具体描述
本书结合水电站压力钢管设计规范编写和国电公司科研项目研究工作，对坝后背管技术进行了全面系统的总结，提出了坝后背管的结构计算方法，提出了坝后背管外包混凝土裂缝的最新研究成果，运用坝后背管的结构力学计算方法对以前做过的模型试验重新进行了分析研究，对坝后背管的结构安全度进行了评价。本书内容翔实，资料丰富，是反映我国坝后背管工程技术最新研究成果的学术专著
激流之上，静水之底：深入探索水电工程的隐秘动脉 水，以其磅礴的力量和柔韧的姿态，一直是人类文明的重要驱动力。而水电站，正是驾驭这股力量、将其转化为清洁能源的宏伟工程。我们常常惊叹于高耸入云的大坝，或是奔腾泄洪的壮丽景象，却很少有人注意到，在大坝坚实的怀抱下，一道道至关重要的“血管”——引水系统，正默默地将充沛的水流输送到发电厂房，完成能量的转化。 本书并非聚焦于大坝本身的设计与建造，也不是探讨发电机的原理与运行。相反，它将带领读者潜入水电工程最核心、也最容易被忽视的隐秘世界：水轮机进口前的引水管道系统。这是一个看似简单，实则蕴含着深厚工程智慧的领域。这里的每一寸管壁，都承受着巨大的水压；每一次水流的波动，都可能引发微妙的动力学效应；每一次连接处的密封，都决定着整个系统的安全与稳定。 何谓“背管”？ 简单来说，在水电站的语境中，“背管”通常指的是连接水库（或尾水渠）与水轮机组之间的输水管道。它承担着将上游水库中蓄积的势能转化为动能，并引导其高效、安全地注入水轮机，从而驱动发电机运转的关键任务。这一系统并非简单的管道铺设，而是集成了水力学、材料科学、结构力学、动力学以及精密的施工工艺于一体的复杂工程。 本书的独特视角： 与市面上多数侧重于大坝主体结构或发电机组性能的著作不同，本书以“水电站坝后背管工程技术”为切入点，深入解析这一环节的关键技术、工程挑战与创新解决方案。我们将超越宏观的视角，聚焦于细节，探讨那些支撑起整个水电站运行的“幕后英雄”。 本书内容将涵盖： 第一部分：引水管道系统的基础理论与水力学分析 水流特性与能量损失： 深入剖析水在管道内流动时的速度分布、压力变化、紊流与层流的边界，以及管道内壁粗糙度、弯曲、变径、阀门等对水流阻力和能量损失的影响。我们将探讨如何通过优化管道设计，最大程度地减少能量损耗，提高引水效率。 瞬态水流分析（水锤效应）： 水电站的启停、阀门开关以及突发性故障都可能引发剧烈的水流波动，产生巨大的压力冲击，即“水锤效应”。本书将详细介绍水锤的产生机理、危害性，以及如何运用数学模型进行预测和分析。我们将探讨各种抑制水锤的措施，如设置调压室、安全阀，以及通过合理的运行规程来避免或减缓水锤的发生。 流体振动与空蚀： 高速水流在管道内的不均匀流动，以及可能出现的空化现象，都可能引发管道的振动，甚至对管道材料造成严重的侵蚀（空蚀）。我们将探讨引起这些现象的因素，以及评估和监测这些风险的技术手段。 流量与压力调控： 如何根据发电需求，精确调控进入水轮机的流量和压力，是保证发电机组稳定运行的关键。本书将解析调压室、进水阀门等关键设备在流量与压力调控中的作用，以及相关的控制理论和技术。 第二部分：背管材料选择与结构设计 常用背管材料的性能分析： 从钢材（如碳钢、不锈钢）、混凝土、复合材料等，详细介绍各种材料的力学性能、耐腐蚀性、抗疲劳性、成本效益以及适用范围。我们将深入分析不同工况下，哪种材料能够提供最佳的性能和经济性。 管道结构设计原则： 探讨管道的壁厚设计、环向受力、纵向受力，以及如何考虑内压、外压（如覆土压力、地震荷载）以及温度变化对管道结构的影响。我们将介绍相关的设计规范和计算方法。 