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高水頭大流量泄流建築物安全技術

作者：編者:中國長江三峽集團有限公司|責編:任景輝
出版社：中國三峽
ISBN：9787520602334

出版日期：2022/09/01
裝幀：平裝
頁數：402

人民幣：RMB 220 元售價：元

內容大鋼

高水頭大流量泄流建築物安全技術研究既是我國水電開發形勢亟待解決的重大課題，又是國際國內水電行業面臨的極富挑戰性的創新課題。本書結合我國大型水電工程建設過程中遇到的泄流建築物安全關鍵技術難題，經過多家高校及科研院所多年聯合技術攻關，開發出適應我國特大型水利水電工程水頭高、流量大、河谷狹窄等特點的泄流建築物安全新技術，解決了消能防沖、摻氣減蝕、泄洪霧化、泄流結構災變及其診斷和預警等系列性關鍵問題，提出了適應高流速條件的新型抗沖耐磨材料，形成了具有自主知識產權的創新技術成果體系，為提高我國高水頭大流量水利水電工程泄流建築物的安全性，充分發揮工程的綜合效益，提供了科技支撐和技術手段。
本書可供從事水利水電工程設計、科研和管理等工作的技術人員參考，也可供高等院校相關專業師生閱讀。

作者介紹

編者:中國長江三峽集團有限公司|責編:任景輝

前言
第1章  概論
  1.1  研究的目的與意義
  1.2  國內外相關研展
    1.2.1  挑流消能理論和技術發展需求
    1.2.2  底流消能理論和技術發展需求
    1.2.3  新型消能工理論和技術發展需求
    1.2.4  大流量50m/s級泄洪洞摻氣減蝕理論與技術發展需求
    1.2.5  大型導流洞改建泄洪洞相關理論與技術發展需求
    1.2.6  提高泄洪霧化理論與技術發展需求
    1.2.7  大型閘門流激振動理論與實踐需求
    1.2.8  新型抗沖磨材料需求
    1.2.9  提高工程建設和管理水平需求
  1.3  本書內容
第2章  高水頭大流量泄流建築物消能防沖技術研究
  2.1  研究的現狀
  2.2  跌擴型淹沒射流消能技術研究
    2.2.1  跌擴型淹沒射流消能理論分析
    2.2.2  跌擴型淹沒射流消能的水力特性
    2.2.3  跌坎型淹沒射流消能流態轉捩及控制
    2.2.4  跌擴型淹沒射流消能的漩渦結構
  2.3  洞塞消能技術研究
    2.3.1  不同體型洞塞的消能特性實驗研究
    2.3.2  不同體型洞塞的流速場特性
    2.3.3  洞塞消能率的理論分析及消能機理
    2.3.4  不同體型洞塞的脈動壓強特性
    2.3.5  不同體型洞塞的空化特性
  2.4  高壩挑跌流水墊塘消能研究
  2.5  高拱壩表深孔無碰撞泄洪消能研究
    2.5.1  試驗模型及方案
    2.5.2  泄洪流態及泄流能力
    2.5.3  水墊塘底板衝擊動壓特性
  2.6  泄水建築物下游沖刷坑的數值模擬
    2.6.1  基本方程與計算方法
    2.6.2  計算結果及分析
  2.7  泄洪洞出口燕尾形挑坎研究
    2.7.1  試驗模型及方案
    2.7.1  與水舌擴散度的關係
    2.7.3  缺口前端開口寬度B1對水舌的影響
    2.7.4  缺口挑角差A8相同時水舌變化規律
  2.8  新型旋流環形堰豎井泄洪消能技術研究
    2.8.1  結構組成及水力學機理
    2.8.2  新型旋流環形堰豎井泄洪洞設計理論方法
    2.8.3  水力特性數值模擬研究
    2.8.4  應用例：廣東清遠抽水蓄能電站下水庫新型旋流泄洪洞
    2.8.5  應用例：安徽桐城抽水蓄能電站下水庫新型旋流泄洪洞
第3章  高水頭大流量泄洪洞摻氣減蝕新技術研究
  3.1  高水頭大流量泄洪洞水力特性及空蝕原因分析
    3.1.1  反弧段水力特性分析
    3.1.2  反弧末端設底摻氣坎對水力特性的影響

