Hydraulics of Open Channel Flow pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Butterworth Heinemann

作者:Hubert Chanson

出品人:

页数:652

译者:

出版时间:2004-07-15

价格:USD 80.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780750659789

丛书系列:

图书标签:

水力学
开渠流
流体力学
水文
工程流体
水资源
河道
渠道
水利工程
计算流体力学

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具体描述

Since the publication of its first edition in 1999, 'The Hydraulics of Open Channel Flow' has been praised by professionals, academics, students and researchers alike as the most practical modern textbook on open channel flow available. This new edition includes substantial new material on hydraulic modelling, in particular addressing unsteady open channel flows. There are also many new exercises and projects, including a major new revision assignment. This innovative textbook contains numerous examples and practical applications, and is fully illustrated with photographs. Dr Chanson introduces the basic principles of open channel flow and takes readers through the key topics of sediment transport, hydraulic modelling and the design of hydraulic structures. Features: comprehensive coverage of the basic principles of key application areas of the hydraulics of open channel flow; new exercises and examples added to aid understanding; and ideal for use by students and lecturers in civil and environmental engineering.

河流动力学与水工结构设计：基础理论与工程应用本书导言：在水资源管理、防洪减灾、河流生态修复以及水利基础设施建设等领域，对河流系统的深入理解和精确的工程设计是至关重要的。本书《河流动力学与水工结构设计：基础理论与工程应用》旨在提供一个全面、深入且高度实用的知识体系，覆盖从自然水流的基本物理机制到复杂水工结构设计与运行管理的完整链条。本书的编写团队汇集了数位在水利工程、河流动力学和计算流体力学领域具有丰富实践经验和深厚学术造诣的专家。我们摒弃了纯粹理论的过度推导，力求将前沿科学研究成果与实际工程问题紧密结合，使读者不仅能掌握坚实的理论基础，更能有效地将其应用于解决复杂的现实挑战。全书结构清晰，逻辑严谨，内容深度适中，目标读者群体涵盖水利工程、土木工程、环境科学、地理信息科学等相关专业的本科生、研究生，以及从事水利规划、设计、施工和管理的一线工程师和技术人员。第一部分：河流动力学基础与水文过程本部分着重于构建对自然河流系统运动规律的认知基础，这是所有后续工程设计的前提。第一章：河流形态与水文循环本章首先系统回顾了水文循环的基本概念，包括降水、蒸散发、入渗和地表径流的相互作用。重点探讨了河流形态学的基本要素，如河道坡度、糙率、弯曲度与水力半径的关系。通过分析河流纵向剖面和横向剖面的演化过程，介绍了地貌过程对水流特性的长期影响。我们引入了流域产流模型的经典理论（如单位线法、集总式和分布式模型），并结合现代遥感技术和GIS平台，展示了如何对流域的水文响应进行空间化分析。第二章：水流运动的基本方程本章深入阐述了描述水流运动的核心控制方程——纳维-斯托克斯方程在开放水域中的简化形式。详细推导了圣维南方程组（Saint-Venant Equations），即一维浅水波方程，并讨论了其在不同工况下的适用性与局限性。在二维和三维层面，本章介绍了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程在模拟复杂湍流场中的应用潜力，并着重讲解了湍流模型的选择（如$k-epsilon$模型和$k-omega$模型）及其在水动力学模拟中的敏感性分析。第三章：均匀流与非均匀流分析本章是水力计算的核心。首先，对伯努利方程在实际工程中的应用进行了细致梳理，并引入了曼宁（Manning）公式和谢才（Chezy）公式，系统探讨了河道糙率的确定方法，包括经验值、现场测量及基于植被和泥沙粒径的半经验模型。随后，详细分析了非均匀流（如水面曲线）的计算方法。着重介绍了标准步进法（Standard Step Method）在计算临界坡度、正常水深和各种水面曲线（M、S、C型曲线）中的精确应用。特别针对水坝下游、渠道突变断面等典型结构下的水面变化，提供了详尽的计算步骤和工程实例。