水流沖刷與管道埋設(shè)

前言

　　管道運(yùn)輸與鐵路、公路、水運(yùn)、航空等運(yùn)輸方式并稱為世界上的五大運(yùn)輸業(yè)，在一個(gè)國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著十分重要的作用。一些重要的工業(yè)領(lǐng)域，都可見到管道運(yùn)輸在發(fā)揮作用，如水利事業(yè)的長(zhǎng)距離輸水，石油天然氣行業(yè)長(zhǎng)距離輸油輸氣，電力行業(yè)中的灰渣物料輸送，冷卻水管道輸送，煤炭行業(yè)的煤漿管道輸送等。在國(guó)外，尤其是在發(fā)達(dá)國(guó)家，管道運(yùn)輸已成為舉足輕重的重要運(yùn)輸手段之一，無論是運(yùn)輸發(fā)展規(guī)模，管理手段都已發(fā)展比較完善；在我國(guó)，管道運(yùn)輸?shù)拇笠?guī)模發(fā)展則還是近一二十年的事，在技術(shù)水平，在管理水平等方面都還不能與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，但發(fā)展速度卻是驚人的，尤其是在水利、電力、油氣輸送等方面，目前已具有相當(dāng)規(guī)模，僅據(jù)中國(guó)石油天然氣管道局不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)油氣管道運(yùn)輸里程就達(dá)到6000km以上。調(diào)查表明，與這些管道埋設(shè)工程相應(yīng)的水工保護(hù)工程設(shè)計(jì)、維護(hù)等方面的技術(shù)發(fā)展還不能與之相匹配，從管線規(guī)劃設(shè)計(jì)方面看存在兩個(gè)方面的問題：　　1．管道埋設(shè)中缺乏對(duì)管道運(yùn)營(yíng)過程中水工安全問題的認(rèn)識(shí)　　事實(shí)上，管線運(yùn)輸作為一種長(zhǎng)距離運(yùn)輸手段，任何工程都應(yīng)有統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，目前一些管線的埋設(shè)中缺乏系統(tǒng)的水工保護(hù)規(guī)劃，往往是在投入生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)問題，臨時(shí)解決?！　?．設(shè)計(jì)工作中缺乏必要的手段　　以沖刷深度計(jì)算為例，多年來，各種河床沖刷大多選用60年代所提出的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。而這些公式一般都有比較嚴(yán)格的應(yīng)用條件，采用這樣的公式計(jì)算時(shí)，除了需要很強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)和公式使用經(jīng)驗(yàn)外，更重要的是要了解公式的使用條件，只能在條件基本適應(yīng)的河道上才有可能應(yīng)用這些公式，顯然，當(dāng)穿河管道埋設(shè)設(shè)計(jì)中盲目地應(yīng)用這些計(jì)算公式時(shí)，有可能造成較大的偏差，以管道穿河工程為例，一方面是可能對(duì)于河道沖刷估計(jì)不足，按照設(shè)計(jì)埋深敷設(shè)管道往往造成埋深不夠，另一方面則又可能設(shè)計(jì)埋深過大，帶來不必要的工程浪費(fèi)?！　”緯Y(jié)合近些年有關(guān)管道埋設(shè)中工程出險(xiǎn)的實(shí)際問題和作者對(duì)一些具體問題的研究，在總結(jié)前人的研究成果基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)管道埋設(shè)工程現(xiàn)狀，著重闡述了管道埋設(shè)水工保護(hù)的一些基本概念和問題處理手段，介紹了管道水工保護(hù)設(shè)計(jì)的一些理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段的主要方面。全書共分七章，第一章緒論由黃金池執(zhí)筆，介紹了管道水工保護(hù)的基本概念，總結(jié)分析了我國(guó)管道埋設(shè)水工保護(hù)存在的一些問題，提出了管道水工保護(hù)研究的基本方向；第二章由劉之平執(zhí)筆，主要闡述了管道埋設(shè)水工設(shè)計(jì)中的一些基本水力學(xué)原理；第三章由黃金池、孟國(guó)忠執(zhí)筆，以現(xiàn)有河床演變學(xué)的重要研究成果為線索，結(jié)合管道埋設(shè)中的具體問題，側(cè)重于定性分析河床演變規(guī)律和河道治理的基本原則；第四章由孟國(guó)忠、黃金池、梅云新執(zhí)筆，介紹管道埋設(shè)設(shè)計(jì)中水工保護(hù)措施的一一些基本方面和需要考慮的主要問題；第五章由黃金池執(zhí)筆，描述了現(xiàn)有管道運(yùn)行管理中的一些水工保護(hù)問題，總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)，介紹了管道水工保護(hù)措施的一些典型方案。

