第1章緒論

1．1水庫建設與河流水沙環境變化概況

1.2長江流域及水庫修建概況

1.2.1長江流域概況

1.2.2流域大型水庫群運行概況

1.2.3長江口與感潮河段概況

1.3國內外研究現狀

1.3.1水庫修建對河流水體輸運時間的影響

1.3.2水庫影響河流懸沙輸運特征的研究

1.3.3感潮河段的水沙運動對水庫運行響應的研究

1.3.4水庫作用下感潮河段地貌演變研究

1.4本書主要內容

參考文獻

第2章三峽水庫運行對長江干流水體輸運時間的影響

2.1長江干流水動力水齡模型

2.1.1長江干流水動力模型

2.1.2長江干流水齡模型

2.1.3滯留時間

2.2水齡季節變化特征及其對水庫運行的響應

2.3水齡縱向分布特征及其對水庫運行的響應

2.4三峽庫區動態滯留時間和水力滯留時間對比

2.5不同子河段的滯留時間

2.6理想河道型水庫的水齡和滯留時間分析

2.7本章小結

參考文獻

第3章水庫影響下長江干流懸沙濃度變化分析

3.1干流懸沙濃度沿程分布的重構方法

3.2長江干流懸沙濃度的時空分布格局

3.2.1長江干流徑流量時空變化

3.2.2長江干支流懸沙濃度的時間變化分析

3.2.3長江干流懸沙濃度的沿程分布

3.3人類活動對長江干支流懸沙濃度變化的影響

3.3.1雙累積曲線法評估人類活動的影響

3.3.2人類活動對長江懸沙濃度的影響評價

3.4流域主要沙源因子對干流懸沙濃度相對貢獻率的變化

3.4.1沙源因子相對貢獻率的定義

3.4.2水庫運行前後主要沙源因子對干流懸沙濃度貢獻率分析

3.5長江中下遊兩湖相對貢獻率和入海懸沙濃度變化預測分析

3.5.1水庫下遊宜昌—城陵磯河段懸沙濃度沿程恢復模型

3.5.2上遊水庫淤積和城陵磯—大通河段懸沙濃度變化經驗
模型

3.5.3兩湖對干流懸沙濃度相對貢獻率的變化趨勢分析

3.5.4大通站的年平均懸沙濃度變化趨勢分析

3.6三峽水庫蓄水前後干支流懸沙中值粒徑變化

3.7本章小結

參考文獻

第4章長江感潮河段水動力過程及其對水庫運行的響應

4.1長江口潮汐水流數學模型

4.2長江感潮河段分潮傳播過程

4.2.1近岸海域8個主要分潮的數值模擬

4.2.2感潮河段水位的年內時空變化

4.2.3洪季感潮河段各分潮振幅的沿程分布

4.2.4洪季和枯季感潮河段各分潮傳播過程的比較

4.3感潮河段流速轉向點的時空分布

4.3.1感潮河段斷面流量的沿程分布

4.3.2流速轉向點的隨潮移動規律

4.3.3流速轉向點的季節性變化過程

4.3.4轉向點位置和數量的理論分析

4.3.5長江感潮河段潮流界的多時間尺度變化分析

4.4感潮河段水動力過程對水庫運行的響應

4.4.1水庫蓄水影響下的分潮振幅變化

4.4.2水庫運行影響下的流速轉向過程變化

4.5本章小結

參考文獻

第5章長江感潮河段泥沙輸運特征與地貌演變

5.1數據資料與基本方法

5.1.1長江感潮河段泥沙數學模型

5.1.2長江感潮河段數字高程模型建立及分析方法

5.1.3感潮河段地貌演變概化數學模型

5.2感潮河段年內懸沙濃度分布對水庫運行的響應

5.2.1感潮河段年內懸沙濃度隨潮變化分析

5.2.2水庫運行前後大通站入海水沙條件變化情況

5.2.3水庫運行前後感潮河段懸沙濃度變化

5.3感潮河段年代際泥沙收支平衡與地形演變

5.3.1長江感潮河段年代際泥沙收支平衡計算

5.3.2河道地貌年代際變化綜合分析

5.3.3長江感潮河段年代際地貌變化原因分析

5.3.4全球感潮河段對比分析

5.4來沙減少和海平面上升作用下感潮河段長期地形演變

5.4.1來沙減少對感潮河段地貌的長期影響

5.4.2海平面上升對感潮河段地貌的長期影響

5.4.3潮汐幅值、徑流、粒徑及輸沙公式敏感性分析

5.4.4一維感潮河段的平衡態過渡機理

