海岸工程与环境概论

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isbn号码:9787502759308
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  • 海岸动力学
  • 海岸侵蚀
  • 港口工程
  • 防波堤
  • 海岸管理
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具体描述

现代土木工程中的结构动力学与抗震设计 内容提要 本书聚焦于土木工程领域中至关重要的结构动力学理论及其在工程实践中的抗震设计应用。全书系统阐述了从基础理论到复杂工程问题的处理方法,旨在为结构工程师、岩土工程师、研究人员及高年级本科生和研究生提供一本内容详实、理论与实践紧密结合的专业参考书。 第一部分:结构动力学基础理论 第一章:振动的基本概念与单自由度系统分析 本章首先引入工程结构动力学的基本概念,包括自由振动、受迫振动、阻尼、模态等核心术语。随后,深入探讨单自由度(SDOF)系统的运动方程,详细推导了无阻尼和粘滞阻尼系统在简谐荷载、瞬态荷载(如冲击荷载)以及任意荷载作用下的精确解。重点分析了系统的固有频率、阻尼比的物理意义及其对系统响应的影响。此外,通过复分析方法和相平面分析,阐述了激励与响应之间的相位关系。 第二章:多自由度(MDOF)系统的运动方程与自由振动分析 本章将理论扩展至多自由度系统。详细推导了基于牛顿第二定律和拉格朗日方程建立的MDOF系统运动微分方程。核心内容在于特征值问题的求解,即如何确定系统的固有频率(特征值)和振型(特征向量)。对系统矩阵的性质(如对称性、正交性)进行了数学论证,并介绍了向量迭代法、子空间迭代法等数值计算方法,以便在计算机上高效求解大规模系统的模态参数。对振型归一化和模态叠加原理的物理基础进行了深入探讨。 第三章:结构系统的阻尼理论与能量耗散 阻尼是结构动力学分析中最具挑战性的部分。本章全面梳理了工程中常用的阻尼模型,包括粘滞阻尼、库仑阻尼(摩擦阻尼)和结构固有阻尼。详细讨论了瑞利阻尼(Rayleigh Damping)的构建方法及其在模态分析中的局限性。此外,引入了能量方法,计算了系统在不同加载过程中的应变能和耗散能,为理解结构的能量吸收能力提供了量化工具。 第二章:有阻尼系统的响应分析与模态叠加法 本章专注于有阻尼MDOF系统在外部激励下的响应求解。阐述了复模态分析的基本框架,并详细介绍了工程中最常用的模态叠加法(Modal Superposition Method)。该方法基于系统的正交性,将复杂的MDOF响应分解为一系列独立的SDOF响应的叠加。详细讨论了模态截断误差的评估与控制,确保叠加结果的精度。 第二部分:随机振动与地震工程基础 第五章:随机振动理论与功率谱密度函数 在真实工程环境中,荷载(如风荷载、地震动)通常具有随机性。本章引入随机振动理论,定义了随机过程的基本概念,如平稳性、遍历性。核心内容是功率谱密度函数(PSD)的推导与应用,用以描述随机过程的能量在不同频率上的分布。介绍了白噪声和地震动模型的PSD表示,为后续的随机响应分析奠定基础。 第六章:结构在随机荷载下的响应分析 本章将随机过程理论应用于结构动力学。推导了线性系统在随机激励下的均方根响应(RMS)和方差。重点阐述了均方谱密度(Cross-PSD)的概念,并详细介绍了如何利用频响函数(Frequency Response Function)和输入激励的PSD计算系统的输出PSD。引入了峰值因子和极值理论,用于估计结构响应的最大可能值。 第七章:地震动输入模型与场地效应 本章深入探讨地震工程的核心——地震动。分类介绍了几种主要的地震动模型:基于加速度记录的实际波形、人工合成地震波以及基于随机过程的地震模型(如Kanai-Tajimi模型)。详细分析了地震波在传播过程中与土层介质相互作用产生的场地效应,包括地震波的反射、折射和滤波作用,这是进行精确抗震设计的基础。 第三部分:结构抗震设计方法 第八章:反应谱分析方法 反应谱分析是结构抗震设计的经典方法。本章详细解释了反应谱(Response Spectrum)的物理意义、构建方法及其在工程中的应用。推导了结构最大反应与反应谱谱值的关系。重点介绍各种反应谱的类型(如设计反应谱、目标反应谱)以及位移、速度和加速度反应谱之间的转换关系。 第九章:地震作用下的模态反应谱分析 本章将模态叠加法与反应谱分析相结合,形成了模态反应谱分析(Modal Response Spectrum Analysis, MRSA)。详细讲解了如何进行模态组合技术,如平方和开根法(SRSS)和近二次方法(CQC法),以确定结构的总峰值响应。分析了该方法的适用范围、优点与局限性。 第十章:时程分析与非线性动力响应 为了更精确地模拟强震作用下结构的复杂行为,本章介绍了时程分析(Time History Analysis)。首先讨论了结构材料的非线性本构关系(如滞回模型)。然后,详细阐述了线性时程分析和非线性静力推覆分析(Pushover Analysis)的基本步骤和输出结果。最后,深入探讨了非线性动力时程分析(NDA)的数值求解技术,包括Newmark-β法和中心差分法,以及如何处理大变形问题。 第十一章:基于性能的抗震设计(Performance-Based Seismic Design, PBSD) PBSD是现代抗震设计的前沿。本章介绍了一种以结构使用阶段的性能目标(如正常使用、人员安全、防止倒塌)为核心的优化设计方法。阐述了如何将地震动强度与结构构件的损伤状态(如屈服、塑性铰形成)关联起来,并介绍了如何通过控制节点的位移和变形能力来实现预期的抗震性能目标。 附录:工程材料的动力学特性 附录回顾了钢材、钢筋混凝土在交变荷载和反复荷载作用下的动力学响应,包括疲劳损伤、刚度退化和强化效应,为非线性动力分析提供必要的材料输入参数。 本书内容覆盖了从波动理论到复杂结构动力学建模的完整技术链条,强调了理论深度与工程应用之间的有机结合,是结构抗震设计人员必备的工具书。

