水利水电工程PPT

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水利水电工程项目施工安全管理PPT共136页

水利水电工程项目施工安全管理PPT共136页
①生产与安全统一原则:“谁主管、谁负责”;“管生产必须管安全”; “搞“技术必须搞安全”
②“三同时”原则:新、扩、改 ③“五同时”原则:要求生产经营单位负责人在计划、布置、检查、总 结、评比生产的同时,要计划、布置、检查、总结、评比安全生产工作。 ④“三同步”原则:在规划和实施生产经营发展、机构改革、技术改造 时,安全生产方面要同步规划、同步组织实施、同步运作投产。
300
不安全行为
水电建设集团公司安全管理培训班
(5)事故损失冰山
已上保险的花费,包括受伤、 生病、损害
未上保险的花费 产品和材料损坏 工厂和建筑损坏 工具和设备损坏 诉讼费用 应急费用 现场清理 耽误生产 调查 罚款 专长和经验损失
£1
£8- £ 36
水电建设集团公司安全管理培训班
(6)事故损失效益模型
水电建设集团公司安全管理培训班
2、安全生产工作分类与内容(以事故控制为中心)
事故预防
应急处理
调查处理
监隐市技宣 督患场术教 检整准改培 查改入造训
上游
建 立应实组 应急施织 急预救善 体案援后 系
中游
事责统监 故任计督 调追报举 查究告报
下游
水电建设集团公司安全管理培训班
3、安全生产管理几项主要工作
评价导则等相关 法规、标准
有关规定和文件
审核规范或标准
水电建设集团公司安全管理培训班
(三)安全管理基本方法
1、系统安全管理
系统论(基础理论)
系统安全管理
系统工程(可靠性分析) 风险工程(风险可接收水平认定)
2、安全检查 3、安全评价 4、重大危险源管理 5、职业安全健康管理体系 6、应急体系与预案
水电建设集团公司安全管理培训班

水利水电工程PPT讲稿

水利水电工程PPT讲稿
浙江 江厦潮汐电站
9.2.2 水电站建筑物
•1、水电站建筑物的布置 •(1)河床式水电站建筑物的布置适用于较低水头,一
般在30~40 m以下,多修建在河流的中下游河床坡降较 平缓的地段或灌溉渠道上。如长江葛洲坝水电站。
•(2)当水头较高,一般超过30~40 m时,由于压力大,
厂房本身的重量不足以维持其稳定时,采用坝后式水电 站建筑物的布置。
开发量3.78亿千瓦,年发电量19 200亿千瓦时,占全 世界可开发水能资源总量的16.7%,居世界第一位。
• 我国水能资源多在西南,但我国煤炭储藏量主要
在华北,煤炭和水能资源分布很不均匀,但从能源来 讲,两者可相互补充。
9.2.1 水电站开发方式和主要类型
• 1、坝式水电站
富春江河床式水电站 坝式水电站动画
水利水电工程课件
本章内容
• 9.1 农田水利工程 • 9.2 水电工程 • 9.3 防洪规划 • 9.4 前景展望
引言
都江堰水利工程
都江堰及其示意图
引言
• 从古到今人类为了生存和发展的需要,采取各种措施,
对自然界的水和水域进行调控,以防治水旱灾害,开发利 用和保护水资源。
• 用于调控自然界的地表水和地下水,以达到除害兴利
灌溉取水方式示意图
9.1.3 灌溉泵站与排水泵站
1、灌溉泵站
有引水渠泵站布置图
9.1.3 灌溉泵站与排水泵站
2、排水泵站
•(1)排水必须统一规划,分区进行,因地制宜,不
应以邻为壑,以造成水利纠纷。
•(2)涝水可通过排水干渠汇集于蓄涝区内时,宜集
中修建较大泵站。
•(3)排水区水网密集,排水出口分散,地势高低不
三角洲和海岸地带的淹没。而这些受洪水泛滥威 胁的地带,大多仍可被人类开发利用,从而出现 了防洪问题。

