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水力学渗流研究论文

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水力学渗流研究论文

渗流系数的定义:单位水力梯度下单位时间内通过的单宽流量。【扩展】在岩土空隙中运动的地下水叫做渗流。渗流理论在水利、土建、给水排水、环境保护、地质、石油、化工等许多领域都有广泛的应用。在水利工程中,最常用的渗流问题有:土壤及透水地基上水工建筑物的渗漏及稳定,水井、集水廊道等集水建筑物的设计计算,水库及河渠边岸的侧渗等等。这些渗流问题,就其水力学方面看,应注意以下问题:一、确定渗流流量;二、确定浸润线的位置;三、确定渗透压强和渗透压力;四、确定渗透流速。液体在多孔介质中的流动。天然多孔介质包括土体和岩层等多孔性和裂隙性介质。水利工程中有很多方面涉及渗流。例如水工建筑物的透水地基中以及与建筑物连接的岩层或土体中的绕渗及渗流、挡水土坝中的渗流、灌溉抽水或施工排水时在地层中引起的渗流等。主要研究的渗流问题是:渗流区域内的水头或地下水位的分布、渗流量的确定、渗流作用于建筑物基底上的力、渗流速度分布及其引起的土体结构变形等。由于作为渗流通道的孔隙尺寸微小但数量众多,且表面积很大,所以渗流阻力较大,渗流流动速度较慢,因而惯性力和动能往往可以不计。

地下水的补给、径流和排泄是地下水循环的三个基本环节,也是地下水水量和水质形成最重要的控制因素,也一直是水文地质学家关注的基础理论。

一、地下水的补给和排泄方式与影响因素

(一)地下水补给和排泄的方式

地下水的补给和排泄是指地下水和外界水体发生水量交换作用的正向(收入)和反向(支出)行为。例如,对于大气水,它既可以降水或凝结水形式通过包气带补给地下水;当地下水埋藏深度不大时,它又可以通过蒸发排泄到大气中。对于地表水,在一些地区(如干旱地区的冲、洪积扇的顶部,某些岩溶区)河水常常渗漏补给地下水;而在另一些地区(河流作为当地侵蚀基准面并切割含水层时)地下水又大量向河流排泄。泉水则是地下水集中排泄到地表的一种特殊形式。

对于不同的含水层之间,在水平方向上,下游分布的含水层可以得到上游含水层中的地下水径流的补给,但对上游含水层来说,则为径流排泄。在垂向剖面上不同深度的含水层之间,当各含水层的水头压力不同时,则水头压力较大的含水层中的地下水将通过其间的弱渗透岩层或某种渗流通道补给水头压力较小的含水层,而对水头压力较大的补给含水层来说一般称之为越流排泄,对获得补给的含水层来说称之为越流补给。

人为活动对于地下水既可有补给作用,也有排泄作用。例如,地下水可通过人工修建的水渠、水库、农田灌区以及专门的地下水人工回灌工程而获得补给;另一方面随着人类社会大规模的开发利用地下水,在许多地区,人为的开采已成为区域地下水排泄的主要方式。

就地球大陆上的地下水而言,大气降水的入渗补给最为普遍,对水资源量的形成最为重要;河水的渗漏,只发生在局部的地段,但是它对干旱、半干旱地区地下水资源量的形成有极大的作用;地下水的径流补给和越流补给,实际是含水层之间或含水层内部水量交换一种方式。因为这两种补给并没增加某一地下水流系统总的补给量。但在开采条件下,这两种补给量可能对取水工程的产水量有很大的意义。关于凝结水的补给,只发生在昼夜温差较大的沙漠、高山地区。

地下水的排泄方式,则视含水层的类型和埋藏条件而异。从全球大陆整个地下水圈来看,潜水的蒸发、地下水向河流的宣泄(包括泉排泄)以及数量越来越大的人工开采,无疑是三种最主要的排泄方式。潜水的蒸发主要发生在地下水埋深不大的平原区;河流排泄主要发生在丘陵山区;而人工开采量最大的则是平原区的孔隙地下水和岩溶水。

(二)地下水补给和排泄的影响因素

通过水文地质学家们多年的观察研究,对于控制地下水主要补给和排泄作用的自然及人为因素,已有深刻的认识。

影响大气降水入渗补给地下水的因素比较复杂,其中年降水总量、包气带特征和地形条件影响最大,降水的时空特征、地下水埋深、地面植被状况也有一定影响。而潜水的蒸发消耗则主要与潜水位的埋藏深度和包气带土层渗透性有关。

地表水对地下水的补给作用主要发生在地表水水位高出地下水位的地段,其补给量的大小则与渗漏补给段岩石的渗透性有关,干旱和半干旱地区的山前扇形地的上部和地下水深埋的岩溶山区,是河水补给地下水最有利的地段。在我国西北地区,许多山间盆地和山前平原区,地下水资源的70%~85%几乎都来源于山区河水的渗漏补给。

地下水径流的补给(又称侧向补给量)和排泄作用,主要决定于含水层的渗透性、过水断面面积以及地下水的水力坡度。径流、补给和排泄,一般在径流条件较好的岩溶水区和山前平原区的中—上部位,对地下水资源的形成有较大的意义。

地下水越流补给和排泄作用,主要决定于相邻含水层之间相对隔水层渗透性、厚度以及补、排含水层之间的水头差。在天然条件下,两者之间的水头差一般很小,因此,补、排水量有限,但当其从其中一个含水层大量取水后,由于水头差的加大,则大大增加非开采含水层对开采含水层的越流补给量。当开采平原区深部承压含水层时,上部潜水含水层的越流补给常常要占很大比重。

二、地下水补、排量的研究方法

地下水的补给和排泄量都可用来表征地下水资源的多少。因此水文地质学家们一直都很重视地下水补给量和排泄量的确定方法。研究方法可以归结为两类,即直接的实测法和模型计算法。

直接测定法:应该说这是最为可靠的方法,但是许多地下水补给项和排泄项的水量形成过程十分复杂,影响因素很多,因此很难设计出科学的测验方法,也很难判断测量结果的可靠性和代表性。到目前为止,真正能够直接测量到的补给和排泄量,只有地下水的泉水排泄量和某些河流段地下水对河的排泄量和河流对地下水的补给量。

对地下水补给最重要的降水入渗量和排泄中最重要的潜水蒸发量,水文地质学家力图设计出直接测定它们的仪器装置。图3-7所示的地中渗透仪,便是目前各国普遍使用的一种测量降水入渗补给强度和潜水蒸发强度的装置。整个装置是根据连通管原理设计的,连通管的室外一端装置有数个代表当地包气带岩性的土柱,通过室内的水位调节管可控制土柱内的潜水位;量筒中收集到的水量即为降水对地下水的入渗补给量;给水瓶中消耗的水量即为潜水的蒸发排泄量,尽管这个装置的原理是正确的,但它还是难于反映出客观上复杂多变的包气带土层结构、潜水位的不同埋深与降水入渗与潜水蒸发的种种复杂因素,因而还是不尽如意。根据这个原理设计出的类似装置,也可测量灌溉水的入渗补给量和沙漠地区的凝结水补给量。

