本书针对河床演变时间滞后与空间联动的现象和特征，阐述河床演变时间滞后与空间联动的理论基础，原创性地提出河床演变时间滞后与空间联动的研究方法，包括半定量的河床演变阶段模型、定量计算河床演变特征量随时间变化的滞后响应模型，以及识别最强冲淤速率位置（冲淤重心）的聚类机器学习方法。将这些方法应用于不同自然因素与人类活动影响下的处于强非平衡态演变中的河道（包括三峡大坝下游宜昌—城陵矶河段、黄河三门峡库区和小浪底库区、黄河下游河道及受火山爆发影响的美国图特尔河北汊），揭示不同河道在一定时（20～70 年）空（几十至几百千米）尺度下演变的时间滞后与空间联动特征和规律。本书部分插图附彩图二维码，扫码可见。
样章试读
目录
- 目录
第1章 绪论1
1.1 河流的自动调整作用与平衡态1
1.2 河床演变的不同时空尺度 3
1.3 河床演变的滞后响应现象与特征 5
1.3.1 非平衡态河床演变的调整过程与速率 5
1.3.2 河床演变的滞后响应与累积影响8
1.4 河床演变的时间滞后与空间联动现象11
1.4.1 溯源冲淤主导下河床演变的时间滞后与空间联动 11
1.4.2 沿程冲淤主导下河床演变的时间滞后与空间联动 15
1.5 本书的主要内容 17
第2章 河床演变时间滞后与空间联动的理论基础 19
2.1 河床演变滞后响应的理论基础：变率原理 19
2.2 河床演变特征量变化的显式方程 20
2.2.1 基于水沙运动方程推导的河床高程级数解 20
2.2.2 其他河床演变显式公式的推导 22
2.3 滞后响应模型调整速率参数的影响因素 24
2.4 变率原理的适用性与局限性 26
2.5 河床演变时空联系的理论基础：空间代替时间 27
2.6 本章小结 29
第3章 河床演变时间滞后与空间联动的研究方法 30
3.1 河床演变阶段模型 30
3.1.1 CEM30
3.1.2 河床演变阶段模型的建立 33
3.2 河床演变的滞后响应模型 35
3.3 识别河床演变冲淤重心的聚类机器学习方法 37
3.3.1 冲淤重心的定义与研究意义 37
3.3.2 冲淤速率等级划分 39
3.3.3 冲淤重心聚类识别 40
3.4 本章小结 42
第4章 三峡大坝下游宜昌—城陵矶河段的时空演变与滞后响应43
4.1 宜昌—城陵矶河段概况与水沙条件 43
4.1.1 研究区域概况 43
4.1.2 水沙条件变化 45
4.2 宜昌—城陵矶河段冲淤演变特征 49
4.2.1 河槽形态参数计算方法 49
4.2.2 河槽纵向及横向变化 49
4.2.3 河槽冲淤调整 51
4.3 宜昌—城陵矶河段冲淤的滞后响应模型计算 53
4.3.1 累计冲刷量的滞后响应模型计算方法 53
4.3.2 累计冲刷量变化过程模拟 54
4.3.3 前期水沙条件对累计冲刷量的影响56
4.4 宜昌—城陵矶河段冲刷重心的时空迁移规律 58
4.4.1 冲淤速率时空分布矩阵 58
4.4.2 冲刷重心的时空分布 61
4.4.3 冲刷重心的迁移特性 63
4.4.4 冲刷重心下移与河床粗化的数值模拟 65
4.5 本章小结 74
第5章 三门峡库区冲淤与潼关高程的时空滞后响应 75
5.1 研究背景 75
5.2 三门峡水库运用与入库水沙条件 77
5.2.1 三门峡水库概况 77
5.2.2 库水位变化 77
5.2.3 入库水沙条件 80
5.3 三门峡库区及回水区的冲淤与滞后响应 82
5.3.1 库区河道纵向冲淤变化 82
5.3.2 库区河道横向及断面形态变化 85
5.3.3 库区及回水区的冲淤变化与时空联系 87
5.4 河床演变阶段模型在三门峡库区及回水区的应用 88
5.4.1 库区及渭河下游河道的演变特征 88
5.4.2 河床演变阶段模型的应用结果 90
5.5 汛期与非汛期冲淤重心的变化规律 93
5.5.1 三门峡水库季节性冲淤重心的调整 93
5.5.2 冲淤重心的影响因素 97
5.6 库区淤积量与潼关高程的滞后响应模型与模拟 102
5.6.1 库区累计淤积量的滞后响应模型计算方法与模拟 102
5.6.2 潼关高程的滞后响应模型计算方法与模拟 105
5.7 “318 控制运用”对潼关高程与库区冲淤的影响分析 106
5.8
本章小结 111
第6章 小浪底水库的水沙异步运动与时空冲淤 113
6.1 小浪底水库概况 113
6.2 水库运用与出入库水沙条件 114
6.3 场次洪水的水沙异步特征 118
6.4 小浪底水库冲淤演变与特征量计算 125
6.5 小浪底水库排沙比的影响因素与计算方法 127
6.5.1 小浪底水库洪水排沙比的影响因素 127
6.5.2 考虑洪水滞留时间的排沙比计算方法 130
6.5.3 考虑多因素的洪水排沙比计算方法 131
6.6 本章小结 133
第7章 黄河下游河道时空冲淤与滞后响应 134
7.1 黄河下游河道概况与来水来沙条件 134
7.1.1 黄河下游河道概况 134
7.1.2 来水来沙条件变化 136
7.2 黄河下游河道时空冲淤规律 139
7.2.1 黄河下游河道冲淤与水库运用的联系 139
7.2.2 冲刷发展的时空滞后 141
7.3 黄河下游河道冲刷重心的时空变化 144
7.4 黄河下游河道冲淤量随时间变化过程的模拟 146
7.4.1 河床冲淤量随时间变化的公式推导 146
7.4.2 河床冲淤量随时间调整过程的模拟 148
7.5 黄河下游河道冲淤量随空间变化过程的模拟 149
7.5.1 河床冲淤量随空间变化的公式推导 149
7.5.2 河床冲淤量随空间调整过程的模拟 151
7.6 本章小结 152
第8章 美国图特尔河北汊河床时空演变与滞后响应154
8.1 图特尔河北汊地理特征与水沙条件 154
8.1.1 研究区域 154
8.1.2 水沙条件 156
8.2 图特尔河北汊的时空冲淤演变 157
8.3 河床演变阶段模型的应用 162
8.4 本章小结 164
京公网安备 11010102004214号