水利水电工程概论ppt课件

水利水电工程概论ppt课件
水利水电工程概论
李宗坤 教授
精品课件
目录
➢ 我国的水资源和水利电力建设概况
➢ 水利枢纽和水工建筑物
➢ 挡水建筑物
➢ 泄水建筑物
➢ 水利枢纽的施工导流
➢ 渠系及渠系建筑物
➢ 水力发电
➢ 水利工程的建设与管理
➢ 水工隧洞
➢ 水工建筑物管理
精品课件
第一章 我国的水资源和水利电力建设概况
➢ 水与水资源 ➢ 水资源面临的问题 ➢ 节水与调水 ➢ 我国的水利建设
水是生命的摇篮,是一切生物的命脉。水在维持 人类生存和生态环境方面是不可代替的,是比石 油、天然气、煤更加宝贵的自然资源。因此,保 护水资源、节约用水是一项事关子孙后的极端重 要的事情。
精品课件
2、水资源的社会属性:
➢ 社会共享性 ➢ 利与害的两重性 ➢ 多用途性 ➢ 商品性
精品课件
1.2 水资源面临的问题
增长型缺水 水质型缺水
人口和经济发展快速增长 污水未达标排放
精品课件
我国水资源短缺主要表现在:农业缺水、城市缺水和 生态缺水。
1.农业缺水: 我国全部耕地中只有40%能够确保灌溉,全国正常年 份农业缺水量达300亿立方米(全国总缺水量为近400 亿立方米)。有关资料显示,每年农业因缺水造成的 损失超过1500亿元。
精品课件
二、 水资源的特点
1、水资源的自然属性:
➢ 流动性 ➢ 可再生性
是指水资源在水量上的损失(如蒸发、流失、取用等) 后和(或)水体被污染后,通过大气降水和水体自净(或 其他途径)可以得到恢复和更新的一种自我调节能力。
精品课件
➢ 有限性
1400000 1200000 1000000
800000 600000 400000 200000

水利水电工程预算完整版ppt课件

水利水电工程预算完整版ppt课件
1977年 江苏建成江都排灌站,由4个电力排灌站组成,总装机 49800kW,抽水能力473m /s,为中国平原区最大的电力排灌站。
我国还在各个河流上建设了一大批水力发电工程,如 长江三峡、黄河小浪底、丹江口、新安江、刘家峡、 龙羊峡、乌江渡、葛洲坝等。
三、基本建设项目
1.概念:具有计划任务书或总体设计,经济上 实行独立核算并具有一定的组织管理模式的建 设工程的总体。如独立的工厂、矿山、水库、 水电站、港口、灌区工程等。
二、教学基本要求
了解:基本建设的概念、项目种类和项目 划分;水利水电建筑市场;市场定价理论 与工程造价的形成;水利水电工程造价管 理;定额的概念、分类、编制、应用及其 管理;建设工程招标与投标;工程估价方 法;工程报价分析;概预算的审查;施工 过程中造价管理;竣工结算与竣工决算等。
熟悉:水电工程项目划分;水电工程建设 程序;水利水电工程概预算的概念、分类、 编制程序与方法;预算文件的组成与格式; 水利水电工程常用的定额;水利水电工程 费用构成;投资估算、施工图预算、施工 预算的编制;竞争性投标报价的编制;投 标决策与报价技巧;项目后评价等。
(6)移民和环境部分
水库移民征地补偿 水土保持工程 环境保护工程
水电 工程 (经贸委 2002年)
枢纽建筑物
建设征地和移民 安置
独立费用
施工辅助工程 建筑工程
环境保护工程 机电设备及安装工程 金属结构设备及安装工程
农村移民 集镇迁建 城镇迁建 专业项目复建工程 库底清理工程 环境保护工程 项目建设管理费 生产准备费 科研勘察设计费 其他税费
4.内涵争鸣
“基本建设”一词是20世纪50年代我国从俄文翻译过来 的,西方国家称之为固定资本投资,日本叫建设投资。