图3-7 地中渗透计示意图

模型计算法:把补给或排泄的渗流(饱和或非饱和的)概化成一定的渗流运动模式,再采用相应的数学模型计算出补给量或排泄量。例如,对于含水层之间的越流补给(或排泄量)、地下水径流补给(或排泄量),一般都可采用达西公式进行计算。

目前水文地质界研究最多的是降水入渗补给量的计算模型。在20世纪60年代之前是根据用各种方法确定的大气降水入渗系数去计算降水的入渗补给量。所谓降水入渗系数是指:大气降水入渗补给量与大气降水量(一般以水柱高度为单位)之比值。因此,某一地区的大气降水入渗补给地下水量(Q渗),可用下式计算:

现代水文地质学

式中:F——计算区面积(m2);

x——年降水量(m);

a——降水入渗系数(无因次)。

上式中的降水入渗系数,可根据计算区内代表性地段,可近似表征降水入渗补给量且易取值的地下水的补给或消耗项以及补给区面积来计算。例如,对于某些降水是惟一补给来源,泉流量是惟一排泄方式的岩溶泉域,其降水入渗系数(a)则近似等于岩溶大泉流量与泉城(泉水的地下汇水范围)内的大气降水量之比。

自20世纪60年代之后,随着水文地质学家对包气带含水量的分布规律研究工作的深入和土壤水分观测技术的进步,相继提出了一些以包气带土层含水率分布为基础的降水入渗补给量的计算模型。现主要介绍目前已广泛使用的零通量面法。

图3-8 包气带土层含水率剖面

图3-8是采用中子水分仪或负压计所测得的Δt时段内包气带不同深度含水率变化剖面:t1为补给期内某一时刻含水率曲线;t2为非补给期内某一时刻的含水率曲线。Z0为水分零通量面(记作DZEP)位置深度,零通量面是指水分通量为零的面,它是水分蒸发影响的下限深度。该面以上水分向上运移,消耗于蒸发与蒸腾;该面以下水分缓慢下移,最终补给潜水,故零通量面可作为测算降水入渗补给量和潜水蒸发量的一个分界面。

按质量守恒原理,当剖面上无其他水量源汇项存在时,潜水所获得的降水入渗补给量,将等于DZEP面以下全年各时段内包气带剖面水分储存量的减少量。设包气带剖面有i个含水率观测点,ΔZi为每个观测点所代表土柱高度(i=1,2,…,m),年内的观测时段数j为1,2…k,故全年的降水入渗补给量可用下式计算:

现代水文地质学

式中:Q(Z,tj)和Q(Z,tj+1)为某一深度土柱相邻时段的含水率。

按同样的原理,用DZEP面以上不同时段的包气带含水率变化曲线也可推出与上式形式类似的陆面蒸发及蒸腾量的计算公式。

三、地下水的径流特征

地下水和地表水一样,除了某些构造上的封闭盆地和古老的封存水外,总是处在不断流动的状态。这种不断流动的地下水体即称为地下水径流(简称地下径流)。

地下径流是连接地下水补给与排泄的中间环节,或者说地下径流是地下水补给量转化为排泄量的中间过程。因此地下径流量的大小可表征地下水补给量的丰、贫程度,或者可说表征出地下水资源的更新能力;同时地下径流在流经途径中与岩石组分的化学作用和与外围环境的物质或能量交换作用也决定了地下水的水质特征。因此,研究地下水的径流特征是研究地下水资源质与量形成的一个重要的基础理论。

(一)地下水的径流要素

地下径流要素包括:径流方向、径流强度及径流量。

地下水的总体流向总是从补给区指向排泄区,但在基岩裂隙山区,地下径流的流向在很大程度上受到阻水地质界面和强透水通道分布方向的制约,可以在小范围内出现较大的变化。

地下水的径流强度:径流强度包括了两方面的科学含意,一是指地下水流动速度的大小,二是指通过某一径流断面的流量大小。但地下水的实际流速和径流量都是不易实际测定的数据,故在水文地质学中,经常用另一个指标——地下径流模数(Mg)表征地下径流的强度。地下水径流模数是指单位时间从每一平方公里含水层分布面积上流出的地下水量。其计算公式为:

现代水文地质学

式中:F——含水层分布面积(km2);

Q——含水层的地下径流量(m3/d),可根据达西公式计算或实际测定。

地下径流条件的好和差,决定于一系列的地质及自然地理因素,其中最重要的影响因素是含水层的渗透性和地下水的水力坡度。一般说岩层的渗透性愈好,水力坡度越大则径流条件就越好;如果地下水的水力坡度很小(如平原区,盆地中心),即使含水层的透水性再好,径流条件也不会好。同样,如果水力坡度再大,岩石的渗透性很差,也不可能有好的径流条件。

(二)地下径流的表述方法

在20世纪40年代以前,水文地质学家们一般都把地下水径流看作平面的二维运动,因此,采用了平面上的等水位线图(或称地下水位等高线图)来反应地下水的径流特征,垂直等水位线的方向即为地下水的径流方向;等水位线的间距可反映出地下水的水力坡度。

从20世纪40年代起,随着研究工作的深入,水文地质学家们发现,在大多数情况下,地下水的垂向运动是不能忽略的,否则很多有关地下水的理论与实际问题都无法解决。1940年赫伯特(M.K.Hubbertt)首先在其论文中发表了反映地下水水平和垂向运动特征的河间地块地下水的剖面流网(图3-9)。

剖面流网的引入,把传统水文地质学理论带入了新的科学境界,以赫伯特的河间地块地下水流网图为例,深入分析后可以得到以下认识:①由河间地块分水岭到两侧的河谷,地下径流方向经历了由上到下→接近水平→再从下到上的复杂变换过程;②在地下水补给区的分水岭上,随着深度的增加,地下水水头压力逐渐减小,而在地下水排泄区的河谷地带,则随着深度增加,水头值增大;③由分水岭到河谷,流线越来越密集,地下径流加强,径流量增大;④由地表向深部地下径流逐渐减弱;⑤即使整个河间地块为均质含水层,但含水层的不同地段和不同深度上,地下水水头值也是变化的。在河谷地段的深井,无须有隔水层的存在,也可以开凿出自流或承压水井。因此,对传统潜水和承压水的概念应重新进行定义。

图3-9 河间地块流网图

(三)地下水系统

地下水系统是20世纪60年代开始,托特(J.Toth)、弗里泽(R.A.Freeze)、威瑟斯庞(P.A.Witherspoon)以及英格伦(G.B.Engelen)等人用系统理论方法研究地下水区域径流特征后,得出来的一项重要成果,也是水文地质学家为解决人类大规模开采地下水资源时所产生的区域资源平衡和环境负效应问题而不得不去研究的问题。同时也为揭示地下水的区域化学特征和水温变化特征提供了依据。

1963年托特在严格的假定条件下,利用解析解绘制出均质各向同性潜水盆地中理论的地下水流系统图(图3-10),他在分析区域地下水径流特征后得出结论:即使是在均质各向同性的潜水盆地中,在不同水势分布条件下,也可存在三个不同级次(不同深度、不同范围)的地下水流系统,即局部的、中间的和区域的水流系统。随后,弗里泽和威琴斯庞利用数值解得出了层状非均质介质中的地下水流系统图。与此同时,荷兰的英格伦教授,进一步分析了形成地下水流动系统的物理机制,建立了一套着重解决水文地质问题的地下水流系统概念与方法。我国的著名水文地质学家陈梦熊及时将地下水系统理论引入中国,并在某些方面发展了这一理论,应用这一理论解决了中国许多地区的区域地下水资源评价与开发问题(陈梦熊,1998)。