第四章：水波动力学与洪水传播本章关注瞬态水流问题。从线性浅水波理论出发，阐释了波速、波长和波高的基本关系。系统分析了洪水波的传播特性，包括波速的受控因素、波形的弥散与衰减。本章的重点在于一维非恒定流的数值解法，详细讲解了特征线法（Method of Characteristics）的原理及其在求解瞬态水流问题中的优势。同时，也介绍了有限差分法和有限体积法在求解大范围洪水淹没模拟中的应用，包括一维、二维模型的构建与校核。第二部分：泥沙输移与河床演变理解水流对河床物质的冲淤作用是稳定河道、保护水工建筑物的基础。第五章：泥沙运动基础理论本章系统介绍了泥沙运动的物理机制。详细区分了泥沙的载荷类型：推移质（Bed Load）和悬移质（Suspended Load）。对泥沙的起动条件进行了深入探讨，介绍了基于临界剪应力、流速的各种起动判据（如Shields图）。对于悬移质输沙，重点讲解了悬移质浓度的垂向分布规律，并介绍了常见的悬沙输沙率公式（如Laursen、Meyer-Peter & Müller公式）。第六章：冲淤计算与河道稳定本章侧重于工程实践中的冲淤分析。讨论了河床糙率随冲淤变化的反作用。介绍了瞬时和长期冲淤计算方法，特别是针对水库、渠首工程、桥墩周围等局部冲刷区域的详细设计规范和计算模型。详细阐述了平衡剖面理论及其在确定河流或渠道设计边坡稳定性的应用。此外，还引入了综合考虑泥沙、水流和河床特性的二维水沙联合模型的基本框架。第三部分：水工结构物的水力设计与分析本部分将理论知识应用于具体的工程结构设计。第七章：水库与大坝的水力特性本章聚焦于水库的设计与运行。内容涵盖水库库容计算、死库容与有效库容的确定。重点分析了大坝的溢洪道设计，包括非常溢洪道和非常泄洪道的泄流能力计算。详细阐述了各种形式的溢洪道（如无喉道、堰式、槽式）的水力特性、消能设计（如阶梯式、末端射流）以及防冲措施。此外，也讨论了水库调度中的水力学意义，如水库蓄清洪水过程的模拟。第八章：渠系建筑物的水力设计本章专注于灌溉和引水工程中的水工构筑物。详细介绍了渠道的超静定、欠静定断面设计原则，以及衬砌材料的选择与水力特性。针对堰、泄水洞、倒虹吸、涵洞等关键建筑物，提供了标准的水力性能计算方法，包括水头损失的估算和流态控制点的确定。重点分析了水力跳跃的形成、位置控制及其在消能中的应用。第九章：渠道与河道的稳定化工程本章处理的是如何通过工程手段维持河流或渠道的长期稳定。详细介绍了柔性防护结构（如格宾网、石笼）和刚性防护结构（如混凝土护坡、块石护坡）的抗冲能力分析与设计。讨论了丁坝、顺坝等导流建筑物的作用机理，及其对河道冲淤分布的影响。特别是针对城市河道整治，系统介绍了生态友好型护岸结构的设计理念和水力学要求，强调结构稳定与生态健康的协同发展。第十章：水工结构物的通航与通鱼设计随着水资源综合利用的推进，水工结构的设计必须考虑通航和生态需求。本章详细阐述了船闸和升船机的基本水力工作原理，包括进出闸水流特性和水头损失计算。在生态设计方面，深入探讨了过鱼设施（如鱼道、人工叠级）的设计水力学，包括对不同鱼类种类适宜流速、水深、坡度的量化指标，以及如何通过水力结构设计确保过鱼设施的有效性。结论与展望：本书的目的是提供一个涵盖基础理论到前沿应用的知识框架。未来的河流工程将更加依赖于精细化、集成化的建模工具和对不确定性因素的有效管理。我们鼓励读者在掌握这些经典方法的基础上，积极探索多学科交叉融合的解决方案，以应对日益复杂的水环境挑战。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本《水力学：明渠水流》的书籍，简直是为我这种工程新人量身定制的宝典！我刚接触到这个领域时，脑子里全是各种复杂的公式和概念，感觉像是在迷雾中摸索。但这本书的叙述方式非常清晰明了，它没有上来就堆砌那些晦涩难懂的数学模型，而是从最基础的水流运动原理讲起，就像一位经验丰富的老教授，循循善诱地引导你进入这个专业领域。尤其是关于曼宁公式的推导和应用，作者用大量的实例和图示来解释，让我这个“视觉型学习者”茅塞顿开。我记得有一次遇到一个设计计算的难题，书里恰好有一个类似的案例分析，那种“啊哈！”的顿悟感至今难忘。它不仅仅是理论的堆砌，更像是一本实战手册，教你如何将理论知识转化为解决实际问题的能力。对于希望打下坚实基础的初学者来说，这本书的价值无可估量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度，让它超越了传统教材的范畴，更像是一部严谨的学术专著。我注意到作者在每一个重要理论介绍之后，都会引用相关的经典文献和最新的研究成果，这使得全书的论证过程充满了说服力和权威性。它不会轻易给出一个“结论”，而是会展示得出这个结论的全部逻辑链条，包括各种假设和限制条件。这对于培养批判性思维至关重要，能让我们在实际工作中，清楚地知道在何种工况下可以使用某个近似公式，又在何种情况下必须采用更精确的数值模拟。它教会的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么这么做”以及“在什么情况下这种做法会失效”。这本书是那种我愿意放在案头，随时翻阅、每次都会有新收获的工具书。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在水利设计院工作多年的工程师，我坦白说，很多老旧的教材在面对现代工程挑战时显得力不从心。但这本书展现出了极强的时代性和前瞻性。它在传统明渠水力学的基础上，融入了对泥沙运动、非均匀流稳定性的深入探讨，这些都是现代水利工程中绕不开的关键点。我特别喜欢它对数值解方法的介绍，虽然没有深入到编写代码的层面，但它清晰地阐述了有限差分法在求解明渠控制方程时的基本思想和适用范围，这对于我未来引入更先进的计算工具非常有指导意义。这本书不是在重复我们二十年前学过的东西，而是在拓宽我们对‘明渠’这一物理系统的认知边界。它更像是一本面向未来的参考书，能帮助我们解决那些标准教科书无法覆盖的疑难杂症。

