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水力学及河流动力学研究展望河流动力学的发展具有悠久的历史，但采用现代科学体系进行系统的研究则是20世纪才开始的。
河流动力学是以流体力学、地学、海洋和环境科学等为基础的交叉学科，其趋势仍是采用各学科之长，在理论探索、科学实验和数学模拟等方面深入发展。
1研究发展趋势展望河流动力学的研究，它应包含两个方面的内容，一是在传统理论张现代化量测技术的基础上，对已有的研究成果进行系统的总结、归纳和提高，对一些假定和近似处理给出更严密的论证，对一些经典的试验成果重新进行检验。
二是开拓新的研究领域和研究方向，特别要注重与其它学科和最新的科学技术融会贯通。
在上世纪的30年代至50年代，以Shields 曲线、Rouse悬沙公式、Meyer-Peter及Einstein推移质公式为代表，基本奠定了泥沙运动力学的理论体系，半个世纪以来，主要是进行补充和完善的工作，除在工程应用方面取得巨大的进展外，在理论体系上没有重大的突破。
通过数十年来的理论积蓄和量测技术的时代跨越，有望在近些年内在理论体系上取得突破性进展，在试验科学上获得重大的成果。
1.1.1基础理论研究河流动力学基础理论研究包括泥沙运动力学基本理论和河流过程原理及调整规律的研究。
早在30年代，Rouse应用扩散理论导出了悬移质泥沙浓度分布公式，即扩散方程，它是进行输沙计算的基本方程。
在现代两相流理论中，扩散模型只是宏观连续介质理论的一种简单模型。
更一般的模型是双流体模型，两相流中关于固液两相流的基本方程、作用力分析及其应力本构关系的理论，极大地促进了泥沙运动力学理论的发展。
但泥沙运动理论与固液两相流理论又有所区别，其内容更丰富，更独具创新性。
悬移质、推移质、水流挟沙力、动床阻力等等都是一般两相流理论中没有的概念。
这些概念是泥沙运动力学理论体系的基础，使得泥沙运动力学理论纰固液两相流理论更生动、更便于在生产实际中应用。
悬移质和推移质输沙理论、非平衡输沙理论、水流挟沙力、床面形态和动床阻力等都是泥沙运动力学基础理论研究的重要内容，而且在80年代以前已经发展得比较成熟，之后除了引入固液两相流的双流体模型外，并没有重大的进展，许多理论研究是低水平重复。
河流动力学与泥沙运移的关联研究河流是地球上最重要的水域系统之一，它们承载着水资源、运输能源和运输商品的重要职责。
在河流运动中，水流动力学和底部泥沙运移是密不可分的。
水流的速度、深度和流向以及泥沙的粒径、密度和形状等因素会直接影响河流的动力学特性和泥沙运移过程。
因此，研究河流动力学与泥沙运移的关联关系具有重要意义。
首先，了解河道的几何形状对河流动力学的影响是十分重要的。
河道的几何形状会影响水流的速度和方向，从而对底部泥沙的输移产生影响。
研究表明，宽阔的浅水河道更容易发生泥沙运移，而窄深的河道则可能导致泥沙淤积。
此外，河道的弯曲程度和横截面形状也会对水流动力学和泥沙运移过程产生影响。
其次，水流速度对底部泥沙的运移至关重要。
水流速度越大，对底部泥沙的作用力就越强，泥沙的运移速度也就越快。
因此，了解水流速度的分布规律和变化对预测泥沙运移过程至关重要。
研究发现，在河道的不同部位，水流速度可能存在明显的差异，这会导致泥沙在河道中的不均匀分布。
此外，泥沙的粒径、密度和形状对其在水流中运移的方式也会产生重要影响。
粒径较小的细沙颗粒更容易被水流携带，而粒径较大的粗沙和砾石则在水流中更难移动。
此外，泥沙的密度也会影响其在水流中的沉降速度。
研究发现，在河道中，泥沙颗粒之间可能存在着不同的互相作用力，这也会影响泥沙的运移过程。
最后，气候和人类活动等因素也对河流动力学和泥沙运移过程产生影响。
气候变化可能导致河道水文条件的变化，从而影响水流速度和泥沙运移过程。
人类活动如土地利用变化、水库建设和河岸开发等也会对河流动力学和泥沙运移产生重要影响。
因此，在研究河流动力学与泥沙运移的关联时，必须充分考虑这些外部因素的影响。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，涉及到多个方面，包括河道的几何形状、水流速度、泥沙特性以及气候和人类活动等因素。
只有全面深入地研究这些因素之间的相互作用关系，才能更好地理解河流运动的规律和泥沙运移的过程。
水力学及河流动力学研究展望河流动力学的发展具有悠久的历史，但采用现代科学体系进行系统的研究则是20世纪才开始的。
河流动力学是以流体力学、地学、海洋和环境科学等为基础的交叉学科，其趋势仍是采用各学科之长，在理论探索、科学实验和数学模拟等方面深入发展。
1研究发展趋势展望河流动力学的研究，它应包含两个方面的内容，一是在传统理论张现代化量测技术的基础上，对已有的研究成果进行系统的总结、归纳和提高，对一些假定和近似处理给出更严密的论证，对一些经典的试验成果重新进行检验。
二是开拓新的研究领域和研究方向，特别要注重与其它学科和最新的科学技术融会贯通。