水利水电识图ppt版(共65页)PPT

水利水电识图ppt版(共65页)PPT

三 水工图的表达方法
(4)剖(断)面图 剖面图表达建筑物组成部分的断面形状及建筑
材料,土石坝剖面图中筑坝材料的分区线应用 中粗实线绘制并注明各区材料名称,当不影响 表达设计意图时可不画剖面材料图例,如图85、8-6所示土坝横断面图。
三 水工图的表达方法
三 水工图的表达方法
5)详图 将物体的部分结 构用大于原图所采 用的比例画出的图 形称为详图。详图 可以画成视图、剖 视图、剖面图,它 与被放大部分的表 达方式无关。必要 时,详图可用一组 视图来表达同一个 被放大部分的结构 。
三 水工图的表达方法
二、特殊表达方法 (一)合成视图: 对称或基本对称的图形,可将两个视向相
反的视图(或剖视图或剖面图)各画一半,并用点画线为 界合成一个图形,分别注写相应的图名,这样的图形称为 合成视图。 (二)拆卸画法: 当视图(或剖视图)中所要表达的结构被 另外的结构或填土遮挡时,可假想将其拆掉或掀去,然后 再进行投影。 (三)简化画法 :对于图样中的一些细小结构,当其成规律 地分布时可以简化绘制。图中的某些设备可以简化绘制。
三 水工图的表达方法
(二)视图配置和标注 表达建筑物的一组视图应尽可能按投影关系配置。由于水
工建筑物的大小不同,有时允许将某些视图不按投影关系 配置,对于大而复杂的建筑物,可以将某一视图单独画在 一张图纸上。 由于水工建筑物一般都比较庞大,所以水 工图通常采用缩小的比例。为便于画图和读图,建筑物同 一部分的几个视图应尽量采用同一比例。在特殊情况下, 允许在同一视图中的铅垂和水平两个方向采用不同的比例, 但这种视图不能反映建筑物的真实形状。
五 水工图的尺寸注法
二、高度尺寸的注法
水工建筑物的高度,除了注写垂直方向的尺寸外,一 些重要的部位,如建筑物的顶面、底面、水位等均须 标注高程,即标高。常在建筑物立面图和垂直方向的 剖视图、断面图中标注。

(水利水电工程概论课件)第6章水电站

(水利水电工程概论课件)第6章水电站
特点:这种管道布置灵活,能和围岩共同承 担水压力,并且运行不受干扰,维护简单。但是 在地下水压较大的地方,管道受外压失稳的威胁 比较大,因此对地下埋管一般需要进行衬砌。
地下埋管示意图
按照衬砌形式的不同,将地下埋管分为以下四类:
分类
适用条件
应用情况
不衬砌 地质条件很好
喷锚或钢筋 混凝土衬砌
地质条件稍差
1、坝式水电站
原理: 利用筑坝集中河道落差,形成水头。 优点: 水头高(水头由坝高决定),调节性 能好; 引用流量较大,电站的规模也大,水能利 用较充分,综合利用效益高。 缺点: 淹没多、移民工作量大。投资大,工 期长。 适用条件: 河道坡降较缓,流量较大,并有 筑坝建库的条件。
坝式水电站分类
厂房位置
▪ 组成 1)从设备布置及运行要求的空间划分:
①主厂房:布置机组及其辅助设备的主机间和安 装、检修设备的装配场组成。
②副厂房:电站运行、控制、监视、通讯、试验 、管理等房间。
③主变场:布置主变压器场所。
④开关站:布置高压配电设备,高压开关、母线 保护设备等。
主厂房:主机间 + 安装、检修设备的装配场
特点:它由于进水口设于坝体,结构 紧凑简单,因此引水长度最短,水头损失 小,机组调节保证条件好。但是管道的安 装会干扰坝体施工,同时,坝内埋管空腔 会削弱坝体,使坝体应力恶化。
混凝土坝身管按照管道在坝身 上的不同位置,可以分为以下三类:
a.坝内埋管 (penstock embedded in dam)
副厂房:电站运行、控制、监视、通讯、试验、 管理等房间。应紧靠主厂房,基本上布置在主厂 房的上游侧,下游侧和端部。
主变压器:电流运输损失随电压增加而减小。出 厂布置升压变压器,用户端布置降压变压器。

