水利工程模型试验量测技术

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页数:188
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出版时间:2008-12
价格:68.00元
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isbn号码:9787502771737
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  • 专业知识
  • 水利工程
  • 模型试验
  • 量测技术
  • 工程测量
  • 水工模型
  • 试验规范
  • 数据处理
  • 误差分析
  • 模型相似
  • 水利科学
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具体描述

《水利工程模型试验量测技术》可供教学和研究参考。我国河流众多,海岸线漫长,类型多样。建国后,尤其是改革开放39年来,我国水利水运事业发展十分迅猛,随着葛洲坝水利枢纽工程、三峡工程和黄河小浪底枢纽工程的建设以及我国沿江沿海地区经济的快速发展,各大河流治理的进展程度更快,港口航道建设也取得了前所未有的巨大成就。在近50年中,我国先后对长江、黄河等七大水系和洞庭湖、洪泽湖等天然水域均进行了大规模的河道治理和建设工程,在大运河、苏南水网等人工运河也进行了治理工程,同时相应地进行了一大批港口工程的建设。为这些工程的规划、设计和实施均离不开水利工程模型试验,而模型试验研究需要先进的仪器设备,由此水利工程模型试验量测技术得到了快速的发展。

《水利工程模型试验量测技术》是编著者对2004年11月出版的《河流海岸模型测试技术》一书的补充与完善。在《水利工程模型试验量测技术》中较系统地介绍了水利工程模型试验概况、试验基础设施和设备;同时全面介绍了在水利工程模型试验中的流速测量、流量测量、水位的波高测量、含沙量和泥沙颗粒级配测量、压力测量和地形测量等的专用仪器设备的工作原理、性能特点、应用范围和优缺点;最后介绍了测量误差与数据处理、计算机在模型测试中的应用技术和应用实例。《水利工程模型试验量测技术》为编著者多年来有关水利工程模型试验量测技术研究成果的总结,在保持以往各类量测仪器设备完整的基础上,尽可能多地介绍了当今国内外先进的量测技术、传感技术以及最新的应用于水利工程模型试验的仪器设备。

