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出版者:中国水利水电出版社

作者:罗义生

出品人:

页数:290

译者:

出版时间:2004-3-1

价格:58.00元

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787508418636

丛书系列:

图书标签:

• 泄水建筑物
• 进水口设计
• 水利工程
• 结构工程
• 水工结构
• 设计规范
• 工程实践
• 水力学
• 混凝土结构
• 防渗漏

水利工程与水力学研究新视角：水工结构优化设计与工程实践 本书聚焦于现代水利工程领域的前沿研究与工程实践，深入探讨各类水工结构在复杂水文条件下的优化设计、安全评估与运行管理。全书紧密围绕水力学原理、结构力学、材料科学与现代仿真技术的交叉融合，旨在为水利工程师、结构设计师以及相关研究人员提供一套系统化、前瞻性的理论指导和技术参考。 --- 第一部分：水工结构基础理论与性能分析 本部分奠定了全书的理论基石，对水工结构设计中不可或缺的基础科学原理进行了详尽阐述。 第一章：水工结构材料的演化与性能调控 传统混凝土材料在水工环境中的耐久性是长期工程安全的关键制约因素。本章着重探讨新型高抗渗、抗冻融、抗化学侵蚀高性能混凝土的研究进展。内容包括：高性能纤维增强水泥基复合材料（HPFRCC）在抗裂性、韧性提升方面的应用潜力；自修复混凝土技术在延长结构寿命、降低维护成本方面的机制分析与初步工程实例探讨。同时，分析了特殊环境下（如高寒、高盐碱地区）材料的选型原则，以及如何通过精确的配合比设计和养护工艺，实现材料性能的最大化。重点讨论了材料微观结构特征（如孔隙率、界面过渡区）如何影响宏观力学性能和长期服役表现。 第二章：水动力作用下的结构响应与稳定性 水工结构常处于动态水流环境中，其受力状态远比静载荷复杂。本章深入剖析了水流冲击、振动、空蚀等复杂水动力学效应。详细阐述了变截面渠道、弯道结构处的水流脉动特性及其对结构疲劳损伤的贡献。针对大跨度水工构件（如溢洪道工作桥、泄水底孔），引入了流固耦合（FSI）分析方法，通过数值模拟（如CFD-FEM耦合）精确预测结构在非定常水流作用下的应力分布、位移响应和振动模态。特别关注了水体振荡（如水击现象）对封闭或半封闭水工系统的瞬态压力效应及其安全阈值判定。 第三章：水工结构基础与地基相互作用 水工结构的稳定性高度依赖于其基础的可靠性。本章将基础设计提升至地基-结构耦合系统的层面进行研究。内容涵盖了深厚冲积层地基的处理技术，如真空预压、深层搅拌等动力改良方法的适用性评估。重点分析了渗透作用对地基的潜在影响，如管涌、隆起失稳的判据与预防措施。对于重力坝、船闸等大型结构，引入了三维有限元分析模型，模拟了长期荷载和水压变化对地基应力场的演化规律，提出了更精细化的地基允许变形指标。 --- 第二部分：典型水工结构的设计优化与创新 本部分将理论应用于实践，针对水利系统中的关键组成部分，探讨其功能优化与结构创新。 第四章：泄洪建筑物结构体系的抗冲刷设计 泄洪设施是水利枢纽的核心组成部分，其下游消能区的抗冲刷性能直接决定了工程的整体安全。本章超越传统的经验公式，侧重于水力学模型与数值模拟相结合的消能设计方法。深入研究了新型消能工（如阶梯式消能工、紊流消能槽）的结构几何参数对水流组织的影响。