江河泥沙災(zāi)害形成機(jī)理及其防治

前言

從五千年前大禹治水起，我國(guó)人民就一直在與江河洪水災(zāi)害進(jìn)行著不懈的斗爭(zhēng)，并逐漸掌握了洪水災(zāi)害發(fā)生的規(guī)律及相應(yīng)的防治措施。然而，隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，尤其是20世紀(jì)末以來(lái)，江河洪水災(zāi)害的特征發(fā)生了顯著的變化。與以往較大的洪災(zāi)主要由大洪水引發(fā)不同，現(xiàn)在即使是流量較小的洪水也可能引發(fā)較大的洪災(zāi)。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的直接原因是泥沙在河道中的加速淤積，情節(jié)嚴(yán)重時(shí)甚至可能造成河流堵塞，并由此加重洪水災(zāi)害發(fā)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)。例如，2008年5月12日在我國(guó)發(fā)生的汶川大地震導(dǎo)致了山體滑坡等突發(fā)性泥沙災(zāi)害并形成了系列堰塞湖，直接威脅下游數(shù)百萬(wàn)人的生命安全?！靶∷鬄?zāi)”現(xiàn)象，表面上是以洪水災(zāi)害這一次生災(zāi)害的形式出現(xiàn)，而實(shí)際上原生災(zāi)害卻是泥沙災(zāi)害。如果不能很好地了解泥沙災(zāi)害形成的機(jī)理和特征，也就無(wú)法深刻理解新時(shí)期洪水災(zāi)害的特殊表現(xiàn)，從而難以提出有效的災(zāi)害防治措施。江河泥沙災(zāi)害因泥沙運(yùn)動(dòng)引起，而有效地進(jìn)行泥沙災(zāi)害防治的基礎(chǔ)是把握泥沙在流域系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。為此，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)與水利部聯(lián)合資助了重大基金項(xiàng)目“江河泥沙災(zāi)害形成機(jī)理及其防治研究”。項(xiàng)目以泥沙在流域系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)為線索，以江河泥沙災(zāi)害為研究對(duì)象，以流域中各類典型泥沙災(zāi)害成因及其內(nèi)在規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，揭示泥沙運(yùn)動(dòng)對(duì)江河洪水災(zāi)害特性和江河洪水調(diào)節(jié)能力的影響機(jī)理，探索江河泥沙災(zāi)害及洪水災(zāi)害的防治方法與措施。整個(gè)項(xiàng)目分為六個(gè)課題：①流域系統(tǒng)中泥沙產(chǎn)生與致災(zāi)機(jī)理研究；②流域泥沙災(zāi)害過(guò)程規(guī)律研究；③泥沙運(yùn)動(dòng)對(duì)江河洪水災(zāi)害特性的影響機(jī)理；④泥沙運(yùn)動(dòng)對(duì)江河洪水調(diào)節(jié)能力的影響機(jī)理；⑤江河泥沙災(zāi)害防治理論與方法；⑥泥沙災(zāi)害預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型及可視化理論研究。在基金委和水利部以及眾多專家的支持下，通過(guò)5年的努力，順利完成了項(xiàng)目預(yù)期的研究目標(biāo)，在基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用等方面都取得了一定的進(jìn)展。在理論上，初步構(gòu)建了泥沙災(zāi)害學(xué)的理論體系，深入揭示了非恒定水流輸沙過(guò)程；在方法上，建立了河網(wǎng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)水沙數(shù)學(xué)模型，提出了分洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法和泥沙災(zāi)害的快速評(píng)估方法；在應(yīng)用上，提出了利用水庫(kù)調(diào)節(jié)減緩庫(kù)區(qū)及其下游河道泥沙淤積的措施，對(duì)黃河下游挖河固堤效果有了初步認(rèn)識(shí)。

內(nèi)容概要

　　《江河泥沙災(zāi)害形成機(jī)理及其防治》以泥沙運(yùn)動(dòng)過(guò)程為主線，探討了江河泥沙災(zāi)害的特征及其形成規(guī)律，提出了江河泥沙災(zāi)害的評(píng)估、預(yù)測(cè)及相應(yīng)的防治理論和方法。全書共分為八章：第一章為流域產(chǎn)沙過(guò)程與泥沙災(zāi)害致災(zāi)因子；第二章為河流水沙運(yùn)動(dòng)與泥沙災(zāi)害特征；第三章為河口海岸水沙運(yùn)動(dòng)與泥沙災(zāi)害過(guò)程特征；第四章為流域泥沙災(zāi)害特征及成因分析；第五章為江河泥沙災(zāi)害的評(píng)估；第六章為泥沙災(zāi)害預(yù)測(cè)；第七章為泥沙災(zāi)害的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)；第八章為泥沙災(zāi)害的防治與綜合管理。泥沙運(yùn)動(dòng)已成為近年來(lái)加劇江河洪災(zāi)的根本原因之一?！　　督幽嗌碁?zāi)害形成機(jī)理及其防治》可供從事水利學(xué)、水土保持學(xué)、災(zāi)害學(xué)、環(huán)境學(xué)和地理學(xué)的科研人員及大專院校有關(guān)專業(yè)的教師和研究生參考。