泥土与生命的交响:现代水土保持工程的理论与实践 本书聚焦于水土流失的成因、区域性水土保持规划的科学制定,以及在复杂地理环境下实施的现代工程技术,旨在为水土保持领域的专业人士、研究人员和决策者提供一套系统、前瞻性的理论框架与实践指导。 水土流失,作为影响全球生态安全和农业可持续发展的核心环境问题,其治理绝非单纯的工程堆砌,而是一项涉及地质学、土壤学、水文学、生态学乃至社会经济学的复杂系统工程。本书《泥土与生命的交响:现代水土保持工程的理论与实践》,摒弃了传统上对单一水文现象的孤立分析,转而构建了一个“风险-系统-韧性”的现代化水土保持思维模型。 第一部分:水土流失的深层动力学与区域风险评估 本部分深入剖析了水土流失的驱动机制,从宏观的区域气候变化到微观的土壤团粒结构破坏,进行了一次全面的溯源。 1.1 地貌演化与水动力学耦合: 我们不再将降雨视为单一的侵蚀因子,而是将其置于特定的地貌背景下进行考察。通过对不同坡度、坡向、坡长组合的数字高程模型(DEM)分析,结合历史气候数据,本书建立了“地形敏感性指数(TSI)”模型。该模型量化了特定地貌单元对暴雨事件的响应阈值,强调了地貌形态在决定侵蚀强度中的基础性作用。例如,针对黄土高原的梁峁地区,我们详细探讨了“地表径流汇流时间”与“土壤抗蚀性”之间的非线性关系,揭示了哪些地貌形态组合最易触发灾难性侵蚀事件。 1.2 土壤侵蚀的生物地球化学视角: 传统的土壤质地分类已不足以解释现代农业活动下的侵蚀变化。本书引入了土壤有机质(SOM)的动态变化在水土保持中的作用。我们探讨了不同耕作方式(如免耕、间作)如何影响土壤团聚体的稳定性,并使用X射线衍射技术分析了粘土矿物在水力剪切力下的行为模式。特别关注了土壤微生物群落(特别是真菌菌丝体)在形成持久性土壤骨架中的生物胶结作用,这为生态修复提供了新的靶点。 1.3 区域水土保持风险的集成评估: 本章构建了一个多层级的风险评估体系。该体系超越了简单的侵蚀模数计算,融合了社会经济脆弱性指标(如人均耕地面积、人口密度、基础设施抗灾能力)和生态系统服务功能损失评估。通过地理信息系统(GIS)的空间叠加分析,我们绘制了高风险、高价值的敏感区域图谱,指导资源的最优配置,确保防护工程与社会福祉的协同发展。 第二部分:前沿水土保持规划与生态工程设计 规划是指导实践的蓝图。本部分侧重于如何将科学认知转化为可持续、可操作的工程措施。 2.1 基于过程的水土流失控制模型: 本书的核心设计理念是“控制源头、阻断路径、消减能量”。针对坡面侵蚀,我们详细阐述了如何利用工程措施(如等高条带耕作、梯田系统)实现对坡面流的“微观调控”,而非简单的“宏观阻挡”。设计参数不再仅仅依赖于经验公式,而是基于二维浅水动力学模拟来确定沟坡的临界流速和水力半径。对于沟壑治理,本书提出了“生态-工程复合固床技术”,即在关键断面采用生态材料(如植被毯、生物垫)结合小型减速坝,以实现同步的泥沙拦截与河床的自然稳定。 2.2 现代植被工程的生态学基础: 植被的覆盖与固持是水土保持的基石。本书深入探讨了植物的根系结构对土壤抗剪强度的贡献率,并针对不同气候带和土壤类型,推荐了最优的伴生植物群落组合。例如,在半干旱地区,选择具有深厚须根系和高生物量积累能力的灌木与草本植物进行混播,其协同效应远超单一物种的简单叠加。内容涵盖了本土物种的筛选、无障碍快速建植技术,以及后期养护管理对植被成效的长期维持作用。 2.3 泥沙运移与下游影响的精准预测: 水土保持的最终目标是保障下游水系的安全。本章关注泥沙问题的动态性,利用一维/二维泥沙输移模型对工程实施后的下游河道冲淤变化进行预测。内容包括对水库、渠道的淤积速率预测,以及针对敏感水域(如城市饮用水源地)的泥沙沉降控制方案设计,强调了对“一次性”的治理投入,实现“长期”的泥沙负荷削减。 第三部分:监测反馈与智慧水土保持 在工程实践中,如何实时获取反馈并进行迭代优化,是衡量工程质量的关键。 3.1 水土保持工程的非接触式监测: 传统的样点监测法在空间和时间分辨率上存在局限性。本书详细介绍了遥感技术(RS)和无人机倾斜摄影测量(UAV-SfM)在水土保持中的应用。重点讲解了如何利用高光谱数据监测植被健康指数(NDVI、LAI)的变化,以及如何通过三维点云数据,精确量化治理区域的年均土体位移和植被覆盖度增长率。这些数据为工程的长期绩效评估提供了客观依据。 3.2 传感器网络与过程化数据采集: 针对关键防护设施(如大型拦沙坝、边坡防护工程),本书引入了分布式光纤传感技术(DFTS)和无线传感器网络(WSN)的应用。DFTS可实时监测结构物内部的应变和温度变化,提前预警潜在的结构性风险。WSN则用于采集土壤含水量、孔隙水压力和地表径流速率等关键水文气象数据,构建“预警-响应”的闭环管理系统。 3.3 水土保持工程的长期适应性管理: 面对气候变化带来的极端天气事件增多,工程设计必须具备适应性。本书提出了“弹性基础设施”的概念,即在设计中预留一定的冗余度和可调整空间。内容涵盖了对关键防护设施的定期“健康诊断”流程,以及根据长期监测数据对植被配置和工程维护策略进行动态调整的决策流程,确保水土保持工程在不断变化的环境中持续发挥其保护功能。 本书力求在理论深度和工程实用性之间找到最佳平衡点,为我国新时代的水土保持事业提供一套立足于现代科学技术的方法论和工具集。