详细分析了高流速射流对下游河床的动床响应过程，引入了基于泥沙运动理论的“临界流速”与“冲刷深度”的精确预测模型。对于特殊地形下的泄洪建筑物，探讨了侧向约束结构（如导墙、护底结构）的优化配筋方案，以抵抗横向水流的侵蚀效应。 第五章：水闸及通航设施的结构可靠性评估 水闸作为精确控制水流的枢纽，其操作机构与承载结构的一致性设计至关重要。本章侧重于提升水闸的运行可靠性与抗震能力。研究了闸门启闭过程中，由水力惯性与机械摩擦耦合产生的瞬态应力集中问题。在抗震设计方面，引入了基于性能化设计的理念，通过概率风险评估（PRA）确定关键承载构件的抗震设防目标。针对船闸的通航功能，讨论了连接结构在船舶撞击荷载下的变形控制与能量吸收设计策略。 第六章：水库大坝安全监测与健康管理系统集成 现代水坝管理依赖于先进的传感技术与数据分析。本章探讨了将结构健康监测（SHM）系统与水工结构设计环节的深度融合。详细介绍了光纤光栅传感、振动监测、渗流自动巡检等技术在评估坝体内部应力、变形及渗流场变化中的应用。提出了基于实时监测数据的结构性能退化模型，实现了对潜在病害（如裂缝扩展、坝基异常渗漏）的早期预警与风险分级。本章强调了数据挖掘与机器学习在识别非线性结构响应、预测未来结构行为中的应用潜力。 --- 第三部分：复杂水工系统的集成设计与前瞻技术 本部分将视野扩展至大型、复杂水利系统的集成化设计，并展望了未来水利工程面临的挑战与应对策略。 第七章：非常规水文事件下的工程安全裕度 面对气候变化导致的极端水文事件（如百年一遇、千年一遇洪水）频发，传统基于历史统计的设计标准正面临严峻挑战。本章采用概率水文学方法，结合气候变化情景模型，重新评估了水工结构的设计洪水标准。探讨了非常规水流模式（如深层、高能量紊流）对结构极限状态的影响。提出了“基于冗余设计”和“分级破坏”原则的结构安全理念，确保在极端荷载下，结构的主要承载单元仍能保持功能，避免灾难性倒塌。 第八章：水工结构全寿命周期成本与可持续性设计 可持续性已成为现代工程设计的核心要求。本章引入了生命周期评估（LCA）方法到水工结构设计中，评估从原材料获取、建造、运行维护直至最终废弃的全过程环境影响与经济成本。重点研究了如何通过优化设计参数（如减少混凝土用量、采用可回收材料、简化维护结构）来降低项目的碳足迹和全寿命周期成本（LCC）。讨论了预制装配式结构在水利工程中的应用，以提高建造效率、保证现场施工质量，并缩短工期。 第九章：多物理场耦合在水工结构分析中的前沿应用 水工结构的服役环境涉及热、力、水、化学等多个物理场。本章系统梳理了多物理场耦合数值模拟的最新进展，特别是热-力耦合在混凝土大体积浇筑温度控制与后期收缩应力分析中的应用。讨论了化学侵蚀（如硫酸盐侵蚀、碱骨料反应）如何与应力场相互作用，加速材料劣化。通过高精度耦合模型，实现对结构内部损伤机制的深入理解，为制定针对性的防护措施提供理论依据。 --- 本书特色： 理论与工程实践紧密结合： 每一章节均提供丰富的工程案例佐证，将抽象的力学原理转化为可操作的设计参数。 强调先进计算方法： 大量引入并讲解了CFD、FEM、FSI等现代数值模拟工具的应用流程与结果解读，以应对复杂水工问题的挑战。 聚焦结构韧性与耐久性： 突破传统强度设计范畴，将重点放在结构在长期荷载、极端事件以及材料老化过程中的适应性与残余安全能力。 本书适合对象： 水利工程、土木工程、岩土工程、环境工程等相关专业的高年级本科生、研究生，以及从事水库、堤防、泄洪、水闸等水工建筑物设计、施工、管理和科研的工程技术人员。