內(nèi)容概要

　　《水流沖刷與管道埋設(shè)》結(jié)合近些年有關(guān)管道埋設(shè)中工程出險(xiǎn)的實(shí)際問題和作者對(duì)一些具體問題的研究，在總結(jié)前人的研究成果基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)管道埋設(shè)工程現(xiàn)狀，著重闡述了管道埋設(shè)水工保護(hù)的一些基本概念和問題處理手段，介紹了管道水工保護(hù)設(shè)計(jì)的一些理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段的主要方面。全書共分七章。

作者簡(jiǎn)介

　　王兆印，清華大學(xué)水利系教授，國(guó)際泥沙研究培訓(xùn)中心副秘書長(zhǎng)。獲獎(jiǎng)情況：1989，獲水力部錢寧獎(jiǎng)；1990，獲水利部為三峽工程泥沙問題研究做出突出貢獻(xiàn)的科技工作者獎(jiǎng)；1991，獲國(guó)家教委為國(guó)家做出突出貢獻(xiàn)的博士稱號(hào)；1994，獲英國(guó)劍橋獎(jiǎng)傳記中心20世紀(jì)個(gè)人成就獎(jiǎng)；1995，獲水利部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)“三峽工程變動(dòng)回水區(qū)泥沙模型試驗(yàn)研究”（名次6）；1996，獲水利部科技進(jìn)步論文三等獎(jiǎng)“非牛頓體流動(dòng)的不穩(wěn)定性”（名次1）；1997，獲水利部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)“黃河三角洲治理和水資源管理方略”（名次2），論文三等獎(jiǎng)“粗糙邊界高含沙水流的減阻現(xiàn)象”（名次1）。