  3.2  水流側面摻氣設施研究及應用
  3.3  反弧段摻氣衰減影響因素分析及摻氣保護長度
    3.3.1  反弧段摻氣衰減影響因素分析
    3.3.2  反弧段摻氣保護長度估算方法
  3.4  水流摻氣濃度計算方法
    3.4.1  雙流體模型基本方程
    3.4.2  相間阻力
    3.4.3  虛擬質量力
    3.4.4  紊流模型
    3.4.5  考慮紊流擴散作用的相間阻力本構式
    3.4.6  典型算例分析
  3.5  小底坡摻氣減蝕設施空腔回水壅堵條件和消除措施研究
    3.5.1  摻氣設施射流空腔流態
    3.5.2  回水對摻氣效果的影響
    3.5.3  一種新型的防回水摻氣設施結構——下游A型結構
    3.5.4  摻氣方式對減蝕的效果
  3.6  突擴跌坎摻氣設施體型布置和設計方法研究
    3.6.1  突擴跌坎摻氣設施的基本布置
    3.6.2  體型參數的設計原則
    3.6.3  突擴突跌摻氣設施水力特性
    3.6.4  工程應用實例
  3.7  溪洛渡50m/s級高速水流空化空蝕措施研究
    3.7.1  溪洛渡泄洪洞總體布置
    3.7.2  「龍落尾」段摻氣減蝕措施研究
第4章  泄洪霧化影響預測方法及防護措施研究
  4.1  泄洪霧化的水力學影響因素分析
    4.1.1  泄洪霧化的水力學影響因素
    4.1.2  理論分析
    4.1.3  基於原型觀測資料的泄洪霧化縱向邊界估算
    4.1.4  水舌碰撞泄洪工況下霧化縱向邊界的計算方法
    4.1.5  泄洪霧化降雨強度的縱向分佈規律
  4.2  挑流摻氣水舌的數學模型
    4.2.1  自由面摻混層內氣泡的擴散速度
    4.2.2  摻氣水舌運動的微分方程
    4.2.3  水舌斷面的沿程摻氣與擴散
    4.2.4  數學模型的計算步驟
  4.3  濺水區的隨機噴濺數學模型
    4.3.1  隨機濺水模型的基本理論
    4.3.2  噴濺眾值變數與時均條件
    4.3.3  濺水模型的數值計算方法
  4.4  雨霧輸運與擴散的數學模型
    4.4.1  水霧輸運擴散的基本方程及定解條件
    4.4.2  水霧對流擴散方程的數值方法
  4.5  泄洪霧化數學模型的驗證與應用
    4.5.1  霧化數學模型的計算結構
    4.5.2  二灘水電站泄洪洞下游霧化計算分析
  4.6  泄洪霧化物理模型試驗的理論與技術
    4.6.1  降雨強度的量測方法與測試系統開發
    4.6.2  降雨強度的模型律研究
    4.6.3  成果分析與技術討論

