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出版者:中国水利水电

作者:刘孟穆

出品人:

页数:113

译者:

出版时间:2007-10

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787508447575

丛书系列:

图书标签:

• 水工结构
• 船闸
• 闸门
• 水工结构
• 工程设计
• 水利工程
• 人字闸门
• 结构设计
• 船舶升降
• 水工机械
• 港口工程

钢铁与水流的交响：现代水利工程中的闸门技术探析 图书简介 本书聚焦于现代水利工程领域中，不涉及“船闸人字闸门设计”这一特定主题，而是全面、深入地探讨闸门技术在水资源调控、防洪减灾和航运发展中的核心作用。本书旨在为水利工程师、结构设计师、项目管理者以及相关领域的科研人员提供一本兼具理论深度与工程实践价值的参考手册。 全书内容以闸门系统作为核心技术单元，系统梳理了从材料科学到结构力学，再到智能控制的完整技术链条。我们着重分析了那些在大型水库、跨江引水工程、灌溉系统及城市防洪工程中广泛应用的闸门类型，例如平直启闭式闸门（包括潜盾式、竖井式）、伞形闸门、圆筒闸门、以及受控溢洪道的各种堰门设计。 第一部分：闸门工程的理论基石与材料革新（约400字） 本部分深入剖析了驱动现代闸门设计与运行的基础工程科学。首先，我们详细阐述了流体力学在闸门水工结构设计中的应用。重点研究了闸门启闭过程中产生的空化现象、水锤效应（Water Hammer）的精确计算模型及其对闸门和启闭机械的动态载荷影响。这包括对流场数值模拟（CFD）技术的应用，以优化水流过渡区，减少能量损失和结构应力集中。 其次，书籍对闸门结构力学和疲劳分析进行了详尽的论述。区别于特定形式的人字闸门结构，本书聚焦于大型平板式和弧形拱形闸门的内力分析，特别是针对高水头、大跨度结构所面临的弯矩、剪力和薄弱环节的强度校核方法。在材料方面，我们着重考察了高强度耐磨钢材、复合材料以及新型防腐涂层在恶劣水工环境中的服役性能、腐蚀机理与寿命预测模型。对大型铸钢件的无损检测技术（如超声波探伤、射线检测）在质量控制中的应用，提供了具体的现场指导。 第二部分：关键闸门类型的工程实践与优化（约600字） 本部分是全书的实践核心，系统介绍了多种主流闸门形式的设计要点和运行特性，严格避开人字闸门的具体设计细节。 2.1 平板式闸门的精细化设计： 深入探讨了快速反应型深水平板闸门的结构设计，特别是针对深水、高压力的工作条件。分析了闸门与底坎、侧墙的止水密封技术，比较了橡胶密封（如V型、O型密封）和金属止水（如迷宫式止水）的优缺点及其在不同工况下的适用性。同时，详细介绍了竖直升降式闸门的导轨系统设计，包括如何有效应对泥沙淤积对导轨的润滑和运动精度带来的影响。 2.2 弧形与拱形闸门的结构特点： 针对大型水库溢洪道中常见的弧形工作闸门，本书侧重于其受力特点——将水压转化为拱座上的压力，从而实现材料的有效利用。我们分析了弧形闸门的模板设计、支点布置及反拱的配筋原则，并结合实际案例讲解了工作弧度与安全高度的确定方法。 2.3 独特控制系统闸门的应用： 详述了圆筒式（或称圆柱式）闸门在非常规水道或隧道控制中的应用，包括其旋转驱动机构的设计和轴承的选型，这些闸门通常用于需要高精度流量控制或复杂几何水道的场合。此外，对潜盾式闸门在城市供水系统中的无障碍、全通流设计原则进行了深入探讨，重点在于其埋入式结构对周边土体的影响及维护通道的设计。 第三部分：自动化、运行与全生命周期管理（约500字） 最后一部分转向闸门系统的智能化和长期可靠性维护，这是现代水利工程的必然趋势。 3.1 驱动与控制系统集成： 本部分详细介绍了液压、电动螺杆以及气动驱动系统在不同类型闸门上的选型依据。重点剖析了基于PLC/DCS的闸门自动控制逻辑，包括防撞、限位、水锤抑制的联锁程序设计。我们还探讨了变频调速技术在实现精确启闭速率控制中的作用，这对避免瞬时大流量变化引起的次生灾害至关重要。 3.2 状态监测与健康管理（PHM）： 阐述了如何利用先进的传感器技术对闸门结构进行实时健康监测。内容涵盖应力应变在线监测、振动分析、油液状态分析（针对液压系统）以及门体位移的激光或GPS监测技术。这些数据如何通过数据融合技术，用于建立闸门剩余使用寿命（RUL）预测模型，从而指导预防性维护（PdM），最大化运行安全性和经济效益。 3.3 泥沙与杂物影响下的维护策略： 针对河流、水库和引水工程中普遍存在的泥沙磨损、污物附着问题，本书提出了系统的清洗与修复技术。这包括对闸门底部和密封面的机械清理、水下无损修复技术以及如何设计易于冲刷的导流结构，以减少维护频率和停机时间。 本书通过对上述主题的全面覆盖，旨在提供一个脱离特定结构几何约束的、专注于水工闸门共性技术、材料科学与智能化控制的专业视角。它强调了工程安全、经济适用性与环境适应性之间的动态平衡。