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用户评价

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这本书在介绍各种量测技术时,非常注重其在不同水利工程模型试验中的实际应用。无论是堤坝溃决模型、河道整治模型、港口码头模型,还是水轮机模型、水闸模型等,书中都提供了相应的量测技术解决方案。例如,在进行堤坝稳定性模型试验时,除了监测水位和流速外,更需要关注土体的位移和变形,作者便详细介绍了如何利用位移传感器、应变片等设备进行精确量测。而在研究水流挟带泥沙时,则需要专门的泥沙采样器和颗粒度分析仪。书中通过大量实际工程案例的引入,将抽象的技术概念与具体的工程问题紧密联系起来,使得读者能够更直观地理解这些量测技术在解决实际工程难题中的重要作用。这对于想要将模型试验技术应用于工程实践的读者来说,无疑是一本宝贵的参考书。

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《水利工程模型试验量测技术》对于试验数据的可靠性问题,有着非常细致的讨论。量测技术的核心目的就是获取可靠的数据,而数据的可靠性不仅仅依赖于仪器的精度,更依赖于试验设计、操作过程以及数据处理的严谨性。作者在书中详细阐述了影响数据可靠性的各种因素,包括但不限于仪器的系统误差和随机误差、环境因素的干扰、模型自身的局限性以及操作人员的经验水平等。书中还介绍了多种提高数据可靠性的方法,如重复测量、多点测量、交叉验证以及利用统计学方法进行异常值剔除等。我尤其欣赏作者在关于“数据不确定度”的章节中所展示的逻辑,它清晰地揭示了任何测量结果都必然存在误差,而科学的态度是去量化这些误差,而不是试图完全消除它们。这种诚实和严谨的态度,是科学研究者必备的素养。

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这本书在量测技术的深度和广度上都给我留下了深刻的印象。作者对各种量测仪器设备的介绍,不仅仅停留在“是什么”的层面,更深入地探讨了“为什么用”以及“如何用得更好”。比如,在介绍流速测量时,作者详细对比了多普勒测速仪、旋杯流速仪和声学多普勒流速剖面仪(ADCP)等不同技术的优缺点,并结合具体的模型试验场景,给出了选择建议。我特别欣赏的是作者对ADCP的应用分析,它能够一次性获取整个水体断面的流速分布,极大地提高了量测效率和数据质量,这对于研究复杂水流形态,如漩涡、涌潮等,具有不可替代的价值。此外,书中还详细阐述了如何进行水压、水位、泥沙输移、结构变形等关键参数的量测,并且在每一项技术介绍后,都引用了相关的实际工程案例,使得理论与实践紧密结合,让读者能够清晰地看到这些技术是如何应用于解决真实世界的水利工程问题的。

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《水利工程模型试验量测技术》在数据处理与分析方面的讲解,更是让我获益匪浅。模型试验产生的原始数据往往是海量的,而且可能包含各种噪声和误差,如何从这些数据中提取有用的信息,并进行科学的分析,是衡量试验成功与否的关键。本书作者在这方面投入了大量的篇幅,详细介绍了数据采集的同步性、数据预处理的方法(如滤波、平滑),以及误差分析与不确定度评定。我尤其对书中关于“不确定度传播”的章节印象深刻,它教导我们如何将各个测量环节的不确定性累积起来,最终得到一个可靠的试验结果区间。这对于提高试验结果的说服力,以及为工程决策提供更准确的依据,有着至关重要的作用。作者还介绍了常用的数据可视化工具和统计分析方法,使得我们能够更直观地理解试验结果,发现数据中的规律和趋势。

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我特别欣赏这本书对一些前沿量测技术的介绍,这让我看到了模型试验技术未来的发展方向。除了传统的接触式和非接触式测量仪器,作者还探讨了激光扫描技术在三维形变监测中的应用,以及遥感技术在宏观水文过程模拟中的潜在价值。此外,书中还提及了物联网(IoT)技术与模型试验的结合,通过部署大量的传感器,实现数据的实时采集与传输,从而构建更加智能化的模型试验平台。虽然这些技术目前可能还处于发展阶段,但它们所展现出的巨大潜力,无疑为未来的水利工程模型试验研究提供了新的思路和方向。这本书不仅关注当下,更着眼未来,这使得它具有了更强的指导意义和前瞻性。