書籍目錄

前言第一章 緒論第一節(jié) 管道水工保護(hù)的概念與現(xiàn)狀，第二節(jié) 管道水工保護(hù)的基本問題及發(fā)展前景一、管道水工保護(hù)的基本問題二、管道水工保護(hù)的發(fā)展前景第二章 管道埋設(shè)中的水力學(xué)原理第一節(jié) 概述一、水流的分類二、水流流態(tài)第二節(jié) 河道的幾何性質(zhì)一、渠道底坡二、水深和水位三、渠道斷面第三節(jié) 河渠均勻流的水力計(jì)算一、形成均勻流的條件二、均勻流的計(jì)算公式三、允許流速四、水力最佳斷面五、復(fù)式斷面六、不同糙率問題第四節(jié) 河渠恒定非均勻流一、河渠水流的斷面單位能量，臨界水深和I臨界底坡二、水躍及其水力學(xué)計(jì)算三、棱柱體渠道恒定漸變流的基本方程四、棱柱體渠道恒定漸變流水面曲線分析五、非棱柱體渠道恒定漸變流水面曲線的計(jì)算六、天然河流的特性七、天然河道恒定流水面曲線的計(jì)算第五節(jié) 河渠非恒定漸變流一、河渠非恒定流的一些概念二、河渠非恒定流的基本方程組及其解法簡(jiǎn)述參考文獻(xiàn)第三章 河床演變基本規(guī)律第一節(jié) 河床演變的一般規(guī)律第二節(jié) 河型分類及演變特點(diǎn)一、山區(qū)河流二、山前區(qū)河流三、平原區(qū)河流第三節(jié) 彎曲水流特征一、水面橫比降二、橫向環(huán)流三、彎道剪切力分布第四節(jié) 彎道泥沙運(yùn)動(dòng)一、懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)二、推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)第五節(jié) 游蕩型河流的河床演變一、游蕩型河流的形態(tài)特征二、游蕩型河流中埋設(shè)管道需要考慮的河床演變問題三、局部河床沖淤與橫向變形的關(guān)系四、河岸的直接側(cè)向侵蝕第六節(jié) 彎曲型河流的河床演變一、彎曲河流河灣的分類二、凹岸的坍塌和凸岸的淤漲三、河灣的裁直第七節(jié) 水庫上下游的河床演變一、回水變動(dòng)區(qū)的河床演變問題二、壩下游河床演變問題參考文獻(xiàn)第四章 管道埋設(shè)的水工設(shè)計(jì)第一節(jié) 概述一、穿越工程的一般要求二、對(duì)設(shè)計(jì)的特殊要求第二節(jié) 河床沖刷深度的確定和計(jì)算一、利用天然河道的水文資料分析二、利用公式計(jì)算三、工程地質(zhì)分析第三節(jié) 穿越點(diǎn)選擇第四節(jié) 水下管線的鋪設(shè)形式及受力分析一、水下管線的鋪設(shè)形式二、水下管線受力分析第五節(jié) 穩(wěn)管方法及其計(jì)算一、加平衡重穩(wěn)管二、復(fù)壁管注水泥漿穩(wěn)管三、重砼連續(xù)覆蓋層第五章 管道埋設(shè)水工防護(hù)措施第一節(jié) 概述一、水工保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范問題二、具體措施的選擇三、工程布置設(shè)計(jì)計(jì)算第二節(jié) 護(hù)岸工程一、管道保護(hù)中的護(hù)岸工程二、護(hù)岸形式三、護(hù)岸工程對(duì)水流及河床影響的估計(jì)四、護(hù)岸工程的穩(wěn)定五、護(hù)岸工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工第三節(jié) 護(hù)底工程一、管樁與套管防護(hù)二、石籠穩(wěn)管三、護(hù)坦防護(hù)第四節(jié) 河道裁彎取直一、裁彎取直工程的基本方法二、裁彎取直工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)第六章 穿河管道河床沖淤的數(shù)值模擬第一節(jié) 概述第二節(jié) 數(shù)學(xué)模型基本方程第三節(jié) 平面二維數(shù)學(xué)模型的幾個(gè)基本問題一、推移質(zhì)泥沙運(yùn)動(dòng)二、懸移質(zhì)泥沙運(yùn)動(dòng)三、河床床面附近的泥沙交換四、一般含沙水流懸移質(zhì)輸沙能力五、數(shù)學(xué)模型中的二維阻力問題第四節(jié) 數(shù)值方法第五節(jié) 二維模型計(jì)算基本資料處理第六節(jié) 不同工程運(yùn)用算例一、電力取水工程穿河管道的河道沖淤計(jì)算二、水面線驗(yàn)證三、地形驗(yàn)證四、方案計(jì)算五、水利工程穿河管道設(shè)計(jì)計(jì)算示例第七節(jié) 數(shù)值模型的工程應(yīng)用一、數(shù)值輸入方法示例二、數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容三、二維模型的使用步驟參考文獻(xiàn)第七章 河道沖刷的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算第一節(jié) 河道沖刷的基本概念一、長(zhǎng)河段沖刷二、局部沖刷第二節(jié) 影響沖刷的主要因素一、發(fā)生長(zhǎng)河段沖刷的原因類型二、局部沖刷的原因及類型第三節(jié) 河床沖刷率和河床慣性一、河床沖刷率的概念二、河床沖刷率和河床慣性的實(shí)驗(yàn)研究三、河床沖刷率在非恒定流河床演變中的應(yīng)用第四節(jié) 局部沖刷及其計(jì)算一、橋下一般沖刷二、橋墩沖刷的研究三、橋墩沖刷的計(jì)算參考文獻(xiàn)

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