《流域泥沙运动与模拟》以土壤侵蚀过程为主线，基于水动力学与侵蚀、泥沙与河流动力学及水文生态学等理论，从降雨侵蚀产沙、坡面侵蚀产沙、沟道侵蚀产沙、流域侵蚀产沙及河道泥沙输移等过程，系统地探讨其动力学特性、侵蚀机理、侵蚀过程及模型模拟；相对完整地将降雨到河川径流的水动力学及其伴随的泥沙侵蚀、搬运和输移等过程，以公式推导、大量实验成果归纳、分布式模型构建、国际成熟模型运用等，展现于读者。《流域泥沙运动与模拟》内容系统性强、理论与实践相结合、方法与应用相结合，并涵盖了作者三十多年的实际科研工作。
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流域水沙过程包括降雨产流、汇流，以及泥沙侵蚀、输移、沉积的全过程。河流泥沙来源于流域泥沙，流域环境决定着进入河流的水沙条件，而水沙条件变化又进一步影响河床演变过程。通常情况下，河流泥沙与河床演变学关注的重点是河流泥沙运动与河道冲淤过程，而土壤侵蚀与水土保持学则重点关注流域面上降雨径流和侵蚀产沙过程。因此，加强流域泥沙运动与模拟研究，揭示流域侵蚀产沙与河流泥沙运动及河床演变的内在关系具有重要理论意义与实际应用价值。
该书将泥沙的侵蚀、搬运和沉积作为一个整体，对流域与河流泥沙运动全过程进行系统研究。首先，通过分析雨滴降落过程中的力学特性，研究降雨经林冠层到达土壤产生溅蚀的整个动力过程及植被的防蚀作用；其次，以能量概念表征坡面流的水力特性和侵蚀力，采用水流功率理论分析坡面流和雨滴击溅共同作用下的输沙能力；再次，从沟道水流冲刷力、沟坡下滑力和沟坡稳定安全系数等角度进行力学分析和推演，描述沟道产沙过程，并探讨了流域泥沙输移至河道与河口的动力学计算、模拟及河口演变规律；最后，运用泥沙运动力学基本理论与方法，结合地理学、地貌学、水文学等学科知识，建立了具有物理过程基础的小流域产流产沙数学模型，在此基础上首次构建了坝系流域侵蚀产沙分布式模型，用来揭示坝系作为一个由结构、等级、功能各异的单项工程组成的复杂系统对水沙运动的调控作用。
该书作者一直致力于泥沙运动、河床演变、河口海岸、土壤侵蚀、水土保持与生态环境等学科的交叉研究，从事科研工作30年来，承担了大量的基础科学和工程技术项目，取得了丰富的研究成果，该书是总结、梳理和提炼作者近30年研究工作而形成的系统成果，它是全面论述水沙从流域、坡面、沟道、河流以至河口的侵蚀、搬运和沉积的重要著作。相信本书的出版，能为土壤侵蚀、水土保持、泥沙运动和与河床演变等学科综合和交叉研究提供新思路。
3．森林植被茎干与坡面流的作用机理
森林对径流能量的影响，主要是由于林木对径流的分散阻止作用，增大地表径流的阻力系数。当雨滴落到坡面上以后，顺坡而下，流经植物茎干，植物茎干对坡面流产生阻滞作用，就像桥墩一样，出现流体绕物体的绕流运动，坡面流作用于茎干的力，即绕流阻力，使不断顺坡流来的坡面流将部分压能转化为动能，改变原来的运动方向，沿着茎干两侧继续向前流动，流速增加，出现流线分歧现象。试验时，在植被茎干的前部滴人示踪剂可明显观察到坡面流遇到茎干后的绕流现象，径流局部变形，流线分歧，流速增加。
坡面流的绕流运动，使坡面局部阻力增大，在茎干的迎水面和两侧很容易将周围的泥沙带起。在背水面，水流在这里汇聚，流速减小，被带起的泥沙会慢慢在这里沉积。因而覆盖物的出现增加了泥沙颗粒的起动机会，使得在有覆盖的情况下，泥沙在更小的径流速度下也可以发生起动。而茎千周围的床面仍然非常平整，没有起动现象的出现。
研究茎干扰流规律对合理林木密度非常有益，由于林木密度的变化，局部冲积的形态以及每个局部形态相互干扰的情形也不相同。一方面阻力增大，水深不断地增加，水深的增加可能会使周围的水流影响到床面沙粒的机会减小；另一方面，林木之间的间距变小，这使水流流动受阻产生的涡流没有空间充分发展，它们互相干扰，消散能量，因而减小了对沙粒起动的影响。卫海燕等用塑料管作覆盖研究了泥沙起动问题，实际上也反映了一种坡面流绕流运动现象，虽然试验用的塑料管与森林植被的茎干特性不同，但也有其相似性。
茎干绕流现象对坡面流的作用，是植被对径流的作用，不同于植被对降雨特性的影响，林木在一定种植密度内，会使泥沙起动流速减小，增加坡面侵蚀。因此，应合理选择林木的种植密度，才能起到减少坡面水蚀的作用。
4．枯落物层与坡面径流的作用机理
森林植被枯枝落叶层防止水蚀的机理主要表现为三个方面：一是消除林冠降雨雨滴对坡面土壤及坡面流的击溅动能，从根本上消除击溅侵蚀发生；二是枯落物层的存在增大了地表有效糙率，使坡面流流动受阻，部分能量损耗，从而减少坡面侵蚀；三是其具有一定的储水持水能力，可以有效延长径流历时和增加土壤人渗。数十年来，国内外学者通过大量试验，认为雨滴溅蚀是引起土壤侵蚀的重要因素。韩冰等(1994)通过28年生油松人工林内溅蚀试验结果表明，当枯落物层具有一定厚度时溅蚀与其他因素无关，溅蚀主要发生在清除枯落物层的林下，随枯落物层厚度增加，溅蚀量剧减。
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