  4.7  溪洛渡水電站水墊塘區域霧化雨人滲分析與計算
    4.7.1  霧化雨入滲數學模型及分析程序
    4.7.2  霧化雨入滲分析的計算模型
    4.7.3  計算結果及分析
  4.8  霧化雨入滲對溪洛渡水墊塘岸坡穩定性的影響研究
    4.8.1  地表入滲引發岩坡失穩的機制
    4.8.2  地表入滲影響下的岩坡穩定驗算程序的研製
    4.8.3  霧化雨入滲下的水墊塘區岸坡穩定性分析
  4.9  泄洪霧化的分區防護措施研究
    4.9.1  泄洪霧化雨強的分級與分區
    4.9.2  泄洪霧化的分區防護措施與原則
    4.9.3  瀑布溝水電站泄洪霧化區防護工程設計
    4.9.4  小灣水電站泄洪霧化區防護工程設計
第5章  新型抗沖耐磨材料研究
  5.1  高性能抗沖耐磨混凝土
    5.1.1  高性能抗沖磨混凝土配製技術
    5.1.2  混雜纖維增韌對抗沖磨性能的改善效果
    5.1.3  不同部位抗沖磨材料的選擇方法
  5.2  新型納米抗沖磨面層塗料
    5.2.1  塗層體系設計
    5.2.2  納米抗沖磨面層塗料底漆的研究
    5.2.3  納米抗沖磨面層塗料面漆的研究
  5.3  抗沖耐磨混凝土的真空脫水工藝
    5.3.1  真空混凝土配合比試驗
    5.3.2  真空混凝土抗沖磨性能影響因素研究
    5.3.3  真空混凝土抗沖磨性能隨沖磨時間的變化規律
    5.3.4  真空混凝土的干縮變形性能
    5.3.5  高強抗沖磨混凝土與真空抗沖磨混凝土的溫度變形分析
    5.3.6  真空混凝土的耐久性能
  5.4  混凝土抗沖磨試驗新方法及壽命評估
    5.4.1  抗沖耐磨混凝土試驗新方法
    5.4.2  磨蝕進程評估及使用壽命預測
第6章  泄流結構流激振動及災變過程監測系統研究
  6.1  基於模態參數識別理論的結構損傷診斷方法
    6.1.1  基於模態置信度的結構損傷診斷方法
    6.1.2  基於柔度矩陣的結構損傷診斷方法
    6.1.3  基於變形曲率的結構損傷診斷方法
    6.1.4  基於剛度變化的結構損傷診斷方法
    6.1.5  基於曲率模態的結構損傷診斷方法
    6.1.6  基於應變模態的結構損傷診斷方法
  6.2  泄洪洞安全監測預警系統研究
  6.3  水墊塘防護結構實時安全監測預警系統研究
    6.3.1  水墊塘安全實時監控預警系統方案設計
    6.3.2  水墊塘底板穩定性動位移響應識別方法
    6.3.3  水墊塘底板安全監控指標體系
    6.3.4  水墊塘底板實時安全監控預警系統集成
  6.4  水墊塘防護結構實時安全監控預警系統的推廣應用
    6.4.1  水墊塘防護結構實時安全監控預警系統在梯級電站中的應用
    6.4.2  水墊塘防護結構實時安全監控預警系統在其他電站中的應用
第7章  泄流結構模態參數識別及損傷診斷與預警

  7.1  泄流結構工作性態動力檢測模態分析理論
    7.1.1  泄流結構的激勵源荷載特性
    7.1.2  多自由度系統模態分析理論與狀態方程模型
    7.1.3  基於QR分解和MAC準則的泄流結構感測器優化布置方法
  7.2  基於泄流振動響應的導牆結構損傷診斷研究
    7.2.1  導牆結構泄流振動破壞特性
    7.2.2  基於機器學習理論的水工結構損傷診斷方法研究
    7.2.3  三峽水電站左導牆結構損傷診斷研究
  7.3  基於結構動力特性的壩體結構損傷診斷研究
    7.3.1  三峽水電站溢流壩結構損傷診斷研究
    7.3.2  二灘水電站壩體結構損傷診斷研究
第8章  主要結論與創新
  8.1  高水頭大流量泄流建築物消能防沖安全新技術
  8.2  高水頭大流量泄洪洞摻氣減蝕新技術
  8.3  泄洪霧化影響預測方法及防護措施
  8.4  高性能抗沖耐磨混凝土
  8.5  泄流結構損傷診斷及災變過程監測系統
  8.6  泄流結構模態參數識別及損傷診斷與預警
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