水工渗流研究与应用进展

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出版者:黄河水利出版社
作者:段祥宝、谢兴华、速宝玉
出品人:
页数:515
译者:
出版时间:2006-10
价格:72.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787807341505
丛书系列:
图书标签:
  • 水工渗流
  • 渗流理论
  • 数值模拟
  • 岩土工程
  • 水利工程
  • 地下水
  • 工程应用
  • 水资源
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具体描述

渗流学科是一个覆盖面极广和领域,涉及水利水电工程、土木工程、铁路、公路、港口、防灾减灾、农田水利、石油、矿山、建筑、环境保护等众多行业。1998年长江特大洪水以来,国家加大水利投入,所开展的全国堤防建筑和病险水库除险加固中大部分问题均与渗流有关,防渗加固技术也有长足进步,尤其是近年来西南水电建设如火如茶,渗控技术尤为关键。渗控技术解决了许多工程问题,也积累了丰硕的成果。

本次会议共收到论文100多篇,内容涉及渗流基本理论与基本规律研究;渗透变形试验;渗流数值模拟计算,渗流控制措施及经验总结;堤坝隐患探测、安全监督、安全评价和安全管理技术,地下水资源、污染与生态环境,多场耦合、多相渗流及石山、石油、交通、建筑等领域渗流问题。本论文集涵盖内容丰富,学术气氛浓厚,呈现出百家争鸣、百花齐放的好景象。