在上世纪的30年代至50年代，以Shields 曲线、Rouse悬沙公式、Meyer-Peter及Einstein推移质公式为代表，基本奠定了泥沙运动力学的理论体系，半个世纪以来，主要是进行补充和完善的工作，除在工程应用方面取得巨大的进展外，在理论体系上没有重大的突破。
通过数十年来的理论积蓄和量测技术的时代跨越，有望在近些年内在理论体系上取得突破性进展，在试验科学上获得重大的成果。
1.1.1基础理论研究河流动力学基础理论研究包括泥沙运动力学基本理论和河流过程原理及调整规律的研究。
早在30年代，Rouse应用扩散理论导出了悬移质泥沙浓度分布公式，即扩散方程，它是进行输沙计算的基本方程。
在现代两相流理论中，扩散模型只是宏观连续介质理论的一种简单模型。
更一般的模型是双流体模型，两相流中关于固液两相流的基本方程、作用力分析及其应力本构关系的理论，极大地促进了泥沙运动力学理论的发展。
但泥沙运动理论与固液两相流理论又有所区别，其内容更丰富，更独具创新性。
悬移质、推移质、水流挟沙力、动床阻力等等都是一般两相流理论中没有的概念。
这些概念是泥沙运动力学理论体系的基础，使得泥沙运动力学理论纰固液两相流理论更生动、更便于在生产实际中应用。
悬移质和推移质输沙理论、非平衡输沙理论、水流挟沙力、床面形态和动床阻力等都是泥沙运动力学基础理论研究的重要内容，而且在80年代以前已经发展得比较成熟，之后除了引入固液两相流的双流体模型外，并没有重大的进展，许多理论研究是低水平重复。
河流动力学及泥沙汇报人：日期:•河流动力学概述•河流动力学的基本原理•泥沙的基本性质•河流泥沙运动的基本规律•河流泥沙问题的解决策略与案例分析•河流动力学及泥沙研究的前沿与展望01河流动力学概述河流动力学的定义和研究内容河流动力学的定义河流动力学是研究河流运动规律和物理机制的科学，它涉及到水文学、气象学、地貌学、物理学等多个领域。
研究内容主要包括河流的流速、流量、水位、水深、泥沙输移、河床演变等，以及由这些要素组成的流域水沙循环系统的宏观过程和微观机制。
河流动力学的重要性理论意义实践意义河流动力学的发展历程起源发展现状02河流动力学的基本原理动量方程描述水流中单位时间内动量守恒的原理。
能量方程描述水流中单位时间内能量守恒的原理。
连续方程水流运动的基本方程单位时间内通过某一断面的水量，通常用立方米/秒或加仑/秒为单位表示。
河流水位与流量流量水位流速流态河流的流速与流态阻力水流运动中受到的阻力，包括摩擦阻力、涡旋阻力等。
能量消耗水流运动中能量损失的大小，通常用能量方程计算。
河流的阻力与能量消耗03泥沙的基本性质根据泥沙的组成、搬运方式和沉积特点，可分为无机泥沙、有机泥沙和生物碎屑等。
特性泥沙具有不同的物理、化学和生物特性，如粒径、形状、密度、硬度、耐磨性等，这些特性影响其搬运、沉积和地貌形成的过程。
分类泥沙的分类与特性VS泥沙的搬运与输移搬运方式输移过程泥沙的沉积与地貌形成沉积类型地貌形成04河流泥沙运动的基本规律泥沙颗粒的碰撞与粘附泥沙颗粒的离散与聚集牛顿力学模型泥沙运动的力学模型01阻力与浮力的计算公式02阻力系数与浮力系数的确定03阻力与浮力对泥沙运动的影响泥沙运动的阻力与浮力床面形态的分类与特征水沙平衡的概念及建立床面形态对河流动力学行为的影响010203泥沙运动的床面形态与水沙平衡05河流泥沙问题的解决策略与案例分析03植物防护01河道整治02疏浚与清淤河流治理与泥沙控制的一般方法水库淤积由于入库水流携带的泥沙超过了水库的调节能力，导致水库淤积。
河流水动力学行为研究进展河流是地球上最重要的水资源之一，为人类提供了水和其他重要资源。
在河流生态系统中，水动力过程是至关重要的因素，影响着河流的生态状态和流域开发。
因此，河流水动力学行为的研究一直是地理学、水文学、生态学等领域的重要研究方向。
本文将介绍河流水动力学行为的研究进展。
1. 剪切流和涡流河流水动力学中最常见的现象是剪切流和涡流。
剪切流是河水在河道中移动时，由地表形态和地球自转等自然因素引起的惯性力和摩擦力所导致的现象。
涡流是指河水运动时，在洪流、弯道、河流交汇等地方产生的旋涡现象。
研究表明，剪切流和涡流对河流生态环境和水力资源的影响很显著。
特别是涡流，容易导致河道淤积、水位升高，拉长水流路径和影响流态的稳定性。
因此，在河流调控和资源开发中，需要考虑涡流与水力相互作用的因素。
2. 龙卷涡研究龙卷涡是河流中一种比较罕见的涡流现象，是一种旋转的空气体和水体组成的旋风。
龙卷涡的产生与河流特定环境和流量有关。
研究表明，龙卷涡在河流生态系统中的作用非常重要。
由于龙卷涡携带的强风能够将树木和岩石移动，导致岸边生态系统的破坏。
而龙卷涡对水体的扰动也会导致水生生物受到伤害。
因此，对龙卷涡的研究也成为了河流生态系统研究的重要方向之一。
3. 波浪和水流的相互作用在河流中，波浪和水流的相互作用也是研究的重要方向之一。
波浪的产生和传播是河流水动力学中常见的现象，对河流水力资源和生态环境有着很大的影响。
