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序1

第一章　水文学及水资源1

摘要1

1.1　水文学及水资源学科概述2

1.1.1　学科背景及其重要性2

1.1.2　学科体系与研究范围及任务3

1.2　国际水文科学的近期进展和发展方向5

1.2.1 国际水文研究计划5

1.2.2 国际水文科学的发展方向6

1.2.3　国际水文科学研究的热点和难点7

1.3.1　水文循环研究9

1.3　国内近期水文学研究综述9

1.3.2　地表水文研究12

1.3.3　地下水和土壤水文学研究15

1.3.4　应用水文学研究19

1.3.5　水问题研究21

1.4　水文学研究现状与存在问题及研究前沿22

1.4.1　研究现状22

1.4.2　存在问题22

1.4.3　研究前沿23

1.5　国际水资源研究的近期进展与发展方向23

1.5.1 国际水资源研究的新进展——可持续水资源管理23

1.5.2 国际水资源研究的热点和难点27

1.6　国内近期水资源研究综述28

1.6.1　水资源评价29

1.6.2　西北地区水资源合理开发利用与生态环境保护研究29

1.6.3　全国水中长期供求计划研究30

1.6.4　六大江河和若干湖泊的治污研究30

1.6.5 中国工程院重大咨询项目——中国可持续发展水资源战略研究31

1.7　水资源研究现状与存在问题及研究前沿31

1.7.1 研究现状31

1.7.2　存在问题32

1.7.3　研究前沿32

1.8　水文学及水资源学科的发展战略与研究需求33

1.9.2　重大课题34

1.9.1 战略重点——节水防污型社会建设与水安全保障34

1.9　战略重点与重大课题34

1.10　结语37

参考文献及参考资料37

Abstract39

第二章　水生态与水环境41

摘要41

2.1　水生态与水环境研究进展综述42

2.1.1　概述42

2.1.2　国际前沿研究42

2.1.3　发展趋势45

2.1.4　国内外研究差距46

2.2.2　不同水环境中污染物的迁移转化47

2.2.1　概述47

2.2　水生态与水环境应用基础研究进展47

2.2.3　水体富营养化50

2.2.4　生物多样性及水利工程长期生态学效应52

2.2.5　河道生态需水量及关键生物生态水力学53

2.2.6　河流生态系统健康与水利水电规划的生态环境影响评价55

2.2.7　高新技术应用及流域水环境模拟58

2.3　河流生态修复59

2.3.1　生态恢复的缘起59

2.3.2　河流生态恢复的目标61

2.3.3　河流保护行动的发展阶段63

2.3.4　小结66

2.4.1 概述67

2.4　与可持续发展相关的水利科技理论研究综述67

2.4.2　水生态与水环境承载力68

2.4.3　水生态系统与水环境的价值化69

2.4.4　水生态与水环境标准体系69

2.4.5　可持续发展的水生态系统管理模式70

2.4.6　循环经济71

2.4.7　水环境与经济协调发展的理论研究趋势71

参考文献及参考资料71

Abstract74

第三章　防洪减灾75

摘要75

3.1　概述76

3.2　发展现状与趋势77

3.2.1 国内外防洪减灾领域发展的总趋向77

3.2.2 国内外防洪减灾科技发展的现状和趋势80

3.3　主要热点与难点问题及研究重点86

3.3.1　防洪减灾战略调整与洪水风险管理86

3.3.2　重大突发性洪水灾害的应急管理87

3.3.3　蓄滞洪区、滩区、圩垸的合理发展与减灾模式88

3.3.4　城市型水灾害与防洪减灾对策90

3.3.5　防汛指挥系统现代化体系91

3.3.6　实现洪水资源化的对策措施92

3.4.1　美国洪泛区管理与洪水保险体制的沿革93

3.4　主要经验和实例93

3.4.2 日本治水计划的沿革及经验教训95

3.4.3　越南因地制宜推进防洪减灾战略的做法及经验97

3.4.4　南美国家城市化引起的治水新问题及对策98

3.5　小结98

参考文献及参考资料100

Abstract103

第四章　农村水利105

摘要105

4.1　农业节水106

4.1.1　概述106

4.1.2 国内外农业节水研究的趋势及热点问题107

4.1.3　农业节水领域国外发展的现状与我国的主要差距111

4.1.4　我国农业节水领域中存在的主要技术问题116

4.1.5　小结121

4.2　农田排水122

