高等學校水土保持與荒漠化防治專業教材：風沙物理學（第2版） 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

教材以流體力學的基本原理為齣發點，從力學和物理學過程係統研究風與各種沙質地錶的相互作用機製及其風沙運動規律。全書共分8章，主要內容包括：流體力學理論基礎；風及其基本性質；沙物質及其基本性質；風沙運動；風沙地貌的形成及演變；土壤風蝕；沙塵暴；風沙物理學研究方法。
《高等學校水土保持與荒漠化防治專業教材：風沙物理學（第2版）》適用於水土保持與荒漠化防治專業的本科生教學，同時可作為環境生態類有關學科研究生的教學用書，也可作為從事防沙治沙、水土保持、環境保護等科技工作者的參考用書。

目錄

序
第2版前言
第1版前言
第1章 流體力學理論基礎
1.1 流體及其物理性質
1.1.1 流體的定義與特徵
1.1.2 流體的連續介質理論模型
1.1.3 流體的主要物理性質
1.2 流體靜力學基礎
1.2.1 作用在流體上的力
1.2.2 流體平衡微分方程
1.2.3 流體靜力學基本方程
1.3 流體動力學基礎
1.3.1 研究流體運動的方法
1.3.2 描述流體流動的相關概念
1.3.3 流體流動的連續性方程
1.3.4 理想流體流動的微分方程和伯努利方程
1.3.5 流體動量方程
1.4 黏性流體流動與能量損失
1.4.1 黏性流體的伯努利方程與能量損失
1.4.2 黏性流體的兩種流動狀態
1.4.3 流動阻力係數
1.4.4 附麵層理論與繞流阻力
第2章 風及其基本性質
2.1 風的産生
2.1.1 水平氣壓梯度力
2.1.2 水平地轉偏嚮力
2.1.3 慣性離心力
2.1.4 地麵摩擦力
2.2 風的錶示方法
2.3 大氣的分層結構
2.4 大氣邊界層風的特徵
2.4.1 大氣邊界層風的動力學特性
2.4.2 大氣邊界層風的熱力學特性
2.5 近地麵層風的垂直分布(風速廓綫)
2.5.1 純氣流在穩定床麵上的風速廓綫
2.5.2 風沙流在床麵上的風速廓綫
2.6 植被對近地麵層氣流的影響
2.6.1 零平麵位移
2.6.2 植被冠層上的風速廓綫
2.6.3 植被冠層內的風速廓綫
第3章 沙物質及其基本性質
3.1 沙物質及其來源
3.1.1 沙物質的概念
3.1.2 沙物質的形成
3.1.3 沙物質的來源
3.2 沙物質的顆粒性質
3.2.1 沙物質顆粒大小度量
3.1 2.2 沙物質顆粒粒度分級
3.2.3 沙物質顆粒的形狀、磨圓度與錶麵組織
3.2.4 沙物質顆粒的方位與重度
3.2.5 沙物質細微顆粒的特殊理化性質
3.3 沙物質的群體性質
3.3.1 粒徑分布錶示方法
3.3.2 粒度參數
3.3.3 孔隙率
3.3.4 容重
3.3.5 滲透率
3.3.6 含水率
3.3.7 休止角
3.3.8 沙物質的熱狀況
3.3.9 沙物質水分狀況的特殊性
第4章 風沙運動
4.1 沙粒的起動機製
4.2 沙粒的起動風速
4.2.1 粗沙粒的起動
4.2.2 細小沙粒的起動
4.2.3 天然混閤沙的起動
4.3 沙粒運動的基本形式
4.3.1 蠕移運動
4.3.2 躍移運動
4.3.3 懸移運動
4.4 氣流和水流中泥沙運動的主要差彆
4.5 沙粒的運動軌跡和軌跡方程
4.5.1 沙粒的運動軌跡
4.5.2 沙粒的運動軌跡方程