研究表明，波浪和水流相互作用的结果会导致水流速度和水位的变化，影响河流床面的形态和沉积物的运动。
因此，对波浪和水流相互作用的研究既可为河流生态保护提供理论依据，也为水利工程设计提供实践指导。
4. 数值模拟和实验研究河流水动力学行为的研究，涉及到很多复杂的物理过程。
因此，为了更好地理解和预测河流水动力学行为，研究者利用数值模拟和实验研究的方法进行研究。
数值模拟通过计算机模拟河流水动力学行为，可快速获得大量数据。
同时，数值模拟也可以帮助研究者识别和分析河流中的复杂物理过程，从而更好地了解河流水动力学行为的发生机理。
对推移质的认识及国内外的研究现状1对推移质的认识1〕推移质：是在水流作用下在河床外表附近以滑动、滚动或跳跃方式运动的泥沙颗粒。
推移质又称床沙载荷、底载荷、推移载荷、牵引载荷，是指在水流中沿河底滚动、移动、跳跃或以层移方式运动的泥沙颗粒，在运动过程中与床面泥沙〔简称床沙〕之间经常进行交换。
2〕泥沙颗粒的运动方式与水流强弱、颗粒大小和形状及其在床面所处的相对位置有关。
对于相同组成的床沙，如流速较小，泥沙颗粒基本上作推移质运动。
流速加大后，一部分泥沙颗粒跃离床面进入主流区，悬浮在水中，随水流运动，成为悬移质；一部分泥沙颗粒仍在床面附近作推移运动,但推移层厚度增大。
推移质在运动过程中与床面泥沙〔简称床沙〕之间经常进行交换。
当存在悬移质时，推移质与悬移质之间也经常发生交换。
受水流作用的影响，当床面推移质运动到达一定程度时，河床外表便呈现出波状起伏的动态特征。
这种运动的波状外表形态，称之为沙波。
沙波运动是推移质集体输移的表现形式.沙波是在水流作用下形成的 ,与水流强度息息相关. 室内试验说明:随着水流强度的不断增大 ,沙波尺度的变化过程大体是由静平床床面沙粒聚集所形成的波高较小的沙纹 ,到波长、波高逐步增大的沙垄;在沙垄到达最大最高后 ,随着水流强度的进一步增大 ,沙垄逐渐趋于衰亡 ,并形成所谓的动平床.在这一过程中 ,波高随水流强度的变化呈先增后减的基本规律1.2 推移质输沙率1)推移质输沙率〔kg/s〕：单位时间内通过河流任意断面的推移质质量。
目前确定推移质输沙率的方法有两种：一种是水文测验法，用推移质采样器在河流现场采样实测，由此得到实测推移质输沙率；二是根据推移质运动规律，建立包括水流因子和泥沙因子在内的推移质输沙率计算公式，用实验或实测资料反推公式中的待定系数和指数。
2〕比较常见的均质沙单宽推移质输沙率公式有列维公式：g=2d(U-UC)(U/(gd)1/2)3(d/h)1/4公式的适用范围：d=0.25mm~23mm,h/d=5~500,U/UC 沙莫夫公式：1/2(U-Uh )(d/h)1/4(U/Uh)3公式适用范围：d>0.2mm.近期的推移质研究是在早期理论和研究方法基础上展开的，主要有“原型观测与分析”和“理论与试验研究”两大类。
河流泥沙研究进展及发展趋势李义天孙昭华（武汉大学，水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072）摘要：河流泥沙研究包括泥沙运动力学、河床演变学及以此为基础的河流模拟，是水利、地学及生态环境等学科的重要基础之一。
近些年来各大流域中出现的多种泥沙相关问题，使泥沙研究扩展到区域及流域泥沙及工程及环境泥沙问题等方面。
由于河流泥沙研究的许多理论还有待完善，而江河治理开发实践中遇到的实际问题异常复杂，现有理论和方法还难以使所有问题得到圆满解决。
因而，今后在继续深入研究泥沙基本理论的同时，应加强水沙变异条件下河床演变规律的研究，并从流域整体的角度，扩展研究的时间尺度、空间尺度，分析泥沙输移的规律及其造成的环境影响，探索水沙调控的理论与技术。
关键词：河流泥沙研究进展发展趋势Review and perspective of river sediment researchYitian Li Zhaohua Sun(State key laboratory of water resource and hydropower engineering science, Wuhan University,Wuhan 430072, China)Abstract:As the foundmantal theory of hydraulic engineering, geomorphology science and hydro-environment，river sediment research is developed to reveal the rule of sediment transport and to understand or predict fluvial processes. The goals of river sediment research have been broadened in recent years due to sediment