本书深入研究淤地坝等沟道工程对流域水沙过程的影响，分析沟道工程对洪水过程的调节作用；基于能量侵蚀动力学理论，阐明沟道工程级联方式对水-能-沙汇聚过程的调节机理及泥沙侵蚀-输移-沉积的再分配过程；揭示坝库淤满条件下淤地坝对流域水沙的阻控机制，提出坝库淤满后的长效减蚀机制，辨识沟道工程对流域水沙变化的贡献率，为科学认识黄河流域水沙变化机理、实现水沙资源配置与高效利用、合理确定治黄方略提供科技支撑。介

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目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 研究进展 2
1.2.1 黄河水沙变化 2
1.2.2 黄河中游区生态建设及其水沙效应 4
1.2.3 淤地坝地貌水文效应 6
1.2.4 淤地坝减水减沙效益 8
1.2.5 流域水文泥沙过程模拟 11
1.3 研究区域概况 15
1.4 研究目标与研究内容 18
参考文献 19
第2章 植被/景观变化的水沙调节机制 26
2.1 坡沟系统不同植被格局的蓄水减沙效益 26
2.1.1 蓄水减沙效益计算方法 26
2.1.2 植被格局对坡沟系统侵蚀产沙调控作用 27
2.2 间歇性降雨对产流产沙过程的影响 28
2.2.1 坡沟系统产流产沙特征 28
2.2.2 坡沟系统入渗特征 29
2.3 植被格局对产流产沙过程的影响 30
2.4 植被格局对径流流速的影响 31
2.4.1 植被格局对坡沟系统径流流速的作用 31
2.4.2 坡沟系统中植被格局的缓流效应 33
2.5 不同退耕类型的侵蚀产沙的特征 36
2.5.1 不同植被演替阶段地上地下生物量特征 36
2.5.2 不同植被演替阶段坡面径流水动力特征 38
2.5.3 演替阶段植被侵蚀产沙特征 39
2.6 流域尺度植被对水沙变化的作用 41
2.6.1 黄土高原典型流域土地利用变化 41
2.6.2 黄土高原典型流域景观格局变化 42
2.6.3 黄土高原典型流域景观格局对水沙变化的影响 44
2.7 本章小结 45
参考文献 45
第3章 黄河典型流域极端水沙事件产输规律 47
3.1 典型暴雨水沙特性演变 47
3.1.1 汛期降雨及水沙特征分析 47
3.1.2 场次条件下降雨和水沙特征分析 47
3.1.3 暴雨特征分析 49
3.1.4 典型洪水-输沙关系演变规律 52
3.2 极端水沙事件的时空分布规律 54
3.2.1 年最大降雨事件的空间分布 54
3.2.2 年最大径流事件的空间分布 55
3.2.3 年最大泥沙事件的空间分布 57
3.2.4 年最大水沙事件时空分布综合分析 58
3.3 极端洪水事件发生的主导因子 59
3.3.1 降雨对极端洪水事件的影响 59
3.3.2 河道内蓄水量对极端洪水事件的影响 62
3.3.3 极端洪水事件主导因子的分析 62
3.4 极端泥沙事件发生的主导因子 65
3.4.1 降雨对极端泥沙事件的影响 65
3.4.2 径流对极端泥沙事件的影响 65
3.4.3 河道内泥沙存储对极端泥沙事件的影响 68
3.4.4 极端泥沙事件主导因子的分析 69
3.4.5 引发极端泥沙事件主导因子的传播过程 72
3.5 本章小结 75
参考文献 76
第4章 黄河流域头道拐至潼关区间水库淤积时空分布特征 79
4.1 头道拐至潼关区间黄土高原地区水库群分布特征 79
4.1.1 水库分布概况 79
4.1.2 渭河流域水库分布概况 80
4.1.3 河龙区间水库分布概况 83
4.1.4 汾河流域水库分布概况 83
4.2 水库淤积量测算方法 85
4.2.1 流域干支流水库泥沙淤积调查情况与分析 85
4.2.2 水库淤积量估算方法 86
4.3 渭河流域水库淤积量 88
4.3.1 渭河流域大型水库淤积量 88
4.3.2 渭河流域中型水库淤积量 89
