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绪论1

0.1治水治沙方略及植物治沙措施1

0.2植物增阻拦沙的可行性及研究现状4

0.3沙棘在干旱地区沟道拦沙中的特殊作用7

0.4河宽调整研究方法及敏感因子10

0.4.1基本控制端点（Basal endpoint control）10

0.4.2动力学方法（Kinematic approach）11

0.4.3等功率耗散理论（Equal power expenditure）11

0.4.4横向分布理论（Lateral distribution method）12

0.4.5概率统计法（Statistic method）12

0.4.6奇异摄动法（Singular perturbation technique）13

0.4.7河宽调整敏感因子13

第一章 树丛水流基本方程19

1.1 Dan Naot等树丛水流模拟基本方程19

1.2树丛水流基本方程的探讨20

1.2.1连续性方程20

1.2.2运动微分方程23

1.2.3微分方程的离散形式25

1.2.4对微分方程的讨论27

1.3树丛水流基本方程的脉动形式28

1.3.1湍流的平均动量方程28

1.3.2脉动动量方程及紊动能方程30

1.4水流中树木的挠曲变形、耗散能及其模型律33

1.4.1动水中树木的挠曲变形及其收缩量33

1.4.1.1主干变形计算34

1.4.1.2侧枝变形计算36

1.4.2树木耗散能38

1.4.3树木水工模型律39

第二章 植物丛内泥沙起动和输移的矢量方程42

2.1明渠切应力42

2.1.1一维经验关系42

2.1.2环流作用下的边界切应力44

2.1.3明渠切应力的二维分析关系48

2.1.4明渠切应力的三维分析关系50

2.2无植物作用时，泥沙起动输移的矢量方程50

2.3有植物作用时，泥沙起动输移的矢量方程54

2.3.1因树丛壅水，平均流速减小值△V155

2.3.2树后尾流引起的平均流速减小值△V256

2.3.3推移质输沙率56

2.3.4河床变形方程58

第三章 顺直河道河宽调整计算模型61

3.1无植物作用条件下的河宽调整模型62

3.1.1边界切力法62

3.1.1.1基本关系62

3.1.1.2数值模拟方法63

3.1.1.3主方程的离散65

3.1.2矢量方程法72

3.2有植物作用时的河宽调整计算模型77

3.3应用实例78

第四章 植物坝前壅水及河道纵向冲淤计算82

4.1尾流82

4.1.1层流尾流83

4.1.2紊流尾流84

4.1.3一排物体后的尾流87

4.2植物坝前壅水计算89

4.2.1植物坝前壅水计算的迭代方法89

4.2.2坝长及合理坝距93

4.2.3算例93

4.3坝内及坝前壅水区内河床冲淤计算95

4.4应用实例99

第五章 植物丛中的悬移质运动103

5.1扩散方程103

5.2均宽沟道植物丛中悬移质冲淤计算基本方程106

5.2.1连续方程106

5.2.2挟沙水流运动方程108

5.3讨论109

5.3.1植物对垂向流速分布的影响109

5.3.2大米草冠层对细颗粒泥沙运动的影响110

第六章 植物群对沟道水沙影响的试验研究114

6.1灌木室内试验114

6.1.1试验设备114

6.1.2原型概化条件115

6.1.3模型灌木的选择116

6.1.4试验方案及组次116

6.2乔木室内试验117

6.2.1乔木平行布置试验结果119

6.2.2乔木交错布置试验结果120

6.3室内试验结果与分析120

6.3.1床面相对切应力与树木因子关系的建立120

6.3.2相对输沙率与树木因子关系的建立125

6.3.3相对糙率与树木因子的关系125

6.3.4粗沙河床边坡植物群对河道展宽的阻滞作用130

6.3.5粗沙河床主槽植物对河道向宽浅型发展的作用132

6.4植物治沙的野外试验133

6.4.1植物“柔性坝”的设计与种植过程133

6.4.2植物“柔性坝”拦沙试验成果分析137

第七章 植物水土保持效益及展望148

7.1植物滞流拦沙效益分析148

7.2植物根系的固土效益153

7.2.1林木根系与土壤抗冲性153

7.2.2林木根系与土壤抗蚀性154

7.2.3耐旱植物林地抗冲性试验154

7.3植物水土保持措施发展展望155

第八章 理论应用专题160

8.1尾流理论在桥渡计算中的应用160

8.1.1壅水计算的迭代方法160

8.1.2孔径设计计算164

8.1.3应用实例165

8.1.4结语167

8.2矢量力学方法在非均匀沙中的应用167

8.2.1非均匀沙的隐暴作用及研究现状167

8.2.2任意面上非均匀沙的起动矢量关系169

8.2.2.1隐蔽区泥沙起动公式169

8.2.2.2暴露区泥沙起动公式171

8.2.3对起动流速公式的讨论172

8.2.3.1对公式（8.2.10）的讨论172

8.2.3.2对公式（8.2.19）的讨论173

8.2.4试验及检验174

8.2.5结语175

8.3物体后尾流的数值模拟175

8.3.1紊流数学模型基本方程组175

8.3.2紊流模型的模化假定177

8.3.3 K,ε方程及代数应力表达式179

8.3.3.1 K方程179

8.3.3.2ε方程180

8.3.3.3代数应力表达式180

8.3.4方程推导所作的简化及平均化处理181

8.3.4.1长波假定182

8.3.4.2垂向平均化处理182

8.3.5深度平均的代数应力模型183

8.3.6微分方程的求解185

8.3.6.1通用方程及其离散186

8.3.6.2插值格式及求解顺序188

8.3.7障碍物后流场模拟191

8.3.7.1计算工况191

8.3.7.2流场192

8.3.7.3 K,ε分布192

8.3.7.4雷诺应力分布194

8.4小流域汇流产沙过程及沟道植物减沙功效的数值模拟195

8.4.1小流域单元划分及流量过程的计算195

8.4.2小流域输沙过程的计算198

8.4.3沟道植物减沙量的计算200

8.4.4验证201

8.4.5结语203

符号说明207