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读后感

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当我拿起《海岸工程与环境概论》,我并没有期待它能给我带来多少惊喜,毕竟“概论”两个字,听起来就意味着泛泛而谈。然而,这本书却用扎实的学术功底和生动的语言,狠狠地给了我一记“耳光”。作者在书中对各种海岸工程技术的介绍,可谓是面面俱到,但又绝不流于表面。他深入浅出地讲解了抛石护岸、桩基防波堤、离岸沙堤等多种工程形式的原理、设计原则和施工要点。更让我惊讶的是,作者还对这些工程的长期效果、维护成本以及对周边环境的影响进行了细致的评估。我特别喜欢书中关于“软工程”的论述,比如沙丘修复、植被护岸等。这让我意识到,并非所有海岸问题都需要依靠硬邦邦的工程措施来解决,有时,利用和引导自然的力量,反而能取得更好的效果。作者在书中也毫不避讳地指出了当前海岸工程领域存在的一些挑战和争议,例如在填海造地过程中对湿地生态系统的破坏,以及海上风电场对海洋生物的影响。他鼓励读者深入思考,如何在发展经济的同时,最大限度地减少对环境的负面影响。这本书的参考文献也非常丰富,让我能够根据自己的兴趣,进一步深入了解特定的研究领域。总而言之,这是一本集学术性、实用性和前瞻性于一体的佳作,值得每一个对海岸工程和海洋环境感兴趣的人阅读。