关于“地下水系统”至今尚未形成一个完整的、为绝大多数水文地质学家所赞同的科学定义。

国际上知名的水文地质学家荷兰阿姆斯特丹自由大学的英格伦教授认为“地下水系统”可以看作在时间和空间上具有四维性质、能量不断新陈代谢的有机整体。陈梦熊院士认为:“地下水系统是一个错综复杂,受各种天然因素、人为因素所控制,具有不同等级的互有联系又互相影响,在时空分布上具有四维性质和各自特征,不断运动演化的若干独立单元的统一体”。在这里,本书作者认为把以上定义末尾的“若干独立单元的统一体”一词,改为“若干独立又具统一性的水动力单元”,也许更为合适。

图3-10 均质各向同性潜水盆地中的理论流动系统

关于地下水系统的结构与分级,作为大范围的区域性地下水系统,一般多与地表水的某一级流域或盆地相对应。每一独立地下水系统下,又可根据区域地下水的补排条件、次级水系、含水层结构、水动力或水化学特征,进一步划分为若干亚系统,以及再下一级的子系统。

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流体力学fluid mechanics主要研究在各种力的作用下,流体本身的状态,以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。流体力学是力学的一个分支,它主要研究流体本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。流体力学中研究得最多的流体是水和空气。它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律,常常还要用到热力学知识,有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和物理学、化学的基础知识。1738年伯努利出版他的专著时,首先采用了水动力学这个名词并作为书名;1880年前后出现了空气动力学这个名词;1935年以后,人们概括了这两方面的知识,建立了统一的体系,统称为流体力学。除水和空气以外,流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。气象、水利的研究,船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行,可燃气体或炸药的爆炸,以及天体物理的若干问题等等,都广泛地用到流体力学知识。许多现代科学技术所关心的问题既受流体力学的指导,同时也促进了它不断地发展。1950年后,电子计算机的发展又给予流体力学以极大的推动。流体力学的发展简史流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。古时中国有大禹治水疏通江河的传说;秦朝李冰父子带领劳动人民修建的都江堰,至今还在发挥着作用;大约与此同时,古罗马人建成了大规模的供水管道系统等等。对流体力学学科的形成作出第一个贡献的是古希腊的阿基米德,他建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论,奠定了流体静力学的基础。此后千余年间,流体力学没有重大发展。直到15世纪,意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题;17世纪,帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学,却是随着经典力学建立了速度、加速度,力、流场等概念,以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。17世纪,力学奠基人牛顿研究了在流体中运动的物体所受到的阻力,得到阻力与流体密度、物体迎流截面积以及运动速度的平方成正比的关系。他针对粘性流体运动时的内摩擦力也提出了牛顿粘性定律。但是,牛顿还没有建立起流体动力学的理论基础,他提出的许多力学模型和结论同实际情形还有较大的差别。之后,法国皮托发明了测量流速的皮托管;达朗贝尔对运河中船只的阻力进行了许多实验工作,证实了阻力同物体运动速度之间的平方关系;瑞士的欧拉采用了连续介质的概念,把静力学中压力的概念推广到运动流体中,建立了欧拉方程,正确地用微分方程组描述了无粘流体的运动;伯努利从经典力学的能量守恒出发,研究供水管道中水的流动,精心地安排了实验并加以分析,得到了流体定常运动下的流速、压力、管道高程之间的关系——伯努利方程。欧拉方程和伯努利方程的建立,是流体动力学作为一个分支学科建立的标志,从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。从18世纪起,位势流理论有了很大进展,在水波、潮汐、涡旋运动、声学等方面都阐明了很多规律。法国拉格朗日对于无旋运动,德国赫尔姆霍兹对于涡旋运动作了不少研究……。在上述的研究中,流体的粘性并不起重要作用,即所考虑的是无粘流体。这种理论当然阐明不了流体中粘性的效应。19世纪,工程师们为了解决许多工程问题,尤其是要解决带有粘性影响的问题。于是他们部分地运用流体力学,部分地采用归纳实验结果的半经验公式进行研究,这就形成了水力学,至今它仍与流体力学并行地发展。1822年,纳维建立了粘性流体的基本运动方程;1845年,斯托克斯又以更合理的基础导出了这个方程,并将其所涉及的宏观力学基本概念论证得令人信服。这组方程就是沿用至今的纳维-斯托克斯方程(简称N-S方程),它是流体动力学的理论基础。上面说到的欧拉方程正是N-S方程在粘度为零时的特例。普朗特学派从1904年到1921年逐步将N-S方程作了简化,从推理、数学论证和实验测量等各个角度,建立了边界层理论,能实际计算简单情形下,边界层内流动状态和流体同固体间的粘性力。同时普朗克又提出了许多新概念,并广泛地应用到飞机和汽轮机的设计中去。这一理论既明确了理想流体的适用范围,又能计算物体运动时遇到的摩擦阻力。使上述两种情况得到了统一。20世纪初,飞机的出现极大地促进了空气动力学的发展。航空事业的发展,期望能够揭示飞行器周围的压力分布、飞行器的受力状况和阻力等问题,这就促进了流体力学在实验和理论分析方面的发展。20世纪初,以儒科夫斯基、恰普雷金、普朗克等为代表的科学家,开创了以无粘不可压缩流体位势流理论为基础的机翼理论,阐明了机翼怎样会受到举力,从而空气能把很重的飞机托上天空。机翼理论的正确性,使人们重新认识无粘流体的理论,肯定了它指导工程设计的重大意义。机翼理论和边界层理论的建立和发展是流体力学的一次重大进展,它使无粘流体理论同粘性流体的边界层理论很好地结合起来。随着汽轮机的完善和飞机飞行速度提高到每秒50米以上,又迅速扩展了从19世纪就开始的,对空气密度变化效应的实验和理论研究,为高速飞行提供了理论指导。20世纪40年代以后,由于喷气推进和火箭技术的应用,飞行器速度超过声速,进而实现了航天飞行,使气体高速流动的研究进展迅速,形成了气体动力学、物理-化学流体动力学等分支学科。