河工模型量測(cè)與控制技術(shù)

前言

隨著河流泥沙研究中的模型試驗(yàn)包括研究泥沙運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的特性測(cè)試、水槽試驗(yàn)和研究河床演變與河道整治的河工模型試驗(yàn)等的不斷發(fā)展，其相關(guān)的量測(cè)控制技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，特別是近20～30年來(lái)更是取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在我國(guó)，規(guī)模宏大的河工模型試驗(yàn)大廳不斷地興建，試驗(yàn)設(shè)施和測(cè)試技術(shù)以及量測(cè)控制系統(tǒng)越來(lái)越先進(jìn)，河工模型試驗(yàn)取得了豐碩成果，推動(dòng)了我國(guó)水利科研的相關(guān)領(lǐng)域在經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。河工模型試驗(yàn)量測(cè)與控制技術(shù)作為水利水電科學(xué)技術(shù)的一個(gè)分支，所包含的內(nèi)容十分廣泛，涉及多種學(xué)科和技術(shù)的應(yīng)用，包括聲、光、電磁、力學(xué)、機(jī)械以及計(jì)算機(jī)、通信和視頻可視化等近代發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)?！逗庸つＰ土繙y(cè)與控制技術(shù)》一書(shū)全面系統(tǒng)地反映了與河工模型試驗(yàn)量測(cè)技術(shù)有關(guān)的各個(gè)方面，本書(shū)從基礎(chǔ)設(shè)施、專(zhuān)用設(shè)備、量測(cè)儀器、測(cè)試技術(shù)、數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)控制等方面作了翔實(shí)的介紹，體現(xiàn)了理論與實(shí)踐結(jié)合、普及與提高并重的特點(diǎn)。在以往不少的教科書(shū)中，對(duì)于模型試驗(yàn)有關(guān)設(shè)施、儀器、量測(cè)技術(shù)方面都有涉及，在有關(guān)科技文獻(xiàn)中也有不少介紹，但全面的、全過(guò)程的、全方位的系統(tǒng)介紹，既能注重應(yīng)用又能反映先進(jìn)水平的書(shū)籍還不多見(jiàn)。本書(shū)在總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，介紹了新的設(shè)備、量測(cè)儀器和控制系統(tǒng)，以及近幾年興起的高新技術(shù)——虛擬儀器技術(shù)、智能檢測(cè)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)融合技術(shù)在河工模型中的應(yīng)用和實(shí)例，反映了當(dāng)前河工模型試驗(yàn)測(cè)控技術(shù)的先進(jìn)性。本書(shū)語(yǔ)言簡(jiǎn)練、邏輯合理，密切聯(lián)系實(shí)際，易為從事這方面工作者學(xué)習(xí)和掌握，具有廣泛的實(shí)用性。本書(shū)是編著者通過(guò)長(zhǎng)期辛勞實(shí)踐所取得的成果，也是博收眾長(zhǎng)、集體智慧的結(jié)晶。相信本書(shū)的出版，將能促進(jìn)和加強(qiáng)河工模型試驗(yàn)量測(cè)與控制技術(shù)這一領(lǐng)域的技術(shù)交流。

內(nèi)容概要

本書(shū)介紹了河工模型試驗(yàn)應(yīng)用電測(cè)和計(jì)算機(jī)測(cè)控的量測(cè)技術(shù)與儀器設(shè)備，并較系統(tǒng)地介紹了這些量測(cè)設(shè)備以及測(cè)控系統(tǒng)的工作原理、性能特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、操作使用、運(yùn)行維護(hù)，包括近幾年興起的高新技術(shù)——虛擬儀器技術(shù)、智能檢測(cè)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)融合技術(shù)在河工模型中的應(yīng)用及實(shí)例。本書(shū)還簡(jiǎn)要介紹了長(zhǎng)江河工模型試驗(yàn)及量測(cè)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程、測(cè)量誤差分析與測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法。本書(shū)是編著者多年來(lái)對(duì)河工模型試驗(yàn)量測(cè)與控制技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并附有長(zhǎng)江科學(xué)院河流泥沙研究專(zhuān)業(yè)擁有的各種量測(cè)儀器與設(shè)備的實(shí)物圖片?！　”緯?shū)可供河工模型試驗(yàn)人員參考，也可供河流泥沙研究專(zhuān)業(yè)的師生和水利模型量測(cè)儀器的研制人員借鑒。