4.2.1　概述122

4.2.2　国内外发展现状及趋势122

4.2.3　农田排水技术领域中的重大技术问题及研究内容125

4.2.4　小结127

4.3　大中型灌区管理现代化127

4.3.1 概述127

4.3.2 国内外灌区现代化管理的现状及发展趋势128

4.4.1 概述133

4.4　农村供水133

4.3.4　小结133

4.3.3　灌区现代化管理的重大科技问题及研究内容133

4.4.2　国内外发展的现状及趋势134

4.4.3　小结136

4.5　牧区水利137

4.5.1　概述137

4.5.2 国内外研究的现状及发展趋势137

4.5.3　牧区水利发展的主要经验和实例138

4.5.4　牧区水利的重大科技问题及研究内容139

4.5.5　小结139

参考文献及参考资料140

Abstract142

摘要143

第五章　工程水力学143

5.1　高水头大流量泄流水力学144

5.1.1　概述144

5.1.2 泄洪消能145

5.1.3　泄洪冲刷153

5.1.4　水流的空化空蚀与减蚀措施156

5.1.5　泄水建筑物的流激振动158

5.1.6　泄洪雾化159

5.1.7　水力学原型观测161

5.1.8　水力学数字实验室162

5.1.9　我国水工水力学研究的发展趋势163

5.2.2　输水系统水力学165

5.2.1　概述165

5.2　通航船闸水力学165

5.2.3　输水阀门水力学167

5.2.4　引航道水力学及其他水力学问题169

5.2.5 未来船闸水力学研究重点170

5.3　长距离调水工程中的水力控制170

5.3.1 概述170

5.3.2 长距离调水工程中的水力控制问题及其研究进展170

5.3.3　长距离调水工程深埋长隧洞输水的明流与压力流研究172

5.3.4　长距离调水工程中的水力摩阻问题172

5.4　生态环境水动力学的研究进展172

5.4.1　概述172

5.4.2　羽流特性的理论研究与实践173

5.4.3　污染物质的迁移、扩散、降解及水质模型研究174

5.4.4　水污染控制与水环境容量177

5.4.5　生态水质模型与生态水力学178

5.4.6　生态环境水力学的发展需求179

5.5　水信息学的发展179

5.5.1 概述179

5.5.2　水信息学及其主要研究内容180

5.5.3　水信息学的进展180

5.5.4　我国水信息学的未来182

参考文献及参考资料183

Abstract187

摘要189

第六章　河流泥沙189

6.1 河流泥沙的研究历程190

6.2　我国河流泥沙研究的成就191

6.2.1 河流泥沙运动力学的基本理论191

6.2.2　高含沙水流的运动机理与理论196

6.2.3　河流模拟198

6.2.4　水库泥沙200

6.2.5　河道演变201

6.2.6　治河工程202

6.3　河流泥沙研究的新趋势204

6.3.1　传统的基础理论204

6.3.2　流域模型——数字河流系统205

6.3.3　河口海岸泥沙运动力学206

6.3.4　河流动力地貌学206

6.3.5　环境泥沙生态学207

6.3.6　水资源开发利用对河流演变和生态环境的影响208

6.3.7　流域管理208

6.4　结束语209

参考文献及参考资料209

Abstract216

第七章　水土保持219

摘要219

7.2.1　土壤侵蚀的区域分布规律220

7.2　国内土壤侵蚀与水土保持的发展现状及趋势220

7.1　概述220

7.2.2　土壤侵蚀类型的复杂多样性223

7.2.3　水土流失的主要危害224

7.2.4　国外土壤侵蚀的研究现状及趋势226

7.2.5　我国土壤侵蚀的研究现状及趋势227

7.2.6　我国水土流失的治理成效232

7.2.7　土壤侵蚀研究的展望233

7.3　小结235

参考文献及参考资料236

Abstract239

第八章　水工结构241

摘要241

8.1.1　水工建筑物的发展历程242

8.1　综述242

8.1.2　坝工建设的发展趋势246

8.1.3　水工结构研究的热点问题246

8.2　大体积混凝土应力与开裂的分析方法研究247

8.2.1　混凝土材料本构关系的研究247

8.2.2　应用线弹性断裂力学模拟混凝土开裂的研究249

8.2.3　应用非线性断裂力学模拟混凝土开裂的研究250

8.3　大体积混凝土的温度应力及其控制253