以这些理论为基础,20世纪40年代,关于炸药或天然气等介质中发生的爆轰波又形成了新的理论,为研究原子弹、炸药等起爆后,激波在空气或水中的传播,发展了爆炸波理论。此后,流体力学又发展了许多分支,如高超声速空气动力学、超音速空气动力学、稀薄空气动力学、电磁流体力学、计算流体力学、两相(气液或气固)流等等。这些巨大进展是和采用各种数学分析方法和建立大型、精密的实验设备和仪器等研究手段分不开的。从50年代起,电子计算机不断完善,使原来用分析方法难以进行研究的课题,可以用数值计算方法来进行,出现了计算流体力学这一新的分支学科。与此同时,由于民用和军用生产的需要,液体动力学等学科也有很大进展。20世纪60年代,根据结构力学和固体力学的需要,出现了计算弹性力学问题的有限元法。经过十多年的发展,有限元分析这项新的计算方法又开始在流体力学中应用,尤其是在低速流和流体边界形状甚为复杂问题中,优越性更加显著。近年来又开始了用有限元方法研究高速流的问题,也出现了有限元方法和差分方法的互相渗透和融合。从20世纪60年代起,流体力学开始了流体力学和其他学科的互相交叉渗透,形成新的交叉学科或边缘学科,如物理-化学流体动力学、磁流体力学等;原来基本上只是定性地描述的问题,逐步得到定量的研究,生物流变学就是一个例子。流体力学的研究内容流体是气体和液体的总称。在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体,所以流体力学是与人类日常生活和生产事业密切相关的。大气和水是最常见的两种流体,大气包围着整个地球,地球表面的70%是水面。大气运动、海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等)乃至地球深处熔浆的流动都是流体力学的研究内容。20世纪初,世界上第一架飞机出现以后,飞机和其他各种飞行器得到迅速发展。20世纪50年代开始的航天飞行,使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。航空航天事业的蓬勃发展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的发展紧密相连的。这些学科是流体力学中最活跃、最富有成果的领域。石油和天然气的开采,地下水的开发利用,要求人们了解流体在多孔或缝隙介质中的运动,这是流体力学分支之一——渗流力学研究的主要对象。渗流力学还涉及土壤盐碱化的防治,化工中的浓缩、分离和多孔过滤,燃烧室的冷却等技术问题。燃烧离不开气体,这是有化学反应和热能变化的流体力学问题,是物理-化学流体动力学的内容之一。爆炸是猛烈的瞬间能量变化和传递过程,涉及气体动力学,从而形成了爆炸力学。沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工中气体催化剂的运动等,都涉及流体中带有固体颗粒或液体中带有气泡等问题,这类问题是多相流体力学研究的范围。等离子体是自由电子、带等量正电荷的离子以及中性粒子的集合体。等离子体在磁场作用下有特殊的运动规律。研究等离子体的运动规律的学科称为等离子体动力学和电磁流体力学,它们在受控热核反应、磁流体发电、宇宙气体运动等方面有广泛的应用。风对建筑物、桥梁、电缆等的作用使它们承受载荷和激发振动;废气和废水的排放造成环境污染;河床冲刷迁移和海岸遭受侵蚀;研究这些流体本身的运动及其同人类、动植物间的相互作用的学科称为环境流体力学 (其中包括环境空气动力学、建筑空气动力学)。这是一门涉及经典流体力学、气象学、海洋学和水力学、结构动力学等的新兴边缘学科。生物流变学研究人体或其他动植物中有关的流体力学问题,例如血液在血管中的流动,心、肺、肾中的生理流体运动和植物中营养液的输送。此外,还研究鸟类在空中的飞翔,动物在水中的游动,等等。因此,流体力学既包含自然科学的基础理论,又涉及工程技术科学方面的应用。此外,如从流体作用力的角度,则可分为流体静力学、流体运动学和流体动力学;从对不同“力学模型”的研究来分,则有理想流体动力学、粘性流体动力学、不可压缩流体动力学、可压缩流体动力学和非牛顿流体力学等。流体力学的研究分支纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes equations),以克劳德-路易·纳维(Claude-Louis Navier)和乔治·盖伯利尔·斯托克斯命名,是一组描述象液体和空气这样的流体物质的方程。这些方程建立了流体的粒子动量的改变率(加速度)和作用在液体内部的压力的变化和耗散粘滞力(类似于摩擦力)以及重力之间的关系。这些粘滞力产生于分子的相互作用,能告诉我们液体有多粘。这样,纳维-斯托克斯方程描述作用于液体任意给定区域的力的动态平衡。他们是最有用的一组方程之一,因为它们描述了大量对学术和经济有用的现象的物理过程。它们可以用于建模天气,洋流,管道中的水流,星系中恒星的运动,翼型周围的气流。它们也可以用于飞行器和车辆的设计,血液循环的研究,电站的设计,污染效应的分析,等等。纳维-斯托克斯方程依赖微分方程来描述流体的运动。这些方程,和代数方程不同,不寻求建立所研究的变量(譬如速度和压力)的关系,而是建立这些量的变化率或通量之间的关系。用数学术语来讲,这些变化率对应于变量的导数。这样,最简单情况的0粘滞度的理想流体的纳维-斯托克斯方程表明加速度(速度的导数,或者说变化率)是和内部压力的导数成正比的。这表示对于给定的物理问题的纳维-斯托克斯方程的解必须用微积分的帮助才能取得。实用上,只有最简单的情况才能用这种方法解答,而它们的确切答案是已知的。这些情况通常设计稳定态(流场不随时间变化)的非湍流,其中流体的粘滞系数很大或者其速度很小(小的雷诺数)。对于更复杂的情形,例如厄尔尼诺这样的全球性气象系统或机翼的升力,纳维-斯托克斯方程的解必须借助计算机。这本身是一个科学领域,称为计算流体力学。(1)基本假设在解释纳维-斯托克斯方程的细节之前,首先,必须对流体作几个假设。第一个是流体是连续的。这强调它不包含形成内部的空隙,例如,溶解的气体的气泡,而且它不包含雾状粒子的聚合。另一个必要的假设是所有涉及到的场,全部是可微的,例如压强,速度,密度,温度,等等。该方程从质量,动量,和能量的守恒的基本原理导出。对此,有时必须考虑一个有限的任意体积,称为控制体积,在其上这些原理很容易应用。该有限体积记为Ω,而其表面记为ƏΩ。该控制体积可以在空间中固定,也可能随着流体运动。这会导致一些特殊的结果,我们将在下节看到。流体力学的研究方法进行流体力学的研究可以分为现场观测、实验室模拟、理论分析、数值计算四个方面:现场观测是对自然界固有的流动现象或已有工程的全尺寸流动现象,利用各种仪器进行系统观测,从而总结出流体运动的规律,并借以预测流动现象的演变。过去对天气的观测和预报,基本上就是这样进行的。不过现场流动现象的发生往往不能控制,发生条件几乎不可能完全重复出现,影响到对流动现象和规律的研究;现场观测还要花费大量物力、财力和人力。