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这本书让我对“工程”这个词有了全新的理解。以往,我总觉得工程就是冰冷的钢铁和混凝土,是人类改造自然的证明。但《海岸工程与环境概论》却让我看到了工程的另一面:它也可以是与自然和谐共处,甚至是修复和保护自然的智慧结晶。作者的叙述逻辑非常清晰,他从宏观的海岸地貌演变开始,逐步深入到具体的工程技术和环境影响评估。我尤其喜欢书中关于“生态修复”的章节。作者详细介绍了各种利用生物措施和生态原理来恢复受损海岸环境的方法,比如种植红树林、恢复海草床等。这些方法不仅能够有效地抵御侵蚀,还能够为海洋生物提供栖息地,增加生物多样性。这让我看到了一个充满希望的未来,一个工程不再是环境的破坏者,而是环境的守护者的未来。书中还提到了许多创新性的技术,例如利用智能传感器监测海岸动态,以及开发新型环保材料来替代传统的混凝土。这些前沿的科技发展,让我对海岸工程的未来充满了期待。读完这本书,我感觉自己仿佛获得了一双“透视眼”,能够看到海岸工程背后蕴含的复杂科学原理和深刻的哲学思考。

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坦白说,在阅读《海岸工程与环境概论》之前,我对海岸工程这个领域几乎一无所知。我一直认为,海岸线就是自然形成的,与人类的工程技术并没有太大的关联。然而,这本书彻底改变了我的看法。作者以其渊博的学识和流畅的文笔,为我揭示了一个充满挑战和机遇的领域。书中对于各种海岸侵蚀机制的详细解释,从波浪作用到潮流影响,再到沉积物输运,都让我惊叹于自然力量的复杂性和强大。而工程师们如何运用科学知识和技术手段来应对这些挑战,更是让我肃然起敬。我尤其喜欢书中关于“海岸动力学”的章节。作者用生动的语言和精美的图示,将复杂的海洋动力学原理呈现出来,让我能够清晰地理解海浪、潮流、风力等因素是如何塑造海岸形态的。同时,书中也强调了环境监测和评估的重要性。作者指出,任何一项海岸工程的实施,都必须建立在充分的环境调查和评估的基础上,以确保其对环境的影响最小化。我还在书中看到了许多关于海岸带生态系统的介绍,如潮间带、滨海湿地等,以及它们在海岸保护中的重要作用。这本书让我意识到,海岸工程并非是单打独斗,而是需要与生态环境紧密结合,才能实现真正的可持续发展。

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我对这本书的评价,只能用“震撼”二字来形容。在我看来,《海岸工程与环境概论》不仅仅是一本教科书,更是一部关于人与海洋关系的史诗。作者以宏大的叙事,描绘了人类在漫长的历史长河中,与海洋博弈、合作、共生的故事。从古代的港口建设,到近代的填海造陆,再到当代的海洋资源开发,每一个章节都充满了引人入胜的内容。我尤其被书中关于“蓝色经济”的论述所吸引。作者深入分析了海岸工程如何驱动经济发展,但同时也警示了过度开发可能带来的环境风险。他提出的“可持续蓝色经济”理念,强调在追求经济效益的同时,必须注重环境保护和资源的可持续利用。书中对于不同国家和地区在海岸工程和环境保护方面的实践,也进行了详细的介绍和比较。这让我看到了全球在应对海岸挑战方面的努力和智慧。我最欣赏的是作者在书中提出的“以人为本”的原则。他认为,海岸工程的最终目的,是为了改善人类的生活质量,提升社会福祉。因此,在进行任何工程决策时,都必须充分考虑当地居民的利益,尊重当地的文化传统。这本书让我深刻地认识到,海岸工程不仅仅是一门科学技术,更是一门社会科学,一门艺术,一门哲学。

