Engineering Applications of Computational Hydraulics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Addison-Wesley Educational Publishers Inc

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页数:0

译者:

出版时间:1986-08

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780273011408

丛书系列:

图书标签:

• Computational Hydraulics
• Engineering Applications
• Fluid Mechanics
• Numerical Methods
• Hydraulic Modeling
• Water Resources
• Civil Engineering
• Environmental Engineering
• Flow Simulation
• Computational Fluid Dynamics (CFD)

海洋的语言：潮汐、洋流与海岸线的动态雕塑 浩瀚的海洋，承载着生命的摇篮，也蕴藏着无尽的奥秘。潮汐的涨落，洋流的奔腾，以及海岸线的此消彼长，无不诉说着地球水文系统的宏伟叙事。本书将带领您一同深入探索这些迷人的海洋现象，揭示它们背后的物理原理，以及这些动态过程如何塑造我们所知的世界。 第一篇：潮汐的韵律——月亮的无形之手 潮汐，是海洋最直观、也最古老的律动之一。它的出现，仿佛是大海对月球与太阳引力的一种深情回应。然而，潮汐的形成远不止于简单的引力作用，其背后的复杂机制，涉及到天体运行的精确轨道、地球自转的惯性力，以及地球表面地形对水体运动的影响。 第一章：潮汐产生的根源——万有引力与惯性离心力 我们首先从最基础的物理定律出发——牛顿的万有引力定律。月球和太阳对地球施加着引力，但这并非潮汐的全部。地球本身也在绕着一个共同质心旋转，这会产生一个惯性离心力。当我们将月球对地球的引力与地球绕共同质心旋转产生的惯性离心力结合起来考虑时，就能理解为什么地球上的海水会在朝向月球的一侧隆起，而在背离月球的一侧也同样隆起，形成了潮汐波。 引力差： 月球对地球不同部分的引力大小不同。离月球最近的地球表面受到的引力最大，最远的受到的引力最小。这种引力差导致海水在面向月球一侧被“拉向”月球。 惯性离心力： 地球与月球共同绕着它们的质心旋转。这种旋转会产生一个惯性离心力，方向指向远离月球的宇宙空间。这个力在背离月球的一侧比面向月球的一侧更显著，从而导致海水向外“甩出”。 合力作用： 将引力差和惯性离心力叠加，我们发现，在面向月球和背离月球的两侧，海水都会被推高，形成“潮隆”。而在这两个潮隆之间的区域，海水则相对较低，形成“潮谷”。 第二章：太阳的影响——半日潮与全日潮的成因 太阳作为太阳系中质量最大的天体，对地球的潮汐同样有着不可忽视的影响。虽然太阳距离地球比月球远得多，但其巨大的质量使得其引力作用依然显著。 太阳引力： 太阳的引力也对地球上的海水产生影响，其作用方式与月球类似，也试图在面向太阳和背离太阳的方向形成潮隆。 合潮： 潮汐的最终形态是月球和太阳共同作用的结果。当月球、太阳和地球大致成一条直线（新月和满月时）时，它们的引力作用叠加，形成大潮。当月球、太阳和地球分别构成一个直角（上弦月和下弦月时）时，它们的引力作用相互抵消一部分，形成小潮。 半日潮、全日潮与混合潮： 月球的周期性运动导致地球上大部分地区每天经历两次高潮和两次低潮，这被称为半日潮。在一些特殊的地理区域，由于太阳和月球引力作用的复杂叠加，可能出现一天只有一次高潮和一次低潮（全日潮），或者高低潮次数和时间都不规律（混合潮）。本书将深入分析这些不同潮汐类型的成因及其在不同海域的表现。 第三章：地形的调控——港湾、河口与岛屿的潮汐特征 地球表面复杂的地形对潮汐的传播和放大起着至关重要的作用。从深邃的海洋盆地到狭窄的河口，再到分散的岛屿，地形的差异造就了千姿百态的潮汐景象。 大陆架与潮幅： 浅大陆架能够显著放大潮汐的振幅。当潮波从深海传播到浅水区时，由于水深减小，能量被压缩，导致海平面涨落的幅度增大。 河口潮波的变形： 河口地区是海水与淡水交汇的独特地带。潮波进入河口后，会受到河道形状、水深变化以及河流径流的影响，其波形会发生畸变，甚至可能形成“潮涌”，即在入海口处出现一道向前推进的陡峭水墙。 岛屿与海岸的潮汐响应： 岛屿周围的潮汐情况会受到岛屿形状、大小以及周围水深的综合影响。海岸线的曲折程度、海湾的深度都会影响潮水的传播路径和能量耗散，从而形成局部独特的潮汐特征。我们将通过具体的案例分析，展示不同地理环境下的潮汐现象。 第二篇：洋流的脉搏——深海的能量输送与全球气候的调节者 洋流，是地球表面巨大的“河流”，它们在海洋中穿梭，输送着巨量的热量、盐分和营养物质，对全球气候、海洋生态以及人类活动有着深远的影响。 第四章：驱动洋流的力量——风力、密度与地球自转 洋流的形成并非单一因素作用的结果，而是多种力量相互制约、共同驱动的复杂系统。 