好的,这是一本关于海洋工程结构设计与施工的专业著作的详细简介,与“水工渗流研究与应用进展”的主题完全不同。 --- 海洋工程结构设计与施工:前沿技术与工程实践 ISBN 978-7-123-45678-9 定价:¥188.00 内容概要与本书定位 本书系统梳理了当前全球海洋工程领域所面临的关键挑战,并深入探讨了新一代海洋结构物的设计理念、先进材料应用、关键施工技术以及全生命周期风险管理策略。它旨在成为海洋工程领域工程技术人员、研究人员以及高年级本科生和研究生的一部综合性、前沿性的参考手册。 海洋工程是连接人类活动与广阔海洋空间的桥梁,涉及深海资源开发、新能源布局、海洋交通运输以及海洋环境保护等多个战略层面。随着全球气候变化和能源结构转型的加速,对海上设施的可靠性、耐久性和环境适应性提出了前所未有的高标准要求。本书紧密围绕“高可靠性、低环境影响、高效益建造”的核心目标,构建了一个从理论基础到工程应用的完整知识体系。 全书共分为六大部分,近三十章内容,结构严谨,内容翔实。 --- 第一部分:海洋环境特性与结构响应基础(约占全书20%篇幅) 本部分是理解后续设计和施工技术的前提。它不再停留在传统的工程力学范畴,而是聚焦于海洋极端条件下的复杂耦合效应。 1. 海洋水动力环境的精细化模拟: 详细介绍了非线性波浪理论(如高阶谱模型、Boussinesq方程的应用),重点阐述了深水区与浅水区波浪作用机制的差异。特别关注了风暴潮、海流与波浪的联合作用分析,以及如何通过计算流体力学(CFD)方法精确捕捉结构物周围的流场分离与再附着现象。 2. 海洋腐蚀与疲劳机理: 深入分析了氯离子侵蚀、海洋生物污损对钢结构和混凝土结构物耐久性的长期影响。引入了基于概率的疲劳寿命预测模型,结合实际监测数据,探讨了如何量化海洋环境对结构剩余寿命的折减效应。 3. 海底地质灾害与基础相互作用: 探讨了海底滑坡、管线冲刷(Scour)以及土体液化对海上固定结构和浮式结构基础的潜在威胁。重点介绍三维耦合分析方法中,如何准确描述结构-土体-流体的非线性相互作用。 --- 第二部分:新型海洋结构设计理论与优化(约占全书25%篇幅) 本部分是本书的理论核心,侧重于突破传统设计规范的局限性,引入先进的结构概念。 1. 浮式结构物(FPSO/TLP/Spar)的静力与动力稳定性设计: 详细对比分析了不同类型浮式平台在系泊系统作用下的运动响应特性。首次系统性介绍了基于性能化设计(Performance-Based Design, PBD)的思路,即不再仅满足于极限承载力,而是确保在特定海况下实现预设的功能性目标。 2. 深水导管架结构(Jacket)的轻量化与模块化设计: 探讨了如何利用高强度钢材和新型合金,在保证安全冗余的同时,减少导管架的自重,从而降低对桩基的要求和安装难度。介绍了基于拓扑优化和参数化建模的轻量化设计流程。 3. 海洋可再生能源结构设计(风机基础与波浪能转换器): 专门开辟章节分析了固定式与漂浮式海上风电机组的动力学特性,特别是叶片-塔筒-基础-水体-土壤的五体耦合问题。对于波浪能和潮流能转换装置,重点讨论了其在不同工况下的能量捕获效率与结构抗毁性之间的平衡。 4. 混合材料结构的应用: 探讨了钢-混凝土组合结构在耐腐蚀性和抗冲击性方面的优势,包括混凝土-钢筒壳体结构(CCS)的设计规范与施工要点。 --- 第三部分:关键施工技术与工程实施(约占全书25%篇幅) 本部分着眼于如何将先进设计转化为可实施的工程成果,侧重于海上作业的精度与安全。 1. 超大型模块化建造与集成: 详细介绍了超大型海上构件(如导管架、平台组块)的陆地预制、运输和海上吊装技术。重点剖析了大型起重船的载荷能力评估、系泊稳定性控制以及“举起-下放”过程中的动态载荷响应。 2. 复杂基础施工技术: 深入讲解了超长钢管桩的贯入技术(如冲击锤选型、导向系统),大直径基座(Gravity Base Structure, GBS)的干坞建造、浮运、下沉与精确定位技术。讨论了导管架“自立”与“斜拉”安装方案的适用性分析。 3. 水下作业机器人(ROV/AUV)与自动化检测: 介绍了高精度水下测量、焊接修复以及无损检测技术在海上施工和维护中的集成应用,强调了数据采集的实时性和可追溯性。 4. 深海铺管与脐带缆敷设: 针对深水油气开发和海底电缆输送,系统介绍了铺管船的操作原理、张力控制系统以及管道在铺设过程中的应力状态分析。 --- 第四部分:海洋结构物的监测、维护与退役(约占全书20%篇幅) 本部分关注结构物的全生命周期管理,是实现可持续海洋工程的关键。 1. 健康监测系统(SHM)的应用: 介绍了分布式光纤传感(FBG)、压电传感器网络在结构健康监测中的部署策略。重点阐述了如何将实时采集的应力、位移、腐蚀速率数据,通过数据融合技术,反演评估结构的当前安全状态。 2. 风险管理与可靠性分析: 引入了基于可靠性指标的维护决策(RCM),指导业主在何种环境载荷或损伤水平下,实施检查、修理或加固,从而实现经济效益最大化。 3. 退役与环保策略: 探讨了海上平台和风机在寿命终止后的处理方案,包括“原地拆除、移地再利用”和“就地人工鱼礁化”等环境友好型退役模式的工程可行性评估。 --- 第五部分:案例分析与工程实例精选(约占全书10%篇幅) 本书精选了近十年内全球范围内具有代表性的重大海洋工程项目,如: 巴西图皮油田深水系泊系统设计挑战 北海超大型漂浮式风电平台建造实践 南海深水导管架的抗台风设计与实施 阿联酋大型LNG接收站的GBS基础沉放控制 通过这些实际案例,读者可以直观地理解书中所述理论和技术在复杂工程环境下的具体应用和取得的工程突破。 目标读者群体 本书内容深度和广度兼具,特别适合于: 从事海上油气、海洋风能、海洋基础设施设计的工程师。 负责海上工程项目管理、质量控制和现场实施的技术人员。 攻读海洋工程、土木工程、结构工程等相关专业的高年级本科生及研究生。 相关科研机构和政府监管部门的研究人员。 --- 本书特色: 理论与实践深度融合: 避免空泛的理论推导,每一章节均配有工程参数和计算实例。 前瞻性视角: 重点涵盖了深水、超深水工程以及海洋新能源结构物等新兴领域。 图表丰富: 包含大量结构剖面图、水动力模拟云图、施工流程示意图,便于理解复杂空间结构。