水利水电工程导论ppt版(共49页)PPT

水利水电工程导论ppt版(共49页)PPT

5.1 取水枢纽
二、取水枢纽的布置
④选择较短的输水干渠路线,并尽量避开陡 坡、深谷及塌方地段,以减少工程量。 2.无坝取水枢纽的布置
按取水口的数目可分为一首制取水及多首制 取水两种。多首制取水一般设2~3条引渠取水,各 引渠在下游一定距离处汇合成一条干渠。进水闸 设在每条引渠进口或设在引渠汇合处。一首制取 水设一条引渠取水,是工程中普遍采用的一种形 式。
5.1 取水枢纽
二、取水枢纽的布置
1.取水口位置的选择 选择取水口(特别是无坝取水)位置时,首
先要掌握河岸的地形、地质资料,研究河流水文 泥沙特性及河床演变规律,并遵循下述原则:① 根据弯道水流特性,取水口选在河岸坚固、河流 弯道顶点以下的凹岸处,以引取表层清水;②在 河流直段设置取水口时,选择河床稳定、水位较 高、流速较大且主流靠近引水岸的河段;③取水 口不宜设在分叉河段上,如必须设置,则选在比 较稳定的主叉道上,并对引水河段加以整治;
5.2 水工隧洞
二、水工隧洞的工作特点
的正常运行。过大的外水压力也可使埋藏式压力 隧洞失稳。故应做好勘探工作,使隧洞尽量避开 不利的工程地质、水文地质地段。
(3)施工特点 隧洞一般是断面小,洞线长, 从开挖、衬砌到灌浆工序多,干扰大,施工条件 较差,工期一般较长。施工导流隧洞或兼有导流 任务的隧洞,其施工进度往往控制整个工程的工 期。因此,采用新的施工方法,改善施工条件, 加快施工进度和提高施工质量是隧洞工程建设中 值得研究的重要课题。
5.1 取水枢纽
二、取水枢纽的布置
无坝取水枢纽主要包
括引水渠、进水闸、防沙
设施及上下游整治建筑物
等,取水口一般布置在河
流弯道凹岸的顶点以下水 深最大、环流作用最强的
图5−1 引渠式无坝取水示意图

水利水电工程项目安全管理PPT课件

水利水电工程项目安全管理PPT课件

04
水利水电工程项目安全管理措施
安全技术措施
危险源辨识与风险评估
对水利水电工程项目中的危险源进行辨识和 风险评估,制定相应的防范措施。
安全防护设施
在施工现场设置安全防护设施,如安全网、 安全栏杆、安全警示标志等。
安全技术交底
对施工人员进行安全技术交底,明确安全操 作规程和注意事项。
施工机械设备安全管理
安全检查措施
定期检查
定期对施工现场进行安 全检查,发现问题及时
整改。
专项检查
季节性检查
针对水利水电工程项目的特 点,开展专项安全检查,如 防洪度汛、高边坡施工等。
根据不同季节的气候特点和 施工要求,开展季节性安全 检查,如防汛、防雷击等。
节假日检查
在节假日前对施工现场 进行安全检查,确保节 假日期间的安全生产。
• 推动行业健康发展:水利水电工程建设是国家经济发展的重要支撑,加强安全 管理可以促进整个行业的健康发展,提高行业的整体水平和竞争力。同时,也 可以为其他基础设施建设领域提供借鉴和参考。
02
水利水电工程项目安全管理体系
安全管理体系的构成
01
02
03
安全管理制度
建立健全安全管理制度, 明确各级管理人员和操作 人员的安全职责,形成完 整的安全管理网络。
研究不足与展望
研究不足
本研究在数据收集和分析方面存在一定局限性,未能 对全国范围内的水利水电工程项目进行全面深入的调 查和研究。此外,对于某些具体的安全管理问题,如 风险评估、应急预案制定等方面,还需要进一步深入 研究和探讨。
展望
未来,随着科技的不断进步和管理理念的不断更新,水 利水电工程项目安全管理将面临新的机遇和挑战。未来 研究可以关注以下几个方面:一是如何运用大数据、人 工智能等先进技术提高安全管理的智能化水平;二是如 何构建更加完善的安全管理体系,实现全员、全过程、 全方位的安全管理;三是如何加强国际合作与交流,借 鉴国际先进经验,提升我国水利水电工程项目安全管理 的整体水平。
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水利水电工程学科ppt水利水电工程专业的主要课程包括:工程力学、水力学、河流动力学、岩土力学、工程地质及水文地质学、工程测量、工程水文学、工程经济学、建筑材料、钢筋混凝土结构和钢结构、建设项目评估与管理等。