related problems appeared in river management of large basins, which includes sediment problem of region or basin scale, interactions between hydraulic projects and environment. Since the basic theories underlying sediment movement and fluvial process still need to be improved, the sediment problem arose in engineering practice of river exploitation cannot be solved perfectly with current knowledge and technology. Consequently, it is argued that more efforts should be made in some key problems besides basic theoretical researches, such as channel responses to changes of flow and sediment regime, rules on large scale sediment transportation and regulations on discharge and sediment processes.Keyword: river sediment research; review1引言河流泥沙研究包括泥沙运动力学和河床演变学[1-4]。
水利工程中的泥沙运动与河床演变研究水利工程是指以调节、控制、利用水资源为目的，通过规划、设计、建设和管理等一系列工作来满足人们对水资源的需求的一门综合性学科。
在水利工程中，泥沙运动和河床演变是两个关键的研究领域。
本文将从泥沙运动和河床演变的基本概念、影响因素以及相关研究方法等方面进行探讨。
一、泥沙运动的基本概念泥沙是由水流或风力等作用下，河流沉积物和陆地表层物质悬浮于水流中输送的固体颗粒，其粒径大小从泥粒到砾石都有。
泥沙运动是指泥沙在水流中的输送和沉积过程。
泥沙运动是河流中的重要现象，其性质和规律的了解对于水利工程的设计和运行至关重要。
二、泥沙运动的影响因素1. 地形和流域特征：地形和流域特征对泥沙运动具有重要影响。
如河流梯度、坡度和流域面积等，均会影响泥沙的输送和沉积。
2. 水流特性：水流的流速、流量和水质等特性也是泥沙运动的重要影响因素。
水流速度越大，泥沙输送的能力就越强。
3. 泥沙颗粒特性：泥沙颗粒的密度、粒径和形状等特性也会对泥沙运动产生影响。
粒径越大的颗粒在水流中的输送能力越强。
三、河床演变的基本概念河床演变是指由于河流水流冲击和泥沙运动作用等因素，导致河床形态发生变化的过程。
河床演变通常包括河床侵蚀和河床扩张两个方面。
河床演变的研究对于水利工程的规划和管理具有重要意义。
四、泥沙运动与河床演变的关系泥沙运动是导致河床演变的主要原因之一。
泥沙在水流中的输送会引起河床的侵蚀和沉积，进而导致河床形态的变化。
泥沙的输送量和沉积速度决定了河床演变的速度和趋势。
因此，研究泥沙运动对于预测河床演变趋势具有重要意义。
五、泥沙运动与河床演变的研究方法1. 场地观测：通过在河流中设置观测站点，采集泥沙样本和水流数据，以获取泥沙运动和河床演变的相关信息。
2. 实验室试验：通过建立模型，模拟泥沙运动和河床演变过程。
利用实验室试验可以控制参数，研究其对泥沙运动和河床演变的影响。
3. 数值模拟：利用计算机模型对泥沙运动和河床演变进行数值模拟，可以预测其变化趋势。
粉沙质海岸泥沙运动特性研究港航101 吴劼纯 201010413007粉沙质海岸是新取名的一种特殊海岸, 海岸泥沙平均中值粒径d50 介于0.03- 0.10 mm 之间, 泥沙起动流速小, 沉降速度大, 沉积后密实很快, 泥沙运移型态十分复杂, 既有悬移质, 又有推移质, 还有底部高浓度含沙水体层, 泥沙活跃, 在大风浪作用下, 海床易发生大冲大淤, 对海岸工程和港口航道构成极大威胁。
由于近年来粉沙质海岸上相继出现了一系列严重的港口、航道泥沙淤积问题, 粉沙质海岸才逐渐被重视, 成为海岸工程泥沙研究中被关注的焦点。
一．粉沙质海岸的界定根据海岸泥沙平均粒径d50 对平原海岸进行分类: d50 小于0. 03 mm 为淤泥质海岸,d50大于01 1 mm 为沙质海岸。
对d50介于0.03-0.1 mm 的海岸对粉沙质海岸的泥沙运动特性进行了系统、全面的研究。
进一步定名为粉沙质海岸。
平原海岸的分类与泥沙分类的相应关系见表1。
决定海岸类型的基础物质是泥沙本身, 泥沙水力特性、运移型态和淤积特征又与泥沙粒径级配有密切关系, 因此界定粉沙质海岸要考虑三个因素: 中值粒径d50、黏土含量和泥沙粒径的分选性。