4.3.3 渭河流域小型水库淤积量 93
4.3.4 渭河流域水库淤积量测算 98
4.4 河龙区间水库淤积量 98
4.4.1 河龙区间大型水库淤积量 98
4.4.2 河龙区间中型水库淤积量 100
4.4.3 河龙区间小型水库淤积量 101
4.4.4 河龙区间水库淤积量测算 103
4.5 汾河流域水库淤积量 103
4.6 头道拐至潼关区间水库的拦沙作用及未来拦沙效益分析 106
4.6.1 水库总体淤积量 106
4.6.2 水库库容淤积率 107
4.6.3 水库未来拦沙效益分析 108
4.7 典型水库群调控模式对进入下游河道泥沙的影响 109
4.7.1 无定河流域拦沙水库现状 110
4.7.2 无定河流域水库群运用方式 113
4.7.3 无定河流域水库群运用方式对进入下游泥沙的影响 115
4.8 本章小结 115
参考文献 116
第5章 淤地坝系拦沙效益及拦沙能力变化 118
5.1 淤地坝时空分布特征 118
5.1.1 黄土高原淤地坝建坝历程 118
5.1.2 黄土高原淤地坝空间分布 119
5.1.3 主要流域淤地坝分布及拦沙量分析 121
5.2 黄土高原淤地坝淤积特征分析 126
5.2.1 不同地貌区地貌特征分析 127
5.2.2 不同地貌区淤地坝库容特征曲线 128
5.2.3 骨干坝淤积特征 129
5.2.4 中型坝淤积特征 131
5.2.5 不同类型淤地坝淤积特征汇总 133
5.3 典型区域淤地坝系拦沙效益分析 135
5.3.1 黄土丘陵沟壑区第一副区 137
5.3.2 黄土丘陵沟壑区第二副区 140
5.3.3 黄土丘陵沟壑区第三副区 142
5.3.4 黄土丘陵沟壑区第四副区 143
5.3.5 黄土丘陵沟壑区第五副区 144
5.3.6 石质山岭区 146
5.4 淤地坝拦沙量估算方法 148
5.4.1 建模原理 148
5.4.2 淤积量测量 152
5.4.3 黄土高原淤地坝2011～2017 年淤积量估算 152
5.5 淤地坝未来拦沙能力分析 154
5.5.1 总体淤积情况分析 154
5.5.2 分区域淤积情况分析 158
5.5.3 淤积典型分析 159
5.5.4 仍有拦沙能力淤地坝识别 163
5.6 本章小结 164
参考文献 165
第6章 淤地坝系调峰消能机理与模拟 166
6.1 淤地坝系水动力过程模拟 168
6.1.1 “7 15”洪水模型验证 168
6.1.2 流域坝系内部洪水过程演变 170
6.2 不同重现期淤地坝系水动过程模拟 174
6.2.1 洪峰流量对比 175
6.2.2 径流能量削减对比 177
6.3 级联坝系对设计暴雨洪水的影响分析 179
6.4 淤地坝淤积过程对径流侵蚀动力的影响 183
6.4.1 淤地坝淤积过程对径流动能的影响 183
6.4.2 淤地坝淤积过程对径流势能的影响 185
6.4.3 淤地坝淤积过程对径流侵蚀功率的影响 187
6.4.4 淤地坝坝系效应概化研究 187
6.5 本章小结 190
参考文献 191
第7章 流域侵蚀能量时空分布格局 192
7.1 流域水沙能量动力关系模拟 192
7.1.1 流域径流输沙关系物理解析 192
7.1.2 径流侵蚀功率 192
7.2 无定河流域水沙及侵蚀能量空间分布特征 194
7.2.1 径流侵蚀功率与输沙关系分析 194
7.2.2 流域径流输沙的空间分布 196
7.2.3 无定河流域径流侵蚀功率的空间分布 198
7.2.4 无定河流域径流侵蚀功率的空间尺度效应 199
7.3 大理河流域水-能-沙时空分布规律 201
7.3.1 流域水文要素的空间分布规律 201
7.3.2 流量、输沙量、径流侵蚀功率的汇聚过程 202
7.3.3 径流模数的时空分布 205
7.3.4 输沙模数的时空分布 207
7.3.5 径流侵蚀功率的时空分布 209