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我必须承认,《海岸工程与环境概论》是一本让我从头到尾都感到惊喜连连的书。作者的知识储备之深厚,可见一斑,但他并没有因此而故弄玄虚,反而用一种非常接地气的方式,将复杂的专业知识传递给读者。我尤其喜欢书中关于“海岸防护工程”的论述。作者详细介绍了各种类型的海岸防护工程,如防波堤、海堤、护岸桩等,并对其设计原理、施工方法以及优缺点进行了详尽的分析。他甚至还提到了不同工程材料的选择,以及如何根据当地地质条件和海况来优化设计。让我印象深刻的是,作者并没有将工程技术孤立地看待,而是将其置于更广阔的环境背景下进行考量。他深入分析了各种工程措施可能对海洋生态系统、泥沙运动以及沿海景观造成的影响。并提出了“生态工程”的概念,鼓励工程师们在设计和施工过程中,充分考虑生态因素,力求实现工程效益和环境效益的双赢。书中还提到了许多关于海岸带可持续利用的议题,如海洋牧场、滨海旅游等,并探讨了如何通过科学的海岸工程规划和管理,来促进这些产业的发展。读完这本书,我感觉自己仿佛被带入了一个充满智慧和挑战的海岸世界,让我对这个领域产生了浓厚的兴趣。

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这本《海岸工程与环境概论》真是让我大开眼界。我一直对海洋和海岸线有着莫名的迷恋,总觉得那是一种神秘而又充满力量的存在。当我翻开这本书,仿佛被一股无形的力量拉进了那个充满未知与挑战的世界。作者的叙述方式非常引人入胜,他不仅仅是在罗列那些枯燥的专业名词,更是在讲述一个个生动的故事,勾勒出一幅幅壮丽的画卷。我尤其对书中关于海岸侵蚀和防护的章节印象深刻。那些关于海浪的能量、泥沙的输运、以及各种工程措施如何与自然力量抗衡的描述,让我仿佛置身于一个巨大的实验室,亲眼目睹着工程师们如何运用智慧和技术守护着我们的海岸线。书中对不同地域海岸线特点的细致分析,让我明白了每个海岸都有其独特的“性格”,需要因地制宜地进行工程设计和环境保护。比如,在讨论到珊瑚礁的保护时,作者详细阐述了其生态价值以及遭受破坏的严重后果,并提出了一些创新的修复和保护方案,这让我对海洋生态系统的脆弱性有了更深刻的认识,也更加坚定了保护海洋环境的决心。这本书的图文并茂也是一大亮点,那些精美的插图和航拍照片,不仅为枯燥的理论知识增添了趣味,更直观地展示了各种海岸工程的实际应用场景,让我这个门外汉也能轻松理解复杂的概念。读这本书的过程,更像是一次充满惊喜的探索之旅,让我从一个对海岸工程知之甚少的普通读者,逐渐变成了一个对其魅力和重要性深感敬畏的人。

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《海岸工程与环境概论》这本书,让我彻底打破了对海岸工程的刻板印象。我原本以为,这仅仅是一门与“盖房子”、“修路”类似的工程学科,但这本书却让我看到了它背后蕴含的深厚的科学内涵和人文情怀。作者以一种宏大的视角,将海岸工程与地球科学、生态学、社会学等多个学科进行了巧妙的融合。我尤其被书中关于“海岸带生态系统服务”的论述所吸引。作者详细阐述了海岸生态系统,如红树林、珊瑚礁、海草床等,在净化水质、调节气候、保护生物多样性等方面的重要作用,以及它们如何为人类提供宝贵的资源。他强调,任何海岸工程都必须以保护和提升这些生态系统服务为前提。书中还提到了许多关于“生态修复”的案例,如利用工程技术和生物手段来恢复受损的海岸生态系统。这些案例让我看到了希望,看到了人类如何通过智慧和努力,来弥补对自然的损害。我还在书中看到了许多关于“海洋空间规划”和“海岸带综合管理”的讨论。这些理念让我认识到,海岸工程并非是孤立的建设行为,而是需要在一个更加宏观的框架下,进行统筹规划和协调管理。这本书让我明白了,海岸工程的意义,并不仅仅在于建设物理设施,更在于实现人类社会与海洋环境的和谐共生。

