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出版者:中国水利水电出版社

作者:张小兵 编

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:2004-2

价格:32.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787508419091

丛书系列:

图书标签:

• 水力学
• 流体力学
• 水工学
• 工程流体
• 流体机械
• 水资源
• 管道水力
• 水泵
• 水轮机
• 计算水力学

《水力学》：跨越时间与空间的生命之源研究 图书概述 《水力学》并非仅仅是一本关于液体运动规律的教科书，它更像是一部深入探索人类文明与自然水体之间复杂互动的宏大史诗。本书以严谨的科学视角为基石，融合了历史、工程、生态和社会学等多个维度，旨在为读者构建一个关于水——这种最基础、却又最神秘的物质——的全面认知框架。它不仅仅描述“水如何流动”，更探讨“水如何塑造世界”以及“人类如何与水共存”。 本书的内容深度广阔，覆盖了从微观流体动力学原理到宏观水资源管理与防洪减灾的各个层面。它力求在保持高度学术精确性的同时，以清晰、富有洞察力的叙述方式，引导非专业读者也能领略水科学的魅力与重要性。 --- 第一部分：流动的基石——经典理论与基本定律的构建 本部分是全书的理论核心，旨在为后续的工程应用和环境分析打下坚实的数学与物理基础。 第一章：静水力学的奥秘 本章从流体静力学的基本假设出发，详述了压力、浮力以及流体平衡态下的受力分析。重点探讨了帕斯卡定律的实际意义，并详细解析了各种仪表（如压力计、皮托管）的工作原理。内容延伸至水坝、船体等结构在静水压力下的设计考量，强调了平衡与稳定性的工程哲学。通过对阿基米德原理的深入探讨，解释了浮力在航海和水下工程中的决定性作用。 第二章：流体力学的基本方程 本章进入流体运动的领域。详细推导了牛顿粘性定律、连续性方程（质量守恒）和欧拉方程（动量守恒）。对理想流体和真实流体进行了严格的区分，并引入了最重要的简化工具——伯努利方程。伯努利方程的讲解不仅限于公式推导，更通过风洞实验、飞机升力等案例，展示了其在工程实践中的广泛应用，揭示了速度与压力的微妙转换关系。 第三章：粘性流体与边界层理论 真实流体的核心挑战在于粘性。本章聚焦于粘性对流动的深远影响。首先阐述了雷诺数的物理意义，并以此为界限，详细剖析了层流与紊流的特征。边界层理论的引入是理解摩擦阻力的关键，本章详细分析了边界层如何形成、发展以及发生分离的机制，这对于管道输水效率和水下航行器的阻力计算至关重要。 第四章：量纲分析与相似性原理 在实验研究和模型试验中，如何将小规模实验结果准确地放大到实际工程尺度是核心难题。本章系统介绍了皮克林（Buckingham Pi）定理及其应用，阐述了如何通过无量纲参数（如弗劳德数、韦伯数）建立物理模型与原型之间的相似性关系。这部分内容对于风洞试验、船舶水池试验以及水利模型实验的设计具有指导性意义。 --- 第二部分：水在人工环境中的行为——工程应用的核心 本部分将理论知识转化为解决实际工程问题的工具，是水利、土木和环境工程专业的核心参考。 