21世纪初水利水电工程学科的前沿课题主要包括以下几个方面1、固体力学方面面临的课题:工程材料实际强度和目前的理论强度相差一至二个数量级。

这个矛盾曾推动位错、裂纹等的重要物理、力学理论的建立。

然而,至今这个根本矛盾依然存在。

固体力学如今不仅限于计算微小应变和应力,而且要求判断变形局部化、损伤、寿命乃至断裂。

更进一步的问题是如何将不同性能和功能的材料合理地配置在一起,形成某种特定的复合材料,以实现实用所要求的某种考虑如比重、刚度、强度、韧性、功能乃至价格等多种因素的优化组合,并促成材料设计科学。

再进一步是将各种特定的制备和加工技术,如塑性成形、粒子束加工等工艺,也达到机理性的认识和优化控制。

到那时,整个材料和制造业,将从所谓的“厨房中的化学”变为节省资源,节省能源,优化合理的产业。

现在的各类复杂结构,包括桥梁、飞机,到人工器官的设计,还是不够科学的、优化的。

带来的问题是火箭、飞机屡有失事;多数结构依靠过大的安全系数(如飞机为1.5)来换取安全,不必要地耗费了许多材料。

即使如此,桥梁等建筑物的坍塌仍时有发生。

如何优化设计各类复杂结构(如高速运输工具),使其在各类载荷环境(冲击、循环载荷、潮湿、低温等)下可靠、舒适地运行,既是十分实际的工程问题,也属复杂系统响应这类前沿科学问题。

地震是怎样发生的,泥石流和滑坡能否预测预报,作为大型土木工程(水坝,建筑物)基础的岩石和土在长时受载下的流变等一系列地质力学和岩土力学问题,仅靠目前的连续介质力学也是难以解决的,必须针对地学特点构筑新的力学模型,以作为地球动力学和工程地质学的基础。

发展趋势:经典的连续介质力学将可能会被突破。

新的力学模型和体系,将会概括某些对宏观力学行为起敏感作用的细观和微观因素,以及这些因素的演化,从而使复合材料(包括陶瓷、聚合物和金属)的强化、韧化和功能化立足于科学的认识之上。