( 1) 中值粒径:粉沙质海岸泥沙平均中值粒径d50介于0.03-0.1 mm 之间。
( 2 ) 黏土含量: 泥沙粒径组成中粒径小于0.004 mm的黏土含量对泥沙的起动、沉降和密实等水力特性影响很大。
根据现场资料分析和室内试验资料整理, 淤泥海岸的泥沙极细, 黏土含量均超过25%; 沙质海岸泥沙粒粗, 黏土含量较小, 一般不到5% ; 在粉沙质海岸上, 黏土含量约在5%- 25% 之间。
因此可界定黏土含量大于25% 时为淤泥质海岸; 黏土含量在5%-25%之间时为粉沙质海岸; 黏土含量小于5% 时为沙质海岸。
( 3) 泥沙粒径的分选性, 表示泥沙粒径大小的均匀程度, 可用下式计算( 1)式中, 分别表示泥沙d75和d25 的值。
Ξ 国家自然科学基金资助项目,N o .59425005(Suppo rted by N ati o inal N atural Science Foundati on of Ch ina )。
来稿日期:1996209;收到修改稿日期:1996212。
泥沙研究的发展趋势和新课题Ξ王兆印(国际泥沙研究培训中心,北京 100044) 提 要 根据国内外近年来泥沙运动研究的动向和资料积累,本文探讨了未来泥沙研究的发展趋势和面临的新课题,包括河道运动动力学、河床形态与泥沙输移的关系、非恒定流河床冲刷率、湿地泥沙生态学模拟、河口萎缩和海流输沙、全球产沙和泥沙概算、泥沙造陆、河流自净、土地利用变化的影响、黄河人造高含沙水流输沙入海和人工智能的应用等。
关键词 泥沙运动力学 河床演变 非恒定流 湿地 土地利用 河口萎缩 人工智能 人造高含沙水流1 绪论泥沙运动力学是一门综合性基础技术科学,主要研究泥沙在重力、流水、波浪和风力等作用下的冲刷、搬运和沉积过程以及这些运动过程所造成的宏观地貌演变。
微观上,泥沙颗粒在流体作用下起动、跳跃、悬浮和沉降。
这些过程依赖于颗粒的物理性质、矿物成分和流体的力学特性和边界条件。
宏观上,泥沙运动导致地貌发育和环境演变。
从更为长期的眼光看,泥沙运动是固体物质从山区搬向平原和海洋、造成冲积平原和三角洲、在海洋沉积形成岩石的循环中的重要一环。
泥沙运动引起的环境变化对于生态学具有重要意义。
例如黄河决口大量泥沙在中原地区淤积造成数万平方公里的黄泛区,严重破坏了生态环境和人类的生存条件。
而在大江河口,泥沙源源不断地补给保证了两岸、江心洲和沿海城市的冲淤平衡和稳定。
泥沙在河口淤积造成的大片湿地是生物资源极其丰富的地方,例如密西西比河在路易斯安娜州南部造成的上万平方公里的湿地[1]和黄河三角洲四千多平方公里的湿地,生物种群多样性非常高。
因此,泥沙科学是涉及水文学、水力学、地貌学、地理学以及环境与生态学和沉积学等多种学科的边缘性科学。
河流悬移质泥沙含沙量遥感监测方法的动态和前沿调研泥沙中心屈丽琴，杜鹏飞，张婧，殷哲泥沙含量及其分布特征是河流系统中物理、化学、生物和环境过程交互作用研究的重要内容。
悬移质含沙量Suspended Sediment Concentration（SSC）用来表示单位水体中悬移质（指受重力作用和水流紊动作用悬浮于水中随水流前进的固体泥沙物质）的含量，一般用mg/l表示。
SSC是表征河流和坡面流中泥沙输移情况的重要指标。
长期以来，烘干称重法仍然是水流泥沙含量测定应用最广泛的方法。
这种方法测量周期长、劳动强度大、检测过程繁琐、且不能提供泥沙的动态过程和足够精度的空间分布信息。
可以通过建设监测网络体系和空间插值的途径获取河流泥沙的空间和动态信息，但是监测网络的建设和维护耗资巨大。
根据相关调查，全球范围内，大部分河流没有泥沙监测体系或监测数据不可用。
对少数具有泥沙观测数据的河流而言，泥沙观测的可靠性也往往被质疑。
根据亚马逊河泥沙含量动态变化特性的研究，受采样点代表性、操作可靠性和样品丢失等因素影响，河流泥沙观测网获取数据的有效性受很大限制。
鉴于传统泥沙观测方法存在的问题，相关学者开展了大量观测泥沙新技术的研究，这些方法在特定的实验室条件或实验流域的应用中都取得了一定的成功。
但总体而言，目前的大部分研究成果技术受精度、制造工艺、成本等方面的限制，还不能满足建立大尺度的连续泥沙观测网络的实践要求，更不能覆盖建站的河流断面。
遥感技术（RS）作为一种新的技术手段，能够方便及时地获取地球表面宏观信息，在城市规划建设、土地利用、农业、林业以及自然灾害预报等方面受到一定重视并得到了广泛应用。
随着遥感数据技术平台的不断升级更新，遥感数据质量和可获取性都在不断地提升，特别是WORLDVIEW,SPOT、QUICKBIRD、IKONOS航天、无人机等高分辨率遥感影像的出现，为遥感影像的分析和应用带来了更便利的数据源和更广泛的应用前景。
河流泥沙运动学基本理论综述【摘要】河流泥沙研究主要是研究河流中的泥沙运动规律及特点、泥沙运动基本理论等，进而解决水利工程中对应的河流泥沙问题。