因此,人们建立实验室,使这些现象能在可以控制的条件下出现,以便于观察和研究。同物理学、化学等学科一样,流体力学离不开实验,尤其是对新的流体运动现象的研究。实验能显示运动特点及其主要趋势,有助于形成概念,检验理论的正确性。二百年来流体力学发展史中每一项重大进展都离不开实验。模型实验在流体力学中占有重要地位。这里所说的模型是指根据理论指导,把研究对象的尺度改变(放大或缩小)以便能安排实验。有些流动现象难于靠理论计算解决,有的则不可能做原型实验(成本太高或规模太大)。这时,根据模型实验所得的数据可以用像换算单位制那样的简单算法求出原型的数据。现场观测常常是对已有事物、已有工程的观测,而实验室模拟却可以对还没有出现的事物、没有发生的现象(如待设计的工程、机械等)进行观察,使之得到改进。因此,实验室模拟是研究流体力学的重要方法。理论分析是根据流体运动的普遍规律如质量守恒、动量守恒、能量守恒等,利用数学分析的手段,研究流体的运动,解释已知的现象,预测可能发生的结果。理论分析的步骤大致如下:首先是建立“力学模型”,即针对实际流体的力学问题,分析其中的各种矛盾并抓住主要方面,对问题进行简化而建立反映问题本质的“力学模型”。流体力学中最常用的基本模型有:连续介质、牛顿流体、不可压缩流体、理想流体、平面流动等。其次是针对流体运动的特点,用数学语言将质量守恒、动量守恒、能量守恒等定律表达出来,从而得到连续性方程、动量方程和能量方程。此外,还要加上某些联系流动参量的关系式(例如状态方程),或者其他方程。这些方程合在一起称为流体力学基本方程组。求出方程组的解后,结合具体流动,解释这些解的物理含义和流动机理。通常还要将这些理论结果同实验结果进行比较,以确定所得解的准确程度和力学模型的适用范围。从基本概念到基本方程的一系列定量研究,都涉及到很深的数学问题,所以流体力学的发展是以数学的发展为前提。反过来,那些经过了实验和工程实践考验过的流体力学理论,又检验和丰富了数学理论,它所提出的一些未解决的难题,也是进行数学研究、发展数学理论的好课题。按目前数学发展的水平看,有不少题目将是在今后几十年以内难于从纯数学角度完善解决的。在流体力学理论中,用简化流体物理性质的方法建立特定的流体的理论模型,用减少自变量和减少未知函数等方法来简化数学问题,在一定的范围是成功的,并解决了许多实际问题。对于一个特定领域,考虑具体的物理性质和运动的具体环境后,抓住主要因素忽略次要因素进行抽象化也同时是简化,建立特定的力学理论模型,便可以克服数学上的困难,进一步深入地研究流体的平衡和运动性质。20世纪50年代开始,在设计携带人造卫星上天的火箭发动机时,配合实验所做的理论研究,正是依靠一维定常流的引入和简化,才能及时得到指导设计的流体力学结论。此外,流体力学中还经常用各种小扰动的简化,使微分方程和边界条件从非线性的变成线性的。声学是流体力学中采用小扰动方法而取得重大成就的最早学科。声学中的所谓小扰动,就是指声音在流体中传播时,流体的状态(压力、密度、流体质点速度)同声音未传到时的差别很小。线性化水波理论、薄机翼理论等虽然由于简化而有些粗略,但都是比较好地采用了小扰动方法的例子。每种合理的简化都有其力学成果,但也总有其局限性。例如,忽略了密度的变化就不能讨论声音的传播;忽略了粘性就不能讨论与它有关的阻力和某些其他效应。掌握合理的简化方法,正确解释简化后得出的规律或结论,全面并充分认识简化模型的适用范围,正确估计它带来的同实际的偏离,正是流体力学理论工作和实验工作的精华。流体力学的基本方程组非常复杂,在考虑粘性作用时更是如此,如果不靠计算机,就只能对比较简单的情形或简化后的欧拉方程或N-S方程进行计算。20世纪 30~40年代,对于复杂而又特别重要的流体力学问题,曾组织过人力用几个月甚至几年的时间做数值计算,比如圆锥做超声速飞行时周围的无粘流场就从 1943年一直算到1947年。数学的发展,计算机的不断进步,以及流体力学各种计算方法的发明,使许多原来无法用理论分析求解的复杂流体力学问题有了求得数值解的可能性,这又促进了流体力学计算方法的发展,并形成了“计算流体力学”。从20世纪60年代起,在飞行器和其他涉及流体运动的课题中,经常采用电子计算机做数值模拟,这可以和物理实验相辅相成。数值模拟和实验模拟相互配合,使科学技术的研究和工程设计的速度加快,并节省开支。数值计算方法最近发展很快,其重要性与日俱增。解决流体力学问题时,现场观测、实验室模拟、理论分析和数值计算几方面是相辅相成的。实验需要理论指导,才能从分散的、表面上无联系的现象和实验数据中得出规律性的结论。反之,理论分析和数值计算也要依靠现场观测和实验室模拟给出物理图案或数据,以建立流动的力学模型和数学模式;最后,还须依靠实验来检验这些模型和模式的完善程度。此外,实际流动往往异常复杂(例如湍流),理论分析和数值计算会遇到巨大的数学和计算方面的困难,得不到具体结果,只能通过现场观测和实验室模拟进行研究。Turbo,即涡轮增压,简称T,最早时候由瑞典的萨博(SAAB)汽车公司应用于汽车领域。现在很多人都知道了,涡轮增压简称TURBO,如果在轿车尾部看到TURBO或者T,即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。 例如大众宝来的1.8T、帕萨特的1.8T、奥迪的2.0T 等等。这些汽车的发动机工作,是靠燃料在发动机气缸内燃烧作功,从而对外输出功率。在发动机排量一定的情况下,若想提高发动机的输出功率,最有效的方法就是多提供燃料燃烧。然而,向气缸内多提供燃料容易做到,但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧,靠传统的发动机进气系统是很难完成的。就拿汽油机工作原理来说,每向气缸里面提供1公斤的汽油,大约需要气缸吸入15公斤的空气,才能保证汽油充分燃烧。然而这15公斤的空气,其体积将是非常大的,光靠气缸在发动机进气过程产生的真空度,不容易将这么大体积的空气完全吸入。因此,提高发动机吸入气体的能力,也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。增压技术就是一种提高发动机进气能力的方法。从原理上讲,它就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩,提高进入气缸的气体密度,减小气体的体积,这样,在单位体积里,气体的质量就大大增加了,进气量即可满足燃料的燃烧需要,从而达到提高发动机功率的目的。增压过程中采用的压气机又叫做增压器。发动机的增压方法根据驱动增压器所用能量来源的不同,基本上可以分为三类:1.第一类是机械增压系统,增压器由发动机曲轴通过齿轮(或链条等)直接驱动。2.第二类是废气涡轮增压系统,增压器是由发动机工作时排出的废气带动的。3.第三类是复合增压系统,即在发动机上,既采用废气涡轮增压器,又同时应用机械驱动式增压器。此外还有惯性增压、气波增压等其他增压方式。