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这本书对于模型试验的现场布置和操作规范的讲解,也让我这个初学者受益匪浅。模型试验的成功与否,很大程度上取决于现场的精确布置和规范操作。作者细致地讲解了如何根据模型试验的类型和目的,选择合适的试验场地,如何进行水槽的搭建和校准,以及如何布置各种量测仪器,确保其在试验过程中能够稳定可靠地工作。在操作规范方面,书中详细阐述了试验前的准备工作,如仪器设备的检查与校准,模型材料的准备与处理,以及试验过程中的注意事项,如避免人为扰动、记录好试验条件等。这些看似基础的细节,往往是影响试验结果准确性的关键因素。作者还强调了安全操作的重要性,并给出了一些安全防护的建议,体现了对试验人员的关怀。

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终于读完了这本《水利工程模型试验量测技术》,尽管我之前对水利工程领域的模型试验量测知之甚少,但这本书却以一种极其引人入胜的方式,将我这个门外汉也深深吸引了进去。作者在开篇就点出了模型试验在水利工程设计与实践中的关键作用,从宏观的堤坝稳定性分析到微观的水流扰动模拟,无一不依赖于精确的量测数据来验证和优化设计方案。这本书并没有一上来就枯燥地罗列各种仪器设备的参数和操作规程,而是从模型试验的整体流程入手,循序渐进地引导读者理解每一个环节的重要性。例如,在介绍模型相似准则时,作者通过生动的比喻,将复杂的量纲分析和相似比推导过程变得通俗易懂。我尤其印象深刻的是关于“糙率”这一概念的阐释,作者不仅解释了其物理意义,还详细介绍了在不同类型的水工模型中如何选择合适的糙率模拟材料,以及如何通过试验手段来精确标定糙率值,这对于我理解水流在模型中的实际表现至关重要。

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《水利工程模型试验量测技术》在数据记录与管理方面,也提供了非常系统化的指导。在模型试验过程中,详实、准确的记录是保证试验数据可追溯性和可信度的基础。作者详细介绍了如何设计和使用试验记录表,包括记录试验的起始时间、结束时间、关键参数的设定值、环境条件以及任何可能影响试验结果的异常情况。对于试验过程中采集的原始数据,如何进行有效的分类、存储和备份,也进行了详细的阐述。本书还提到了数据管理软件的应用,以及如何建立数据库来管理大量的模型试验数据,这对于大型的、长期的模型试验项目尤为重要。规范的数据记录和管理,不仅有助于我们进行后续的数据分析,也为工程的复核和经验的积累提供了宝贵的基础。

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总而言之,《水利工程模型试验量测技术》是一本内容丰富、讲解深入、贴合实际的专业书籍。它不仅为初学者提供了一个全面了解模型试验量测技术的入门途径,也为有经验的工程师和研究人员提供了宝贵的参考和启发。我从这本书中学习到了许多关于模型试验设计、数据获取、误差分析和结果解释的宝贵知识,这对我今后的学习和工作都有着重要的指导意义。作者的叙述清晰、逻辑严谨,语言生动,将看似枯燥的技术内容阐释得鞭辟入里。这本书的出版,无疑为我国水利工程模型试验技术的发展添砖加瓦,也为所有从事相关领域工作的人员提供了一本不可多得的参考手册。

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在阅读过程中,我发现本书对于模型相似性问题有着非常透彻的阐述。水利工程模型试验的核心挑战之一就是如何确保模型能够真实地反映原型工况下的水动力学行为,而这离不开对各种相似准则的理解和应用。作者不仅列举了雷诺数相似、弗劳德数相似等基本准则,还深入探讨了在复杂工况下,如何根据具体问题的重要性,选择合适的相似准则,以及在不可避免的相似性矛盾出现时,如何进行权衡和取舍。例如,在研究泥沙输移时,可能需要同时满足弗劳德数相似和颗粒数相似,而这往往是难以同时实现的。作者通过分析大量的案例,给出了在不同情况下如何选择主导相似准则,并说明了由此可能带来的误差来源及弥补措施。这种严谨而务实的态度,让我对模型试验的科学性有了更深的认识。

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对试验的开展有帮助

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