河流泥沙动力学基本理论包括：泥沙的沉降特性、泥沙的起动特性、悬移质运动规律、推移质运动规律、水流挟沙力、非平衡输沙、泥沙运动统计理论、异重流运动理论、波流作用下的泥沙运动理论等[1]。
本文主要对河流泥沙运动学基本理论进行简要综述。
【关键词】河流泥沙运动学；基本理论河流泥沙学科是一门综合性的基础技术学科，研究泥沙在水体中的输移、悬浮、冲刷、淤积的规律，是水力学科的基础理论之一，包括了泥沙运动力学、河床演变与整治、工程泥沙、航道与港口治理、水土流失与治理等多方面的内容，涉及水文学、水力学、地理学、以及环境与生态学、沉积学等多个学科[1]。
通过对于河流动力学课程的学习和一系列论文的翻阅，现将河流泥沙运动学基本理论的相应进展做以综述，由于能力和资料的有限，望老师批评指正。
1.河流泥沙研究的发展历程我国河流泥沙研究的历史可追溯至修建都江堰工程时期，李冰父子通过引用鱼嘴分水堤，飞沙堰溢洪道，宝瓶口进水口三大部分和百丈堤、人字堤等附属工程，科学地解决了岷江的泥沙等问题，消除了水患。
今年来，我国的钱宁等老一代科学家通过其不断努力，逐步完善了理论研究体系，形成了一系列系统的学科，且成功的将这些理论运用到实际工程当中，解决了诸如三峡，小浪底等水利工程的泥沙问题2.我国河流泥沙研究成果我国是世界上河流最多的国家之一，有许多源远流长的大江大河。
其中流域面积超过1000平方千米的的河流就有1500多条。
我国的水资源具有四大特点：水多、水少、水脏、水混。
其中水混即河流中携带大量泥沙，导致了水土流失严重、河床抬高等一系列严重的问题，以黄河最为严重，这些问题给我过的水利水电工程建设、河道防洪和沿河道人民的日常生活都带来了严重的影响。
由于突出的泥沙问题和资源，我国的泥沙学科发展迅速，取得了巨大成就，研究在世界上也有着极高的地位。
河流动力学的感悟和河流动力学的发展趋势和前沿河流动力学的感悟河流动力学是对河流运动和变化的研究，涉及到水文、水力、地貌等多个学科。
在我看来，河流动力学是一门非常有意义的学科，它不仅可以帮助我们更好地了解自然界中的水文环境，也能够为我们制定合理的治理方案提供依据。
首先，从水文角度来看，河流动力学可以帮助我们更好地了解河流的形成和演化过程。
通过对降雨、蒸发、入渗等因素的分析，可以预测出未来一段时间内河流的水位和径流情况。
这些信息对于制定防洪、抗旱等应急措施非常重要。
其次，在治理方面，河流动力学也有着重要作用。
例如，在治理黄河时，需要对黄河进行淤积量和泥沙含量等方面的监测与分析，并根据这些数据制定相应的治理方案。
此外，在城市化进程中，由于城市排水系统不完善等原因导致城市内部出现大规模内涝时，也需要借助于河流动力学知识来解决问题。
最后，河流动力学的研究还能够为环境保护提供支持。
例如，在水生态系统的保护中，需要对河流的水质、水温、流速等因素进行监测和分析，并制定相应的保护措施。
总之，河流动力学作为一门交叉学科，不仅具有重要的理论意义，也有着广泛的应用价值。
通过对河流动力学知识的深入研究和应用，我们可以更好地了解自然界中的水文环境，并为人类社会的可持续发展做出贡献。
河流动力学的发展趋势和前沿随着科技和社会经济的发展，河流动力学也在不断地向前发展。
以下是我对其未来发展趋势和前沿方向的一些看法：1. 数值模拟技术将得到广泛应用随着计算机技术和数值模拟技术的不断进步，数值模拟将成为未来河流动力学研究中不可或缺的手段。
通过数值模拟，可以更加准确地预测洪水、内涝等自然灾害，并制定相应治理方案。
2. 精细化监测技术将得到广泛应用随着传感器技术和遥感技术的不断发展，河流动力学的监测手段也将得到进一步提升。
未来，我们可以通过高分辨率遥感图像、水文自动站等手段对河流进行精细化监测，从而更加准确地了解河流的变化情况。
3. 水生态系统保护成为研究热点随着环境保护意识的不断提高，水生态系统保护成为了未来河流动力学研究的热点之一。
河流泥沙研究进展及发展趋势李义天孙昭华（武汉大学，水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072）摘要：河流泥沙研究包括泥沙运动力学、河床演变学及以此为基础的河流模拟，是水利、地学及生态环境等学科的重要基础之一。
近些年来各大流域中出现的多种泥沙相关问题，使泥沙研究扩展到区域及流域泥沙及工程及环境泥沙问题等方面。
由于河流泥沙研究的许多理论还有待完善，而江河治理开发实践中遇到的实际问题异常复杂，现有理论和方法还难以使所有问题得到圆满解决。
因而，今后在继续深入研究泥沙基本理论的同时，应加强水沙变异条件下河床演变规律的研究，并从流域整体的角度，扩展研究的时间尺度、空间尺度，分析泥沙输移的规律及其造成的环境影响，探索水沙调控的理论与技术。
