●前言
第一篇研究背景及方法概述
第1章緒論3
1.1研究背景及意義3
1.1.1研究背景3
1.1.2研究意義.4
1.2研究現狀5
1.2.1壩下遊河床演變的分析方法5
1.2.2壩下遊河道水沙輸移和河床變形的數值模擬方法9
1.3本書主要內容13
第2章河床演變的研究方法16
2.1實測資料分析方法16
2.1.1水沙資料分析16
2.1.2地形資料分析20
2.1.3遙感資料分析25
2.2河床變形的經驗模擬方法27
2.2.1基於經驗回歸的滯後響應模型27
2.2.2基於線性速率調整模式的滯後響應模型29
2.3河床變形的數值模擬方法33
2.3.1一維水沙數學模型33
2.3.2二維水沙數學模型38
第二篇長江中遊河床演變分析
第3章長江中遊水沙過程及衝淤特性45
3.1河段概況45
3.2水沙特性變化50
3.3出口水位變化56
3.4河床衝淤變化60
3.5床沙組成變化65
第4章長江中遊順直型河段河床調整過程及特點69
4.1宜枝河段平面形態調整特點69
4.1.1深泓擺動幅度69
4.1.2深泓擺動方向70
4.2宜枝河段斷面形態調整特點70
4.2.1平灘河槽形態調整過程70
4.2.2進口水沙變化對平灘河槽形態調整的影響72
4.2.3床沙粗化對平灘河槽形態調整的影響75
4.2.4進口水沙變化和床沙粗化對平灘河槽形態調整的共同影響77
4.2.5不同影響因素的重要性比較79
4.3宜枝河段過流能力調整特點79
4.3.1平灘流量調整過程80
4.3.2進口水沙變化對宜枝段平灘流量調整的影響81
第5章長江中遊彎曲型河段河床調整過程及特點82
5.1荊江河段平面形態調整特點82
5.1.1岸線變化82
5.1.2曲折繫數調整88
5.1.3洲灘調整89
5.2荊江河段斷面形態調整特點94
5.2.1平灘河槽形態調整過程94
5.2.2進口水沙變化對平灘河槽形態調整的影響96
5.2.3出口水位變動對平灘河槽形態調整的影響98
5.2.4進出口邊界條件對平灘河槽形態調整的共同影響99
5.3荊江河段過流能力調整特點99
5.3.1平灘水位下的過流能力調整100
5.3.2警戒水位下的過流能力調整105
第6章長江中遊分汊型河段河床調整過程及特點110
6.1城漢河段平面形態調整特點110
6.1.1深泓擺動110
6.1.2岸線變化111
6.1.3灘槽格局調整113
6.2城漢河段斷面形態調整特點118
6.2.1平灘河槽形態調整過程119
6.2.2進口水沙變化對平灘河槽形態調整的影響120
6.3城漢河段過流能力調整特點122
6.3.1過流能力調整122
6.3.2過流能力調整的影響因素127
6.4城漢河段汊道分流比調整特點129
6.4.1界牌順直分汊河段129
6.4.2陸溪口鵝頭分汊河段131
6.4.3武漢微彎分汊河段132
第7章長江中遊河床演變的沿程差異及發展趨勢133
7.1水沙條件的沿程變化133
7.2河床衝淤及床沙組成的沿程變化135
7.3河道平面形態的沿程變化136
7.3.1岸線變化136
7.3.2洲灘調整138
7.4斷面形態的沿程變化140
7.4.1平灘河槽形態沿程調整特點140
7.4.2平灘河槽形態調整對前期水沙條件響應的沿程差異142
7.5過流能力的沿程變化144
第三篇長江中遊水沙運動及河床演變數值模擬
第8章長江中遊河道動床阻力計算149
8.1動床阻力計算的研究現狀149
8.1.1阻力計算方法149
8.1.2動床阻力計算公式150
8.2長江中遊動床阻力特性及其主要影響因素152
8.2.1長江中遊河道動床阻力資料152
8.2.2長江中遊動床阻力特性153
8.2.3動床阻力的主要影響因素158
8.3基於水流強度與相對水深的動床阻力計算方法159
8.3.1動床阻力計算公式建立159
8.3.2與現有代表性動床阻力公式的對比161
8.4不同動床阻力計算方法對水流模擬結果的影響163
8.4.1采用動床阻力公式計算曼寧糙率繫數.163
8.4.2采用糙率調試法計算曼寧糙率繫數166
第9章長江中遊河道水流挾沙力計算170
9.1水流挾沙力計算的研究現狀170
9.2水流挾沙力資料整理172
9.3張瑞瑾水流挾沙力公式中的參數確定174
9.3.1懸移床沙質含沙量與水沙綜合參數的計算175
9.3.2挾沙力公式參數與水沙綜合參數的關繫建立176
9.3.3改進後的水流挾沙力公式的適用性179
9.4不同水流挾沙力計算方法對懸沙輸移過程模擬結果的影響181
9.4.1參數k和m取常數時的計算結果分析181
9.4.2參數k和m由公式確定時的計算結果分析183
第10章長江中遊河道非均勻懸沙恢復飽和繫數計算185
10.1壩下遊河流非均勻懸沙不平衡輸移研究現狀185
10.2非均勻懸沙長距離不平衡輸移過程186
10.2.1懸移質輸沙量變化186
10.2.2懸移質泥沙組成變化190
10.2.3非均勻懸沙恢復效率計算及分析191
10.2.4非均勻懸沙恢復效率與來水來沙條件的關繫193
10.3考慮床沙組成影響的恢復飽和繫數計算方法194
10.3.1現有恢復飽和繫數計算方法194
10.3.2計算方法的改進196
10.3.3公式驗證及分析204
10.4不同恢復飽和繫數計算模式對懸沙模擬結果的影響212
10.4.1不同恢復飽和繫數計算模式對總含沙量模擬結果的影響212
10.4.2不同恢復飽和繫數計算模式對分組含沙量模擬結果的影響213
第11章考慮整治工程影響的長江中遊河道衝淤變形模擬216
11.1荊江河段整治工程概況216
11.1.1護岸工程現狀217
11.1.2護灘(底)工程現狀218
11.2考慮河道整治工程影響的一維水沙數學模型220
11.2.1考慮整治工程影響的河床邊界條件確定220
11.2.2輸沙計算模塊的改進221
11.2.3河床衝淤計算模塊的改進222
11.2.4計算步驟223
11.2.5改進後的一維模型在荊江河段的應用223
11.3考慮河道整治工程影響的二維水沙數學模型229
11.3.1考慮整治工程影響的河床邊界條件確定229
11.3.2床沙組成插值方法的改進230
11.3.3輸沙及河床衝淤計算模塊的改進232
11.3.4計算步驟233
11.3.5改進後的二維水沙模型在荊江河段的應用234
參考文獻255
附錄——水流挾沙力計算資料265

《長江中遊河床演變及模擬》以三峽工程運行後長江中遊河段為主要研究對像，通過實測資料分析和數值模擬等手段，研究新水沙條件下長江中遊的河床演變特點，並提出強人類活動影響下水沙輸移與河床變形的數值模擬技術。《長江中遊河床演變及模擬》主要研究內容：分析長江中遊不同河型河段在多邊界因素共同影響下的河床調整特點；提出適用於長江中遊的動床阻力、水流挾沙力及非均勻懸沙恢復飽和繫數計算方法；研發考慮大規模河道整治工程影響的一、二維水沙數學模型。