7.3.6 径流模数、输沙模数、径流侵蚀功率的关系 212
7.4 延河流域侵蚀能量空间分布及其与生态建设响应关系 213
7.4.1 延河流域径流侵蚀功率的空间分布 214
7.4.2 延河流域径流侵蚀功率的空间尺度效应 214
7.4.3 径流侵蚀功率时空分布与流域环境及生态建设响应关系 218
7.5 本章小结 221
参考文献 222
第8章 级联坝系布局及其对水沙动力的调控作用 223
8.1 王茂沟流域坝系布局分析 223
8.1.1 坝系单元划分 223
8.1.2 坝系级联物理模式 223
8.2 坝系布局对径流过程的影响 224
8.2.1 不同坝型组合对径流过程影响 224
8.2.2 不同坝系级联方式对径流过程的影响 227
8.3 单坝对沟道径流侵蚀动力过程的调控作用 229
8.3.1 建坝前后流速随时间的变化 229
8.3.2 建坝前后径流剪切力随时间的变化 230
8.3.3 建坝前后径流功率随时间的变化 232
8.3.4 建坝前后单位水流功率随时间的变化 233
8.4 坝系布局对沟道径流侵蚀动力过程的调控作用 234
8.4.1 流速的时空变化 235
8.4.2 径流剪切力的时空变化 236
8.4.3 径流功率的时空变化 237
8.4.4 径流能量的时空变化 238
8.4.5 径流侵蚀功率的空间变化 240
8.5 坝系级联方式对沟道侵蚀动力过程的调控作用 240
8.5.1 流速随时间变化 241
8.5.2 径流剪切力随时间变化 241
8.5.3 径流功率随时间变化 242
8.5.4 径流侵蚀功率空间分布 242
8.5.5 坝系布局对流域输沙量的调控作用 244
8.6 淤地坝系结构与布局对水沙变化的作用 246
8.6.1 坝型组合对小流域暴雨洪水过程的影响 246
8.6.2 坝系级联方式对小流域暴雨洪水过程的影响 247
8.6.3 淤地坝连通性与水沙输移响应关系 247
8.7 本章小结 249
参考文献 250
第9章 淤地坝淤积泥沙特性及其对流域泥沙的再分配作用 251
9.1 淤地坝对流域地形地貌的影响 251
9.2 坝地淤积泥沙的粒径分析 252
9.2.1 坝地淤积泥沙粒径统计特征 252
9.2.2 坝地淤积泥沙的质地分类 253
9.2.3 坝地淤积泥沙颗粒的粗化度 253
9.2.4 坝地淤积泥沙颗粒与分形特征 256
9.2.5 淤积泥沙颗粒分形维数与淤积泥沙性质的关系 258
9.3 单坝与坝系泥沙淤积特征 260
9.3.1 不同类型单坝的淤积特征 260
9.3.2 坝系单元下的坝地泥沙淤积特征 261
9.3.3 王茂沟坝系坝地泥沙淤积特征 264
9.4 本章小结 265
参考文献 265
第10章 泥沙来源研究方法及流域泥沙来源辨识 266
10.1 黄土高原泥沙来源研究方法 266
10.2 典型坝系小流域泥沙来源辨识 267
10.2.1 内蒙古园子沟流域泥沙来源 267
10.2.2 横山元坪小流域泥沙来源 271
10.2.3 绥德埝堰沟小流域泥沙来源 278
10.3 黄土高原小流域泥沙来源变化 280
10.3.1 皇甫川流域 281
10.3.2 无定河流域 283
10.3.3 延河流域 286
10.3.4 其他流域 289
10.4 本章小结 291
参考文献 291
第11章 不同淤积状态下淤地坝的水沙阻控作用 294
11.1 淤地坝淤积状态与水沙阻控作用关系概述 294
11.2 研究区域与研究方法 295
11.2.1 研究区域概况 295
11.2.2 数据来源及处理 297
11.2.3 模拟工况设置 301
11.3 模型构建与验证 303
11.3.1 三维网格的构建 303
11.3.2 边界条件和初始条件设置 305
11.3.3 模型参数设置 305
11.3.4 模型的率定和验证结果 306
