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第1章 长江上游水、沙、生态状况及存在的问题1

1.1 长江上游自然地理特征1

1.1.1 地质1

1.1.2 地貌2

1.1.3 气候4

1.1.4 水文6

1.1.5 植被8

1.1.6 土壤8

1.2 长江上游河流泥沙特征9

1.2.1 流域侵蚀特征9

1.2.2 河流泥沙数量与来源12

1.2.3 河流泥沙粒径与输移13

1.2.4 泥沙变化18

1.3 长江上游生态环境变化19

1.3.1 生态环境问题19

1.3.2 生态环境变化20

1.4 长江上游水资源变化趋势25

1.4.1 水资源量25

1.4.2 径流变化趋势26

参考文献30

第2章 长江上游植被-侵蚀动力学分析及治理方略32

2.1 引言32

2.2 植被及其影响因素35

2.2.1 植被与气候、土壤和人类活动的关系35

2.2.2 植被覆盖度、植被厚度和植被活力37

2.2.3 生态应力37

2.2.4 植被修复、生态弹性和植被演替38

2.3 滨河植被39

2.3.1 滨河植被在河床演变中的作用39

2.3.2 滨河植被调查方法41

2.3.3 利用滨河植被研究河床演变44

2.4 植被-侵蚀动力学47

2.4.1 生态应力的定量表达47

2.4.2 植被-侵蚀动力学方程组49

2.4.3 植被-侵蚀动力学模型的应用及参数的确定51

2.5 植被-侵蚀状态图及其应用55

2.5.1 植被-侵蚀状态图55

2.5.2 典型流域的植被-侵蚀状态图58

2.6 我国主要流域植被-侵蚀动力学分析63

2.6.1 植被-侵蚀动力学参数的经验关系64

2.6.2 黄土高原植被-侵蚀动力学分析70

2.6.3 长江上游地区植被-侵蚀动力学分析74

2.6.4 华北土石山区植被-侵蚀动力学分析79

2.6.5 南方红壤侵蚀区植被-侵蚀动力学分析79

2.7 水土流失地区人工加速植被演替的动力学过程80

2.7.1 造林加速植被恢复发育与土壤侵蚀变化过程82

2.7.2 造林加速植被演替过程84

2.8 不同主导物种对植物多样性及土壤侵蚀的作用87

参考文献96

第3章 人工阶梯-深潭系统及山区下切河流的治理——以云南小江吊嘎河为例100

3.1 山区河流下切及对环境生态的影响100

3.2 阶梯-深潭系统及其地貌和生态作用102

3.2.1 阶梯-深潭系统102

3.2.2 阶梯-深潭系统的发育条件104

3.2.3 阶梯-深潭系统的地貌及生态作用105

3.2.4 人工阶梯-深潭系统的应用106

3.3 吊嘎河泥沙运动规律107

3.3.1 吊嘎河概况107

3.3.2 水文及输沙特点108

3.3.3 来沙条件对推移质输沙的影响112

3.3.4 行移质的概念117

3.4 人工阶梯-深潭系统治理吊嘎河120

3.4.1 人工阶梯结构施工、试验布设及观测121

3.4.2 地貌过程124

3.4.3 水生栖息地变化127

3.4.4 水生生态变化130

3.5 结论133

参考文献134

第4章 三峡、葛洲坝运用对下游河床演变的影响及优化调控139

4.1 引言139

4.2 三峡下游河道概况及水沙条件139

4.2.1 三峡—葛洲坝两坝间河道概况139

4.2.2 葛洲坝下游宜昌—枝城河段概况141

4.2.3 葛洲坝下游近坝段河道条件及河床组成特征141

4.2.4 近坝段河道来水来沙特征143

4.2.5 近坝段河道水流条件143

4.2.6 葛洲坝近坝段河道演变过程及枢纽运用的影响144

4.2.7 近坝段河床演变特点145

4.2.8 葛洲坝近坝段河道冲淤的影响因素147

4.2.9 宜昌枯水位的下降及其影响因素148

4.3 三峡工程初期运行对水沙条件的影响150

4.3.1 对三峡运行后下游水沙条件变化的预测150

4.3.2 三峡水库蓄水后的宜昌来水来沙变化151

4.4 下游长河段河道演变对宜昌枯水位的影响及对策分析153

4.4.1 三峡运行后长距离河道冲刷的可能影响153

