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内容大纲
高水头大流量泄流建筑物安全技术研究既是我国水电开发形势亟待解决的重大课题，又是国际国内水电行业面临的极富挑战性的创新课题。本书结合我国大型水电工程建设过程中遇到的泄流建筑物安全关键技术难题，经过多家高校及科研院所多年联合技术攻关，开发出适应我国特大型水利水电工程水头高、流量大、河谷狭窄等特点的泄流建筑物安全新技术，解决了消能防冲、掺气减蚀、泄洪雾化、泄流结构灾变及其诊断和预警等系列性关键问题，提出了适应高流速条件的新型抗冲耐磨材料，形成了具有自主知识产权的创新技术成果体系，为提高我国高水头大流量水利水电工程泄流建筑物的安全性，充分发挥工程的综合效益，提供了科技支撑和技术手段。
本书可供从事水利水电工程设计、科研和管理等工作的技术人员参考，也可供高等院校相关专业师生阅读。 -
作者介绍
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目录
前言
第1章 概论
1.1 研究的目的与意义
1.2 国内外相关研展
1.2.1 挑流消能理论和技术发展需求
1.2.2 底流消能理论和技术发展需求
1.2.3 新型消能工理论和技术发展需求
1.2.4 大流量50m/s级泄洪洞掺气减蚀理论与技术发展需求
1.2.5 大型导流洞改建泄洪洞相关理论与技术发展需求
1.2.6 提高泄洪雾化理论与技术发展需求
1.2.7 大型闸门流激振动理论与实践需求
1.2.8 新型抗冲磨材料需求
1.2.9 提高工程建设和管理水平需求
1.3 本书内容
第2章 高水头大流量泄流建筑物消能防冲技术研究
2.1 研究的现状
2.2 跌扩型淹没射流消能技术研究
2.2.1 跌扩型淹没射流消能理论分析
2.2.2 跌扩型淹没射流消能的水力特性
2.2.3 跌坎型淹没射流消能流态转捩及控制
2.2.4 跌扩型淹没射流消能的漩涡结构
2.3 洞塞消能技术研究
2.3.1 不同体型洞塞的消能特性实验研究
2.3.2 不同体型洞塞的流速场特性
2.3.3 洞塞消能率的理论分析及消能机理
2.3.4 不同体型洞塞的脉动压强特性
2.3.5 不同体型洞塞的空化特性
2.4 高坝挑跌流水垫塘消能研究
2.5 高拱坝表深孔无碰撞泄洪消能研究
2.5.1 试验模型及方案
2.5.2 泄洪流态及泄流能力
2.5.3 水垫塘底板冲击动压特性
2.6 泄水建筑物下游冲刷坑的数值模拟
2.6.1 基本方程与计算方法
2.6.2 计算结果及分析
2.7 泄洪洞出口燕尾形挑坎研究
2.7.1 试验模型及方案
2.7.1 与水舌扩散度的关系
2.7.3 缺口前端开口宽度B1对水舌的影响
2.7.4 缺口挑角差A8相同时水舌变化规律
2.8 新型旋流环形堰竖井泄洪消能技术研究
2.8.1 结构组成及水力学机理
2.8.2 新型旋流环形堰竖井泄洪洞设计理论方法
2.8.3 水力特性数值模拟研究
2.8.4 应用例：广东清远抽水蓄能电站下水库新型旋流泄洪洞
2.8.5 应用例：安徽桐城抽水蓄能电站下水库新型旋流泄洪洞
第3章 高水头大流量泄洪洞掺气减蚀新技术研究
3.1 高水头大流量泄洪洞水力特性及空蚀原因分析
3.1.1 反弧段水力特性分析
3.1.2 反弧末端设底掺气坎对水力特性的影响
3.2 水流侧面掺气设施研究及应用
3.3 反弧段掺气衰减影响因素分析及掺气保护长度
3.3.1 反弧段掺气衰减影响因素分析
3.3.2 反弧段掺气保护长度估算方法
3.4 水流掺气浓度计算方法
3.4.1 双流体模型基本方程
3.4.2 相间阻力
3.4.3 虚拟质量力
3.4.4 紊流模型
3.4.5 考虑紊流扩散作用的相间阻力本构式
3.4.6 典型算例分析
3.5 小底坡掺气减蚀设施空腔回水壅堵条件和消除措施研究
3.5.1 掺气设施射流空腔流态
3.5.2 回水对掺气效果的影响
3.5.3 一种新型的防回水掺气设施结构——下游A型结构
3.5.4 掺气方式对减蚀的效果
3.6 突扩跌坎掺气设施体型布置和设计方法研究
3.6.1 突扩跌坎掺气设施的基本布置
3.6.2 体型参数的设计原则
3.6.3 突扩突跌掺气设施水力特性
3.6.4 工程应用实例
3.7 溪洛渡50m/s级高速水流空化空蚀措施研究
3.7.1 溪洛渡泄洪洞总体布置
3.7.2 “龙落尾”段掺气减蚀措施研究
第4章 泄洪雾化影响预测方法及防护措施研究
4.1 泄洪雾化的水力学影响因素分析
4.1.1 泄洪雾化的水力学影响因素
4.1.2 理论分析
4.1.3 基于原型观测资料的泄洪雾化纵向边界估算
