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

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出版者:

作者:French, Richard H.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:657.00 元

装帧:

isbn号码:9781887201445

丛书系列:

图书标签:

水力学
开渠水力学
水文
流体力学
工程
水利工程
河流
渠道
水资源
计算水力学

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具体描述

水流动力学基础理论与应用作者： [此处留空，或填写一位经验丰富的工程师/学者的姓名] 出版社： [此处留空，或填写一家专注于工程技术出版的出版社名称] --- 丛书概述本套丛书致力于构建一个全面、深入且极其实用的水利工程学知识体系，重点关注水流在自然和人工渠道中传播、运动的物理规律、数学模型及其在实际工程设计与运营中的应用。丛书内容涵盖了从最基础的流体力学原理到复杂非恒定流、泥沙输移、水质迁移等前沿课题的系统性阐述。我们旨在为土木工程、水利工程、环境工程、地理科学等相关专业的研究人员、工程师和高年级学生提供一本权威的参考资料，帮助读者深刻理解水流现象背后的力学机制，并掌握解决实际水利工程问题的科学工具。 --- 分册介绍本套丛书共分为五卷，结构清晰，层层递进：第一卷：流体力学基础与控制方程（The Foundation: Fluid Mechanics and Governing Equations）核心内容聚焦：深入解析流体静力学和流体力学的基础理论，为后续所有水力学分析奠定坚实的理论基础。本卷首先回顾牛顿力学在流体中的应用，详细推导了流体的本构关系、粘性概念及其对流动的影响。重点阐述了雷诺输运定理（Reynolds Transport Theorem），并基于此推导了连续性方程、动量方程（欧拉形式与纳维-斯托克斯方程）以及能量方程。这些偏微分方程是描述所有水流现象的数学骨架。内容覆盖了理想流体假设下的伯努利方程的推导与应用限制，以及真实粘性流体内部的剪切应力分布。此外，本卷对流动的无量纲化进行了系统讨论，引入了雷诺数、弗劳德数等关键无量纲参数，强调了物理相似性和模型试验设计中的关键原则。本卷的难点在于对矢量分析在流体力学中的应用，以及对速度场、压力场和涡量场的精确描述。第二卷：恒定均匀流与边际水深（Uniform Flow Analysis and Normal Depth Determination）核心内容聚焦：专门处理在理想条件下，水流剖面不随时间和空间变化的经典“恒定均匀流”问题。本卷是水力学分析的基石。它详细阐述了曼宁公式（Manning's Formula）和谢才公式（Chezy Formula）的物理意义、适用范围及参数确定方法。通过平衡重力与沿程阻力，本卷导出了精确计算水力坡度、水力半径和流速的解析方法。关键章节集中于最经济断面（Economical Cross-Sections）的设计原则——即在给定过水面积和材料约束下，如何使湿周最小化以减少水力阻力。此外，对矩形、梯形、圆形和自然河道断面进行了详细的几何特性分析。本卷的重点应用是确定工程设计中的正常水深（Normal Depth），这是渠道设计中必须首先确定的关键参数。对糙率系数（Manning's $n$ 值）的选取、修正及其在不同材料上的经验取值进行了详尽的表格化总结。第三卷：非恒定流与水面曲线（Gradually Varied Flow and Water Surface Profiles）核心内容聚焦：探讨水流深度随空间变化但不随时间变化的“恒定非均匀流”——即水面曲线的形成、分类与计算方法。本卷是水力设计中复杂性显著增加的部分。它基于能量方程的微分形式，导出了明斯基公式（Minkowski's Equation for GVF），即描述水面曲线的微分方程。本卷的核心工作是对所有可能的渠道边界条件（如临界坡度 $S_c$、正常坡度 $S_0$）和水面坡度进行系统分类，识别出标准水面曲线的十种类型（如 M1, S2, C3 等）。计算方法上，本卷详尽介绍了数值积分法，特别是步进法（Step Method）和数值求解法（如Runge-Kutta方法在特定情况下的应用）来求解非线性水面曲线方程。本卷还深入分析了水跃（Hydraulic Jump）的形成条件、位置确定及其在能量消能工程中的应用，特别强调了水跃前后动能和水位的突变关系。