8.3.1　大体积混凝土裂缝的成因及防裂措施253

8.3.2　碾压混凝土的温控防裂特点254

8.3.3　温度场和温度应力的仿真分析255

8.3.4　今后的研究课题257

8.4　高混凝土坝地震响应的分析研究257

8.4.1　坝体结构与地基的动力相互作用258

8.4.2　库水动水压力对坝体地震响应的影响259

8.4.3　坝体的动力非线性反应分析261

8.4.4　高混凝土坝地震响应分析的其他相关问题262

8.5　碾压混凝土坝263

8.5.1　碾压混凝土坝的特点及发展概况263

8.5.2　高碾压混凝土重力坝的层面抗滑稳定266

8.5.3　碾压混凝土拱坝267

8.5.4　碾压混凝土的施工特点267

8.6　水工结构的科学计算268

8.5.5　碾压混凝土坝尚待解决的问题268

参考文献及参考资料270

Abstract274

第九章　岩土工程275

摘要275

9.1　概述276

9.2　水利工程中的土工结构物277

9.2.1　高土石坝工程277

9.2.2　堤防工程290

9.3　岩体工程293

9.3.1 地下工程293

9.3.2　岩质边坡工程295

9.4　环境岩土与地质灾害297

9.4.1　环境岩土工程297

9.4.2　地质灾害298

9.4.3　岩土工程的风险分析与风险管理300

9.5　国内外的研究差距与展望302

9.5.1　岩土工程建设的可持续发展问题302

9.5.2　地下工程建设的发展302

9.5.3　岩土工程的基础性研究与信息化303

9.5.4　岩土工程建设的体制与管理及技术标准303

9.5.5　西部大开发对我国岩土工程研究的推进304

参考文献及参考资料304

Abstract306

摘要309

第十章　水利工程施工309

10.1 我国水利工程施工技术的历史进程310

10.2　基础工程310

10.2.1　岩石地基处理310

10.2.2　覆盖层处理312

10.2.3　锚固支护技术315

10.2.4　隧道掘进机316

10.3　堤防工程317

10.3.1　垂直防渗技术317

10.3.2　土工合成材料应用318

10.3.3　堤防质量检测技术318

10.4.1　施工导流319

10.4　导截流工程319

10.4.2　施工截流320

10.5　大坝施工322

10.5.1　面板堆石坝施工322

10.5.2　碾压混凝土坝施工323

10.5.3　常规混凝土施工325

10.5.4　预应力混凝土326

10.6　地下工程326

10.6.1　地下厂房327

10.6.2　水工隧道327

10.6.3　地下工程支护328

10.7.1　爆破理论研究新进展329

10.7　爆破技术329

10.7.2　爆破实践探索新进展332

10.8　施工管理333

10.8.1　进度管理334

10.8.2　质量管理335

10.8.3　信息管理336

10.8.4　安全管理336

10.9　未来需要研究的科技问题337

10.10　小结339

参考文献及参考资料339

Abstract341

摘要343

第十一章　水工材料343

11.1　概述344

11.2　环境因素与混凝土耐久性345

11.2.1 国内外发展的现状及趋势345

11.2.2 国内外研究的热点和难点347

11.2.3 国内外在该领域发展的主要经验和实例347

11.2.4 我国在该领域科学研究的特点以及与发达国家的主要差距348

11.2.5　我国在该领域的科研队伍及主要科研成果348

11.3　混凝土外加剂与高性能混凝土349

11.3.1 国内外发展的现状及趋势349

11.3.2 国内外研究的热点和难点353

11.3.3 国内外在该领域发展的主要经验和实例353

11.3.4　我国在该领域科学研究的特点以及与发达国家的主要差距354

11.4.1 国内外发展的现状及趋势355

11.4　高分子材料新进展及其在水利工程中的应用355

11.3.5　我国在该领域的科研队伍及主要科研成果355

11.4.2 国内外研究的热点和难点360

11.4.3 国内外在该领域发展的主要经验和实例361

11.4.4　我国在该领域科学研究的特点以及与发达国家的主要差距361

11.4.5　我国在该领域的科研队伍及主要科研成果362

11.5　水工结构修补与加固材料及其理论364

11.5.1 国内外发展的现状及趋势364