4.1.4 水舌碰撞泄洪工况下雾化纵向边界的计算方法
4.1.5 泄洪雾化降雨强度的纵向分布规律
4.2 挑流掺气水舌的数学模型
4.2.1 自由面掺混层内气泡的扩散速度
4.2.2 掺气水舌运动的微分方程
4.2.3 水舌断面的沿程掺气与扩散
4.2.4 数学模型的计算步骤
4.3 溅水区的随机喷溅数学模型
4.3.1 随机溅水模型的基本理论
4.3.2 喷溅众值变量与时均条件
4.3.3 溅水模型的数值计算方法
4.4 雨雾输运与扩散的数学模型
4.4.1 水雾输运扩散的基本方程及定解条件
4.4.2 水雾对流扩散方程的数值方法
4.5 泄洪雾化数学模型的验证与应用
4.5.1 雾化数学模型的计算结构
4.5.2 二滩水电站泄洪洞下游雾化计算分析
4.6 泄洪雾化物理模型试验的理论与技术
4.6.1 降雨强度的量测方法与测试系统开发
4.6.2 降雨强度的模型律研究
4.6.3 成果分析与技术讨论
4.7 溪洛渡水电站水垫塘区域雾化雨人渗分析与计算
4.7.1 雾化雨入渗数学模型及分析程序
4.7.2 雾化雨入渗分析的计算模型
4.7.3 计算结果及分析
4.8 雾化雨入渗对溪洛渡水垫塘岸坡稳定性的影响研究
4.8.1 地表入渗引发岩坡失稳的机制
4.8.2 地表入渗影响下的岩坡稳定验算程序的研制
4.8.3 雾化雨入渗下的水垫塘区岸坡稳定性分析
4.9 泄洪雾化的分区防护措施研究
4.9.1 泄洪雾化雨强的分级与分区
4.9.2 泄洪雾化的分区防护措施与原则
4.9.3 瀑布沟水电站泄洪雾化区防护工程设计
4.9.4 小湾水电站泄洪雾化区防护工程设计
第5章 新型抗冲耐磨材料研究
5.1 高性能抗冲耐磨混凝土
5.1.1 高性能抗冲磨混凝土配制技术
5.1.2 混杂纤维增韧对抗冲磨性能的改善效果
5.1.3 不同部位抗冲磨材料的选择方法
5.2 新型纳米抗冲磨面层涂料
5.2.1 涂层体系设计
5.2.2 纳米抗冲磨面层涂料底漆的研究
5.2.3 纳米抗冲磨面层涂料面漆的研究
5.3 抗冲耐磨混凝土的真空脱水工艺
5.3.1 真空混凝土配合比试验
5.3.2 真空混凝土抗冲磨性能影响因素研究
5.3.3 真空混凝土抗冲磨性能随冲磨时间的变化规律
5.3.4 真空混凝土的干缩变形性能
5.3.5 高强抗冲磨混凝土与真空抗冲磨混凝土的温度变形分析
5.3.6 真空混凝土的耐久性能
5.4 混凝土抗冲磨试验新方法及寿命评估
5.4.1 抗冲耐磨混凝土试验新方法
5.4.2 磨蚀进程评估及使用寿命预测
第6章 泄流结构流激振动及灾变过程监测系统研究
6.1 基于模态参数识别理论的结构损伤诊断方法
6.1.1 基于模态置信度的结构损伤诊断方法
6.1.2 基于柔度矩阵的结构损伤诊断方法
6.1.3 基于变形曲率的结构损伤诊断方法
6.1.4 基于刚度变化的结构损伤诊断方法
6.1.5 基于曲率模态的结构损伤诊断方法
6.1.6 基于应变模态的结构损伤诊断方法
6.2 泄洪洞安全监测预警系统研究
6.3 水垫塘防护结构实时安全监测预警系统研究
6.3.1 水垫塘安全实时监控预警系统方案设计
6.3.2 水垫塘底板稳定性动位移响应识别方法
6.3.3 水垫塘底板安全监控指标体系
6.3.4 水垫塘底板实时安全监控预警系统集成
6.4 水垫塘防护结构实时安全监控预警系统的推广应用
6.4.1 水垫塘防护结构实时安全监控预警系统在梯级电站中的应用
6.4.2 水垫塘防护结构实时安全监控预警系统在其他电站中的应用
第7章 泄流结构模态参数识别及损伤诊断与预警
7.1 泄流结构工作性态动力检测模态分析理论
7.1.1 泄流结构的激励源荷载特性
7.1.2 多自由度系统模态分析理论与状态方程模型
7.1.3 基于QR分解和MAC准则的泄流结构传感器优化布置方法
7.2 基于泄流振动响应的导墙结构损伤诊断研究
7.2.1 导墙结构泄流振动破坏特性
7.2.2 基于机器学习理论的水工结构损伤诊断方法研究
7.2.3 三峡水电站左导墙结构损伤诊断研究
7.3 基于结构动力特性的坝体结构损伤诊断研究
7.3.1 三峡水电站溢流坝结构损伤诊断研究
7.3.2 二滩水电站坝体结构损伤诊断研究
第8章 主要结论与创新
8.1 高水头大流量泄流建筑物消能防冲安全新技术
8.2 高水头大流量泄洪洞掺气减蚀新技术
8.3 泄洪雾化影响预测方法及防护措施
8.4 高性能抗冲耐磨混凝土
8.5 泄流结构损伤诊断及灾变过程监测系统
8.6 泄流结构模态参数识别及损伤诊断与预警
参考文献
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