作者簡(jiǎn)介

倪晉仁，男，1962年生，山西山陰人，全國(guó)政協(xié)委員。主要從事固液兩相流理論及其應(yīng)用研究。提出了懸移質(zhì)泥沙濃度分布的統(tǒng)一表達(dá)形式，并從兩相流微觀動(dòng)理論出發(fā)進(jìn)行了解釋，使得國(guó)際上目前有代表性的著名公式都成為其特例；描述了風(fēng)沙兩相流輸移過(guò)程和高濃度固液兩相流運(yùn)動(dòng)機(jī)理，擴(kuò)展得到了泥石流的結(jié)構(gòu)兩相流模型；提出了泥沙災(zāi)害和環(huán)境快速評(píng)估方法、多種約束條件下綜合填海岸線的確定方法；提出了黃河功能性斷流、河流系統(tǒng)功能和健康的概念和方法體系、水資源轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)的概念和面向生態(tài)的水資源管理模式。曾主持完成了國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、國(guó)家杰出青年基金、優(yōu)秀中青年人才專項(xiàng)基金、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究規(guī)劃項(xiàng)目課題、國(guó)家教委霍英東基金、歐盟科技合項(xiàng)目、加拿大CIDA科技合作項(xiàng)目、中歐環(huán)境管理合作計(jì)劃項(xiàng)目的課題等。王光謙，男，1962年4月生，河南南陽(yáng)人。清華大學(xué)土木水利學(xué)院水利水電工程系研究員，博士生導(dǎo)師，中國(guó)科學(xué)院院士。全國(guó)政協(xié)常委，中國(guó)民主同盟盟員。1990至1992年在中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所做博士后。1992年至今任教于清華大學(xué)水利水電工程系，曾任泥沙研究室主任、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授，現(xiàn)任清華大學(xué)水沙科學(xué)與水利水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，兼任國(guó)務(wù)院學(xué)位辦水利學(xué)科評(píng)議組召集人、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)材料與工程學(xué)部咨詢專家、《應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)》編委會(huì)副主任、IAHR-APD J Hydro-environment Research副主編。王兆印，山東濟(jì)南人，1951年10月出生。中國(guó)首批博士學(xué)位獲得者，德國(guó)洪堡基金研究員。主要從事泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律和江河治理方面的科研工作。

書籍目錄

前言緒論參考文獻(xiàn)第一章  流域產(chǎn)沙過(guò)程與泥沙災(zāi)害致災(zāi)因子第一節(jié)  流域產(chǎn)沙與地貌特征第二節(jié)  坡溝侵蝕與流域的產(chǎn)沙機(jī)理第三節(jié)  流域泥沙災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境分析參考文獻(xiàn)第二章  河流水沙運(yùn)動(dòng)與泥沙災(zāi)害特征第一節(jié)  洪水與泥沙運(yùn)動(dòng)的相互影響第二節(jié)  高含沙洪水的河床演變與輸沙第三節(jié)  泥沙沖淤對(duì)調(diào)蓄能力的影響參考文獻(xiàn)第三章  河口海岸水沙運(yùn)動(dòng)與泥沙災(zāi)害過(guò)程特征第一節(jié)  中國(guó)河口三角洲的演變規(guī)律第二節(jié)  河口萎縮及對(duì)洪水風(fēng)險(xiǎn)的影響第三節(jié)  河口泥沙數(shù)學(xué)模型參考文獻(xiàn)第四章  流域泥沙災(zāi)害特征及成因分析第一節(jié)  流域泥沙災(zāi)害的類型與特征第二節(jié)  流域泥沙災(zāi)害的空間分布第三節(jié)  流域系統(tǒng)中侵蝕、輸移、沉積子系統(tǒng)間耦合關(guān)系第四節(jié)  流域泥沙災(zāi)害成因及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬參考文獻(xiàn)第五章  江河泥沙災(zāi)害的評(píng)估第一節(jié)  泥沙災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)分析第二節(jié)  泥沙災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)第三節(jié)  泥沙災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估第四節(jié)  泥沙災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估第五節(jié)  泥沙災(zāi)害的生態(tài)評(píng)估參考文獻(xiàn)第六章  泥沙災(zāi)害預(yù)測(cè)第一節(jié)  泥沙災(zāi)害預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型第二節(jié)  泥沙災(zāi)害預(yù)測(cè)物理模型第三節(jié)  泥沙災(zāi)害預(yù)測(cè)結(jié)果的可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第四節(jié)  泥沙災(zāi)害預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證及其應(yīng)用參考文獻(xiàn)第七章  泥沙災(zāi)害的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)第一節(jié)  泥沙運(yùn)動(dòng)對(duì)自然災(zāi)害過(guò)程的影響第二節(jié)  人類活動(dòng)對(duì)泥沙災(zāi)害過(guò)程的影響第三節(jié)  泥沙災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境變化的響應(yīng)參考文獻(xiàn)第八章  泥沙災(zāi)害的防治與綜合管理第一節(jié)  水土流失災(zāi)害防治方法及其治理效應(yīng)第二節(jié)  河口治理方略第三節(jié)  山東黃河窄河段挖河固堤減淤研究參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第一章　流域產(chǎn)沙過(guò)程與泥沙災(zāi)害致災(zāi)因子流域產(chǎn)沙是重要泥沙災(zāi)害表現(xiàn)形式，坡面泥沙侵蝕可以使土層變薄、土壤肥力降低，造成土地“砂石化”使之失去農(nóng)業(yè)價(jià)值。同時(shí)產(chǎn)生泥沙大量進(jìn)入河道后，造成河床淤積、加劇洪澇災(zāi)害發(fā)生的危害，形成各種次生災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著人類社會(huì)手存與發(fā)展。

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《江河泥沙災(zāi)害形成機(jī)理及其防治》由科學(xué)出版社出版。

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