前言
水利工程模型試驗是按照相似準則將原型縮制成模型進行試驗研究,在設計工況下對模型進行不同特征參數(shù)的觀測與分析,然后按照一定的相似準則引申至原型,從而對原型設計的合理性作出判斷。運用水工模型試驗的方法,不僅可以論證工程設計的安全性和合理性,而且還可以預見原型可能發(fā)生的現(xiàn)象,同時,可對設計所依據(jù)的理論和技術(shù)進行驗證。因此,模型試驗是水利工程建設中非常重要的科研內(nèi)容,是進行基礎(chǔ)設計的前提,其成果為水利工程設計方案的選取提供強有力的技術(shù)支撐。
對于水利行業(yè)后備軍的水利水電工程專業(yè)的學生而言,學習水利工程模型試驗的基礎(chǔ)理論以及模型試驗數(shù)據(jù)采集、分析方法,使其具備開展水利工程模型試驗的基本素養(yǎng),也是專業(yè)培養(yǎng)的目標之一。本書即是為學生學習水利工程模型試驗基礎(chǔ)理論和方法而編寫。
本書主要內(nèi)容安排如下:第1章介紹了水利工程模型試驗的意義、發(fā)展歷程,模型試驗的分類以及存在的問題和發(fā)展趨勢;第2章闡述了水工模型試驗的基礎(chǔ)理論,包括量綱分析、相似定理、相似準則以及相似試驗的限制條件等;第3章詳細介紹了水利工程泄水建筑物及消能模型試驗、水電站有壓引水系統(tǒng)非恒定流模型試驗以及地下水滲流模型的內(nèi)容與方法,同時給出了水利工程泄水建筑物、水電站有壓引水管道非恒定流和土石壩滲流沙槽模型試驗示例;第4章主要介紹了定床河工模型試驗、動床河工試驗、懸移質(zhì)動床模型試驗和推移質(zhì)動床模型試驗的內(nèi)容和方法;第5章主要介紹了水工結(jié)構(gòu)模型試驗的相似條件、設計內(nèi)容、試驗材料、模型制作,以及試驗時荷載的施加方法等,并詳細介紹了拱壩模型試驗的步驟、測點布置、數(shù)據(jù)采集;第6章闡述了地質(zhì)力學模型的相似準則與設計原則、試驗材料、荷載施加方法等,并以地下洞室模型試驗為示例,詳細給出了模型設計制作過程、試驗步驟、試驗儀器、測點布置、數(shù)據(jù)采集;第7章主要介紹了水利工程模型試驗的規(guī)劃設計、模型的制作與安裝等;第8章主要介紹了水利工程模型試驗中流速、流量、水位波高、摻氣水流、空化水流、泥沙含量、壓力壓強、應力應變以及位移的測量儀器與測量方法;第9章為模型試驗測量誤差分析、試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,以及試驗報告編寫等。
本書第1、2、3、8章由黃靈芝編寫,第4章由王飛虎編寫,第5、6章由司政編寫,第7、9章由李炎隆編寫。全書由黃靈芝統(tǒng)稿。
本書編寫過程中,得到西安理工大學水利水電學院水利水電工程系教師李守義、張曉宏、柴軍瑞、楊杰、宋志強、許增光、覃源、李曉娜、王琳等的支持,書稿完成過程中還得到皇甫秉輝、霍曉宇、云甲等研究生的大力支持,在此表示衷心的感謝。
限于編者的經(jīng)驗與水平,書中難免存在錯誤和疏漏之處,真誠歡迎讀者批評指正。
編 者
2020年4月