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坦率地说，最初拿起《船闸人字闸门设计》时，我主要目的是想寻找特定型号闸门的构造图集，但读完后我发现，这本书的价值远超出了图纸本身。它构建了一个完整的设计认知体系。书中对维护保养的章节处理得尤为出色，很多设计问题往往在后续的检修中暴露无遗，而作者提前预设了这些维护需求，将之融入到初始设计阶段，这体现了极高的前瞻性和全生命周期的管理思维。举个例子，关于闸门在长期浸水环境下橡胶密封件的材料老化预测模型，作者给出的分析框架非常实用，它不仅提供了计算方法，还详细说明了环境温度、水质腐蚀因子等变量对寿命预期的影响。这种将理论模型与实际工况紧密结合的处理方式，使得全书的技术内容更具操作性和指导性，让人感觉这是一本真正意义上“能用”的、经受过检验的工程宝典。

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这本书给我的整体感觉是宏大叙事与微观探究的完美平衡。叙事方面，它将船闸系统放置在整个内河航运体系中进行考量，突出了闸门设计对区域经济和水资源调度的间接影响。而在微观层面，对人字闸门转轴承的润滑、防腐蚀措施的选取，乃至螺栓预紧力的控制等细节，都进行了细致入微的分析。这种全景式的视角，使得读者能够从更高的战略高度审视技术决策的意义。我个人尤其欣赏作者在讨论“设计容错性”和“极端天气应对”时的笔法。他没有回避工程中可能出现的各种非正常状态，反而将其视为设计优化的重要驱动力。通过引入概率论和风险评估的概念，作者为读者提供了一套系统化的风险管理思路，这在许多传统教科书中是鲜少触及的深度。可以说，这本书不仅是一本教人“怎么做”的设计指南，更是一本教人“为什么这么做”的工程哲学启示录。

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这部《船闸人字闸门设计》的书籍，着实让人耳目一新，仿佛置身于那个复杂精密的工程现场。我原本以为这会是一本枯燥的技术手册，充斥着密密麻麻的公式和图纸，但读下来，却发现作者在文字的编排上颇具匠心。开篇并没有急于展示那些硬核的结构力学，而是用了一种近乎诗意的笔触，描绘了船闸的宏伟与水流的变幻。那种感觉，就像是站在闸门前，能感受到历史的沉淀和现代科技的交融。书中对人字闸门的设计理念探讨得尤为深入，它不仅仅是关于如何构建一道能够承受巨大水压的屏障，更关乎于如何实现高效、安全、经济的通航目标。作者巧妙地将复杂的流体力学分析融入到对设计哲学的阐述中，让读者在理解技术细节的同时，也能领悟到工程师们在面对自然伟力时所展现出的智慧与敬畏。特别是对于不同工况下的受力分析部分，作者运用了生动的比喻，将抽象的力学概念具象化，使得即便是非专业背景的读者也能对其核心原理有所把握。整本书的阅读体验，更像是一次对水利工程艺术的深度探索，远超出了我预期的技术指导范畴。

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深入阅读后，我越来越佩服作者在资料梳理和案例剖析上的严谨态度。这本书的结构安排非常合理，从基础理论的溯源到具体部件的优化设计，层层递进，逻辑性极强。它并没有止步于对现有成熟技术的简单复述，而是大胆地引入了一些前沿的研究方向，比如新型材料在闸门结构中的应用潜力，以及智能化控制系统如何提升闸门的运行效率和可靠性。我特别留意了其中关于闸门密封技术的那一章，作者详尽地对比了不同密封形式的优缺点，并结合实际运行中的渗漏问题，提出了切实可行的改进建议。这种对细节的执着追求，体现了作者深厚的行业经验。读完后我能明显感觉到，自己对“完美密封”这一看似简单实则极为困难的目标，有了更深刻的认识——它绝非单一技术的胜利，而是多学科交叉、精细化控制的综合体现。这本书无疑是水利工程领域不可多得的参考佳作，它提供的不仅仅是知识，更是一种解决问题的思维框架。

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这本书的语言风格非常独特，它不像某些技术书籍那样生硬刻板，反而带有一种经过时间淬炼后的沉稳和自信。作者在阐述复杂概念时，擅长运用历史的纵深感来佐证当前设计的合理性。例如，在谈到人字闸门的演变史时，他追溯了古代水工建筑的智慧，并将现代钢结构设计与其进行对比，这种跨越时空的对话，极大地丰富了阅读的层次感。我印象最深的是关于“结构冗余度”的讨论，作者清晰地论证了在保障通航安全的前提下，如何在成本和安全之间找到那个微妙的平衡点。这种论证过程，充满了辩证的美感，让人在阅读中不断地思考和反思，而不是被动地接受结论。对于一名业内人士来说，这本书提供的思想碰撞价值，甚至超过了具体的计算数据，它激发了我们对现有设计规范进行批判性审视的勇气。

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