前言
水利工程模型試驗(yàn)是按照相似準(zhǔn)則將原型縮制成模型進(jìn)行試驗(yàn)研究,在設(shè)計(jì)工況下對(duì)模型進(jìn)行不同特征參數(shù)的觀測(cè)與分析,然后按照一定的相似準(zhǔn)則引申至原型,從而對(duì)原型設(shè)計(jì)的合理性作出判斷。運(yùn)用水工模型試驗(yàn)的方法,不僅可以論證工程設(shè)計(jì)的安全性和合理性,而且還可以預(yù)見原型可能發(fā)生的現(xiàn)象,同時(shí),可對(duì)設(shè)計(jì)所依據(jù)的理論和技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。因此,模型試驗(yàn)是水利工程建設(shè)中非常重要的科研內(nèi)容,是進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的前提,其成果為水利工程設(shè)計(jì)方案的選取提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
對(duì)于水利行業(yè)后備軍的水利水電工程專業(yè)的學(xué)生而言,學(xué)習(xí)水利工程模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)理論以及模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、分析方法,使其具備開展水利工程模型試驗(yàn)的基本素養(yǎng),也是專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)之一。本書即是為學(xué)生學(xué)習(xí)水利工程模型試驗(yàn)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(yàn)的意義、發(fā)展歷程,模型試驗(yàn)的分類以及存在的問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì);第2章闡述了水工模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)理論,包括量綱分析、相似定理、相似準(zhǔn)則以及相似試驗(yàn)的限制條件等;第3章詳細(xì)介紹了水利工程泄水建筑物及消能模型試驗(yàn)、水電站有壓引水系統(tǒng)非恒定流模型試驗(yàn)以及地下水滲流模型的內(nèi)容與方法,同時(shí)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(yàn)示例;第4章主要介紹了定床河工模型試驗(yàn)、動(dòng)床河工試驗(yàn)、懸移質(zhì)動(dòng)床模型試驗(yàn)和推移質(zhì)動(dòng)床模型試驗(yàn)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(yàn)的相似條件、設(shè)計(jì)內(nèi)容、試驗(yàn)材料、模型制作,以及試驗(yàn)時(shí)荷載的施加方法等,并詳細(xì)介紹了拱壩模型試驗(yàn)的步驟、測(cè)點(diǎn)布置、數(shù)據(jù)采集;第6章闡述了地質(zhì)力學(xué)模型的相似準(zhǔn)則與設(shè)計(jì)原則、試驗(yàn)材料、荷載施加方法等,并以地下洞室模型試驗(yàn)為示例,詳細(xì)給出了模型設(shè)計(jì)制作過(guò)程、試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)儀器、測(cè)點(diǎn)布置、數(shù)據(jù)采集;第7章主要介紹了水利工程模型試驗(yàn)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、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(yàn)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(qiáng)、應(yīng)力應(yīng)變以及位移的測(cè)量?jī)x器與測(cè)量方法;第9章為模型試驗(yàn)測(cè)量誤差分析、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),以及試驗(yàn)報(bào)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(guò)程中,得到西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院水利水電工程系教師李守義、張曉宏、柴軍瑞、楊杰、宋志強(qiáng)、許增光、覃源、李曉娜、王琳等的支持,書稿完成過(guò)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(yàn)與水平,書中難免存在錯(cuò)誤和疏漏之處,真誠(chéng)歡迎讀者批評(píng)指正。
編 者
2020年4月