本书以三峡工程运行后长江中游河段为主要研究对象，通过实测资料分析和数值模拟等手段，研究新水沙条件下长江中游的河床演变特点，并提出强人类活动影响下水沙输移与河床变形的数值模拟技术。本书主要研究内容：分析长江中游不同河型河段在多边界因素共同影响下的河床调整特点；提出适用于长江中游的动床阻力、水流挟沙力及非均匀悬沙恢复饱和系数计算方法；研发考虑大规模河道整治工程影响的一、二维水沙数学模型。
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前言
第一篇 研究背景及方法概述
第1章 绪论 3
1.1研究背景及意义 3
1.1.1 研究背景 3
1.1.2 研究意义. 4
1.2 研究现状 5
1.2.1 坝下游河床演变的分析方法 5
1.2.2 坝下游河道水沙输移和河床变形的数值模拟方法 9
1.3 本书主要内容 13
第2章 河床演变的研究方法 16
2.1 实测资料分析方法 16
2.1.1 水沙资料分析 16
2.1.2 地形资料分析 20
2.1.3 遥感资料分析 25
2.2 河床变形的经验模拟方法 27
2.2.1 基于经验回归的滞后响应模型 27
2.2.2 基于线性速率调整模式的滞后响应模型 29
2.3 河床变形的数值模拟方法 33
2.3.1 一维水沙数学模型 33
2.3.2 二维水沙数学模型 38
第二篇 长江中游河床演变分析
第3章 长江中游水沙过程及冲淤特性 45
3.1 河段概况 45
3.2 水沙特性变化 50
3.3 出口水位变化 56
3.4 河床冲淤变化 60
3.5 床沙组成变化 65
第4章 长江中游顺直型河段河床调整过程及特点 69
4.1 宜枝河段平面形态调整特点 69
4.1.1 深泓摆动幅度 69
4.1.2 深泓摆动方向 70
4.2 宜枝河段断面形态调整特点 70
4.2.1 平滩河槽形态调整过程 70
4.2.2 进口水沙变化对平滩河槽形态调整的影响 72
4.2.3 床沙粗化对平滩河槽形态调整的影响 75
4.2.4 进口水沙变化和床沙粗化对平滩河槽形态调整的共同影响 77
4.2.5 不同影响因素的重要性比较 79
4.3 宜枝河段过流能力调整特点 79
4.3.1 平滩流量调整过程 80
4.3.2 进口水沙变化对宜枝段平滩流量调整的影响 81
第5章 长江中游弯曲型河段河床调整过程及特点 82
5.1 荆江河段平面形态调整特点 82
5.1.1 岸线变化 82
5.1.2 曲折系数调整 88
5.1.3 洲滩调整 89
5.2 荆江河段断面形态调整特点 94
5.2.1 平滩河槽形态调整过程 94
5.2.2 进口水沙变化对平滩河槽形态调整的影响 96
5.2.3 出口水位变动对平滩河槽形态调整的影响 98
5.2.4 进出口边界条件对平滩河槽形态调整的共同影响 99
5.3 荆江河段过流能力调整特点 99
5.3.1 平滩水位下的过流能力调整 100
5.3.2 警戒水位下的过流能力调整 105
第6章 长江中游分汊型河段河床调整过程及特点 110
6.1 城汉河段平面形态调整特点 110
6.1.1 深泓摆动 110
6.1.2 岸线变化 111
6.1.3 滩槽格局调整 113
6.2 城汉河段断面形态调整特点 118
6.2.1 平滩河槽形态调整过程 119
6.2.2 进口水沙变化对平滩河槽形态调整的影响 120
6.3 城汉河段过流能力调整特点 122
6.3.1 过流能力调整 122
6.3.2 过流能力调整的影响因素 127
6.4 城汉河段汊道分流比调整特点 129
6.4.1 界牌顺直分汊河段 129
6.4.2 陆溪口鹅头分汊河段 131
6.4.3 武汉微弯分汊河段 132
第7章 长江中游河床演变的沿程差异及发展趋势133
7.1 水沙条件的沿程变化 133