4.4.2 应采取的水库调度及河道工程措施分析153

4.5 二维水流模型对宜昌—枝城河段整治工程效果的分析154

4.5.1 二维水流数学模型的率定和验证154

4.5.2 枝城水位变动对宜昌水位的影响157

4.5.3 维持宜昌水位的工程方案比较158

4.6 二维水流泥沙模型对宜昌—枝城河段长时段动床计算168

4.6.1 二维水流泥沙数学模型基本方程168

4.6.2 二维泥沙数学模型的率定172

4.6.3 基于2003年、2004年宜枝河段冲刷后水位变化资料的计算分析174

4.6.4 三峡水库运行初期20年宜枝河段冲淤二维数模计算177

参考文献181

第5章 长江中下游江湖演变及治理环境182

5.1 长江中下游河床演变182

5.1.1 长江中下游河道基本特征182

5.1.2 长江中下游干流河道来水来沙特征185

5.1.3 长江中下游河道洪枯水位变化190

5.1.4 长江中下游河道演变197

5.2 湖泊演变206

5.2.1 洞庭湖的演变207

5.2.2 鄱阳湖的演变220

5.3 治理环境及措施初探229

5.3.1 河道治理工程229

5.3.2 长江荆南三口五河的治理设想231

5.3.3 降低城螺河段洪水位人工措施效果分析235

参考文献240

第6章 水资源优化配置理论与应用242

6.1 绪论242

6.2 水资源可持续利用复杂性理论体系框架245

6.2.1 可持续发展理论245

6.2.2 水资源可持续利用理论247

6.2.3 水资源可持续利用的复杂性分析250

6.3 河流生态环境需水理论与方法253

6.3.1 河流生态环境需水量内涵253

6.3.2 河流基流量254

6.3.3 河流生态环境需水量259

6.4 水资源优化配置复杂性建模理论261

6.4.1 水资源优化配置原则与标准261

6.4.2 水资源优化配置的复杂性建模方法与步骤264

6.4.3 水资源优化配置的目标度量264

6.4.4 水资源优化配置整体模型270

6.5 水资源配置智能优化算法273

6.5.1 演化算法及演化策略273

6.5.2 可变外部存储多目标演化策略（DAES）274

6.5.3 实例测试278

6.5.4 水资源优化配置整体模型的DAES求解280

6.6 水资源配置方案协同学评价方法284

6.6.1 水资源配置的协同性分析284

6.6.2 有序度评价模型286

6.6.3 协调度评价模型287

6.6.4 公平度评价模型290

6.6.5 可持续度评价模型292

6.7 汉江中下游水资源优化配置研究294

6.7.1 汉江中下游干流供水区概况294

6.7.2 水资源系统概化及方案设计294

6.7.3 汉江中下游生态环境需水量296

6.7.4 汉江中下游水资源优化配置结果分析297

6.7.5 水资源配置方案评价299

参考文献300

第7章 长江中游河床演变和生物栖息地的数学模拟302

7.1 二维水沙数学模型研究进展302

7.2 二维水沙数学模型306

7.2.1 控制方程306

7.2.2 数值计算格式311

7.2.3 边界条件及动边界技术313

7.2.4 计算方法314

7.2.5 几个重要的关系式及关键问题的处理315

7.3 模型在长江中游卵石夹沙河段河床演变研究中的应用318

7.3.1 概述318

7.3.2 河段概况319

7.3.3 模型验证321

7.3.4 模型在三峡工程运行初期宜昌—枝城河段冲淤预测中的应用328

7.4 模型在长江中游典型弯曲分汊河段河床演变及航道整治研究中的应用331

7.4.1 河段概况、水沙特征及演变规律332

7.4.2 模型验证335

7.4.3 模型在三峡工程运行初期瓦口子—马家咀河段冲淤预测中的应用341

7.4.4 模型在航道整治工程方案研究中的应用344

7.5 模型在长江中游典型顺直（微弯）河段河床演变研究中的应用347

7.5.1 河段概况、水沙特征及演变规律347

7.5.2 模型验证349

7.5.3 模型在三峡工程运行初期周天河段冲淤预测中的应用354

7.6 中华鲟栖息地适合度数值模拟357