关键词：河流泥沙研究进展发展趋势Review and perspective of river sediment researchYitian Li Zhaohua Sun(State key laboratory of water resource and hydropower engineering science, Wuhan University, Wuhan 430072,China)Abstract:As the foundmantal theory of hydraulic engineering, geomorphology science and hydro-environment，river sediment research is developed to reveal the rule of sediment transport and to understand or predict fluvial processes. The goals of river sediment research have been broadened in recent years due to sediment related problems appeared in river management of large basins, which includes sediment problem of region or basin scale, interactions between hydraulic projects and environment. Since the basic theories underlying sediment movement and fluvial process still need to be improved, the sediment problem arose in engineering practice of river exploitation cannot be solved perfectly with current knowledge and technology. Consequently, it is argued that more efforts should be made in some key problems besides basic theoretical researches, such as channel responses tochanges of flow and sediment regime, rules on large scale sediment transportation and regulations on discharge and sediment processes.Keyword: river sediment research; review1引言河流泥沙研究包括泥沙运动力学和河床演变学[1-4]。
前者主要研究泥沙在水流中的输运过程和挟沙水流的运动规律，后者则主要研究水流和泥沙共同作用下冲积河流形态的变化规律。
无论是在自然条件下，还是受人工干扰明显的河流，水流是挟带泥沙的基本动力条件，而泥沙又通过改变河床边界作用于水力要素。
在高含沙水流中，泥沙颗粒还直接影响水流的各种特性。
因此，水流和河床以泥沙为纽带形成相互作用的统一体，是河流地貌中最活跃的动力因子。
人们在生产实践中，一方面要避免河流所造成的各种灾害，诸如洪水泛滥、崩岸改道，另一方面又要对河流进行治理开发，诸如修建水库、整治航道，这些都与泥沙运动及河床演变息息相关。
除此之外，在已开发的河流上，各种水利工程造成的河道萎缩、灾害加重、湿地退化等负效应也都与泥沙运动及河床演变密切联系。
因此，河流泥沙是水利、地学及生态环境等学科的重要基础学科之一。
近期以来，随着江河水资源利用和水能开发力度的加大，江河治理实践中面临着与泥沙输移相关的新现象、新问题，不断推动着河流泥沙研究的发展。
本文对河流泥沙研究的进展与发展趋势进行简要综述。
2河流泥沙研究范畴2.1河流泥沙基本理论研究泥沙运动涉及侵蚀、输运、沉积等地貌过程，各种过程涉及的时空尺度变化范围极大。
在一些情况下必须考虑地质构造的上升、下降等大尺度、长时期的过程，有时又必须考虑泥沙起动、悬移等微尺度和瞬时的过程。
正是由于这些特点，河流泥沙研究包含了从宏观到微观多方面的物理现象，依据对象尺度的不同，以及由此引起的研究思路、方法等方面的差异，可将泥沙基本理论分为泥沙运动力学和河床演变学。
河流泥沙动力学的研究范畴包括：泥沙颗粒的基本性质、泥沙起动与沉降、河道水流特性以及泥沙对水流的影响、床面形态及阻力、水流与泥沙输移机理及其定量描述等[1,5]。
河床演变学的研究范畴则包括：河床调整所遵循的基本原理、河型分类、河流几何形态与水力泥沙条件之间关系、人类作用下河床再调整作用等[2,3]。
人们对河床演变过程的认识，通常是从野外实际查勘及观测开始的，对资料的综合分析使人们逐步形成了对具体河段和整个河流以至不同河流之间河床演变现象的规律性认识，但这种规律性认识大部分只具有定性性质，许多情况下难以满足工程实践的要求，由此就出现对河床演变的定量预测，也就是所谓的河流模拟技术[6]。