5.4.5長江口實際地貌演變模擬與分析

5.4.6模型局限分析

5.5本章小結

參考文獻

第6章結語

6.1主要結論

6.2啟示與展望

長江是我國大河，流域廣闊、水繫發達，在我國經濟社會發展格局中具有重要的戰略地位。近20年來，隨著流域內諸多大型水庫及水庫群的相繼建成和運行，河流徑流與懸沙濃度等基本的水沙環境條件發生了顯著的改變。大型水庫等人類活動影響下長江水沙環境的變化是一個綜合性問題，其中包括河流水流輸運作用的改變、懸沙特征的變化以及河口感潮河段的徑流潮汐相互作用、泥沙運動、動力地貌等重要過程的調整，而全球氣候變化進一步增加了這一問題的復雜性。水沙環境是影響水生生態環境的重要條件，影響甚至決定著河流的基礎理化指標、生物化學過程、水生動植物的生長繁衍，對整個河流生態繫統起著重要的調控作用。自2010年以來，三峽工程已按正常蓄水位運行了10餘年，上遊金沙江梯級水庫也陸續投入運行，基於運行過程中的實際情況，針對水沙環境等基礎問題進行深入研究是科學保護長江和優化水庫調控的重要前提。本書基於長序列水沙實測數據，結合理論分析、模型開發、數值模擬等手段繫統性地研究了長江干流從三峽水庫到河口感潮河段的水動力過程、懸沙變化特征、響應機理及其發展趨勢。研究成果可以豐富和發展人類活動影響對河流水庫河口繫統的水、沙演變規律的認識，同時為長江大保護、長江經濟帶發展、長三角一體化等國家戰略的實施提供重要的科技支撐。本書是在繫列項目科研成果的基礎上總結提煉而成的，全書共分6章，各章主要內容簡述如下： 

第1章緒論，主要介紹了本書的研究背景，簡述了長江流域與流域內大型水庫修建狀況，綜述分析了國內外相關研究現狀與不足，後提出了本書主要的研究內容。

第2章三峽水庫運行對長江干流水體輸運時間的影響，建立了長江干流水動力和水齡模型，模擬量化了干流水體輸運的時間尺度，評估分析了三峽水庫的影響。

第3章水庫影響下長江干流懸沙濃度變化分析，基於實測水沙資料重構和半經驗半理論分析方法，揭示了長江干流懸沙濃度繫統性時空變化特征，建立了干流懸沙濃度預測模型，揭示了未來兩湖和長江干流懸沙交換關繫及入海懸沙濃度的變化趨勢。

第4章長江感潮河段水動力過程及其對水庫運行的響應，基於數學模型計算和理論分析，揭示了長江感潮河段季節性分潮傳播和流速轉向點的多時空尺度變化規律，評估了水庫調蓄影響下河道潮波傳播和潮流轉向的變化特征。

第5章長江感潮河段泥沙輸運特征與地貌演變，探討了長江感潮河段多時間尺度下的泥沙動力特征與地貌演變機制，分析了水庫運行對感潮河段泥沙動力地貌的影響，可為感潮河段當前的河道保護治理和中長期規劃提供參考。

第6章結語，總結了本書的主要結論，提出了對未來研究的展望。

本書第1章由孫健、張帆一、袁冰、林斌良、蕭子鈞撰寫，第2章由孫健、蕭子鈞、袁冰撰寫，第3章由張帆一、孫健、林斌良撰寫，第4章由張帆一、孫健、林斌良撰寫，第5章由袁冰、張帆一、孫健撰寫，第6章由袁冰、孫健、張帆一、林斌良撰寫。全書由孫健、張帆一統稿。

本書成果得到了國家重點研發計劃項目課題“大型水庫影響下河流水文泥沙動力過程與水沙輸運通量變化”(2016YFA0600901)、政府間國際科技創新合作重點專項“應對轉型中的河口三角洲”(2016YFE0133700)、水利部推廣應用項目“長江中下遊衝刷條件下沿江重大涉水工程疊加影響與對策”（Sq221001）、南京水利科學研究院基本科研業務費專項資金青年基金項目“近期長江感潮河段潮波傳播特征變化研究”(Y221003)的資助，在此表示誠摯的感謝!

本書編寫過程中，得到了武漢大學張小峰教授、夏軍強教授，中國海洋大學楊作升教授、王厚傑教授，華東師範大學楊世倫教授、何青教授，南京水利科學研究院夏雲峰教高、聞雲呈教高的支持和指導，在研究成果評審過程中專家提出了很多有價值的建議，在此一並表示感謝!

限於編寫人員的水平，書中疏漏和不妥之處敬請指正。

作者
2022年8月於北京