11.4 淤地坝的削峰滞洪效率 308
11.4.1 溢洪道控制的库容阈值 308
11.4.2 坝地控制的削峰滞洪效率 310
11.5 淤地坝的泥沙拦截效率 311
11.5.1 泥沙拦截效率 311
11.5.2 坝地的直接沉沙效率 312
11.5.3 坝地的间接减沙效率 314
11.6 坝地上的冲淤形态与泥沙沉积规律 318
11.6.1 坝地上的冲淤形态变化 318
11.6.2 泥沙的最终分布规律 318
11.7 本章小结 323
参考文献 325
第12章 淤满淤地坝水沙阻控能力及其淤积/侵蚀规律 328
12.1 淤满淤地坝淤积动态与拦沙关系概述 328
12.2 淤地坝水沙阻控能力模拟 329
12.2.1 模拟对象及参数设置 329
12.2.2 模拟流程 329
12.2.3 降雨序列和动网格 330
12.2.4 判定准则 330
12.3 不同降雨条件下淤地坝水沙阻控能力变化 332
12.4 淤满条件下坝地泥沙淤积/侵蚀分布规律 339
12.4.1 坝地及其影响区内的淤积/侵蚀分布 339
12.4.2 纵向淤积剖面对比 343
12.5 本章小结 344
参考文献 346
第13章 典型暴雨条件下淤地坝水沙阻控作用 347
13.1 陕北“7 26”典型暴雨淤地坝拦沙作用 347
13.1.1 “7 26”典型暴雨概况 347
13.1.2 陕北“7 26”暴雨区淤地坝建设情况 348
13.1.3 典型流域淤地坝的滞洪拦沙作用 352
13.1.4 暴雨条件下淤地坝损毁特征与原因 355
13.2 绥德“7 15”典型暴雨淤地坝拦沙作用 358
13.2.1 绥德“7 15”暴雨洪水 358
13.2.2 韭园沟流域“7 15”暴雨水毁淤地坝情况调查 358
13.2.3 韭园沟流域“7 15”暴雨淤地坝拦沙作用分析 359
13.2.4 次暴雨洪水坝地淤积特征 362
13.3 西柳沟典型暴雨下淤地坝拦沙特征及其对水沙变化的影响 363
13.3.1 鄂尔多斯市淤地坝淤积量 363
13.3.2 西柳沟淤地坝泥沙淤积特征 364
13.3.3 西柳沟溃坝特征分析 365
13.4 其他典型暴雨条件下淤地坝拦沙作用 367
13.5 淤满淤地坝破坏后泥沙阻控机理 368
13.5.1 淤地坝破坏前后陡坎发育过程 368
13.5.2 淤满淤地坝破坏后的泥沙侵蚀过程 373
13.6 本章小结 375
参考文献 376
第14章 沟道工程流域水沙阻控效应与贡献率识别 377
14.1 坝系水沙阻控群体效应 377
14.1.1 淤地坝系水沙阻控机理解析 377
14.1.2 坝系水沙阻控群体效应验证 380
14.2 淤地坝系减蚀机理 381
14.2.1 淤地坝系减蚀效应理论分析 381
14.2.2 王茂沟流域淤地坝系修建前后侵蚀势能对比 382
14.3 淤地坝系水沙调控异地效应 385
14.4 淤地坝对典型流域水沙变化的贡献率 386
14.4.1 黄河中游主要河流水沙变化趋势 387
14.4.2 大理河骨干坝建坝历程 388
14.4.3 大理河淤地坝拦沙贡献率 389
14.4.4 淤地坝拦沙量结果合理性分析 390
14.4.5 水沙关系变化 391
14.4.6 沟道和坡面贡献率 392
14.5 典型流域沟道工程对水沙变化的贡献率 392
14.5.1 沟道工程对王茂沟流域水沙变化的贡献率 392
14.5.2 沟道工程对无定河流域水沙变化的贡献率 395
14.5.3 无定河流域治理措施群体作用 398
14.6 典型流域坡面及沟道坝系建设对径流泥沙的影响预测 400
14.6.1 流域治理对径流泥沙过程的影响 400
14.6.2 流域治理对径流泥沙空间分布的影响 402
14.6.3 坡面及沟道坝系建设对径流侵蚀能量的影响 408
14.7 本章小结 413
参考文献 413
第15章 主要结论 415