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水力学及河流动力学学位论文

胡文瑞院士,男,1936年4月生,研究员,博士生导师,国家微重力实验室学术委员会主任。1958年毕业于北京大学数学力学系流体力学专业,1995年当选中国科学院院士,1996年当选国际宇航院通讯院士,2001年当选国际宇航院院士。胡文瑞院士八十年代率先开创了我国微重力流体物理研究,创建了中国科学院国家微重力实验室,是我国微重力科学研究的奠基人和学术带头人,国际微重力学术界知名学者。现任Microgravity Quarterly杂志客座主编,国际宇航联空间材料和微重力研究委员会委员,中-日微重力科学学术会议的中方负责人;国家载人航天工程流体物理分系统和实践10号科学实验卫星首席科学家,兰州理工大学学术委员会主任等。获中科院自然科学二等奖、中科院科技进步二等奖、国家科技进步特等奖各一项。龙勉研究员,男,1964年2月生,研究员,博士生导师,国家微重力实验室主任。1984年毕业于上海交通大学,1990年在重庆大学获生物力学博士(中日联合培养)。1990-2000在重庆大学生物工程学院工作,1995年晋升为教授。1996-1999年在美国Georgia Institute of Technology作高访学者。2000年入选中科院“百人计划”,2002年获国家杰出青年基金,2004年入选“新世纪百千万人才工程国家级人选”。1990年起独立主持细胞-分子生物力学实验室,目前主要从事生物大分子结构-功能关系的生物力学理论、实验及其应用,以及空间细胞生物力学与工程等研究。在Nature、J. Biol. Chem.、Biophys. J.等杂志发表论文58篇,获教育部首届“青年教师奖”。现兼任世界生物力学理事会(WCB)执委兼司库、国际生物流变学学会(ISB)理事、Cell. & Mol. Bioengi.亚洲区主编、Mol. & Cell. Biomech.杂志编委等。康琦研究员,男,1961年12月生,研究员,博士生导师,国家微重力实验室副主任。1981年底毕业于西北工业大学,1987年在北京航空航天大学获光学硕士学位,1995年在北京航空航天大学获实验力学博士学位。1995年进入力学所做博士后并留所工作,1998年聘为研究员。多年来开展了多项微重力流体物理地基和空间科学实验研究。目前主持国家自然科学基金重点项目“微重力流体力学研究”、中-俄航天合作国际空间站空间实验等大型项目。现任国防科工委“十一∙五”空间科学规划空间环境利用微重力科学专家组组长、中国科学院“空间科学中长期发展规划”微重力科学专家组组长、国家载人航天二期微重力流体物理分系统主任设计师等职。发表SCI、EI论文40余篇,曾获中国科学院首届十佳“优秀博士后”和载人航天工程“优秀工作者”荣誉称号。刘秋生研究员,男,1959年8月生,研究员,博士生导师,国家微重力实验室副主任。1982年毕业于北方交通大学,1989年在北方交通大学获工程力学硕士学位,1994年在法国普罗旺斯大学获流体力学博士学位,1995年在西班牙马德里大学流体力学国际实验室从事客座研究,1997年入选中科院“百人计划”。长期从事微重力流体界面现象及其热毛细对流、蒸发对流、振动效应、空间液体润滑和流体管理研究。先后参加和承担实践5号科学实验卫星空间流体实验、国家攀登预选、国家自然科学基金和中科院知识创新工程等研究项目,以及我国“十∙五”和“十一∙五”空间科学研究中长期发展规划工作。曾获中科院科技进步二等奖和国家载人航天工程优秀工作者奖。现任中国空间科学学会微重力专业委员会主任,中国空间科学学会常务理事,国际宇航联(IAF)空间加工与微重力应用委员会委员,《空间科学学报》副主编等职。发表论文60余篇。王育人研究员,男,1966年5月生,研究员,博士生导师,国家微重力实验室副主任。1987年本科毕业于吉林大学物理系,1994年在北京科技大学获材料物理博士,同年进入中国科学院物理研究所做博士后研究工作。1996-2001年任中国科学院物理研究所任助理研究员,其中1997-2001年在日本九州大学机能物质科学研究所任JSPS特别研究员。2001年进入中国科学院理学研究所任研究员至今。长期从事固态及液态结构分析、晶体生长、合金凝固及胶体自组装研究工作,在国内外主要学术刊物如Phys. Rev. Lett., Appl. Phys. Lett.上发表论文44篇。曾作为主要研究成员获中国科学院自然科学二等奖。目前从事空间材料科学研究工作,曾主持并完成中国科学院重要方向性项目,在研973、国防科工委项目等多项科研课题。陈启生研究员, 男, 1968年10月生,研究员,博士生导师。1989年毕业于北京大学力学系,1992年在北京大学力学系获流体力学硕士学位,1997年在中科院力学所获流体力学博士学位。1997-1999年在纽约州立大学石溪分校机械工程系作博士后,2000-2001年为研究科学家。2001-2002年在佛罗里达国际大学作Faculty Administrator。2001年入选中科院“百人计划”。从事微重力流体力学及晶体生长模型化研究。首次利用流动稳定性分析方法证实了在大Prandtl数情况下,半浮区液桥的热毛细对流的临界振荡Marangoni数对体积曲线有明显的两支。提出物理气相输运法生长SiC晶体的流动-动理学理论,即输运由扩散及Stefan对流两种机制支配,而结晶速率与过饱和度成正比。在J. Crystal Growth, Int. J. Heat and Mass Transfer等杂志上发表SCI论文20余篇,被引用100余次。李凯研究员,男,1973年9月生,研究员。1995年毕业于中国科学技术大学,2001年在中国科学院力学研究所获流体力学博士学位。2001-2003年在美国华盛顿州立大学做博士后研究。2003-2007年在日本九州大学历任博士研究员、教务员和助理教授。2007年在中国科学院力学研究所任研究员,并入选中科院“百人计划”。目前主要从事计算流体力学,流动稳定性分析,微重力流体力学及晶体生长中的流体力学研究,并在J. Crystal Growth, Crystal Growth and Design, Int. J. Heat and Mass Transfer等杂志发表论文20余篇。靳刚研究员,1957年8月生,研究员,博士生导师。1982年毕业于四川大学物理系,1984年在中科院力学所获激光物理专业硕士学位,1993年在法国巴黎皮埃尔∙玛丽∙居里大学获物理学博士学位。1992-94年在法国国家科研中心(CNRS,Paris)任合作研究员;1994-96在瑞典Linkoping大学做访问学者;1996年至今任中科院力学所研究员,所学术委员会委员。兼任葡萄牙里斯本大学客座教授;韩国亚洲纳米生物科技研究所国际研究员;中国生物物理学会生物物理技术分会理事;中国微循环学会第三届理事会理事;中科院知识创新十五重大项目首席科学家;中科院生物物理所研究员、博导、纳米生物学研究中心主任;中国科学院基础研究发展战略重点规划专家(纳米材料和纳米器件);科技部纳米科技重大专项专家委员会纳米生物和医药组成员;中国合格评定国家认可委员会实验室技术委员会纳米专业委员会委员;中德纳米生物技术协会特聘专家;国务院特殊津贴获得者和中科院研究生院优秀教师。解京昌研究员,男,1957年5月生,1983年毕业于北京邮电学院分院获通信工程学士学位。1983起在中国科学院力学研究所工作,1999年晋升为研究员。分别在1994年和1996年到日本早稻田大学作短期访问学者,2006年12月~2007年2月在加拿大多伦多大学做高访学者。曾作为负责人及主要参加者完成863项目、国家载人航天工程一期流体物理分系统、国家自然科学基金重点项目、中科院攀登计划、中科院知识创新工程重要交叉方向项目等研究;完成在俄罗斯“和平号”空间站上进行的“不同重力下两相流流型微重力实验”、在我国神舟四号宇宙飞船上进行的微重力液滴Marangoni迁移空间实验等空间实验研究项目。目前开展的主要工作有返回式卫星空间实验技术总体、国家载人航天工程二期、中科院知识创新工程重要方向性项目等,从事微重力流体物理相关研究及空间科学实验工程技术与管理等。在J. Colloid Interface Sci., Int. J. Heat & Mass Transf., Int. J. Multiphase Flow, Microgravity Sci. Tech., Adv. Space Res.等杂志发表学术论文40余篇,曾参加《中国百科年鉴》、《中国神舟》编写。获国家人事部、解放军总装备部、国防科工委联合颁发的“中国载人航天工程突出贡献者奖章”及中国科学院自然科学二等奖。担任国家载人航天工程一期及二期应用系统流体物理分系统副主任设计师,兼任空间科学学会国际交流工作委员会委员、微重力专业委员会委员等。赵建福研究员,男,1967年4月生,研究员,博士生导师。1990年毕业于清华大学,1993年在浙江大学获流体力学硕士学位,1998年在武汉水力电力大学获水力学和河流动力学博士学位。1998-2000年进入力学所做博士后研究,2000年留所工作后被聘为副研究员,2004年破格晋升为研究员。目前主要从事微重力气液两相流动与传热方面的基础研究和相关应用研究工作,并担任中国力学学会流体力学专业委员会多相流与非牛顿流专业组组长、中国工程热物理学会多相流专业委员会委员、中国工程热物理学会传热传质学专业委员会委员、中国空间科学学会微重力科学与应用专业委员会委员兼秘书、中国力学学会青年工作委员会委员、中国空间科学学会工作委员会委员、国防科工委“十一∙五”空间科学规划空间环境利用专家组委员、中国科学院力学研究所所学位委员会委员、《应用基础与工程科学学报》编委、Microgravity Science and Technology客座编辑(2008,Special Issue Two-Phase Systems)。魏炳忱研究员,男,1971年2月生,研究员,博士生导师。1992年毕业于哈尔滨工业大学,1995年在哈尔滨工业大学院获材料学硕士学位,1999在北京航空航天大学获材料学博士学位。1999-2001年进入力学所做博士后研究,2001年留所工作并聘为副研究员,2005年破格晋升为研究员。目前主要从事空间材料科学研究工作,重要研究方向为亚稳材料的形成和机理研究。在Phys. Rev. B、Acta Mater、Appl. Phys. Lett.等重要刊物发表SCI收录论文60余篇。先后主持国家自然科学基金项目3项。段俐研究员,女,1966年1月生,研究员。1988年毕业于辽宁师范大学获物理学专业理学学士学位,1995年在北京航空航天大学获得光学专业理学硕士学位,1998年在北京航空航天大学获得力学专业工学博士学位。1998年至2000年在中国科学院力学研究所做博士后,2000年出站留力学所工作,同年评为副研究员,2007年底评为研究员。主要研究方向是流体热质输运和界面行为的实验研究,并在相应科学需求的带动下进行先进流场诊断技术和挑战性空间实验技术的研究。研究工作涉及流体力学、材料和生物的物理过程、现代光学诊断技术和空间科学实验技术等,具有多学科交叉特征。目前承担国家自然科学基金项目“浮力-热毛细对流表面振荡研究”、载人航天空间科学实验项目以及“十一五”返回式卫星空间科学实验项目。发表SCI、EI论文40余篇,曾获全国博士后大会优秀论文一等奖。

