计算河流工程学

计算河流工程学是一门 采用数值模拟方法开展河流 演变预测及工程水沙计算的 专业学科。本书立足于工程 泥沙的研究与实践，在兼顾 系统性的前提下重点介绍近 20年河流工程计算领域的新 进展。全书包含一维、二维 、三维水沙数学模型的试验 方法，全面覆盖了各种河流 及其工程的建模、模拟技术 、重点关注内容及研究流程 等，试图从数值模拟的视角 阐述河床演变学及河流工程 学，并讨论在新的计算理论 与计算机软硬件背景下河流 数学模型能用于开展哪些研 究、能达到怎样的模拟效果 及精度水平等问题。 本书适用于水力学、河 流动力学、水环境、智慧水 利、城市水系统规划等专业 的学者和本科生、研究生， 也可作为水利水电、航道水 运、环境生态等相关行业工 程技术人员的参考书籍。

胡德超，湖北武汉人，2004年毕业于武汉大学水利水电学院(获学士学位)，2009年毕业于清华大学水利系(获博士学位)；长期致力于河流水沙数值模拟理论研究与工程实践，创建了大时空河流数值模拟理论，并系统性总结了河流及其工程水沙数值模拟技术；坚持数学模型底层编程研发20年，所编制的一、二、三维数学模型已被应用于河流工程计算任务近百项，是国内河流数学模型自主研发的倡导者和代表性人物。

第1章 河流数学模型原理概述 1.1 河流研究方法简介 1.1.1 河流研究的主要方法 1.1.2 河流水沙数值模拟概述 1.2 一维（1D）混合流水沙数学模型 1.2.1 一维混合流水沙数学模型的原理 1.2.2 非均匀沙计算的几个关键环节 1.3 二维（2D）水沙数学模型 1.3.1 二维水沙数学模型的原理 1.3.2 二维水沙计算的若干前沿问题 1.4 三维（3D）水沙数学模型 1.4.1 三维水沙数学模型的原理 1.4.2 复合型三维泥沙计算模式 1.4.3 非均匀沙不平衡输移的三维计算 1.5 常用水沙数学模型辨析 1.5.1 非静压与静压水动力模型 1.5.2 一二维耦合水动力模型 1.5.3 不同耦合程度的水沙数学模型 参考文献 第2章 河流计算的基础性技术 2.1 河湖断面及其阻力动态的描述方法 2.1.1 天然河流不规则地形断面的描述 2.1.2 复式明渠断面阻力的变化规律 2.1.3 复式明渠断面糙率动态变化的计算 2.2 平面网格剖分与干湿动边界处理方法 2.2.1 高分辨率滩槽优化的非结构网格 2.2.2 模拟平面上干湿动边界的记忆补偿法 2.3 精细床沙级配平面分布的构建方法 2.3.1 床沙级配平面分布问题概述 2.3.2 耦合物理机制的机器学习思想 2.3.3 构建床沙级配分布的机器学习方法的执行 2.3.4 构建天然河流床沙级配分布的实例 2.4 河道立面二次流的提取与分析方法 2.4.1 河道二次流提取与分析概述 2.4.2 提取立面环流的零通量规则 2.4.3 河道立面环流提取与分析方法 2.5 河流工程的二维精细建模方法 2.5.1 河流工程二维建模概述 2.5.2 拦河溢流闸/坝的常规建模方法 2.5.3 水利枢纽的二维精细建模方法 2.6 河道变异水沙过程的重构方法 2.6.1 水库下游河道水沙过程重构概述 2.6.2 河道含沙量过程的减沙重构 2.6.3 河道水位过程的降水位重构 参考文献 第3章 河流数学模型试验方法 3.1 河流数学模型试验概述 3.1.1 河流数学模型的参数与数值试验种类 3.1.2 大范围模拟中模型参数的率定方法 3.1.3 平原河网的一维数学模型试验 3.2 二维数学模型的数值试验 3.2.1 天然河道的精细二维建模 3.2.2 二维水流模型的率定与验证 …… 第4章 河道的演变与治理 第5章 河网水沙调控：二维计算 第6章 平原湖泊的演变与治理 第7章 入海河口的演变与治理 第8章 水库库区淤积：喀斯特河流 第9章 水库坝区泥沙：冲刷漏斗 第10章 涉河工程的扰动计算 第11章 洪水演进模拟与在线计算 附录A 荆江一洞庭湖系统及其水文站点分布 附录B Tecplot软件可视化数据输出 附录C AutoCAD软件可视化数据输出