泥沙起动规律及起动流速 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:韩其为

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-10-01

价格:11.0

装帧:

isbn号码:9787030074461

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• 泥沙专著
• 泥沙起动
• 起动流速
• 水动力学
• 泥沙运动
• 河流力学
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• 沉积
• 水文
• 环境流体力学
• 泥沙输运

《泥沙起动规律及起动流速》 本书深入探讨了泥沙在水流作用下开始运动的内在规律，并着重研究了决定这一运动起始门槛的关键参数——起动流速。本书旨在为水利工程、河道治理、海岸防护、港口航道建设以及环境水力学等领域的研究者和工程师提供系统、严谨的理论指导和实践参考。 内容梗概： 第一部分：泥沙颗粒运动的基本原理 本部分首先回顾了泥沙颗粒的基本物理特性，包括其形状、大小（粒径分布）、密度、表面粗糙度等，这些特性直接影响颗粒在水流中的受力情况。接着，深入阐述了水流对泥沙颗粒作用力的来源，主要包括： 水流曳力（Drag Force）： 水流对颗粒的切向作用力，这是驱动颗粒滑移和滚动的直接动力。我们将详细分析曳力系数与雷诺数、颗粒形状和周围流场特性的关系。 水流升力（Lift Force）： 水流在颗粒上方和下方形成的压力差所产生的垂直于水流方向的作用力。我们将探讨升力的产生机制，如伯努利原理的应用，以及其对颗粒抬升、悬浮的贡献。 颗粒自重（Weight）： 颗粒本身的重力，其在水中的有效重力（排除浮力）是抵抗水流作用的静止力。 颗粒浮力（Buoyancy）： 颗粒浸在水中时受到的向上作用力，通过阿基米德原理进行计算。 颗粒间的相互作用力（Inter-particle Forces）： 在密集泥沙层中，颗粒之间可能存在的接触力、范德华力等，这些力在特定条件下也会对泥沙的起动产生影响，尽管本书主要侧重于宏观流体动力学效应。 第二部分：泥沙起动的临界条件分析 本部分是本书的核心，将系统性地分析泥沙起动所必需的条件，并在此基础上推导和讨论各种起动流速的计算模型。 起动判据的定义： 我们将明确“起动”的定义，通常是指颗粒开始发生宏观位移（如滑移、滚动）的时刻。在此基础上，将探讨不同的起动判据，例如，当颗粒受到的曳力与升力之和大于其有效重力时，或者当颗粒的动量足以克服静止时的阻力时。 经典起动判据的推导与分析： Shields图解法： 详细介绍Shields参量及其在判断泥沙起动中的应用。我们将分析Shields参量如何综合考虑流速、水深、泥沙粒径、水流性质等多种因素，并讨论Shields图在不同流态下的适用性。 基于颗粒受力平衡的理论模型： 导出基于颗粒受力平衡的起动流速计算公式。我们将分析模型中关键参数（如阻力系数、升力系数）的选取及其不确定性，并探讨这些模型在平底、槽底等不同地貌条件下的适用性。 影响泥沙起动的关键因素分析： 流速： 流速是驱动泥沙运动最直接的因素，我们将深入分析平均流速、紊流脉动等对泥沙起动的贡献。 水深： 水深影响着流体的动量传递以及水流的能量耗散，进而影响颗粒所受的平均流速和湍流强度。 泥沙粒径及分布： 粒径越大的泥沙，其起动所需的流速越高。粒径分布的复杂性也会对整体起动条件产生影响。 