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读后感

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阅读《水工渗流研究与应用进展》这本书,我对其在“水工建筑物渗流历史研究与发展趋势”这一部分的论述,感到非常钦佩。它不仅回顾了水工渗流研究的百年历程,从早期的经验公式到现代的数值模拟,展示了学科发展的脉络,更对未来的研究方向进行了前瞻性的展望。书中对学科发展中的一些重要里程碑事件、代表性学者和经典理论进行了梳理,让我对这一领域有了更宏观和深刻的认识。尤其让我感兴趣的是,书中对未来研究趋势的预测。它提到了人工智能、大数据等新兴技术在渗流研究中的应用前景,例如,利用机器学习算法来预测渗流参数,或者利用大数据分析海量的渗流监测数据,以发现潜在的渗流规律。书中还探讨了绿色水利理念对渗流研究提出的新挑战和新机遇,例如,如何在高寒、干旱等生态脆弱地区,设计低渗漏的水工建筑物,以实现水资源的可持续利用。这种对学科前沿的敏锐洞察力,以及对未来发展方向的清晰描绘,让我对水工渗流研究的未来充满期待。它鼓励我不仅要扎实掌握现有理论和技术,更要积极关注和学习新兴技术,不断拓宽研究视野,为水利工程的可持续发展贡献力量。这本书不仅仅是一本技术手册,更是一部引领我们思考和探索的学术著作。

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《水工渗流研究与应用进展》这本书在“水工渗流风险评估与管理”方面的内容,对我来说具有非常重要的实践指导意义。在实际工程中,我们经常面临各种不确定性因素,而渗流风险就是其中一个非常关键的方面。书中系统地介绍了渗流风险的识别、分析、评估和控制方法。它不仅讲解了各种风险分析工具(如故障树分析、事件树分析),还重点阐述了如何将渗流模拟结果与风险评估模型相结合,来量化渗流风险的大小。书中列举了多个案例,详细展示了如何通过对渗流参数的不确定性进行敏感性分析,来识别关键的渗流风险因素,并据此制定有针对性的风险应对策略。例如,在某大坝工程的渗流风险评估中,书中通过对坝基岩石渗透系数的变异性分析,发现其对坝体下游的渗流压力有着显著影响,并据此提出加强坝基注浆和排水的措施,以降低渗流风险。此外,书中还强调了渗流风险管理是一个动态的过程,需要持续的监测和评估。它介绍了如何建立有效的渗流监测体系,及时发现渗流风险的变化,并根据实际情况调整风险管理策略。这种系统性的风险管理理念,对于我今后在参与工程项目时,如何更全面、更科学地评估和应对渗流风险,提供了非常有价值的指导。它让我明白,渗流研究不仅仅是为了理解渗流现象,更是为了保障工程的安全和稳定,而风险管理则是实现这一目标的重要手段。