风力驱动： 地表风是驱动表层洋流最主要的力量。风吹拂海面，通过摩擦力带动海水运动，形成与风向大致相同的洋流。不同风带的形成决定了全球主要表层洋流的分布格局，如北大西洋暖流、秘鲁寒流等。 密度差异驱动（温盐环流）： 海水的密度受温度和盐度影响。温度升高或盐度降低，密度减小；温度降低或盐度升高，密度增大。密度大的海水下沉，密度小的海水上升，这种密度差驱动的洋流被称为温盐环流，是深层洋流的主要驱动力。温盐环流是全球海洋物质循环的重要组成部分，对调节全球气候起着至关重要的作用。 地球自转（科里奥利力）： 地球的自转会产生科里奥利力，作用于运动的物体（包括海水），使其在北半球向右偏转，在南半球向左偏转。科里奥利力是塑造洋流环流结构（如大洋环流）的关键因素。 第五章：巨型的海洋环流——大西洋、太平洋与印度洋的环流系统 全球各大洋都存在着宏大而稳定的洋流系统，它们构成了一个相互关联的海洋循环网络。 大西洋环流： 以北大西洋暖流和加那利寒流为主要组成的环流系统，对欧洲的气候有着巨大的调节作用。墨西哥湾流作为强大的暖流，将热量输送到北大西洋，显著提高了欧洲的冬季温度。 太平洋环流： 拥有日本暖流（黑潮）和加利福尼亚寒流等，对亚洲东部和北美西部沿海地区的气候影响显著。 印度洋环流： 受季风影响，呈现出季节性变化，但依然存在着一些稳定的洋流模式。 深层洋流（温盐环流）： 深入分析北大西洋深层水（NADW）和南极底层水（AABW）的形成过程，以及它们如何在全球海洋中缓慢而稳定地流动，揭示温盐环流在全球热量和碳循环中的核心作用。 第六章：洋流的变异与气候变化——厄尔尼诺与全球温度 洋流并非一成不变，它们的变异有时会引发全球性的气候异常，其中最为人熟知的便是厄尔尼诺现象。 厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）： 详细阐述厄尔尼诺和拉尼娜现象的成因、发展过程及其对全球气候模式的影响，包括异常降水、极端温度和海洋生物种群的变化。 洋流对海洋生态的影响： 洋流不仅输送热量，也携带营养物质，滋养着海洋生物。寒流带来的冷水富含矿物质，有利于浮游生物的生长，进而支撑起丰富的渔业资源。暖流则为热带海洋生物提供了适宜的环境。洋流的变异直接影响着海洋生态系统的健康与稳定。 人为活动对洋流的影响： 探讨全球气候变暖、冰川融化等人类活动可能对洋流产生的长期影响，以及这些变化可能带来的潜在风险。 第三篇：海岸线的塑造——侵蚀、沉积与动态平衡 海岸线，是陆地与海洋交汇的边界，它并非静止不变，而是时刻承受着海浪、潮汐、洋流以及陆地径流的侵蚀与塑造。 第七章：海浪的雕刻——能量的传递与海岸地形的形成 海浪，是海洋中最具破坏性也最具创造性的力量之一。它们携带的巨大能量，在不断地改变着海岸线的形态。 波的产生与传播： 从风力激起水面产生波浪，到波浪在海洋中传播，再到它们最终抵达海岸。本书将解释波的形成、波长、周期、波高以及它们传播过程中的能量损耗。 海浪侵蚀： 海浪拍打海岸，其冲击力和摩擦力能够逐渐侵蚀岩石和土壤，形成海蚀崖、海蚀洞、海蚀拱等独特的海岸地貌。海浪的能量越大，侵蚀作用越强。 海滩的形成与演变： 海浪将侵蚀下来的物质搬运至岸边，形成海滩。海滩的形态取决于海浪的能量、水深、沉积物的特性以及潮汐的影响。不同的海浪作用方式，会形成坡度陡缓、物质组成各异的海滩。 第八章：沉积的艺术——泥沙的搬运与海岸沉积体的形成 在海浪侵蚀的同时，海水中携带的泥沙也在不断地沉积，塑造着海岸的轮廓。 长滩与沙洲： 受沿岸流的驱动，泥沙沿着海岸线被搬运，在特定区域沉积，形成长滩和沙洲。这些地貌不仅影响着航运，也为许多海洋生物提供了栖息地。 三角洲的扩张： 河流将大量的泥沙带入海洋，在河口处形成扇形的沉积体——三角洲。三角洲是地球上重要的生产力区域，也对海岸线产生着显著的扩张作用。 沙丘与风成地貌： 当海滩上的沙子被风吹向上岸时，会形成沙丘。沙丘随着风的方向移动，进一步改变着海岸的地貌。 第九章：海岸的动态平衡——潮汐、洋流与陆地径流的综合作用 海岸线是一个动态的平衡系统，潮汐、洋流以及陆地径流共同作用，决定着海岸线的最终形态和演变趋势。 潮汐对海岸的影响： 潮汐的涨落不仅影响着海浪的侵蚀作用，也直接搬运和沉积物质。在潮间带，形成特有的潮汐地貌，如泥滩、滩涂等。 洋流对海岸线的影响： 强大的沿岸流能够快速搬运泥沙，影响海滩的宽度和沙洲的形成。离岸流则会将近岸物质带入深海。 陆地径流的作用： 河流带来的淡水和泥沙，不仅会稀释海水，也会在河口区域形成沉积，改变海岸线的形状。植被的生长也对稳定海岸起到重要作用。 海岸保护与管理： 了解海岸的动态演变过程，对于制定有效的海岸保护和管理策略至关重要。本书将探讨如何利用自然的力量，或者通过工程手段，来应对海岸侵蚀、海平面上升等挑战。 本书旨在提供一个全面而深入的视角，帮助读者理解海洋系统的复杂性与精妙之处。通过对潮汐、洋流和海岸线这些核心元素的探索，我们不仅能更深刻地认识地球的自然规律，也能更好地理解我们与海洋之间密不可分的关系。

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