固体力学将融汇力-热-电-磁等效应。

机械力与热、电、磁等效应的相互转化和控制,目前大都还限于测量和控制元件上,但这些效应的结合孕育着极有前途的新机会。

近来出现的数百层叠合膜“摩天大厦”式的微电子元器件,已迫切要求对这类力-热-电耦合效应做深入的研究。

以“Mechronics”为代表的微机械、微工艺、微控制等方面的发展,将会极大地推动对力-热-电-磁耦合效应的研究。

固体力学中压杆变形的分叉,曾是促进非线性动力学近代大发展的一个核心概念。

随着固体力学把固体和结构视为含多个物质层次的复杂系统,并研究它在外载荷下的演化过程,可以预期非线性动力学,非平衡统计和热力学的概念和方法将会大大丰富起来。

分子动力学等微观模拟方法和复杂结构的仿真将会随着计算机的飞速发展,更大规模地、更迅速地在固体力学和工程设计中得到应用与发展。

目前工程界广泛应用的有限元法,就是计算机技术与固体力学相结合的产物,它曾极大地推动了本世纪工程科学的发展。

过去,限于计算机的速度和容量,许多非线性问题不能很好解决。

分子动力学模拟目前离实用还有很大距离。

但在本世纪初,这种局面势必会有很大变化。

固体力学的上述发展,无疑会推动科学和工程技术的巨大进步。

2、流体力学方面第一个大问题是湍流。

经过几代人的努力,对这一问题的认识已大为深化,这才有上述各项成就。

绝大多数情况下,流体运动都处于湍流状态。

目前计算这类问题的办法都带有经验的成分,因此计算结果不十分有把握,各种办法的普适性和预测能力均差,特别是对于超声速、高超声速流中的湍流,情况尤其如此。

随着高新技术的发展,发现过去的经验局限性太大,因而亟待在湍流的研究上有所突破。

各种物体如飞机、船舶等航行器在流体中运动特别是在作非定常运动时,会产生十分复杂的流场。

其核心问题是各种涡系的生成、消长和流动分离的产生。

有关机理的许多问题尚未弄清,因为其中包含复杂的非线性因素。

这方面的研究成果将对未来空中及水中航行器的研制产生重大影响。

本世纪初,空天飞机和新一代的超声速民航机的成功研制将首先取决于流体力学的进展。

在有关的高温空气动力学中必须放弃原先的热力学平衡的假定。

吸气式发动机中H2,O2在超声速流动状态下的混合、点火等,都是过去的理论和实践未能解决的难题。

超声速流边界层的控制、减阻以及降噪控制等也带来一系列新问题。

船舶除了向更大、更快的方向发展外,还提出了许多新型船舶,包括贴近水面航行、必要时可升空飞行或降在水面上的大型冲翼艇。

这时计算各种航态和海况下的波载荷,将遇到极大的困难。

由于波载计算不准而导致在恶劣海况下失事,即使对现代的常规船舶也仍是屡见不鲜的。

80年代末至今已有10余艘船在北海失事。

从流体力学的角度看,冲翼艇的困难主要在于有事先未定的自由表面,表面边界条件的非线性,波浪的随机性,水表层为湍流,以及流体与船舶运动相耦合等。

风浪相互作用机制,至今尚未弄清,而它是天气预报这类全球性问题的重要环节,也是近年来正在探索的通过遥测水面波参数以测量近水面风速这一新技术的基础,这个问题的突破将大大改进收集全球气象数据的广度和精度。

海面波浪参数的遥测数据还有可能用以探测潜航的潜艇及海流,但这要开辟传统波浪理论未涉及的有旋流对波浪的影响这一新的领域。

为了尽可能多地开采地下油气,需要深入研究渗流机理并将其定量化。

渗流的研究还有助于了解植物体内液体的运动规律,进而了解各种新陈代谢的宏观机制。

化工流程的设计,在相当大的程度上可归结为流体运动的计算问题,包括多相流及非牛顿流。

由于流动的复杂性,不少重要化工装置的设计带有很多经验因素,以致不能发挥最大效益。

因而针对若干典型化工装置进行深入研究,将为化工设计提供新方法,实现可观的经济效益。

在未来生物技术产业化的过程中,会遇到类似或更复杂的情况,因而这方面的研究是真正形成生物技术工业不可缺少的基础。

由于复杂流场计算的需要,各种计算方法和理论还需大大发展,以期能精确捕捉激波和分辨旋涡运动、能够处理非线性自由表面及湍流问题等。

由于计算量特别巨大,必须发展新的计算机硬件和软件,特别是并行机及其软件,并行计算软件的发展,也必须结合具体计算对象来研制。

因而计算流体力学的发展,既是解决具体问题所需,也将对计算科学作出重要贡献。

3、水力学方面理论上的新发展(1) 非经典介质理论。

水力学中有均匀流与非均匀流,恒定流与非恒定流等,“非”字当头的研究内容比没有“非”字的要复杂得多。

现代水力学理论的发展,又出现了一些以“非”字起头的新理论,如非经典介质理论,非线性理论,非确定性理论等。

经典力学一般将所研究的流体介质视做连续均匀介质,这是经典力学的一项重要的基本假设。

而实际流体往往掺杂有气体、固体或其它流体等各种杂质,它是一类尚未被现有力学理论适当描述的介质,可称之为非经典介质。

无论是从发展力学理论的角度,还是解决真实介质流体的实际问题,开展非经典介质流动的研究都是十分必要的。

如掺气水流,空化与空蚀,河流泥沙运动,污染物在水体中的运动等流动现象,它们都属于二相流,但过去往往不考虑相间作用力,而是采用一定假设,使问题得以简化。

现代水力学应该着眼于实际流动现象,引进多相流体动力学理论,建立全新的知识体系。

例如,研究高速掺气水流,其关键是如何确定水与气二相流体之间的相互作用力,而单相流体的假设很难反映这种相间作用力;现代渗流理论应建立在研究水与多孔介质之间、相互作用的基础上,因此,必须突破传统水力学的均匀连续介质的假定。

