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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Garcia, Celso (EDT)/ Batalla, Ramon J. (EDT)

出品人:

頁數:246

译者:

出版時間:2005-11

價格:$ 265.55

裝幀:HRD

isbn號碼:9780444520845

叢書系列:

圖書標籤:

• 流域動力學
• 河流過程
• 水文
• 地貌
• 水資源
• 河流形態
• 侵蝕
• 沉積
• 水土保持
• 流域管理

《沉積物輸移與流域響應：復雜係統的視角》 內容概要： 本書旨在深入探討陸地錶麵的物質循環與形態演變，聚焦於沉積物在流域尺度上的動態過程、驅動機製及其對水文和地貌係統的復雜反饋。全書從基礎的河流地貌學原理齣發，逐步深入到跨尺度的物質循環、侵蝕-沉積平衡、以及人類活動對流域係統的長期影響。本書強調從係統科學的視角理解河流與流域的耦閤關係，而非僅僅關注單一過程的描述。 第一部分：流域係統的基礎與物質循環 第一章：流域的界定與物質平衡 本章首先明確瞭流域（Catchment/Watershed）作為水文與地質過程集成單元的定義，區分瞭水文邊界與地貌邊界的差異。重點闡述瞭流域尺度的物質平衡方程，即輸入、輸齣、儲存與轉化之間的動態關係。探討瞭流域作為一個開放係統，如何通過大氣降水、化學風化和構造抬升等外部驅動力維持其內部的物質流動。分析瞭不同時間尺度下（從季節性到地質構造期）物質平衡的權重變化，強調瞭基岩的侵蝕速率對長期物質輸齣的控製作用。 第二章：土壤侵蝕的機製與模型 本章詳細解析瞭陸地錶麵土壤侵蝕的主要類型，包括水力侵蝕（片蝕、細溝侵蝕、衝溝侵蝕）和風力侵蝕。重點剖析瞭影響土壤侵蝕強度的關鍵因素：氣候（降雨強度與時程）、坡度、坡長、植被覆蓋度（LAI）和土壤可蝕性（K因子）。引入瞭經典的水力侵蝕模型，如通用土壤流失方程（USLE）及其修正版（RUSLE），並討論瞭其在不同地貌背景下的適用性和局限性。隨後，係統介紹瞭基於過程的侵蝕模型，如碎裂-輸移模型（SPLASH），用於模擬土壤顆粒從産生到最終被水流捕獲的微觀過程。 第三章：地貌過程與水土耦閤 本章將目光聚焦於坡麵地貌的演化。探討瞭重力作用下的質量運動（如滑坡、泥石流）與水流侵蝕的協同作用。深入分析瞭土壤水動力學在穩定邊坡和誘發侵蝕中的作用，特彆是孔隙水壓力和土壤剪切強度的變化規律。提齣瞭“地貌敏感性”的概念，用以量化不同地貌單元對氣候或土地利用變化的響應程度，為理解流域尺度的侵蝕響應提供瞭理論框架。 第二部分：河流係統中的沉積物動力學 第四章：水流與顆粒的相互作用 本章是理解河流輸沙的關鍵。詳細闡述瞭水流對顆粒的起動、懸移和臥底輸移（爬行、滾動）。引入瞭關鍵的起動判據，如希爾茲應力（Shields Criterion）及其修正形式，並討論瞭在復雜水流結構（如湍流脈動）下顆粒起動的概率性。區分並量化瞭懸移負荷（Suspended Load）和床沙負荷（Bed Load）的測量方法和貢獻比例。探討瞭床沙的往復運動（迴饋效應）及其對河床形態的影響。 第五章：河流的輸移能力與局域平衡 本章探討瞭河流輸沙的宏觀控製因素。引入瞭恒定輸沙理論，即河流在特定水文條件下所能承載的最大沉積物負荷。重點分析瞭著名的河床衝淤理論，如海辛-威斯剋勒公式（Hjulström Curve）和範迪剋公式（Van Dijk Formula），並討論瞭這些公式在描述河流在不同粒徑沉積物上的響應行為。引入瞭河流的平衡剖麵概念，解釋瞭河流如何通過調整坡度與彎麯度來適應其水沙負荷的變化，實現“自適應性”。 第六章：河道形態與沉積構造 本章側重於河流形態的長期演化。係統梳理瞭河流的主導形態類型，包括順直河道、彎麯河道（Meandering）和辮狀河道（Braided River），並建立瞭形態選擇的判據，主要基於氣候的供沙量與水流能量的比值。詳細分析瞭河流彎道的遷移機製，包括衝刷側和堆積側的流速差異與橫嚮環流。此外，探討瞭河流沉積物的疊置構造，如交錯層理（Cross-bedding）、層狀沉積（Laminations）的形成過程，並闡述瞭如何利用這些沉積構造來反演古代河流的環境條件。 第三部分：跨尺度耦閤與現代挑戰 第七章：河流網絡中的空間異質性 本章將研究尺度從單條河段拓展至整個河流網絡。探討瞭河流網絡的拓撲結構（如斯特勒定律，Strahler Order）與物質傳輸效率之間的關係。引入瞭“空間異質性”的概念，分析瞭河流網絡中支流匯入點、坡度突變帶等關鍵節點的物質傳輸放大效應。討論瞭水文連通性（Hydrological Connectivity）的重要性，即河流與泛洪平原、濕地之間的物質交換如何影響總體的沉積物預算。 第八章：沉積物示蹤技術與長期記錄 本章介紹瞭現代地球科學中用於量化沉積物來源和年齡的先進技術。詳細闡述瞭放射性核素示蹤法，如鈹-7和鉛-210的在岸/河道模型（CRS/濱岸模型），用於重建近百年來的侵蝕和沉積速率。討論瞭同位素地球化學（如鍶、氧同位素）在區分不同岩石風化貢獻中的應用。此外，闡述瞭利用湖泊或海洋沉積物岩芯，通過古氣候代用指標（如粒度、磁化率）重建全新世乃至更新世的流域侵蝕曆史的方法。 第九章：人類活動對沉積物循環的擾動 本章聚焦於當前水沙循環麵臨的主要挑戰。量化瞭大規模土地利用變化（如森林砍伐、集約化農業）對流域産沙量的影響，並討論瞭水庫修建和梯級工程對河流的“飢餓效應”（Sediment Starvation）和下遊河床的衝刷反饋。探討瞭氣候變化背景下，降水強度極端化對侵蝕和洪水風險的疊加效應。最後，討論瞭可持續流域管理框架下，如何平衡水資源利用、生態健康與河流形態穩定的復雜目標。 結論：綜閤流域管理與地貌未來 本章總結瞭全書的核心觀點：沉積物是聯係地質曆史、水文過程和生態係統的關鍵媒介。未來的研究需要更加強調跨學科的集成，利用遙感、機器學習和高分辨率模型來預測復雜流域在快速環境變化下的響應路徑，並為製定適應性流域治理策略提供堅實的科學基礎。

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