河工模型量測與控制技術

前言

隨著河流泥沙研究中的模型試驗包括研究泥沙運動基本規(guī)律的特性測試、水槽試驗和研究河床演變與河道整治的河工模型試驗等的不斷發(fā)展，其相關的量測控制技術也得到了很大的發(fā)展，特別是近20～30年來更是取得了長足的進步。在我國，規(guī)模宏大的河工模型試驗大廳不斷地興建，試驗設施和測試技術以及量測控制系統(tǒng)越來越先進，河工模型試驗取得了豐碩成果，推動了我國水利科研的相關領域在經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。河工模型試驗量測與控制技術作為水利水電科學技術的一個分支，所包含的內容十分廣泛，涉及多種學科和技術的應用，包括聲、光、電磁、力學、機械以及計算機、通信和視頻可視化等近代發(fā)展起來的高新技術?！逗庸つＰ土繙y與控制技術》一書全面系統(tǒng)地反映了與河工模型試驗量測技術有關的各個方面，本書從基礎設施、專用設備、量測儀器、測試技術、數據采集、自動控制等方面作了翔實的介紹，體現(xiàn)了理論與實踐結合、普及與提高并重的特點。在以往不少的教科書中，對于模型試驗有關設施、儀器、量測技術方面都有涉及，在有關科技文獻中也有不少介紹，但全面的、全過程的、全方位的系統(tǒng)介紹，既能注重應用又能反映先進水平的書籍還不多見。本書在總結實踐經驗的基礎上，介紹了新的設備、量測儀器和控制系統(tǒng)，以及近幾年興起的高新技術——虛擬儀器技術、智能檢測系統(tǒng)與數據融合技術在河工模型中的應用和實例，反映了當前河工模型試驗測控技術的先進性。本書語言簡練、邏輯合理，密切聯(lián)系實際，易為從事這方面工作者學習和掌握，具有廣泛的實用性。本書是編著者通過長期辛勞實踐所取得的成果，也是博收眾長、集體智慧的結晶。相信本書的出版，將能促進和加強河工模型試驗量測與控制技術這一領域的技術交流。

內容概要

本書介紹了河工模型試驗應用電測和計算機測控的量測技術與儀器設備，并較系統(tǒng)地介紹了這些量測設備以及測控系統(tǒng)的工作原理、性能特點、應用范圍、操作使用、運行維護，包括近幾年興起的高新技術——虛擬儀器技術、智能檢測系統(tǒng)與數據融合技術在河工模型中的應用及實例。本書還簡要介紹了長江河工模型試驗及量測技術的發(fā)展過程、測量誤差分析與測量數據處理方法。本書是編著者多年來對河工模型試驗量測與控制技術應用的經驗總結，并附有長江科學院河流泥沙研究專業(yè)擁有的各種量測儀器與設備的實物圖片?！　”緯晒┖庸つＰ驮囼炄藛T參考，也可供河流泥沙研究專業(yè)的師生和水利模型量測儀器的研制人員借鑒。