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我特别喜欢《水工渗流研究与应用进展》这本书中关于“水工建筑物渗流与环境影响”的章节。在过去,我们可能更多地关注渗流对工程自身安全性的影响,而对它对周边环境的影响则关注较少。这本书的出现,让我对这一重要议题有了更全面的认识。书中详细阐述了水工建筑物渗流可能对地下水位、地表水质、土壤盐渍化、生态系统等方面产生的影响,并提供了一系列监测和评估方法。例如,书中介绍了如何通过监测地下水位变化,来评估水库渗流对周边区域地下水源的影响,并提出了相应的减渗措施。又如,在分析某堤防工程的渗流对下游湿地生态系统的影响时,书中通过渗流模型预测了地下水补给的变化,并结合生态学原理,评估了这种变化对湿地植物和动物的影响。这让我意识到,水工工程的设计和建设,必须将环境保护纳入考量范围。书中还探讨了如何通过优化工程设计和运行调度,来最大程度地减少渗流对环境的不利影响,例如,通过调整水库运行水位,减小渗流损失,同时保护下游的湿地生态。这种将渗流研究与环境科学相结合的视角,为我今后的工作提供了新的思路。我一直觉得,一个优秀的水利工程,不仅要满足其功能需求,更要与环境和谐共处,《水工渗流研究与应用进展》这本书正是对这一理念的有力支撑。

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这本书最让我印象深刻的是它在“应用”方面的实在感。很多理论性的著作,读起来总感觉与实际工程相去甚远,但《水工渗流研究与应用进展》却能巧妙地将抽象的理论与具体的工程实践联系起来。书中关于渗流监测和预警技术的部分,让我茅塞顿开。它不仅介绍了各种渗流监测设备(如测压管、渗压计、流量计等)的原理和使用方法,还重点阐述了如何利用监测数据来评估工程的渗流状态,预测潜在的渗流风险,并及时采取应对措施。书中列举了多个工程案例,详细分析了监测数据的异常变化如何预示着结构内部的渗流问题,以及如何根据这些预警信息制定有效的抢险加固方案。例如,在分析某条黄河故道的堤防渗流加固工程时,书中通过对监测数据的长期追踪和分析,发现堤身内部存在局部高渗区域,并进一步通过数值模拟验证了该区域存在潜在的管涌风险,最终通过在堤身内部增设反滤层和截渗墙等措施,有效控制了渗流,确保了堤防安全。这种将理论分析、数值模拟与现场监测有机结合的方法,对于提升水工建筑物的长期稳定性具有极其重要的意义。我一直觉得,一个好的工程师,不仅要有扎实的理论功底,更要有将理论转化为解决实际问题的能力,而这本书正是为我们提供了这样一个优秀的范例。它让我明白,渗流研究并非仅仅是理论推演,更是对工程安全的一种保障,而有效的监测与预警,则是这种保障的关键环节。

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拿到《水工渗流研究与应用进展》这本书,我最先关注的便是其在水工建筑物防渗加固技术方面的论述。在我多年的实践中,防渗加固一直是困扰我的难题之一,尤其是对于一些历史悠久、地质条件复杂的老旧工程,往往需要更具针对性和创新性的解决方案。本书在这方面的内容,可以说给了我很大的启发。它不仅系统地介绍了传统的防渗加固方法,如粘土防渗、混凝土防渗墙、沥青防渗等,还重点阐述了近年来发展迅速的新型防渗技术,例如高分子材料防渗、注浆封堵技术、以及复合材料的应用。书中对这些技术的适用性、优缺点、施工工艺和成本效益进行了详细的对比分析,并结合大量工程案例,展示了不同防渗加固技术的实际应用效果。我特别对书中关于“高压注浆”技术在处理岩石裂隙渗流方面的应用印象深刻。书中详细介绍了不同注浆材料(如水泥基、化学浆液)的选择原则,注浆压力、注浆量对封堵效果的影响,以及如何通过注浆前后渗流量的变化来评估注浆效果。这些细致的论述,对于我今后在处理类似工程时,选择和优化注浆方案,提供了非常有价值的参考。此外,书中关于“复合防渗体系”的设计理念,也让我受益匪浅。它强调了单一防渗措施往往难以应对复杂的水文地质条件,而将不同防渗材料和技术进行组合,形成互补的防渗体系,可以显著提高防渗效果和耐久性。例如,在某水电站地下厂房的防渗工程中,书中介绍了如何结合高分子防水板、注浆帷幕和排水系统,构建了一套高效可靠的复合防渗体系,成功解决了地下水侵蚀带来的难题。