4.6 風沙流中沙粒的鏇轉運動
4.6.1 沙粒鏇轉運動特徵
4.6.2 影響鏇轉運動的因素
4.6.3 沙粒鏇轉速度的推算
4.7 風沙流的輸沙量
4.7.1 輸沙量的計算
4.7.2 輸沙量的影響因素
4.8 風沙流的結構特徵
4.8.1 風沙流中含沙量的垂直分布
4.8.2 風沙流結構特徵指標
4.8.3 風沙流結構的影響因素
4.9 風沙流運動模型
4.9.1 劉賢萬的研究結果
4.9.2 劉大有等的研究結果
4.9.3 賀大良、高有廣的研究結果
第5章 風沙地貌的形成及演變
5.1 蝕積原理
5.2 風沙地貌的形成
5.2.1 風蝕地貌
5.2.2 風積地貌
5.3 沙丘運動
5.3.1 沙丘的運動過程與動力學特徵
5.3.2 沙丘移動的影響因素
5.3.3 沙丘移動方式
5.3.4 沙丘移動速度
第6章 土壤風蝕
6.1 土壤風蝕原理
6.2 土壤風蝕的一般過程
6.2.1 土壤風蝕的初始運動
6.2.2 土壤風蝕階段
6.2.3 土崩
6.2.4 分選
6.2.5 風力侵蝕方式
6.3 土壤風蝕的影響因子
6.3.1 風蝕侵蝕性因子
6.3.2 風蝕可蝕性因子
6.3.3 人為因素
6.4 土壤風蝕分類與分級
6.4.1 土壤風蝕分類
6.4.2 土壤風蝕分級
6.5 土壤風蝕模型
6.5.1 通用風蝕方程(WEQ)預報模型
6.5.2 修正風蝕方程(RWEQ)預報模型
6.5.3 帕薩剋風蝕模型
6.5.4 Cravailovic的風蝕模型
6.5.5 波查羅夫風蝕模型
6.5.6 得剋薩斯侵蝕分析模型(TEAM)
6.5.7 風蝕評價模型(WEAM)
6.5.8 風蝕預報係統(WEPS)模型
6.5.9 流域多變量風蝕預測模型
6.6 土壤風蝕荒漠化及其危害
6.6.1 土壤風蝕荒漠化的定義
6.6.2 土壤風蝕荒漠化的危害
第7章 沙塵暴
7.1 沙塵暴及其危害
7.1.1 沙塵暴的概念與分級
7.1.2 沙塵暴天氣狀況及危害
7.2 沙塵暴的形成及影響因素
7.2.1 沙塵暴形成的動力條件
7.2.2 沙塵暴發生的物質基礎
7.2.3 地形地貌因素
7.2.4 人為因素
7.3 沙塵暴的時空分布
7.3.1 國外沙塵暴的地理分布
7.3.2 我國沙塵暴的時空分布
7.4 中國沙塵暴策源地與發生路徑
7.4.1 沙塵暴策源地
7.4.2 沙塵暴發生路徑及影響地域
7.4.3 沙塵暴引起的氣象變化
第8章 風沙物理學研究方法
8.1 野外調查與觀測
8.1.1 沙源調查
8.1.2 風成地貌成因調查
8.1.3 沙丘基本狀況調查
8.1.4 風沙運動觀測
8.1.5 沙塵的采集與觀測
8.1.6 地錶形態變化觀測
8.2 風洞模擬實驗
8.2.1 風洞結構及一般原理
8.2.2 沙風洞
8.2.3 相似條件與模型實驗方法
8.2.4 風洞模擬實驗研究內容
8.2.5 風沙現象的相似問題
8.3 放射性核索示蹤法測定土壤風蝕與測年
8.3.1 137Cs測定土壤風蝕
8.3.2 風成沙的年代測定
8.4 遙感技術和地理信息係統在風沙地貌研究中的應用
8.4.1 遙感技術的應用
8.4.2 地理信息係統的應用
8.5 風信資料整理與應用
8.5.1 風信資料整理的內容和目的
8.5.2 分析整理風信資料的方法
8.5.3 輸沙勢計算
參考文獻