水利局 力学是一门独立的基础学科,是有关力、运动和介质(固体、液体、气体是撒旦和等离子体),宏、细、微观力学性质的学科,研究以机械运动为主,及其同物理、化学、生物运动耦合的现象。力学是一门基础学科,同时又是一门技术学科。

根据2022年教育部、江苏省教育考试院所公布的河海大学研究生分数线表得知,各单科在满足国家A类考试线的基础上,河海大学各专业进入复试的研究生的分数线如下:

水文水资源学院:自然地理学(学术学位)318分、人文地理学(学术学位)303分、地图学与地理信息系统(学术学位)355分、水文学及水资源(学术学位)328分、城市水务(学术学位)313分、生态水利(学术学位)275分、土木水利(专业学位)273分。

水利水电学院:水力学及河流动力学(学术学位)306分、水工结构工程(学术学位)301分、水利水电工程(学术学位)343分、水利水电建设与管理(学术学位)300分、土木水利(专业学位)344分。

港口海岸与近海工程学院:港口、海岸及近海工程(学术学位)313分、船舶与海洋工程(学术学位)273分、海岸带资源与环境(学术学位)290分、土木水利(专业学位)312分、交通运输(专业学位)273分。

水科学研究院:水力学及河流动力学(学术学位)306分、土木水利(专业学位)292分。

其他各学院的分数线如下图:

混凝土渗水研究论文参考文献

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水泥混凝土结构裂缝的影响、成因及防治策略论文

在平时的学习、工作中,大家都不可避免地会接触到论文吧,论文是进行各个学术领域研究和描述学术研究成果的一种说理文章。写起论文来就毫无头绪?以下是我精心整理的水泥混凝土结构裂缝的影响、成因及防治策略论文,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。

摘要: 水泥混凝土,也称水泥砼,由水、水泥以及多种的混合材料组成,广泛地运用于工程施工。由于水泥混凝土结构施工会受到温度、水分、技术条件等多种因素的影响,所以在使用过程中非常容易出现裂缝。结合工程实际,简要分析了水泥混凝土结构工程施工中出现裂缝的原因,并提出了相关防治措施。

关键词: 工程施工;水泥混凝土结构;裂缝;结构病害;

水泥混凝土结构裂缝,是水泥混凝土施工过程中常见的结构病害。如果处理不及时,会使水泥混凝土出现严重结构性损坏,不仅增加了水泥混凝土结构的施工造价成本,同时也缩短了水泥混凝土结构的使用年限。由于部分水泥混凝土结构施工工期较紧,对水泥混凝土结构裂缝处理不够及时,导致水泥混凝土结构建筑物在使用过程中达不到预定要求。在实际施工过程中,应在分析水泥混凝土结构产生裂缝原因的基础上,及时制订施工防治技术方案,保证水泥混凝土结构施工的持续、有效开展。

1、工程施工中常见裂缝类型

1.1由水泥混凝土集配问题引起的裂缝

现场施工人员经验主义作祟,未能及时掌握和调整施工现场水泥混凝土配比,一味地使用实验室配比,没有根据施工现场条件及时调整水泥混凝土结构配合比例,或者使用的原材料不合格,都极易造成水泥混凝土结构的裂缝。例如在水泥混凝土结构配比中,对各类原材料、水、外加剂等因素控制不当,结构物的强度达不到设计要求,就会产生裂缝[1]。

1.2由环境原因引起的裂缝

水泥混凝土结构环境原因引起的裂缝,主要指的是由于水泥混凝土结构施工过程中温度、湿度等环境因素的变化对结构物引起的裂缝。施工过程中出现了较大的温、湿度等环境因素变化时,会导致水泥混凝土结构物理性能发生变化,进而出现裂缝。

1.3由基础原因引起的裂缝

水泥混凝土结构基础原因引起的裂缝,主要是指在施工过程中没有对回填土进行挤密夯实而进行水泥混凝土结构施工所产生的裂缝;如果地基土质过于松软,在水泥混凝土结构施工前未进行夯实处理,同样也会出现水泥混凝土结构裂缝。如果水泥混凝土结构物长期被基础中的渗水浸泡,也会出现不均匀裂缝[2]。

1.4由后期养护不当引起的裂缝

水泥混凝土施工过程中,应及时进行水泥混凝土养护。如果养护不及时,水泥混凝土面层将会出现干缩性裂缝,出现水泥混凝土表面“起皮”现象;或因温度不够达不到水泥混凝土终凝条件,水泥混凝土整体出现“断板”现象。