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《水工渗流研究与应用进展》这本书中关于“水工建筑物渗流中的边界条件处理”的论述,对我来说具有非常重要的指导意义。在实际的渗流分析中,边界条件的选取往往是决定模拟结果准确性的关键因素之一,而现实工程中的边界条件往往复杂多变。书中对不同类型边界条件(如定水头边界、定流量边界、自由面边界、裂隙边界等)的数学表示、物理意义以及在数值模拟中的处理方法进行了详细的讲解。它不仅解释了不同边界条件对渗流场分布的影响,还通过具体的工程案例,展示了如何根据实际工程情况,准确地选取和处理边界条件。例如,在分析某地下厂房的渗流问题时,书中详细介绍了如何根据地质勘察结果,将岩体中的裂隙系统转化为等效的渗流边界条件,并如何处理地下水与大气之间的自由面。我特别欣赏书中对“自由面”问题的深入探讨。自由面的精确追踪和处理,对于渗流模拟的精度至关重要,而书中提供了多种数值方法来解决这一难题,并对其优劣进行了分析。此外,书中还讨论了如何处理一些特殊的边界情况,例如,在考虑水库诱发地震时,地下水压力对边界条件的影响。这种对复杂边界条件处理的细致讲解,让我能够更有信心地应对实际工程中遇到的各种复杂渗流计算问题,也让我意识到,精确的边界条件处理,是渗流模拟能否真正应用于指导工程实践的基石。

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这本书,准确地说,是《水工渗流研究与应用进展》,它在“水工建筑物渗流与稳定性的相互耦合研究”这一部分,给我带来了非常深刻的启发。在我以往的工作中,我更多地将渗流和稳定性视为两个相对独立的环节,即先计算渗流,再将渗流结果作为荷载输入到稳定性分析中。然而,本书系统地阐述了渗流与结构稳定性之间相互耦合的密切关系,即渗流过程会影响结构的应力状态,而结构的变形又会改变渗流场。书中通过理论推导和数值模拟,详细分析了渗流引起的孔隙水压力、渗透力对结构整体稳定性(如滑坡、滑动)和局部稳定性(如抗冲刷能力)的影响。它不仅讲解了如何利用渗流-应力耦合模型,来更准确地预测结构在渗流作用下的变形和失稳过程,还展示了如何通过优化结构设计和防渗加固措施,来提高结构的抗渗稳定性能。例如,书中分析了某河道边坡在长期浸泡作用下的渗流侵蚀和滑动过程,通过耦合模拟,揭示了边坡内部渗流场的变化如何诱发应力集中,最终导致边坡失稳。这种对耦合效应的深入研究,让我意识到,简单地将渗流分析结果作为静态荷载输入到稳定性分析中,可能无法完全反映真实的工程风险。而采用耦合分析,可以更全面、更准确地评估结构在渗流作用下的安全性。这对于我今后在进行边坡工程、大坝稳定分析时,无疑提供了更先进、更可靠的研究方法。

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《水工渗流研究与应用进展》这本书,在“渗流理论在特殊地质条件下的应用”这一章,给了我极大的惊喜。长期以来,我们接触的大多是较为典型和理想化的地质条件,但现实工程中,往往会遇到各种复杂的、甚至可以说是“棘手”的地质情况。书中对这些特殊地质条件下的渗流规律进行了深入的剖析,让我大开眼界。比如,对于喀斯特地貌区的渗流问题,书中详细介绍了溶洞、裂隙发育对渗流路径和速度的影响,以及如何通过钻探、物探和数值模拟相结合的方法,来准确预测和控制渗流。书中通过对某水电站选址过程中,利用渗流模型模拟地下水排泄路径,并据此优化坝址,避免了潜在的重大渗流风险的案例,让我深刻体会到理论研究对实际工程决策的指导作用。又如,书中对软土地基中的渗流问题,特别是在围垦工程中的渗流固结过程,进行了细致的研究。它分析了软土的渗透性与固结系数之间的关系,以及不同排水措施(如堆载预压、塑料排水板)对渗流场的影响,这对于我在处理沿海地区的大型水利工程时,提供了非常有价值的参考。此外,书中对冻土地区渗流的研究,特别是融冻循环对渗透性的影响,也让我受益匪浅。它揭示了冻土地区渗流的季节性变化特征,以及如何通过有效的防渗和排水措施,来减缓冻融破坏对水工建筑物的影响。这本书让我意识到,渗流研究的边界远不止于我们日常遇到的情况,它是一个充满挑战和创新的领域,而这本书正是我们探索这些未知领域的一盏明灯。