第五章：管内流动的阻力与水头损失 本章专注于水在管道系统中的传输效率。详细分析了沿程阻力和局部阻力的计算方法，重点讨论了达西-韦斯巴赫公式的适用范围及修正。同时，深入研究了水泵和水轮机系统中的能量传递效率，讨论了水锤现象的产生机理、危害及抑制措施，这对于长距离输水管线和高压系统的安全运行至关重要。 第六章：明渠流动与均匀流分析 本章转向地表水体的模拟。明渠（如灌溉渠、河道）的流动特性与管流截然不同，受重力而非压力主导。详细讲解了曼宁公式和谢才公式，并着重分析了临界流、亚临界流和超临界流的物理意义。通过对水面曲线的分析，为渠道设计提供了理论依据。 第七章：非均匀流与水面形态控制 本章深入探讨了水流深度和流速随空间变化的复杂情况，这是水利工程中最常见的问题。详细分析了堰流、跌水和急流区的形成。尤其侧重于水库泄洪洞和梯级水坝后缘的能量消散设计，介绍了各种消能工（如阶梯、消力池）的设计原理和有效性评估方法。 第八章：水力机械的能量转换 水力机械是水能利用的核心。本章分类详述了水轮机（如冲击式、反击式）和水泵的工作原理、效率曲线及适用工况。通过对叶轮几何形状与流体作用力的深入剖析，解释了如何实现水能与机械能的高效、稳定转换。此外，还探讨了水泵系统中的气蚀现象及其对设备寿命的潜在威胁。 --- 第三部分：自然水体的复杂性与宏观管理 本部分将视角提升到区域和全球尺度，探讨水力学在自然环境中的表现以及人类对水资源的综合管理。 第九章：地下水流动的多孔介质力学 水不仅在地表流动，更存在于岩石和土壤的孔隙中。本章引入达西定律，阐述了地下水流动的基本规律。详细分析了含水层的渗透性、储水性参数，并介绍了地下水流场的模拟方法，如拉普拉斯方程在地下水流动问题中的应用，以及井点抽水对地下水位的影响分析。 第十 章：水波动力学与海岸工程 水体表面波是海洋、湖泊及河流中常见的现象。本章区分了浅水波、深水波和过渡带波的特征，并详细推导了 Airy 波动理论。重点分析了波浪破碎的机制、绕射与折射现象，并将其应用于海岸防护结构（如防波堤、海堤）的设计，以有效抵御风暴潮和海浪的侵蚀。 第十一章：洪水、侵蚀与水沙运动 水流往往携带泥沙，引发水土流失与河道演变。本章探讨了泥沙输运的机理，区分了推移质和悬移质的运动模式，并介绍了冲淤计算方法。在防洪方面，本章结合水文模型，分析了洪水传播过程中的动力学特性，强调了洪水淹没区划与风险评估的重要性。 第十二章：水资源的可持续管理与环境水力学 结合作者的深远思考，本章讨论了水力学的前沿应用。探讨了湿地水动力学在水质净化中的作用，以及生态流量的概念。最后，展望了城市化进程中“海绵城市”的水文目标，强调在现代工程中，水力学必须服务于生态健康与人类福祉的平衡发展。 --- 本书特点 理论与实践的无缝衔接： 每一个理论推导后都紧跟实际工程案例和数据分析，确保知识的可操作性。 丰富的图表和算例： 辅以大量精确的流线图、压力分布图和经典算例解析，加深读者对抽象概念的理解。 历史脉络清晰： 在关键理论出现时，追溯了其在科学史上的发展轨迹，使读者能体会到科学进步的艰辛与智慧。 《水力学》旨在成为一本面向未来、面向挑战的参考书，它不仅教会您计算水流的速度和压力，更引导您理解水在地球生命系统中扮演的不可替代的角色。

