密度存在差异的两种或两种以上流体互相接触且沿着交界面运动，在流动过程中不发生全局性的卷吸和掺混，这种流动现象称为异重流（gravity current），也称密度流（Density current）。当密度差异是由盐分、糖分、温度等非颗粒物原因造成时，所形成的流动称为组分异重流（compositional gravity current）；当密度差异是由于流体携带的泥沙等颗粒物（由于湍流作用所悬浮）造成时，所形成的流动被称为泥沙异重流（particle-laden gravity current）或浊流（turbidity current）。
近年来，我国积极部署海洋强国建设，“江海联运”、“长三角一体化”、“大湾区交通圈”等重大战略正在持续推进，涌现了诸如宁波舟山港、珠港澳大桥、甬舟高铁等为代表的世界级工程。然而，大型海洋工程在推动社会经济快速发展的同时，也面临一系列工程安全问题及伴随的环境改变，如港口码头泥沙骤淤、跨海大桥基础冲刷、河口海床地貌演变等等，这些问题与河口海洋复杂动力环境中的异重流运动及其导致的水体交换和泥沙等物质输移过程密切相关。异重流的驱动力来自其与环境流体间的密度差，但由于海洋环境的层化效应，异重流与密度界面及泥沙颗粒的相互作用一直是未解决的前沿科学难题，涉及瞬变流、剪切、界面失稳、湍流混合、底床冲淤、泥沙沉降等关键物理过程，对其认识不足以完全支持重大工程实践。因此，科学认识异重流动力学机制具有重要的理论研究和工程实践价值。
▲ 异重流在河口及海洋环境中产生和演化过程示意图
《异重流动力学》（北京：科学出版社，2023.7）基于浙江大学贺治国教授科研团队10余年来在异重流理论、物理模型实验与高精度数值模拟等方面取得的先进成果，面向世界级重大涉海工程的科学指导需要以及海洋生态环境保护的迫切要求，聚焦异重流与环境水体非线性耦合作用机制这一前沿科学问题，建立了层结环境中异重流非线性力学理论，详细阐述了不同环境条件下异重流运动、湍流混合、能量耗散与泥沙输移的特性和变化规律。
▲ 工程适用的异重流理论模型
▲ 先进的异重流物理模型实验技术
▲ 高精度的异重流数值模拟
本书内容涉及流体动力学、泥沙动力学、海洋动力学等多学科知识交叉，关注河口与近海水沙动力学中尚未解决的基础科学问题，属于河口与近海动力学领域的国际学术前沿，具有重要理论价值和实际意义，将为河口泥沙输移和三角洲演变、港口航道近底高浓度泥沙回淤、海洋工程安全等提供科学依据和技术支持。
本文摘编自《异重流动力学》（贺治国等著. 北京：科学出版社，2023.7）一书“绪论”“前言”，有删减修改，标题为编者所加。
责任编辑：朱 瑾 习慧丽
（本文编辑：刘四旦）
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