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这本书的名字听起来就很有专业性，我特地找来仔细翻阅了一番，希望能从中找到一些关于水利工程实践的宝贵经验。首先，从装帧设计上就能看出编辑团队的用心，封面配色沉稳大气，字体选择也很有力量感，给人一种严谨可信的初步印象。内页的排版布局清晰，图表和文字的穿插处理得当，即使是面对复杂的结构示意图，也能很快抓住重点。这本书的理论基础似乎非常扎实，引用了不少经典的水动力学原理和结构力学分析方法，这对于工程设计人员来说是至关重要的。我特别留意了书中对不同水文条件下的设计参数探讨，感觉作者在这一块的分析相当深入，不仅仅是给出了固定的数值，更多的是阐述了背后的推导逻辑和环境适应性考量。比如，针对洪水期和枯水期水流特性的差异化处理，书中提供了多套应对策略的对比分析，这比单纯的教科书式的介绍要高明得多，因为它更贴近真实的工程现场会遇到的复杂局面。总体而言，这本书在宏观的理论框架搭建上，无疑是下了大功夫的，为理解复杂的泄洪系统提供了一个坚实的理论基石，让读者能够从根本上把握设计的科学性。

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我对这类专业书籍的评价标准往往非常苛刻，尤其是当它涉及到国家或地区性的关键基础设施时。这本书给我的整体感受是，它成功地在学术的深度和工程的广度之间找到了一个微妙的平衡点。它的文字风格保持着高度的学术严谨性，术语使用精准到位，没有丝毫含糊不清的地方，这保证了信息的准确传达。然而，一旦进入到具体的计算流程和图例展示时，叙述的节奏又明显加快，侧重于步骤的清晰化和图形的直观性，仿佛在催促读者快速转化到实践层面。书中对于不同设计规范的兼容性也做了细致的梳理，尤其是在不同国家或行业标准下的设计差异，作者没有回避这些矛盾点，而是客观地列举了不同体系下的设计倾向。这种全景式的视角，使得读者在进行跨区域合作项目时，能够迅速识别和适应不同的设计文化与技术要求。阅读过程中，我很少需要跳跃式地去查阅其他参考资料来理解某个概念，这充分说明了作者在内容组织上的高度自洽性。

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如果要用一个词来形容这本书带给我的感受，那或许是“沉浸式学习体验”。我通常在阅读这类技术专著时，会不断地做笔记，圈画重点，但这本书的某些章节，特别是关于水面线和水深计算的推导过程，其逻辑链条的严密性让人不得不放慢速度，反复咀嚼每一个前提假设和每一步代数变形。作者对复杂非线性方程的处理手法非常优雅，既展示了数学工具的强大威力，又没有让读者迷失在纯粹的数学符号之中，而是始终紧扣着工程对象的实际物理意义。比如，在讨论绕口和空蚀现象时，文字描述搭配的流场模拟截图，其细节程度几乎达到了学术论文的水准，能够清晰地看到气泡的生成与溃灭过程，这对于避免设计缺陷至关重要。读完后，我感觉自己对于“水”这个介质的理解深度又上了一个台阶，不再仅仅把它看作是需要被引导的流体，而是视为一个具有复杂内在规律的动态系统。这本书提供的知识密度非常高，需要多次精读才能完全消化其精髓，但每一次重读都会有新的体悟，这正是优秀专业书籍的标志。

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从一个长期关注基础设施现代化的读者的角度来看，这本书的价值在于它对前沿技术和可持续发展理念的融合。我注意到书中在讨论传统设计方法的同时，非常谨慎地引入了关于新材料和智能化监测系统的章节。这表明作者群体并非固步自封于传统的水工结构思维定式。比如，在材料选择方面，书中对高性能混凝土在水下结构中的应用潜力进行了探讨，分析了其耐久性和抗冲刷能力，这一点在气候变化日益显著的今天显得尤为重要。此外，书中对进水口运行过程中的水力耦合振动问题的分析也颇具前瞻性，这直接关系到建筑物长期的结构安全性和维护成本。虽然书中没有直接给出具体的智能控制算法，但它清晰地指出了未来设计中信息物理系统融合的方向，例如如何通过传感器网络实时反馈水流状态，从而动态调整泄洪工况，以达到最优的泄洪效率和最小的环境影响。这本书为我们描绘了一个更高效、更智慧的水资源调控蓝图，非常鼓舞人心。

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我是一个刚入行不久的结构工程师，手头负责的几个项目都涉及到水工建筑物。拿到这本《泄水建筑物进水口设计》后，我主要的关注点集中在了它的实用性和可操作性上。坦白说，有些理论书籍读起来晦涩难懂，实践起来更是无从下手，但这本书在这一点上做得相当不错。它不仅阐述了“应该怎么设计”，更重要的是解释了“为什么这么设计”，并将设计思路与规范要求紧密结合起来。书中大量的案例分析，尤其是那些结合了现场监测数据的分析，对我触动很大。通过这些真实的案例，我看到了理论模型在实际运行中可能出现的偏差，以及工程师们如何通过精妙的调整来优化性能，比如在消能消涡方面的具体措施，那些复杂的流线图和压力分布图的展示，直观到让人忍不住想立刻在CAD里画一遍试试。特别是对于一些非常规形状的进水口结构，书里给出的参数化设计方法，极大地拓宽了我的设计思路，让我意识到标准化设计并非一成不变的教条，而是可以灵活变通的工具箱。这本书更像是一位经验丰富的总工在旁边手把手地指导，强调细节决定成败，这一点对于我们年轻一代的设计师来说，是无价之宝。

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