11.5.2 国内外研究的热点和难点366

11.5.3 国内外在该领域发展的主要经验和实例367

11.5.4　我国在该领域科学研究的特点以及与发达国家的主要差距369

11.5.5　我国在该领域的科研队伍及主要科研成果370

11.6.1 国内外发展的现状及趋势371

11.6　水环境与水生态工程新材料371

11.6.2 国内外研究的热点和难点373

11.6.3 国内外在该领域发展的主要经验和实例373

11.6.4　我国在该领域科学研究的特点以及与发达国家的主要差距373

11.6.5　我国在该领域的科研队伍及主要科研成果374

11.7　小结374

参考文献及参考资料375

Abstract378

第十二章　地质勘探379

摘要379

12.1.2　大口径钻探新技术380

12.1.1　砂卵石层金刚石钻进和取样技术380

12.1　钻探新技术380

12.1.3　岩芯定向技术381

12.1.4　倒垂孔钻进技术382

12.1.5　潜孔锤跟管钻进技术383

12.2　地质技术383

12.2.1 同位素技术384

12.2.2　水力截获技术384

12.2.3　地质过程仿真技术385

12.2.4　计算机模拟试验技术385

12.2.5　三维地质建模与可视化技术386

12.2.6　地质力学模型试验技术386

12.2.7　地基承载力及地基土密度原位测试新技术387

12.2.8　岩体基本质量分级评价技术与方法388

12.2.9　地下水模拟计算机软件系统389

12.2.10　水资源勘查评价与水环境监测新技术390

12.2.11　地质灾害勘查评价与监测预报新技术390

12.2.12　裂隙岩体各向异性渗透参数测定技术391

12.2.13　边坡摄像快速地质编录技术392

12.3　工程地质数值分析与计算机技术应用392

12.3.1　工程地质勘察原始数据的统计分析技术392

12.3.2　工程地质问题的数值分析技术393

12.3.3　计算机制图和工程地质数据库394

12.4　遥感与信息技术394

12.5.1 电法勘探新技术395

12.5　工程物探技术395

12.5.2　地质雷达技术396

12.5.3　浅层地震反射新技术397

12.5.4　面波勘探技术397

12.5.5　层析成像（CT）技术398

12.5.6　瞬变电磁法技术398

12.5.7　可控源音频大地电磁法（CSAMT）398

12.5.8　全波列声波测井新技术399

12.5.9　桩基无损检测新技术399

12.5.10　三维地震勘探新技术399

12.5.12　工程VSP新技术400

12.5.11　屏蔽聚焦测深新技术400

12.5.13　微重力勘探401

12.5.14 CMR核磁共振401

12.5.15　钻孔彩色电视观察401

12.5.16　浑水水下地形探测技术401

12.5.17　“水声呐”水下地形回声勘测技术402

12.5.18　走航式适航水深测量系统403

12.6　关键勘察技术的发展方向及其工程应用403

参考文献及参考资料409

Abstract411

第十三章　信息技术应用413

摘要413

13.1.2　数据存储技术414

13.1.1 计算机数据传输技术414

13.1　计算机网络传输与数据存储及软件技术414

13.1.3 网络与信息安全防护技术416

13.1.4　中间件技术416

13.1.5　工作流技术416

13.1.6 门户技术417

13.1.7　存在问题与展望417

13.2　遥感技术及其在水利行业的应用418

13.2.1　遥感技术的发展现状和趋势418

13.2.2　遥感技术在水利行业的应用现状423

13.2.3　存在问题与展望430

13.3　GIS技术及其在水利行业的应用431

13.3.1　CIS技术的发展现状和趋势431

13.3.2　CIS技术在水利行业的应用现状433

13.3.3　存在问题与展望437

13.4　GNSS技术及其在水利行业的应用437

13.4.1 GNSS技术及其发展437

13.4.2　GNSS技术在水利行业的应用439

13.4.3　存在问题与展望440

13.5　“3S”集成技术及其在水利行业的应用441

13.5.1 概述441

13.5.2　“3S”集成原理441

13.5.3　“3S”集成技术及其在水利行业的应用442

13.6　建议446

参考文献及参考资料447

Abstract449