化对人类活动的自适应行为分析467

11.6.2河槽整体冲淤对人类活动的自适应行为分析468

11.6.3局部河槽强烈冲淤对人类活动的自适应行为分析472

11.6.4河槽床面沙波对人类活动的自适应行为分析482

11.7长江汉口-吴淞口干流河槽冲淤和微地貌对人类活动自适应行为495

2章长江典型江湖汇流河段河床演变及微地貌特征497

12.1研究区域概况497

12.1.1水文泥沙特征497

12.1.2洞庭湖与鄱阳湖区采砂现状502

12.1.3河床边界条件504

12.1.4重点研究区域504

12.2研究方法505

12.2.1历史水下地形数据分析505

12.2.2表层沉积物样品采集与粒度分析506

12..河床微地貌的现场测量与数据处理506

12.2.4床面微地貌统计507

12.2.5流速数据获取507

12.2.6床面剪应力与临界河床剪应力计算方法507

1.长江与洞庭湖汇流河段河床演变与微地貌特征508

1..1平面形态变化特征508

1..2河槽断面形态变化特征512

1..冲淤变化特征518

1..4河槽表层沉积物特征519

1..5微地貌分布与特征519

1..河槽冲淤演变的影响因素524

1..微地貌发育与河床演变的关系525

12.4长江与鄱阳湖汇流河段河床演变与微地貌特征527

12.4.1平面形态变化特征528

12.4.2河槽断面形态变化特征531

12.4.3冲淤变化特征535

12.4.4河槽表层沉积物特征537

12.4.5微地貌类型与特征537

12.4.6河槽冲淤演变的影响因素541

12.4.7微地貌发育与河床演变的关系543

12.5江湖汇流河段冲淤变化及微地貌特征对比545

12.5.1冲淤变化对比545

12.5.2微地貌特征对比546

12.6长江中游江湖汇流河段冲淤演变和微地貌特征对人类活动响应549

3章长江中下游典型河槽边坡稳定分析551

13.1研究区域及测区布设551

13.1.1典型工程岸段河槽边坡551

13.1.2典型河漫滩岸段边坡553

13.1.3典型弯道段河槽边坡555

13.1.4典型顺直岸段河槽边坡557

13.1.5典型支流交汇段河槽边坡558

13.2研究方法559

13.2.1多模态传感器系统的构建559

13.2.2水陆一体化地貌模型的构建561

13..水动力特征的处理分析565

13.2.4沉积特征的采集与处理565

13.2.5典型河段海图数字化与冲淤变化分析566

13.2.6基于BSTEM模型的边坡稳定计算566

13.3研究河段冲淤及断面演变特征567

13.3.1长江九江-宜昌干流典型岸段稳定分级567

13.3.2窝崩边坡岸段569

13.3.3河漫滩边坡岸段571

13.3.4条崩边坡岸段574

13.3.5支流汇流段崩岸边坡岸段575

13.3.6石首水道护岸坍塌边坡岸段577

13.4典型河槽边坡稳定分析577

13.4.1窝崩边坡577

13.4.2河漫滩边坡591

13.4.3条崩边坡600

13.4.4支流汇流段崩岸边坡606

13.4.5石首水道护岸坍塌边坡612

13.5基于多模态传感器系统的长江中下游典型河槽边坡稳定614

4章长江感潮河段桥墩冲刷研究616

14.1研究区域概况与桥梁介绍616

14.1.1铜陵长江大桥616

14.1.2芜湖长江大桥617

14.1.3大胜关长江大桥617

14.1.4南京长江大桥618

14.1.5南京长江第二大桥（南汊）618

14.1.6南京长江第四大桥618

14.1.7上海长江大桥618

14.2数据获取与处理619

14.2.1数据获取619

14.2.2数据处理620

14.3桥墩冲刷实测结果与分析621

14.3.1径流作用下桥墩冲刷621

14.3.2潮流作用下桥墩冲刷629

14.3.3长江感潮河段桥墩冲刷特征分析634

14.4桥墩局部冲刷深度计算与分析635

14.4.1桥墩局部冲刷深度计算方法635

14.4.2径流作用下桥墩局部冲刷计算与分析637

14.4.3潮流作用下桥墩局部冲刷深度计算与分析639

14.4.4基于推移质起动流速的桥墩局部冲刷深度计算公式改进公式640

14.5重大水利工程对长江感潮河段桥墩冲刷的影响分析640

14.5.1铜陵长江大桥640

14.5.2芜湖长江大桥642

14.5.3大胜关长江大桥645

14.5.4南京长江大桥647

14.5.5南京长江第二大桥（南汊）649

14.5.6南京长江第四大桥651

14.5.7上海长江大桥所在河段断面变化特征653

14.6大型工程与气候变化叠加作用下长江感潮河槽桥墩冲刷深度654

参考文献656

本书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和桥墩冲刷的影响。

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