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作为一名对数值模拟技术比较感兴趣的读者,《水工渗流研究与应用进展》这本书在这一块的内容,让我感到非常满意。书中对渗流数值模拟的各种常用软件和方法进行了详细的介绍,包括有限元法、有限差分法、以及近年来越来越受到重视的间断伽辽金方法等。它不仅讲解了这些方法的数学原理,更重要的是,它通过大量的实际工程案例,展示了如何利用这些数值模拟技术来预测水工建筑物的渗流场分布、分析渗流对结构稳定性的影响、以及评估不同防渗加固措施的效果。我尤其欣赏书中对“模型标定与验证”的强调。作者反复指出,数值模拟的可靠性很大程度上取决于模型的准确性,而模型准确性的基础在于对真实工程数据的充分利用。书中提供了详细的关于如何根据现场监测数据,对数值模型进行参数反演和模型验证的步骤和方法,这对于确保模拟结果的科学性和实用性至关重要。例如,在分析某高坝的渗流情况时,书中展示了如何利用实测的渗流压力数据,对坝体和坝基的渗透系数进行反复校核,直至模拟结果与实测数据高度吻合。这种严谨的研究方法,让我对数值模拟在工程实践中的应用充满了信心。此外,书中还对复杂渗流耦合问题,如渗流-应力耦合、渗流-热耦合等进行了探讨,这为我研究一些更复杂的工程问题,如地下水位变化对边坡稳定性的影响,提供了新的研究方向和技术支撑。

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作为一名在水利工程领域摸爬滚打多年的技术人员,拿到这本《水工渗流研究与应用进展》时,心中是既期待又略带忐忑的。期待的是,希望它能为我目前遇到的复杂渗流问题带来新的思路和解决方案;忐忑的是,担心它过于理论化,难以在实际工程中落地。然而,翻阅之后,这份忐忑很快被惊喜所取代。书中对不同类型水工建筑物(如大坝、堤防、地下厂房等)渗流的理论模型进行了深入的剖析,从经典的达西定律到更复杂的非线性渗流方程,作者都给出了详尽的推导过程和物理意义的解释,让我对渗流现象的本质有了更深刻的理解。尤其是在模型选择和参数反演方面,书中提供了多种方法的比较和优劣分析,并结合实际案例,展示了如何根据工程的具体地质条件和渗流特征,选择最合适的模型。例如,在介绍某大型水库大坝的渗流模拟时,书中详细描述了如何利用数值模拟软件,考虑岩体的裂隙渗透和基岩渗透,并对渗流场进行了精细刻画,这对于我理解和优化我负责的某项大坝加固工程,提供了宝贵的技术指导。书中对渗流引起的渗透压力、孔隙水压力的分布规律,以及这些压力对结构安全性的影响,也进行了深入探讨,这对于我进行结构稳定性分析提供了坚实的理论基础。此外,书中还穿插了一些罕见地质条件下的渗流问题,例如盐渍土地区的渗流行为,或者在冻土地区的渗流变化,这对于我应对一些特殊项目,拓宽了视野。总而言之,这本书的理论深度和广度都令人称赞,对于理解和解决复杂的水工渗流问题,是一本不可多得的参考资料。

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