支撑与固定系统设计： 管道并非随意悬挂，而是需要可靠的支撑和固定系统来抵抗水压、振动和热胀冷缩。本书将详细介绍各种类型的支架、滑垫、约束装置，以及如何根据管道的直径、长度、坡度以及周围环境进行合理设计。 连接节点与密封技术： 管道的连接处是潜在的薄弱环节。我们将深入研究各种连接方式，如法兰连接、对接焊缝、套筒连接等，以及与之配套的密封材料和技术，确保连接的可靠性和长期稳定性。 第三部分：施工工艺与质量控制 场地准备与基础处理： 详细阐述背管敷设前的场地平整、土方开挖、基础验槽以及地质勘察的重要性。对于复杂地质条件下的施工，我们将探讨相应的加固和处理技术。 管道预制与安装： 介绍管道分段预制、整体吊装或分段安装的工艺流程。重点关注大直径、长距离管道的安装技术，如焊接工艺、螺栓连接的紧固方法，以及如何保证管道轴线的精度。 防腐蚀与保温措施： 针对管道可能面临的腐蚀环境，我们将详细介绍防腐涂层、阴极保护等技术。同时，对于寒冷地区的工程，保温措施也是保障管道安全运行的重要环节。 压力试验与冲洗： 管道安装完成后，进行严格的压力试验是验证其承压能力和密封性的关键步骤。本书将详细介绍压力试验的程序、标准以及注意事项。同时，管道内的冲洗也是去除杂质、保证水质的关键环节。 焊接质量控制： 焊接是背管连接的核心工艺。我们将详细介绍焊接方法的选择、焊接工艺的控制、焊缝的无损检测（如X射线探伤、超声波探伤）以及返修处理等。 变形监测与控制： 在施工过程中以及投入运行后，管道的沉降、变形是需要密切关注的问题。本书将介绍各种监测手段，如沉降仪、位移传感器，以及相应的控制和调整方法。 第四部分：运行维护与安全管理 日常巡检与状态监测： 介绍背管系统在运行过程中的日常巡检内容，包括外观检查、异响监测、温度、压力等参数的监测。我们将探讨如何利用先进的监测技术，实现远程、智能化的状态评估。 常见故障诊断与排除： 针对管道渗漏、振动、空蚀、阀门故障等常见问题，本书将提供详细的诊断思路和排除方法，帮助维护人员快速有效地解决问题。 定期维护与检修： 探讨背管系统的定期维护周期、维护内容，以及检修的技术要求。我们将强调预防性维护的重要性，以延长管道的使用寿命，降低运行风险。 安全运行规程与应急预案： 建立完善的安全运行规程，是保障水电站安全运行的基础。本书将阐述背管系统在水电站整体安全管理中的地位，以及如何制定有效的应急预案，应对突发状况。 现代化检测技术在维护中的应用： 介绍如声发射监测、漏水检测仪、内窥镜检查等现代化检测技术在背管系统维护中的应用，以提高检测效率和准确性。 本书的目标读者： 本书面向广大从事水电工程设计、施工、监理、运行、维护以及相关科研的工程师、技术人员、管理人员。同时，对于水利工程、土木工程、机械工程等相关专业的学生，也具有重要的参考和学习价值。 本书的价值所在： 通过对水电站坝后背管工程技术的系统性、深入性阐述，本书旨在： 提升专业认知： 帮助读者全面、深入地理解背管系统在水电工程中的重要作用及其技术复杂性。 解决工程难题： 为一线工程师提供解决实际工程问题的理论指导和技术参考。 推动技术进步： 总结和推广先进的背管工程技术和施工经验，促进行业的持续发展。 增强安全意识： 强调背管系统安全的重要性，提高从业人员的安全风险意识和管理水平。 我们相信，对水电站“隐秘动脉”的深入探索，不仅能让我们更好地理解水电工程的宏伟，更能发现其中蕴含的智慧与挑战。本书将带您走进这个关键的环节，让您领略水电工程“静水流深”的奥秘。
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