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这本书的封面设计非常引人注目，色彩搭配既专业又不失艺术感，一下子就抓住了我的眼球。翻开扉页，首先映入眼帘的是作者严谨的学术态度，从前言就能感受到他对这门学科的深刻理解和不懈追求。内页的排版也极为考究，字体大小适中，行距舒适，即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳。更让我惊喜的是，书中大量的图表和示意图，绘制得清晰、精确，对于理解那些抽象的理论概念起到了至关重要的辅助作用。比如，在介绍流体运动的复杂涡旋结构时，那张彩色的剖面图简直是教科书级别的范例，让我瞬间豁然开朗。这不仅仅是一本理论的堆砌，更像是一次精心策划的视觉导览，引导读者逐步深入到专业领域的核心。我特别欣赏作者在细节上的处理，比如注释和参考文献的标注都非常规范，体现了极高的专业素养。这感觉就像走进了一座设计精良的现代图书馆，每一处布局都透露着对读者的尊重和体贴，让人从一开始就对即将展开的知识之旅充满了期待和信心。

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我是在一个偶然的机会下接触到这本书的，当时我正在为一项重要的工程项目寻找可靠的理论支撑，现有的资料总感觉有些零散和片面。这本书的出现，简直像是一股清流，将原本散落在各个角落的知识点完美地串联了起来，形成了一个逻辑严密、体系完整的知识框架。它的叙述方式非常独特，不是那种生硬的公式罗列，而是采用了一种类似“故事叙述”的渐进方式，首先从宏观的现象入手，然后层层剥茧地深入到微观的物理机制。书中对各种经典实验的描述，细节丰富到令人赞叹，仿佛我亲身站在了实验室里，观察着水流的每一个细微变化。特别是关于边界层理论的那几章，作者用了一种非常直观的比喻来解释阻力是如何产生的，这种深入浅出的表达方式，极大地降低了学习的门槛。读完之后，我感觉自己对流体力学的基本原理掌握得比以往任何时候都要扎实，那种“融会贯通”的感觉是其他任何参考书都无法给予的。

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这本书的实用价值实在是不容小觑，对于我们这些需要在实际工程中应用理论的从业者来说，它简直就是一本“救命稻草”。我特别关注的是其中关于管网优化和水工结构设计的那部分内容。作者没有停留在纯理论的探讨，而是紧密结合了行业标准和实际案例，提供了大量的计算方法和工程实例分析。书中附带的那些详细的计算步骤和参数选取依据，直接就可以拿来套用，大大节省了我的前期研究时间。更难能可贵的是，作者对一些常见的设计误区和潜在风险点进行了深入的剖析和警示，这些“过来人的经验之谈”，价值千金，让我避免了未来可能发生的重大失误。我甚至发现，书中提及的某些新型计算模型，正是我们团队近期正在研究的方向，这无疑为我们接下来的工作指明了新的思路和方向。可以说，这本书已经超越了一本教材的范畴，更像是一位资深工程师的多年心血总结。

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这本书的深度和广度令人印象深刻，感觉作者对整个学科领域的历史脉络和未来趋势都有着清晰的把握。它不仅详尽地涵盖了经典的水力学内容，还非常前瞻性地引入了计算流体力学（CFD）在现代水利工程中的应用前景和基础原理。这种对新旧知识体系的完美融合，使得这本书具有了极强的生命力。我注意到，书中对一些历史上的重大理论争议和学术流派的兴衰都有所提及，这使得整个学科的知识体系变得立体而丰满，不再是孤立的理论点。读者可以清晰地看到，我们今天的认知是如何一步步建立起来的，这对于培养批判性思维至关重要。它成功地做到了“立足传统，展望未来”，为初学者奠定了坚实的基础，同时也为资深研究者提供了继续深造的广阔空间。读罢全书，我感觉自己不仅掌握了一门技术，更像是完成了一次对水科学的全面“朝圣”。

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从文笔上看，这本书的作者显然是一位对语言驾驭能力有着极高要求的学者。他的用词精准、语气坚定，却又在关键时刻展现出一种近乎诗意的表达。例如，在描述水在自然界中的形态演变时，文字中流淌出的那种对自然现象的敬畏感，让人读来心潮澎湃。这种风格在技术著作中是极其罕见的。我喜欢他那种不疾不徐的节奏感，似乎每句话都经过了深思熟虑，没有一句是多余的废话。在处理那些晦涩难懂的数学推导时，他总能找到最简洁、最优雅的路径来呈现，使得原本枯燥的公式推导也变成了一种智力上的享受。读这本书，不仅仅是吸收知识的过程，更是一种精神上的熏陶。它让我体会到，即便是最严谨的科学领域，也同样可以拥有高雅的艺术美感和深邃的人文关怀。

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