(2) 非线性理论。

非线性行为是近代力学基础研究的重要前沿课题。

湍流和混沌理论是典型的非线性问题。

描述水流运动的N-S方程是非线性的微分方程。

过去的水力学计算,往往要用还原和叠加的方法对基本方程式作线性化处理,因而不能准确反映真实水流现象。

随着现代科学技术的进步,非线性理论有了突飞猛进地发展。

非线性理论是揭示具有非线性本质的各类水流现象的有力工具,也是开发非线性问题数学模型的有力工具。

(3) 非确定性理论——随机水力学。

水流运动,特别是紊流,有大量的不确定性因素,水流脉动压力一般可以被视为完全随机的现象,紊流过程则具有混沌的特性。

混沌是一种界于完全随机性现象与完全确定性现象之间的自然现象。

传统水力学一般只研究确定性的水流现象,对于随机性水力参数,往往采用统计平均的方法加以处理,从而抹煞了水流运动的随机特性。

现代水力学重视发展非确定性理论,动水荷载的设计方法将由定值设计法逐步转为可靠性设计法,概率理论和优化决策理论将在工程设计中广泛应用,风险分析的概念将作为规划、设计的重要理论基础。

(4) 紊流力学。

水利工程中的绝大多数流动现象都属于湍流(水力学中的习惯称谓为‘紊流’)。

湍流是自然科学中的八大难题之一,由于其复杂性,全世界同行学者协力研究,历时长达百年,至今尚未攻克。

湍流作为一种既典型又广泛存在的复杂流动,其非线性规律有超越力学范围的普遍性。

我们知道,紊流是由大大小小不同尺度的漩涡组成的,漩涡尺度的量级差别很大。

最大漩涡尺度的量级可达数公里,而最小漩涡的尺度不过几毫米,但不同尺度的漩涡在结构上往往具有自相似性,最近发现的标度律,反映了紊流现象的这种混沌特征。

无论从基本理论,还是从实际应用考虑,湍流研究都是21世纪面临的紧迫课题。

水利工程中的水流基本上都属于紊流。

研究紊流特性,可简要归纳为以下几类问题:第一,边壁切变紊流;第二,漩涡与分离流;第三,分离再附流动;第四,流动稳定性问题。

要大力开发紊流数学模型,用数值模拟方法逐步取代物理模型实验。

(5) 细观水力学。

传统水力学在自然尺度下研究水流的运动规律,现代水力学要突破传统水力学的常规尺度,从自然尺度向细观尺度延伸,发展细观水力学。

一般地说,物理、化学的研究对象往往在其物质分子的尺度上,可称之为微观尺度,细观水力学的研究尺度虽然远小于自然尺度,但仍远大于水分子的尺度,故称为细观。

传统水力学常采用总流的概念,它属于自然尺度,细观水力学深入研究水流内部的运动特性,水流与混掺其中的固体、气体、污染物等其它物质的相互作用,水流与固体边界的相互作用及空蚀、冲刷破坏机理等,使水力学的研究深度与现代科学技术相衔接。

流场的精细数值模拟也可以视为细观水力学。

多相流体与固体力学的交叉学科研究产生和形成了一些新的学科方向,界面力学就是其中之一。

界面力学以界面的力学建模、界面区域应力分布规律以及界面结构强韧度研究与破坏分析为主要内容。

界面层是裂纹和损伤等破坏容易产生并发展的区域,界面微区的力学问题研究需发展细观尺度与微观尺度的实验测试技术,近年来,界面力学的研究已越来越多地引起人们的关注与重视。

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