7.2 河床冲淤及床沙组成的沿程变化 135
7.3 河道平面形态的沿程变化 136
7.3.1 岸线变化 136
7.3.2 洲滩调整 138
7.4 断面形态的沿程变化 140
7.4.1 平滩河槽形态沿程调整特点 140
7.4.2 平滩河槽形态调整对前期水沙条件响应的沿程差异 142
7.5 过流能力的沿程变化 144
第三篇 长江中游水沙运动及河床演变数值模拟
第8章 长江中游河道动床阻力计算 149
8.1 动床阻力计算的研究现状 149
8.1.1 阻力计算方法 149
8.1.2 动床阻力计算公式 150
8.2 长江中游动床阻力特性及其主要影响因素 152
8.2.1 长江中游河道动床阻力资料 152
8.2.2 长江中游动床阻力特性 153
8.2.3 动床阻力的主要影响因素 158
8.3 基于水流强度与相对水深的动床阻力计算方法 159
8.3.1 动床阻力计算公式建立 159
8.3.2 与现有代表性动床阻力公式的对比 161
8.4 不同动床阻力计算方法对水流模拟结果的影响 163
8.4.1 采用动床阻力公式计算曼宁糙率系数. 163
8.4.2 采用糙率调试法计算曼宁糙率系数 166
第9章 长江中游河道水流挟沙力计算 170
9.1 水流挟沙力计算的研究现状 170
9.2 水流挟沙力资料整理 172
9.3 张瑞瑾水流挟沙力公式中的参数确定 174
9.3.1 悬移床沙质含沙量与水沙综合参数的计算 175
9.3.2 挟沙力公式参数与水沙综合参数的关系建立 176
9.3.3 改进后的水流挟沙力公式的适用性 179
9.4 不同水流挟沙力计算方法对悬沙输移过程模拟结果的影响 181
9.4.1 参数k和m取常数时的计算结果分析 181
9.4.2 参数k和m由公式确定时的计算结果分析 183
第10章 长江中游河道非均匀悬沙恢复饱和系数计算 185
10.1 坝下游河流非均匀悬沙不平衡输移研究现状 185
10.2 非均匀悬沙长距离不平衡输移过程186
10.2.1 悬移质输沙量变化 186
10.2.2 悬移质泥沙组成变化 190
10.2.3 非均匀悬沙恢复效率计算及分析 191
10.2.4 非均匀悬沙恢复效率与来水来沙条件的关系 193
10.3 考虑床沙组成影响的恢复饱和系数计算方法 194
10.3.1 现有恢复饱和系数计算方法 194
10.3.2 计算方法的改进 196
10.3.3 公式验证及分析 204
10.4 不同恢复饱和系数计算模式对悬沙模拟结果的影响 212
10.4.1 不同恢复饱和系数计算模式对总含沙量模拟结果的影响 212
10.4.2 不同恢复饱和系数计算模式对分组含沙量模拟结果的影响 213
第11章 考虑整治工程影响的长江中游河道冲淤变形模拟 216
11.1 荆江河段整治工程概况 216
11.1.1 护岸工程现状 217
11.1.2 护滩(底)工程现状 218
11.2 考虑河道整治工程影响的一维水沙数学模型 220
11.2.1 考虑整治工程影响的河床边界条件确定 220
11.2.2 输沙计算模块的改进 221
11.2.3 河床冲淤计算模块的改进 222
11.2.4 计算步骤 223
11.2.5 改进后的一维模型在荆江河段的应用 223
11.3 考虑河道整治工程影响的二维水沙数学模型 229
11.3.1 考虑整治工程影响的河床边界条件确定 229
11.3.2 床沙组成插值方法的改进 230
11.3.3 输沙及河床冲淤计算模块的改进 232
11.3.4 计算步骤 233
11.3.5 改进后的二维水沙模型在荆江河段的应用 234
参考文献 255
附录——水流挟沙力计算资料 265
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