评分☆☆☆☆☆

老实讲，这本书的排版和插图设计，真的体现了出版方的专业水准。在阅读技术性极强的书籍时，视觉上的舒适度对保持学习兴趣至关重要。这本书的字体选择和行距处理都非常恰到好处，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更值得称赞的是那些示意图和流程图，它们精准地捕捉了水力学问题的核心要素，远比那些模糊不清、年代久远的黑白图要有效得多。特别是涉及到复杂截面水流计算的部分，作者提供了一套完整的步骤分解图，像一张清晰的导航地图，指引读者一步步到达最终的计算结果。对于需要频繁查阅和引用公式的专业人士来说，这种清晰的结构和高质量的图示，极大地提高了工作效率，减少了因信息检索耗费的时间。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书最令人称道的一点，在于它对各种复杂水力现象的系统性梳理。市面上很多教材要么过于偏重理论推导，导致读者脱离实际应用；要么就是过于注重工程应用，使得底层原理被一笔带过。而《水力学：明渠水流》巧妙地找到了一个完美的平衡点。比如，在讲解水面线类型时，它不仅仅罗列了标准的水力学图表，还深入分析了不同边界条件和坡度组合下水流行为的细微差别，这对于我们进行河流整治和渠道设计至关重要。我尤其欣赏作者在讨论非恒定流问题时的逻辑构建，那种层层递进、抽丝剥茧的分析方法，让人在阅读时始终保持高度的专注力。读完这一章，你会觉得那些原本看似混沌不清的动态过程，现在都变得井井有条，清晰可见。这绝对不是一本可以囫囵吞枣的书，它需要你投入时间和精力去细细品味每一个细节。

评分☆☆☆☆☆