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这本书对我来说,就像一把开启了全新世界大门的钥匙。在阅读之前,我对海岸工程的理解仅限于一些零散的电视节目和新闻报道。但《海岸工程与环境概论》却系统地、深入地向我展示了这个领域的全貌。作者的写作风格非常严谨,但又充满了人文关怀。他并没有将技术细节堆砌,而是以一种循序渐进的方式,将复杂的概念层层剥开,让读者能够清晰地理解。我印象最深的是关于海岸带规划和管理的章节。作者强调,海岸带是一个多功能、多利益相关者共同作用的区域,任何工程的实施都必须考虑其长远影响,并与当地社区的福祉相结合。他提出的“综合海岸带管理”理念,让我看到了解决复杂海岸问题的希望。书中对于海岸侵蚀成因的多角度分析,从地质地貌、水动力条件到人类活动影响,都做了详尽的阐述。并且,针对不同的侵蚀类型,作者提出了多种多样的工程和非工程措施,并对它们的优缺点进行了客观的评价。我特别喜欢作者在描述某些案例时,穿插的当地居民的访谈和历史故事。这让我感受到,海岸工程不仅仅是关于钢筋水泥,更是关乎人们的生活、文化和记忆。这本书让我明白了,保护海岸线,不仅是保护一块地理区域,更是保护一种生活方式,一种与自然和谐共存的智慧。

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我一直以为海岸工程就是简单的砌墙、堆石,用来抵挡海浪的冲击,没想到这本书彻底颠覆了我的认知。作者以一种极其宏大的视角,将海岸工程置于整个地球系统和人类社会发展的大背景下进行探讨。他不仅仅关注工程技术的本身,更深入地剖析了海岸工程与环境的相互作用,以及其对社会经济、文化景观甚至地缘政治的影响。在阅读过程中,我被书中关于“人海互动”的理念深深吸引。海岸线作为陆地与海洋的交界地带,从来都不是静止的,而是处于一种动态的平衡之中。而海岸工程,正是人类试图在这片充满变数的区域留下印记,实现可持续发展的尝试。作者详细阐述了不同类型的海岸工程,如填海造地、港口建设、海上风电等,并深入分析了它们在带来经济效益的同时,可能对海洋生态、沉积物动力以及沿海社区产生的影响。他提出的“生态工程”概念,让我耳目一新。这种理念强调在工程设计中融入生态恢复和保护的元素,力求实现工程效益与环境效益的双赢。书中对于不同地区海平面上升、极端天气事件对海岸的威胁的分析,也让我深感忧虑。作者并没有回避这些挑战,而是积极探讨应对策略,包括但不限于生态护岸、智能化监测预警系统等。读完这本书,我更加明白,海岸工程绝非简单的技术问题,而是一个复杂的多学科交叉领域,需要我们以更加审慎和负责任的态度去面对。

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这本书给我带来的,不仅仅是知识的增长,更是对海岸工程领域一种全新的认知。作者的写作风格非常独特,他能够将枯燥的科学原理,用生动有趣的故事和形象的比喻展现出来,让读者在轻松的阅读过程中,不知不觉地掌握了大量的知识。我特别喜欢书中关于“海岸地质学”的章节。作者详细介绍了各种海岸地貌的形成原因,如侵蚀、堆积、构造运动等,并分析了不同地质条件对海岸工程设计的影响。他还提到了许多关于海岸沉积物动力学的概念,如泥沙输运、波浪侵蚀等,这些都让我对海岸的演变有了更深入的理解。让我眼前一亮的是,作者还关注了海岸工程中的“风险评估”和“灾害预警”方面的内容。他详细介绍了各种自然灾害,如海啸、风暴潮等,以及它们对海岸工程设施可能造成的破坏。并提出了相应的风险评估方法和预警技术。这让我深刻地认识到,海岸工程不仅仅是建设,更是关于如何应对自然灾害,保障人民生命财产安全的重要课题。我还在书中看到了许多关于海岸带生态保护的案例,如海龟筑巢地保护、海洋生物多样性监测等。这让我看到了一个负责任的海岸工程,是如何将环境保护融入到每一个环节中的。

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