水流泥沙运动基本规律(精)

本书以固体颗粒在水流中的运动规律为主线，系统地研究了冲积河流泥沙运动的基本规律。主要内容包括：建立泥沙运动数据库；研究垂直平均含沙量两种表达方式的比较，冲泻质与床沙质的区分，泥沙的起动问题，泥沙运动状态的划分问题，挟沙水流的流速分布，挟沙水流的泥沙浓度分布等泥沙运动力学基本概念；以水流强度指标为主线研究全沙输沙强度的计算；从能量的角度研究冲积河流动床阻力问题；研究人工神经网络在泥沙研究中的运用，并对各种泥沙输沙公式和动床阻力公式进行比较。
　　本书中涉及的内容均为作者在泥沙运动力学领域多年的研究成果，可供与泥沙研究有关的水利水电工程、交通航运工程、农业水土工程、港口海岸工程等专业的研究生、科研人员和工程技术人员参考。

黄才安，男，汉族，江苏江都人，1966年生，1988年7月毕业于河海大学港口与航道工程专业，1991年7月于南京水利科学研究院获水力学及河流动力学专业硕士学位，1991年8月至今在扬州大学水利科学与工程学院任教，1999年6月任副教授，1998年1月至1999年1月在美国垦务局（U.S.Bureau of Reclamation）进修河流泥沙工程，2004年4月在职获河海大学港口、海岸及近海工程专业博士学位。
　　现主要从事水力学及河流动力学、河口海岸动力学方面的教学与科研工作，先后在国内外学术刊物上发表论文50多篇，参加或主持包含国家自然科学基金在内的科研项目20多项。曾于1994年和1996年连续两次获“江苏省普通高校优秀青年骨干教师”称号，于．1999年1月被美国垦务局授予“成就奖”（Certificate of Accomplishment）。现为江苏省水利学会水力学专业委员会委员，江苏省水力发电学会水工水力学专业委员会委员。

第1章　绪论
　1.1　泥沙运动规律研究的意义
　1.2　泥沙运动规律研究的现状及本书目的
　1.3　本书的主要研究内容
　参考文献
第2章　泥沙运动数据库的建立
　2.1　概述
　2.2　水槽和天然河道输沙资料的收集
　2.3　泥沙运动数据库的整理与汇编
　2.4　资料的筛选
　2.5　水槽的侧壁校正
　2.6　本章小结
　参考文献
第3章　水流泥沙运动几个基本问题的研究
　3.1　垂线平均含沙量两种表达方法的比较
　3.2　冲泻质与床沙质的区分
　3.3　泥沙的起动单位水流功率
　3.4　泥沙运动状态的划分问题
　3.5　挟沙水流的流速分布
　3.6　挟沙水流的泥沙浓度分布
　3.7　本章小结
　参考文献
第4章　泥沙输沙强度研究
　4.1　概述
　4.2　泥沙输沙强度研究综述
　4.3　统一的水流强度指标形式
　4.4　不同水流强度指标与泥沙输移强度关系的比较
　4.5　水流功率理论的进一步探讨
　4.6　统一形式的泥沙输移强度计算公式
　4.7　公式的率定与验证
　4.8　公式的分析与讨论
　4.9　本章小结
　参考文献
第5章　动床阻力研究
　5.1　概述
　5.2　动床阻力研究综述
　5.3　沙粒阻力的研究
　5.4　仅含推移质泥沙时泥沙附加阻力的研究
　5.5　同时含推移质和悬移质泥沙时泥沙附加阻力的研究
　5.6　沙波阻力及总阻力的合成
　5.7　综合阻力的研究
　5.8　本章小结
　参考文献
第6章　泥沙运动的人工神经网络方法
　6.1　概述
　6.2　人工神经模型的基本原理
　6.3　关于BP模型的讨论
　6.4　泥沙输移强度计算的人工神经网络模型
　6.5　动床阻力计算的人工神经网络模型
　6.6　本章小结
　参考文献
第7章　泥沙输移强度计算方法的比较研究
　7.l　概述
　7.2　用于比较的泥沙输移强度计算方法选择
　7.3　总精度比较
　7.4　适用范围比较
　7.5　敏感性分析
　7.6　本章小结
　参考文献
第8章　动床阻力计算方法的比较研究
　8.1　概述
　8.2　用于比较的动床阻力计算方法选择
　8.3　总精度比较
　8.4　适用范围比较
　8.5　敏感性分析
　8.6　本章小结
　参考文献
第9章　主要结论与研究展望
　9.1　主要结论
　9.2　泥沙运动研究展望

　　第1章　绪论
　　1. 1　泥沙运动规律研究的意义
　　我国河流众多，流域面积在1000km2以上的河流就有1500多条。但在不少河流上，由于水土流失严重，自流域内冲刷外移的大量泥沙，通过小溪山涧，汇集于江河。挟带泥沙的河道水流属于两相流，与清水河流（单相流）相比，具有迥然不同的特色。这样的河道水流给经济建设和人民生活带来了一系列的问题，其中主要包括下面几个方面：
　　（1）防洪问题。我国北方地区河流的洪水多由暴雨造成，暴涨猛落，河槽来不及宣泄，一旦决口，数千里原野尽成泽国。洪水的泛滥成灾又与上游来沙过多并在河床大量淤积有关，一则河床日益抬高，行洪能力降低，一遇非常洪水，就有满堤溃决的危险；二则河身宽浅，主流迁徙无常，洪水一旦顶冲大堤，又有引起破堤冲决的可能。
　　（2）水库淤积问题。在流域中上游修建水库，调节洪水，蓄水灌溉，并利用落差发电，可以起到综合利用的效果。但是，水库在蓄水的同时，也拦蓄了水流中所挟带的泥沙，库容因此不断减小，日久终致湮废失效。水库淤积范围实际上还远远不止建库初期蓄水所及地区，由于淤积上延，水库面积还会不断扩大，使更多的上游河谷受到淹没及浸没影响。
　　（3）灌溉渠系淤积问题。扩大灌溉面积是保证农业增产的主要措施之一。我国北方气候比较干旱，灌溉需要更为迫切，但是，也正是在这些地区，河流的含沙量一般较高，在引水灌溉的同时，也引进了大量泥沙。华北大平原本是黄河的冲积三角洲，地面比较平坦，渠道设计要受到坡度限制，挟沙能力一般不可能很大，渠系淤积是一个严重的问题。
　　（4）港湾河口淤积问题。河流注入海洋以后，泥沙迅速沉淀。一遇大风高浪，滨海浅滩上的泥沙受到扰动，被举悬浮水中，在潮流、海流及沿岸流的作用下，又被带到远离河口的地区，引起港湾河口的淤积，给航运排涝造成困难。
　　（5）环境问题。人类对资源开发利用的不当，会导致生态环境的失调、恶化与破坏，它主要可分为水土流失与环境污染两大类。水土流失或土壤侵蚀是影响人类生态环境的重大问题，而水土流失的发生、发展与控制，与维护生态系统的良性循环关系密切，从而需要对河流输沙规律及防治泥沙灾害的措施进行专门研究。美国《公元2000年全球情况调查报告》的主编G.O.Barney指出：“在环境问题中，空气和水的污染固然是十分重要的，但第一位的问题却是土壤侵蚀，或称水土流失，解决这一问题对发展中国家更为迫切。”
　　综上所述，由于
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