河流模拟是在对微观水流、泥沙运动深入认识基础上，建立描述水沙运动及河床变形的控制方程，从而模拟出宏观河床变形随时间的发展。
2.2河流泥沙研究内容的扩展长期以来，河流泥沙研究致力于泥沙冲刷、搬运和沉积规律，围绕着这个中心取得了大量成果。
但必须同时看到，随着生产力发展，人类对河流的依赖越来越强，对河流的干扰也日益增多，人口、资源、环境之间的矛盾成为制约流域可持续发展的主要因素。
随着人口密度增加，生态环境破坏，水体污染加剧，特别是流域内各种大型工程的兴建，使流域环境发生了不同于自然条件下的剧烈变化，与此同时，人们对流域内洪水等灾害的防治、生态系统的维持提出了更高的要求，对流域内水资源开发利用与调配成为必然的趋势，这些挑战使得江河治理只能向建立全流域的水沙调控体系发展。
与此相应，需要针对流域开发中出现的新现象、新问题、新需求，从理论上改进水利工程的规划原则，从机理上分析各种现象的出现原因、发展趋势，从技术上发展和改进已有的模拟方法、调控措施，从而为水沙调控提供科技支撑。
在此背景下，河流泥沙研究必须扩大其研究范畴，才能适应科技和经济、社会发展的需求。
实际上，近些年来各大流域中出现的多种泥沙相关的问题，已经超出了传统泥沙基本理论研究的范畴，主要可以归结为以下几个方面：（1）区域及流域泥沙问题泥沙既是水流主要挟带物质又是地表塑造者，泥沙冲淤与河道、湖泊形态的变化息息相关，因而影响着防洪、航运、生态栖息地等条件的变化。
在宏观尺度上，由于泥沙作为间接因子，大范围内河流边界的改变，引发的洪灾、环境恶化越来越受到人们的重视。
近期以来，我国各流域洪灾最显著的特征主要有：普遍出现流量小，水位高，危害重，损失大的现象，并成逐年加重趋势。
1996年黄河花园口洪峰流量仅相当于1958年的1/3，而水位却超过了1958年约1m，堤坝处处出险，沿岸防洪非常紧张；1996年湖南沅江和资水的流量都比1969年小，水位却分别比1969年高1.5m和0.8m；1996年长江城陵矶和螺山两水文站的洪峰流量都小于1954年，汉口水位又低于1954年，而城陵矶和螺山两水文站的水位比1954年分别高1.05m和1.00m；1998年长江洪水，汉口水位比1954年低，螺山流量比1954年小约14000m3/s的情况下，螺山洪水位却超过1954年近1.8m。
年复一年，江河灾害频发，灾害范围越来越广，灾害损失越来越大。
以往大洪水引发大灾，而今大小洪水都致大灾。
事实说明，除人类活动影响及防洪意识、防洪管理和防洪工程建设方面尚存欠缺外，自然因素中加剧江河洪水灾害的直接原因是泥沙淤积。
对于大多数人而言，洪水的危害是十分严重的，但泥沙的影响常常被掩盖和忽视，事实上在很多情况下泥沙输移是引起河道行洪能力下降的主要因素。
除了对洪水的影响，大范围内的泥沙冲淤促成水体面积的变化、地下潜水位的升降，对航运、农业生产、生态环境甚至区域气候均产生影响。
泥沙冲淤具有一定的隐蔽性，且具有累积性，当前的变化可能与长时期内的泥沙输移存在关联，甚至与地质构造活动存在联系。
长期以来，人们多关注于短时期、局部范围的泥沙冲淤，对流域内泥沙的来源、去向不够了解，对区域内冲淤发展的趋势及其后果缺乏估计，因此无法调控流域内的泥沙输移以避免其危害。
甚至在很长时间内，以上问题还未被人们所意识到，例如长江中下游大量湖泊淤积的同时，人类的盲目围垦起到了推波助澜的作用。
黄河下游断流、泥沙淤积加剧的事实，与上游梯级开发和沿岸大量引水造成下游输沙水量不足有关。
大量事实表明，泥沙研究在充当解决生产实践中泥沙问题的技术工具的同时，也应当是指导流域规划和宏观管理的技术基础。
对于黄河治理，需要上、中、下游统一治理，逐步形成“拦、排、放、调、挖”处理和利用泥沙的方略。
对于长江中游的洪水灾害，需要处理好江湖之间的泥沙冲淤分配。
针对这些问题的研究已经初步展开，泥沙研究范围和研究尺度的扩展实际上已是一种必然趋势。
（2）工程及环境泥沙问题我国的水能资源蕴藏量十分丰富，可开发的水能资源约3.8亿千瓦，居世界首位，目前已开发的仅14%左右。
同时，我国水资源存在时空分布不均的特点，利用水库和跨流域调水工程对水资源的时空分布进行调节十分必要。
大量水利工程修建将为人类带来巨大的经济利益，但这些工程对水沙过程的调节及流域环境的影响值得关注。
水库对泥沙的拦截不可避免，但库区和变动回水区的淤积会不会影响当地的防洪和航运？如何制订科学的运行规则以延长水库寿命？在大量水库形成工程群体之后，又如何协调它们之间的水、沙量调节？在变化的流域环境下，水沙过程是否稳定，会不会威胁水利工程安全和效益？天然径流过程被改变、大量泥沙被拦截在水库中后，中下游河道将发生长时期的严重冲刷，防洪大堤是否安全？河道是否萎缩或摆动？湖泊是否会消亡？河口海岸是否因入海沙量减少而侵蚀退缩？生态系统是否因河床冲刷和径流过程改变而失去生存条件？这些都是关系到水利工程成败及流域经济发展的关键问题。