泥沙密度： 密度越大，颗粒自重越大，起动所需克服的阻力也越大。 泥沙形状和粗糙度： 不规则形状和粗糙表面的颗粒更容易被水流带动。 水流性质： 包括流体的粘滞性、密度以及流态（层流、紊流）。 床面特性： 床面的平整度、是否存在粗糙元（如卵石、植被）等，都会显著改变颗粒周围的局部流场，从而影响起动流速。 浓度效应： 在泥沙浓度较高的情况下，颗粒间的碰撞和堆积可能改变其受力状态，增加起动难度。 化学作用： 在特定环境下，如盐水与淡水交界处，泥沙颗粒的絮凝效应会改变颗粒聚集体的特性，进而影响起动。 第三部分：起动流速的计算方法与模型 本部分将介绍一系列用于计算起动流速的常用方法和模型，并对其优缺点进行比较分析。 经验公式与半经验公式： 介绍基于大量实验数据归纳出的经验公式，以及结合理论分析和实验验证的半经验公式。我们将列举并分析几种经典的起动流速经验公式，例如，基于流速、粒径、比重等参数的公式。 基于能量原理的模型： 探讨利用能量守恒原理推导的起动流速模型。 基于概率统计的方法： 考虑到泥沙运动的随机性，介绍利用概率统计方法来描述泥沙起动现象，例如，描述一定比例泥沙开始运动的流速。 数值模拟方法： 介绍计算流体动力学（CFD）和离散单元法（DEM）等数值模拟技术在预测泥沙起动流速中的应用。我们将讨论数值模型如何处理复杂的边界条件和流体-颗粒相互作用。 考虑床面复杂性的模型： 针对实际河床、海岸等存在的复杂地形和糙面，介绍能够考虑这些因素的起动流速计算模型，例如，考虑局部冲刷、床面波动等。 第四部分：实验测量与验证 本部分将介绍用于研究泥沙起动规律和测量起动流速的实验方法。 室内实验技术： 明渠实验： 详细介绍在实验室明渠中模拟不同流速、水深和泥沙条件，通过观察和测量泥沙运动来确定起动流速的方法。 射流实验： 介绍利用射流冲击泥沙床面来研究其起动特性的实验装置和方法。 颗粒运动捕捉与分析： 介绍使用高速摄像、激光粒子图像测速（PIV）等技术来捕捉和分析单个或群体泥沙颗粒的运动轨迹，从而精确判断起动时刻。 现场勘测与数据采集： 野外测量设备： 介绍用于现场测量流速（如ADCP、流速仪）、泥沙特性（如取样器）以及床面形貌（如测深仪）的常用设备。 数据处理与分析： 介绍如何对野外采集的大量数据进行处理、清洗和统计分析，以识别泥沙起动的关键参数。 实验结果的验证与不确定性分析： 讨论如何将理论模型计算结果与实验测量数据进行对比验证，并分析模型和实验中可能存在的不确定性来源。 第五部分：工程应用与实例分析 本部分将结合实际工程案例，展示泥沙起动规律及起动流速研究的实际应用价值。 河道整治与防洪减灾： 如何利用起动流速参数来预测河道冲刷和淤积，为河道整治方案的制定提供依据，以及在防洪设计中考虑泥沙运动对堤防、桥梁等结构物的影响。 海岸工程与港口建设： 在海岸防护工程（如防波堤、海滩修复）和港口航道疏浚、维护中，如何评估波浪和水流引起的泥沙运动，以确保工程的安全和航道的畅通。 水库泥沙淤积预测： 运用起动流速理论来分析水库库区来沙特性，预测泥沙的输移和淤积过程，为水库的长效运行提供科学指导。 管道输送与固液两相流： 在涉及泥沙输送的管道设计中，起动流速是确定最低输送流速的关键参数，以防止管道堵塞。 环境水力学与生态修复： 分析水流对底栖生物栖息地泥沙的影响，以及在河流生态修复中如何通过调整水流条件来控制泥沙运动，改善水生态环境。 本书力求在理论深度、模型严谨性和工程实用性之间取得平衡，通过详细的阐述和深入的分析，帮助读者深刻理解泥沙运动的本质，准确掌握起动流速的计算方法，并将其有效应用于各类水利及相关工程实践中。