書(shū)籍目錄

序 前言 第1章 緒論 　1.1 河工模型試驗(yàn)概況 　1.2 長(zhǎng)江河工模型的發(fā)展過(guò)程 　1.3 河工模型量測(cè)與控制技術(shù)概述 第2章 模型試驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施 　2.1 試驗(yàn)場(chǎng)地與大廳 　2.2 供水系統(tǒng) 　2.3 供沙系統(tǒng) 　2.4 供電系統(tǒng) 　2.5 接地系統(tǒng) 第3章 模型試驗(yàn)專(zhuān)用設(shè)備 　3.1 水槽 　3.2 生潮系統(tǒng) 　3.3 造波系統(tǒng) 　3.4 生風(fēng)系統(tǒng) 　3.5 河工模型斷面板排序系統(tǒng) 第4章 流量測(cè)量與控制 　4.1 量水堰 　4.2 差壓式流量計(jì) 　4.3 電磁流量計(jì) 　4.4 渦輪流量計(jì) 　4.5 水表流量計(jì) 　4.6 超聲波流量計(jì) 　4.7 流量的自動(dòng)控制 第5章 水位測(cè)量與控制 　5.1 水位測(cè)針 　5.2 跟蹤式水位儀 　5.3 探測(cè)式水位儀 　5.4 光柵式水位儀 　5.5 壓力式水位儀 　5.6 超聲波水位儀 　5.7 電阻式波高儀 　5.8 電容式波高儀 　5.9 水位自動(dòng)測(cè)量與控制系統(tǒng) 第6章 流速與流向測(cè)量 　6.1 畢托管流速儀 　6.2 旋槳流速儀 　6.3 旋槳式流速流向儀 　6.4 熱線(xiàn)熱膜流速儀 　6.5 電磁流速儀 　6.6 超聲多普勒流速儀 　6.7 激光流速儀 　6.8 粒子圖像流場(chǎng)測(cè)速系統(tǒng) 第7章 模型地形測(cè)量 　7.1 電阻式地形儀 　7.2 光電式地形儀 　7.3 超聲波地形儀 　7.4 跟蹤式地形儀 第8章 含沙量和顆粒級(jí)配的測(cè)量與控制 　8.1 光電測(cè)沙儀 　8.2 超聲波測(cè)沙儀 　8.3 電磁濃度計(jì) 　8.4 光電顆粒分析儀 　8.5 聲波振篩式顆粒分析儀 　8.6 離心沉降式顆分儀 　8.7 激光粒度分析儀 　8.8 顆粒圖像處理儀 　8.9 超聲粒度分析儀 　8.10 顆粒級(jí)配的在線(xiàn)自動(dòng)檢測(cè) 　8.11 含沙量的自動(dòng)控制 第9章 水溫測(cè)量 　9.1 靜水溫度測(cè)量 　9.2 多點(diǎn)水流溫度測(cè)量 　第10章 電子測(cè)量及其在河工模型試驗(yàn)中的應(yīng)用 　10.1 電子測(cè)量方法及傳感器 　10.2 電子儀器常用的測(cè)量電路 　10.3 虛擬儀器技術(shù)及應(yīng)用 第11章 智能檢測(cè)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)融合 　11.1 智能檢測(cè)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 　11.2 分機(jī)連接與接口系統(tǒng) 　11.3 數(shù)據(jù)融合的原理與應(yīng)用 　11.4 智能檢測(cè)應(yīng)用實(shí)例與展望 第12章 測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)介 　12.1 測(cè)量的概念 　12.2 誤差的基本概念及其分類(lèi) 　12.3 誤差分析及處理 　12.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 第13章 模型自動(dòng)量測(cè)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 　13.1 長(zhǎng)江葛洲壩工程泥沙模型量測(cè)控制系統(tǒng) 　13.2 長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程壩區(qū)泥沙模型量測(cè)控制系統(tǒng) 　13.3 三峽工程庫(kù)尾泥沙模型量測(cè)控制系統(tǒng) 　13.4 南水北調(diào)中線(xiàn)穿黃模型量測(cè)控制系統(tǒng) 　13.5 潮汐模型直流脈寬調(diào)速生潮控制系統(tǒng)的研制及應(yīng)用 　13.6 