書籍目錄

序 前言 第1章 緒論 　1.1 河工模型試驗概況 　1.2 長江河工模型的發(fā)展過程 　1.3 河工模型量測與控制技術概述 第2章 模型試驗基礎設施 　2.1 試驗場地與大廳 　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 模型試驗專用設備 　3.1 水槽 　3.2 生潮系統(tǒng) 　3.3 造波系統(tǒng) 　3.4 生風系統(tǒng) 　3.5 河工模型斷面板排序系統(tǒng) 第4章 流量測量與控制 　4.1 量水堰 　4.2 差壓式流量計 　4.3 電磁流量計 　4.4 渦輪流量計 　4.5 水表流量計 　4.6 超聲波流量計 　4.7 流量的自動控制 第5章 水位測量與控制 　5.1 水位測針 　5.2 跟蹤式水位儀 　5.3 探測式水位儀 　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 水位自動測量與控制系統(tǒng) 第6章 流速與流向測量 　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 粒子圖像流場測速系統(tǒng) 第7章 模型地形測量 　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 含沙量和顆粒級配的測量與控制 　8.1 光電測沙儀 　8.2 超聲波測沙儀 　8.3 電磁濃度計 　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 顆粒級配的在線自動檢測 　8.11 含沙量的自動控制 第9章 水溫測量 　9.1 靜水溫度測量 　9.2 多點水流溫度測量 　第10章 電子測量及其在河工模型試驗中的應用 　10.1 電子測量方法及傳感器 　10.2 電子儀器常用的測量電路 　10.3 虛擬儀器技術及應用 第11章 智能檢測系統(tǒng)與數據融合 　11.1 智能檢測系統(tǒng)的基本結構 　11.2 分機連接與接口系統(tǒng) 　11.3 數據融合的原理與應用 　11.4 智能檢測應用實例與展望 第12章 測量誤差與數據處理簡介 　12.1 測量的概念 　12.2 誤差的基本概念及其分類 　12.3 誤差分析及處理 　12.4 試驗數據處理 第13章 模型自動量測控制系統(tǒng)應用實例 　13.1 長江葛洲壩工程泥沙模型量測控制系統(tǒng) 　13.2 長江三峽水利樞紐工程壩區(qū)泥沙模型量測控制系統(tǒng) 　13.3 三峽工程庫尾泥沙模型量測控制系統(tǒng) 　13.4 南水北調中線穿黃模型量測控制系統(tǒng) 　13.5 潮汐模型直流脈寬調速生潮控制系統(tǒng)的研制及應用 　13.6 深圳河潮汐模型生潮設備與數據自動采集系統(tǒng) 　13.7 河工模型溫排水試驗測控設備的研制與應用 　13.8 長江防洪模型量測控制系統(tǒng) 　13.9 基于變頻調速的潮汐模擬系統(tǒng)設計與應用 　13.10 長江口綜合整治模型量測控制系統(tǒng)的設計 參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：模型試驗是科學試驗中一項重要的研究方法與專門技術，應用甚廣。河工模型試驗是運用河流動力學知識，根據水流和泥沙運動的力學相似原理，模擬與原型相似的邊界條件和動力學條件，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構、河床演變過程和工程方案效果的一種方法[1]。河流模擬是預測河流演變過程的重要手段，它包括了數值模擬和河工模擬（簡稱數模和河工模型）兩個部分，是一項專門研究水流和泥沙運動以及河床演變的技術。數模和河工模型在科研及工程實踐上得到廣泛應用，特別是進入21世紀后，隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，數模的應用到達一個嶄新的階段。根據數理方程利用數學模型使用電子計算機進行計算的方法，在河流問題的研究中獲得了廣泛的應用與發(fā)展，具有迅速、準確、能節(jié)約大量人力、物力與時間的顯著優(yōu)點。與物模相比，國際上一些發(fā)達國家在數模的應用上已居于領先地位。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)展中不能適當的簡化以及問題的三維性質占有十分重要的地位時，或在試驗范圍內水流通過重要的水工建筑物情況下，難以用數理方程表達時，數學模型仍然不能代替物理模型。在許多情況下，常采用數學模型與物理模型相結合的研究方式，以求得問題的解決，例如，在長江葛洲壩和三峽樞紐工程的泥沙問題的研究中，就大量地采用兩者相結合的方法。我國河流上建有越來越多的大、中型水利工程，如長江的三峽、南水北調、防洪與河道整治等工程，以及各種港口碼頭、航道、取排水設施、灘涂開發(fā)利用等，這些水利工程的建設將顯著改變河流原有的水文情勢及生態(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。作為一個復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)生的演變過程，對人類生產活動影響甚大。為了保障防洪安全、維護河流資源的綜合利用，保護生態(tài)與環(huán)境，人們通過研究預測與治理來制訂工程規(guī)劃，并進一步控制河床演變過程。

編輯推薦

《河工模型量測與控制技術》由中國水利水電出版社出版。

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