7.6.1 生态模型研究进展357

7.6.2 中华鲟栖息地适合度模型358

7.6.3 二维水沙数学模型基本方程的修正364

7.6.4 模型验证368

7.7 结论373

参考文献375

第8章 长江中下游江湖阻隔的生态学效应及修复方略379

8.1 引言379

8.2 江湖阻隔对物种多样性的影响379

8.2.1 江湖阻隔对浮游生物物种多样性的影响379

8.2.2 江湖阻隔对大型水生植物物种多样性的影响380

8.2.3 江湖阻隔对底栖动物物种多样性的影响381

8.2.4 江湖阻隔对鱼类物种多样性的影响381

8.3 江湖阻隔对群落组成和资源量的影响382

8.3.1 江湖阻隔对浮游生物群落组成的影响382

8.3.2 江湖阻隔对水生植物群落分布与组成的影响383

8.3.3 江湖阻隔对底栖动物群落组成的影响385

8.3.4 江湖阻隔对天然鱼苗资源的影响385

8.4 江湖阻隔生态学效应的作用机制386

8.4.1 江湖阻隔对浮游生物群落的作用机制386

8.4.2 江湖阻隔对水生植物群落的作用机制387

8.4.3 江湖阻隔对底栖动物群落的作用机制388

8.4.4 江湖阻隔对鱼类群落的效应机制391

8.4.5 江湖阻隔生态学效应的综合机制391

8.5 长江河流-泛滥平原生态系统的保护原则与修复对策393

8.5.1 河流-泛滥平原生态系统保护原则393

8.5.2 长江泛滥平原自然保护区整体设计框架393

参考文献395

第9章 长江口地貌及生态演变和平衡条件397

9.1 长江河口的基本特征397

9.2 流域水沙变化与河口洪水作用399

9.3 长江河口区动力特性402

9.3.1 潮汐潮流402

9.3.2 余流403

9.3.3 波浪403

9.3.4 盐淡水混合404

9.4 河口分汊格局的形成过程405

9.4.1 南北支与崇明岛演化405

9.4.2 南北港演化406

9.4.3 南北槽演化408

9.5 长江口生态演变和平衡条件422

9.5.1 崇明东滩423

9.5.2 横沙东滩和九段沙425

9.5.3 南汇边滩426

9.5.4 长江河口冲淤平衡的临界来沙条件分析428

参考文献430

第10章 长江泥沙概算和河流综合治理432

10.1 长江流域泥沙概算432

10.1.1 泥沙概算方法及长江泥沙研究概况432

10.1.2 长江流域泥沙输移433

10.1.3 长江流域水土流失及土壤侵蚀量分析439

10.1.4 长江流域固体侵蚀物的输运及泥沙沉积量分析441

10.1.5 长江流域泥沙概算方法446

10.2 需沙量研究449

10.2.1 河流泥沙灾害与泥沙资源化449

10.2.2 长江河床演变需沙450

10.2.3 长江河道采砂453

10.2.4 长江口造地需沙454

10.2.5 人为减沙及流域缺沙量分析457

10.3 嘉陵江流域泥沙概算458

10.3.1 嘉陵江流域泥沙输移458

10.3.2 嘉陵江流域土壤侵蚀462

10.3.3 嘉陵江流域固体物质的输运464

10.3.4 嘉陵江流域泥沙沉积量分析465

10.4 考虑河流健康的综合治理方向467

10.4.1 河流健康指标体系467

10.4.2 河流综合管理的必要性和内容469

10.4.3 河流综合治理的原则471

参考文献480

第11章 长江水沙污染对鱼类的影响和底栖动物生态评价487

11.1 水沙污染对长江中下游鱼类的影响487

11.1.1 引论487

11.1.2 样品采集与处理487

11.1.3 水体质量491

11.1.4 底泥中重金属含量及底泥质量494

11.1.5 长江中下游鱼体重金属含量499

11.1.6 水沙污染对鱼类的影响503

11.2 长江流域底栖动物调查及水生态评价507

11.2.1 研究区域概况507

11.2.2 不同河段的底栖动物群落组成及多样性513

11.2.3 河床演变条件对底栖动物的影响516

11.2.4 长江流域的水质污染现状518

11.2.5 长江流域水生态治理重点520

参考文献521