深圳河潮汐模型生潮設(shè)備與數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng) 　13.7 河工模型溫排水試驗(yàn)測(cè)控設(shè)備的研制與應(yīng)用 　13.8 長(zhǎng)江防洪模型量測(cè)控制系統(tǒng) 　13.9 基于變頻調(diào)速的潮汐模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 　13.10 長(zhǎng)江口綜合整治模型量測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：模型試驗(yàn)是科學(xué)試驗(yàn)中一項(xiàng)重要的研究方法與專(zhuān)門(mén)技術(shù)，應(yīng)用甚廣。河工模型試驗(yàn)是運(yùn)用河流動(dòng)力學(xué)知識(shí)，根據(jù)水流和泥沙運(yùn)動(dòng)的力學(xué)相似原理，模擬與原型相似的邊界條件和動(dòng)力學(xué)條件，研究河流在天然河流情況下或在有水工建筑物的情況下水流結(jié)構(gòu)、河床演變過(guò)程和工程方案效果的一種方法[1]。河流模擬是預(yù)測(cè)河流演變過(guò)程的重要手段，它包括了數(shù)值模擬和河工模擬（簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)模和河工模型）兩個(gè)部分，是一項(xiàng)專(zhuān)門(mén)研究水流和泥沙運(yùn)動(dòng)以及河床演變的技術(shù)。數(shù)模和河工模型在科研及工程實(shí)踐上得到廣泛應(yīng)用，特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)模的應(yīng)用到達(dá)一個(gè)嶄新的階段。根據(jù)數(shù)理方程利用數(shù)學(xué)模型使用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算的方法，在河流問(wèn)題的研究中獲得了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，具有迅速、準(zhǔn)確、能節(jié)約大量人力、物力與時(shí)間的顯著優(yōu)點(diǎn)。與物模相比，國(guó)際上一些發(fā)達(dá)國(guó)家在數(shù)模的應(yīng)用上已居于領(lǐng)先地位。盡管如此，目前物模在重大水利工程及科研方面的應(yīng)用仍有不可替代的作用，如在河槽形態(tài)的發(fā)展中不能適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化以及問(wèn)題的三維性質(zhì)占有十分重要的地位時(shí)，或在試驗(yàn)范圍內(nèi)水流通過(guò)重要的水工建筑物情況下，難以用數(shù)理方程表達(dá)時(shí)，數(shù)學(xué)模型仍然不能代替物理模型。在許多情況下，常采用數(shù)學(xué)模型與物理模型相結(jié)合的研究方式，以求得問(wèn)題的解決，例如，在長(zhǎng)江葛洲壩和三峽樞紐工程的泥沙問(wèn)題的研究中，就大量地采用兩者相結(jié)合的方法。我國(guó)河流上建有越來(lái)越多的大、中型水利工程，如長(zhǎng)江的三峽、南水北調(diào)、防洪與河道整治等工程，以及各種港口碼頭、航道、取排水設(shè)施、灘涂開(kāi)發(fā)利用等，這些水利工程的建設(shè)將顯著改變河流原有的水文情勢(shì)及生態(tài)環(huán)境，包括水文泥沙條件、河床演變、航道安全、生物物種和河流濕地等一系列的顯著變化。作為一個(gè)復(fù)雜而又特殊的自然綜合體，河流在自然情況下以及在修建建筑物后所發(fā)生的演變過(guò)程，對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)影響甚大。為了保障防洪安全、維護(hù)河流資源的綜合利用，保護(hù)生態(tài)與環(huán)境，人們通過(guò)研究預(yù)測(cè)與治理來(lái)制訂工程規(guī)劃，并進(jìn)一步控制河床演變過(guò)程。

編輯推薦

《河工模型量測(cè)與控制技術(shù)》由中國(guó)水利水電出版社出版。

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