第四卷：瞬变流、波浪与水力瞬变（Unsteady Flow, Waves, and Water Hammer）核心内容聚焦：研究水流速度和水位随时间变化的瞬态现象，包括泥沙、污染物迁移和管道系统中的水锤效应。本卷内容转向时间依赖性问题。首先，系统推导并求解圣维南方程组（Saint-Venant Equations），这是描述河流、河口及灌溉系统中一维瞬变流（如洪水波传播）的核心模型。本卷详细介绍了求解这些高度非线性偏微分方程的数值方法，如特征线法（Method of Characteristics）和有限差分法。其次，本卷深入探讨了管道系统中的水锤现象（Water Hammer）。通过分析管道弹性、流体密度变化和瞬时阀门关闭（或开启）引起的压力波传播，推导了瞬态压力升高的理论上限，并介绍了压力释放阀、蓄能器等抑制水锤的工程措施。此外，对水中悬移质的输运和水体污染物随流速变化的对流-弥散方程的简化模型也有所涉猎，侧重于瞬态过程下的物质迁移规律。第五卷：水流阻力、泥沙运动与结构相互作用（Resistance, Sediment Transport, and Structure Interaction）核心内容聚焦：将水力学应用于复杂的泥沙问题、边界层效应，以及水流与工程结构物的相互作用。本卷将理论分析与实际的泥沙工程、水工结构设计相结合。首先，对湍流模型进行了概述，重点讨论了边界层分离、水流切应力对糙率的影响，以及在非标准断面（如冲刷性河床）下的流速分布修正。在泥沙运动部分，本卷详细介绍了泥沙运动的起动判据（如希尔兹曲线的工程应用），并系统讲解了冲刷和淤积过程的平衡方程。对悬移质和推移质的输运公式（如亚当斯公式、拉伊夫公式等）进行了对比和适用性分析。最后，本卷讨论了水流与硬结构（如堰、泄洪道、桥墩）的相互作用。分析了射流扩散、射流弯曲的机理，以及水流作用下的结构物局部冲刷评估方法。本卷的实践性强，提供了大量用于工程评估的经验性图表和计算流程。 --- 目标读者与价值本书是为以下专业人士和学生量身打造的： 1. 水利工程设计师：用于渠道、水库、泄洪设施的精确水力计算和优化设计。 2. 河流动力学研究人员：作为研究自然河流系统、洪水预报和防洪减灾的理论和数值工具箱。 3. 环境工程师：用于水质模型构建、污染物迁移路径分析及水动力学模拟。 4. 研究生及高年级本科生：作为流体力学和水力学高级课程的指定教材或核心参考书。本套丛书的独特价值在于，它不仅停留在理论推导层面，更通过大量的工程实例、经验公式的来源解析以及与现代数值计算方法的结合，确保读者能够将严谨的理论转化为可靠的工程决策。我们坚信，对水流动力学核心原理的透彻理解，是解决未来水资源挑战的关键。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书提供了一种非常成熟且全面的视角来看待开放水流系统。它不仅仅停留在计算流量和水位这种基础操作层面，而是更侧重于系统的稳定性和长期演化。我尤其欣赏作者对“动力学平衡”的强调，这不仅仅是关于瞬时状态的描述，更是关于如何设计一个能够抵抗自然扰动的系统。在涉及到水工结构物（如堰和涵洞）对上游和下游水流影响的分析时，作者展示了对能量损失系数和局部阻力项的细致考量，这种对细节的关注度，区分了“能做”和“做好”一个水利工程之间的鸿沟。这本书的价值在于它培养了一种系统性思维，让你在看到一条河流或一个水工构筑物时，能够从水力、泥沙、结构稳定等多个维度进行综合评估。对于任何一位希望将理论知识转化为可靠工程实践的专业人士而言，这本书都是一本可以长期翻阅、常读常新的参考经典。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度确实令人印象深刻，它绝非泛泛而谈的入门读物，而是真正深入到了水动力学的核心地带。我尤其对其中关于过渡流和水跃（Hydraulic Jump）的分析部分感到震撼。作者对能量和动量守恒定律的运用达到了炉火纯青的地步，他不仅解释了水跃形成的原因和其后的能量耗散机制，还详细列举了如何利用水跃来消能的工程实例，比如溢洪道的尾水渠设计。那种层层递进的逻辑推导，像是在解开一个复杂的谜题，每一步都清晰可见，逻辑链条严密得让人挑不出刺。更难得的是，作者没有停留在理论推导上，他流畅地将这些理论与现代的数值模拟技术联系起来，提到了有限差分法在求解浅水波方程中的应用潜力。虽然书中并未提供完整的编程代码，但那种指引方向的学术视野，已经足够让我这个在数字建模领域摸爬滚打的人感到茅塞顿开。对于那些希望从“知道”水力学公式，到“理解”水力学本质的人来说，这本书无疑是一座宝库，它提供的知识密度非常高，需要细细品味，才能领悟其精髓。