前言/序言

綜閤地理過程與地球錶層係統研究：兼論環境變遷與可持續發展 本書聚焦於地球錶層係統的多尺度、多過程耦閤機製，深入探討自然地理過程的動態演化規律及其對人類社會可持續發展的影響。全書以嚴謹的科學態度和係統性的研究視角，構建瞭一個涵蓋大氣、水圈、岩石圈與生物圈相互作用的綜閤性研究框架。 第一部分：地球錶層係統的基本構成與相互作用 本部分奠定瞭理解地球錶層復雜性的基礎，從宏觀尺度的圈層結構到微觀尺度的物質交換機製，進行瞭詳盡的闡述。 第一章：地球錶層係統的概念與結構 本章首先界定瞭“地球錶層係統”的內涵，強調其作為一個開放、非平衡的復雜巨係統（Complex Adaptive System）的特性。詳細分析瞭地圈、水圈、大氣圈和生物圈四大圈層的物質組成、能量流動特徵及其相互邊界的界限與過渡帶。重點討論瞭物質循環（如碳循環、氮磷循環）在不同圈層間的時空尺度差異及驅動力，為後續的專業過程研究提供瞭必要的理論背景。係統闡述瞭地錶係統的非綫性、突變性等關鍵特徵，為理解地球係統科學中的復雜性問題做好鋪墊。 第二章：能量平衡與物質傳輸的基礎原理 深入探討瞭地錶係統的能量收支平衡，包括太陽輻射的接收、轉化與再分配過程，以及地球內部熱源對地錶過程的間接影響。詳細分析瞭地錶感熱通量、潛熱通量和淨輻射之間的關係，並介紹瞭邊界層大氣與地錶之間動量、熱量和水分交換的湍流傳輸理論，包括梯度法、渦度協方差法等經典與現代觀測技術。在物質傳輸方麵，著重介紹瞭水文循環中的蒸散發過程、流域尺度的地錶徑流形成機製，以及大氣環流對汙染物和溫室氣體的區域性輸送模式。 第二部分：關鍵自然地理過程的動力學研究 本部分是本書的核心，聚焦於驅動地球錶層形態和功能變化的幾大關鍵自然過程，並采用跨尺度的分析方法。 第三章：水圈動力學與流域地貌演化 本章專注於水圈的物理過程及其對地貌的塑造作用。係統梳理瞭降水、入滲、産流和匯流等水文要素在不同下墊麵（如森林、農田、城市）的響應差異。詳細論述瞭河流動力學的基本方程，包括河床衝淤的平衡理論、剪力、摩阻流速與泥沙輸運能力的關係。特彆關注瞭極端水文事件（如暴雨洪水）的形成機製、過程模擬（如SWAT模型、HEC-RAS模型應用）及其在水資源管理和防洪中的應用。探討瞭地下水與地錶水相互作用的耦閤模型，揭示瞭區域水資源動態平衡的復雜性。 第四章：岩石圈與風化侵蝕過程 本章考察瞭地球固體錶層的物質轉化過程。首先介紹瞭化學風化和物理風化作用的驅動因素（氣候、母岩、生物活動），並闡述瞭風化産物嚮地錶遷移的機製。重點分析瞭重力作用下的斜坡失穩過程，包括邊坡穩定性分析方法（如極限平衡法、有限元法）和滑坡災害的形成演化路徑。在侵蝕方麵，詳細討論瞭流水侵蝕（片流、溝蝕、衝溝侵蝕）和冰川侵蝕的作用形式、産物特徵及其對區域地貌形態的長期控製作用。討論瞭風化殼的形成和演化，及其對土壤發育和生態係統穩定性的基礎性貢獻。 第五章：大氣與氣候相互作用機製 本章從大氣科學的角度審視地錶過程。闡述瞭中尺度天氣係統的形成與演變，特彆是與地錶熱力性質（如植被覆蓋度、土壤濕度）相關的局地環流（如海陸風、山榖風）的反饋機製。深入探討瞭大氣邊界層結構、湍流混閤的物理過程及其對地錶能量平衡的影響。分析瞭全球氣候係統的基本模態（如ENSO、PDO），並結閤古氣候證據，探討瞭這些模態對區域水文和生態環境的長期調製作用。同時，介紹瞭區域氣候模型（RCMs）在模擬地錶過程中的應用基礎。 第三部分：人地係統的耦閤、環境變遷與可持續管理 本部分將地理過程置於人類活動背景下進行考察，關注人地係統的反饋機製、環境問題的演化及其應對策略。 第六章：土地利用/覆被變化（LUCC）的驅動力與反饋 本章分析瞭人類活動作為重要的外部驅動力，如何重塑地錶係統的結構與功能。係統梳理瞭人口增長、經濟發展、政策變動等社會經濟因素對LUCC的直接和間接驅動機製。通過遙感、地理信息係統（GIS）的空間分析技術，量化瞭LUCC在不同時間尺度上的變化速率與空間格局。重點探討瞭LUCC對水文循環（如城市化導緻的洪峰提前）、氣候係統（如森林砍伐對地錶反照率和蒸散發的影響）以及生物多樣性的多方麵反饋效應。引入瞭基於智能體（Agent-Based Modeling）的LUCC模擬方法，以揭示決策者行為對未來地錶變化的潛在影響。 第七章：區域環境演變與風險評估 本章聚焦於人地係統失衡所導緻的環境問題及其風險管理。詳細分析瞭氣候變化背景下，區域水資源短缺、水土流失加劇、生態係統退化等環境問題的空間分布特徵與演化趨勢。係統介紹瞭風險評估的理論框架，包括危險性（Hazard）、暴露度（Exposure）和脆弱性（Vulnerability）的綜閤評估方法。結閤案例研究，闡述瞭區域性乾旱、洪水、土地退化等自然災害在社會經濟係統中的連鎖反應和次生災害。強調瞭構建早期預警係統和提升區域韌性的重要性。 第八章：可持續地理資源管理與生態修復 本章旨在提供麵嚮未來的解決方案。從地理學視角，探討瞭區域可持續發展的目標設定、指標體係構建及其與全球可持續發展目標（SDGs）的銜接。內容涵蓋瞭水資源高效利用（如非常規水資源開發、水權交易機製）、健康土壤的保育與利用（如基於生態工程的侵蝕控製）、以及生物多樣性保護的景觀生態學方法。特彆強調瞭生態係統服務（Ecosystem Services）的概念及其價值評估，為製定基於自然的解決方案（NbS）提供瞭科學依據。探討瞭將傳統地理學知識與現代信息技術（如雲計算、大數據分析）相結閤，實現精細化、智能化資源管理的路徑。 結論：麵嚮未來的地球錶層係統研究展望 總結瞭當前地球錶層係統研究的前沿方嚮，包括地球係統模式（Earth System Models）的改進、地球觀測技術的革新、以及跨學科知識體係的深度融閤，以期為應對全球性的環境挑戰提供堅實的科學支撐。