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从排版和格式的角度来看，这本书的编辑工作达到了极高的水准，充分体现了专业出版物的严谨性。图文的混排处理得非常自然流畅，无论是公式的编号、图表的引用还是参考文献的格式，都保持了高度的一致性和规范性。特别值得一提的是，书中对那些核心定义和关键结论采用了加粗或斜体的特殊处理，有效地帮助读者在快速回顾时抓住重点，这对于需要频繁翻阅参考的读者来说，简直是福音。而且，全书的注释系统也做得非常完善，当引用到其他研究成果时，脚注清晰地指向了原文信息，展现了作者严谨的学术态度和对文献的尊重。在这样一本制作精良的书籍中阅读，不仅是知识的摄入，也是对阅读体验本身的一种尊重和享受。这种对细节的极致追求，让这本书在众多同类出版物中脱颖而出，成为我案头必备的参考书。

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我花了相当长的时间来研究这本书的章节结构，不得不说，作者在构建知识体系方面展现出了非凡的功力。它不像某些学术著作那样堆砌理论，而是采用了一种循序渐进、层层递进的叙事方式。开篇并没有直接抛出复杂的公式或模型，而是从一个宏观的背景引入，像一位经验丰富的老者在娓娓道来，让人很容易被带入情境之中。随后，对基础概念的阐述非常到位，即便是初涉该领域的人也能迅速抓住核心要点。我尤其欣赏作者在引入新概念时，总是会辅以大量的实例和历史发展脉络的梳理，这使得抽象的知识变得具体可感，极大地增强了阅读的趣味性和理解的深度。阅读过程中，我时常能感受到作者试图打通不同知识点之间的壁垒，构建一个融会贯通的知识网络，而不是孤立地讲解每一个现象。这种系统性的梳理，让人在读完一个章节后，总能有一种豁然开朗的感觉，仿佛自己对整个学科的认知都上了一个台阶。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种朴实中带着一丝厚重的质感，仿佛一拿起书就能感受到内容的沉甸甸。封面上的字体选择也颇有深意，笔画之间透露出一种严谨和一丝不苟的态度，让我对即将阅读的内容充满了期待。特别是封底的烫金工艺，在光线下若隐若现，增添了一份典雅与专业感，这对于一本专业性较强的书籍来说，无疑是一个极好的加分项。内页的纸张选用也相当考究，触感细腻，油墨的印刷清晰锐利，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳，这在如今很多出版物中是比较少见的用心了。我特别欣赏出版社在细节处理上的坚持，比如目录和索引的排版布局，逻辑清晰，层级分明，方便读者快速定位感兴趣的部分。从这本书的整体观感来看，它显然不是那种批量生产、敷衍了事的作品，而更像是一件经过精心打磨的艺术品，让人忍不住想细细品味一番。这本书的实体书体验感极佳，光是摆在书架上，那份沉稳的气质就足以吸引我的注意。

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这本书的语言风格出乎我的意料，它摆脱了传统技术文献那种冷峻、晦涩的窠臼。作者的文字充满了洞察力和一种难得的人文关怀。在处理那些至关重要的数学推导和物理过程时，作者没有采取生硬的罗列，而是加入了许多富有启发性的比喻和类比，让那些原本令人望而却步的公式仿佛拥有了生命和逻辑。我记得有一处关于某个临界状态的描述，作者用了一个非常生动的比方，瞬间就将那个复杂的动态平衡过程在脑海中勾勒了出来，那种感觉就像是亲眼目睹了现象的发生。此外，书中穿插的那些对研究历程的回顾和对先驱者的致敬，也让这本书不仅仅是一本工具书，更像是一部浓缩的学术发展史。这种将“硬核”技术与“软性”叙事巧妙结合的笔法，使得阅读体验变得既充实又愉悦，完全没有那种“读教科书”的枯燥感。

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对于我这样的实践工作者来说，一本好的专业书籍绝不能只是停留在理论层面，它必须能提供切实可行的指导和启发。这本书在这方面做得非常出色，它不仅仅描述了“是什么”，更深入地探讨了“为什么会这样”以及“如何应对”。书中对实验数据的分析和讨论部分，体现了作者深厚的实践经验。他没有简单地给出结论，而是详细解析了不同实验条件对结果产生的细微影响，并对潜在的误差来源进行了详尽的探讨。我发现其中对某一特定工况下的参数敏感性分析，提供了一个全新的视角，这对我目前正在处理的一个项目带来了非常及时的启发。那些图表和示意图的质量也值得称赞，线条清晰，标注明确，完全可以作为我未来报告制作的参考模板。可以说，这本书不仅仅是知识的传授，更像是与一位经验丰富的前辈进行了一次高强度的、富有成效的思维碰撞。

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