评分☆☆☆☆☆

这本书的图表制作和排版设计，也值得称赞一番。在处理三维流动问题或复杂水面线路径时，很多同类书籍的图示往往模糊不清，让人难以分辨方向和深度。但《Open Channel Hydraulics》在这方面做得极为出色，清晰的剖面图和平面图，配合恰到好处的标注，大大降低了理解复杂几何形态的难度。尤其是在讲解非恒定流（Unsteady Flow）时，对圣维南方程（Saint-Venant Equations）的介绍，作者采用了分步展开的方式，先从一维简化入手，逐步引入时间导数和截面变化项，这种循序渐进的教学法，极大地减轻了初学者的认知负担。我记得以前看其他教材时，面对双曲型偏微分方程常常感到头大，但在这里，通过对洪水传播过程的生动描述，我反而能抓住其物理意义——即信息（波）如何在渠道中向前推进。这种对教学媒介的精心打磨，使得这本书不仅是知识的载体，更是一种高效的学习工具。

评分☆☆☆☆☆

《Open Channel Hydraulics》这本书，坦白说，我刚拿到手的时候，心里是有点忐忑的。毕竟水力学这个领域，听起来就充满了复杂的数学和晦涩的理论。我原本以为会是一本标准的教科书，堆满了公式和图表，读起来会像是在啃一块硬邦邦的石头。然而，翻开第一页，我就发现事情有些不一样了。作者的处理方式非常巧妙，他没有一上来就抛出纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations）这种“拦路虎”，而是选择从更直观的物理现象入手，比如河道中的水流是如何加速，又是如何减速的。他用大量的实际工程案例来佐证理论，这让那些抽象的概念瞬间变得鲜活起来。比如，在讲解均匀流和非均匀流时，他不仅仅是给出了曼宁公式（Manning's equation）这类经典工具，更深入探讨了边界条件对流态的影响，这一点对于实际设计至关重要。我特别欣赏其中对冲淤和冲刷问题的讨论，那部分内容简直是为水利工程师量身定做的，实用性极强，让人感觉这不是一本死板的学术著作，而更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地指导你如何应对真实的水流挑战。读完对水面曲线的章节，我感觉自己对水在不同坡度下表现出的那种“脾气”有了更深层次的理解，不再是生硬地套公式，而是真正理解了水流背后的驱动力。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我最喜欢的是这本书在叙事上的那种“老派”的严谨与现代洞察力的完美结合。在谈及渗流问题，也就是地下水与地表水相互作用的部分时，作者展现了令人惊叹的跨学科视野。他没有将地下水流简单地视为一个独立的章节，而是将其有机地融入到渠道稳定性的讨论中去，这才是真实世界水文过程的写照。想象一下，你在设计一个渠道边坡时，如果只考虑明渠水流的剪切力而忽略了地下水位的变化带来的孔隙水压力，那设计无疑是有缺陷的。这本书的厉害之处就在于，它提醒我们，水力学远不止于河道表面上的那一层流动，它根植于更广阔的土力学和水文地质背景之中。他对“临界流”概念的阐述也极其到位，通过对谢才（Chezy）公式的修正和发展，展示了工程实践如何驱动理论的进步。那种历史的厚重感和对工程经验的尊重，让这本书读起来充满了人情味，仿佛不是一个冰冷的算法，而是无数工程师智慧的结晶。

评分☆☆☆☆☆