2、水泥混凝土结构裂缝带来的影响

容易埋下安全隐患,由于水泥混凝土结构裂缝的出现会影响到水泥混凝土建筑物原有的承载能力,进而缩短了水泥混凝土结构物的正常使用时间。在建筑施工过程中,裂缝的存在可能会造成大量的返修,浪费材料,延误工期,最终造成巨大的`经济和名誉损失。水泥混凝土结构裂缝会对建筑的外观质量造成极大的影响,影响工程的质量验收和后续款项的结算。

3、工程施工过程中,水泥混凝土结构裂缝产生的原因

在水泥混凝土结构施工过程中,受到温度、湿度、原材料本身以及施工技术等多方面因素的影响,会导致水泥混凝土结构出现裂缝。

3.1原材料的影响

水泥混凝土中的原材料对水泥混凝土结构的质量起着至关重要的作用,一旦在施工过程中采用了不合格的原材料,就容易引起水泥混凝土裂缝现象:粗细集料含泥量过大会导致与水泥的黏合度不足;粗集料针片状比例过大、粗细集料配比不均会导致水泥混凝土密实度不足;水泥的最佳用水量及初、终凝时间等会对水泥混凝土结构的整体强度和水泥混凝土结构后期养护产生影响。

3.2施工技术的影响

在水泥混凝土结构施工过程中,要采用科学的施工技术,加强对工程管理制度、施工组织设计的时间节点等关键要素的管理。在对水泥混凝土地面施工时,要对原地面进行找平、填土、分层夯实施工,不然会使水泥混凝土路面因受力不均而产生裂缝和“断板”现象。在水泥混凝土路面施工中,要将水泥混凝土路面振捣密实,切勿出现空洞而影响水泥混凝土路面的使用年限。在水泥混凝土施工养护的过程中,要及时观察和监测水分和温度变化情况,及时掌握水泥混凝土的初、终凝时间,实施喷水、覆盖保温设施。要保证水泥混凝土结构终凝后,才可以拆除模具,以免因水泥混凝土结构未达到强度而产生裂缝,影响水泥混凝土结构的正常使用。

3.3物理性能的影响

由于水泥混凝土属于脆性材料,环境中温度、湿度对其影响较大。在温度、湿度数值出现较大变动时,水泥混凝土结构的应力也会出现相应的变化,导致水泥混凝土结构裂缝的产生。

4、工程施工中水泥混凝土结构裂缝的预防措施

水泥混凝土结构裂缝会对建筑物整体结构埋下隐患,有可能影响到人民群众的生命财产安全。通过对水泥混凝土结构裂缝产生原因的分析,需要对其做出积极的事前、事中、事后预防。

4.1设计过程中的预防措施

科学制订水泥混凝土的配置比例。在水泥混凝土结构配比方案制订时,要合理控制水灰比,各类外加剂的添加要符合施工现场的实际情况。在实验室水泥混凝土配比符合施工要求的情况下,要在现场及时调整配比,不能一贯地依赖于实验室的配比结果。要根据水泥混凝土结构的高度、宽度、长度及时调整钢筋分布,使水泥混凝土结构应力分布均匀。加大对水泥混凝土原材料的质量监测力度,杜绝使用不合格的原材料。要根据实际情况,适时对水泥混凝土配比进行合理调整。

4.2施工过程中的预防措施

水泥混凝土结构的施工过程是影响工程质量的关键步骤,科学的施工工序是决定水泥混凝土结构是否产生裂缝的重要因素。在施工前要注意水泥混凝土结构原基层的平整度;施工中要严格根据设计和工艺进行施工,保证水泥混凝土结构合理的施工配合比例,满足水泥混凝土结构设计强度与材料和易性的质量要求;在水泥混凝土运输过程中时,要对水泥混凝土采取保水、保温等相关的防护措施;在水泥混凝土浇筑过程中,要适时控制水泥混凝土的出料速度,并保证水泥混凝土结构浇筑过程中要振捣密实、均匀。要注重二次抹压在水泥混凝土施工工程中的重要作用,二次抹压能够减少水泥混凝土结构裂缝的出现。二次抹压时,要适时掌握水泥混凝土结构的初、终凝时间,如果抹压时间过晚,水泥混凝土结构已经逐渐凝固,即使抹压也不能使水泥混凝土结构物理外观形态变化;如果抹压时间过早,二次抹压后水泥混凝土结构才会产生裂缝,不会对水泥混凝土结构物理外观产生影响。所以,工程施工人员需对抹压的时机进行控制,介于水泥混凝土结构初凝和终凝之间的时间段进行抹压,方能减少裂缝的产生,提高水泥混凝土结构的质量[3]。

4.3养护过程中的预防措施

水泥混凝土结构的养护要严格按照水泥混凝土结构养护国家标准来实施,使水泥混凝土结构的裂缝降到最低。要加强温、湿度监控,严格按照水泥混凝土结构设计要求,对水泥混凝土养护的温度、湿度和技术条件进行把控;要采取措施,合理控制温度、湿度数值的变化范围,在施工中可采用水泥混凝土结构表面覆盖塑料薄膜、草席的方法,保证水泥混凝土结构物的温度,适时人工洒水来保证水泥混凝土所需的湿度。另外,在工程施工过程中,要保证水泥混凝土结构养护工作周期满足规范要求,通常情况下水泥混凝土结构养护周期为7~15d,工程施工过程中的具体养护时间应根据施工现场的实际风力、温湿度等情况而决定[4]。

5、结束语

目前,水泥混凝土结构施工已经普遍使用到了各类工程中,水泥混凝土结构的质量直接影响着工程质量。本文简要分析了水泥混凝土结构工程施工中出现裂缝的原因,并提出了防治水泥混凝土结构裂缝的措施。但是,水泥混凝土结构裂缝牵扯的因素较多,在实际工程施工中很难避免。要在水泥混凝土结构工程项目施工过程中,从施工的各个环节进行水泥混凝土结构裂缝的预防控制,使工程施工的质量和效率得到有效的保障,使建设物的使用年限得到有力的保证。

6、参考文献

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流水灯研究综述论文

电子信息工程毕业论文题目参考

论文写作,简单的说,就是大专院校毕业论文的写作,包含着本科生的学士论文,研究生的硕士论文,博士生的博士论文,延伸到了职称论文的写作以及科技论文的写作。论文的题目是论文的关键,有画龙点睛之效。下面是我为大家整理的电子信息工程毕业论文题目,大家不妨多加参考。

1.基于单片机的火灾报警器设计

2.基于NE555的触摸式报警器

3.数字密码锁设计

4.基于单片机智能电子时钟设计及应用

5.流水灯控制电路设计

6.简易单片机控制电路实验开发板

7.全自动洗衣机自动控制电路部分设计

8.基于单片机的八路抢答器的设计及PCB板的设计

9.基于单片机的数字温度计的设计

10.仓库温湿度的监测系统

11.直流稳压电源的制作

12.步进电机的单片机控制系统

13.单片机交通灯管理系统

14.AT89S51单片机交通灯控制系统制作

15.基于单片机的步进电机系统设计

16.基于WML的学生网站开发

17.基于单片机的电子密码锁

18.单片机驱动步进电机控制系统的设计

19.基于单片机的流水灯设计

20.LED显示屏动态显示及其远程控制

21.基于DSP的高速多通道同步数据采集系统

22.篮球竞赛30S计时器

23.8位数字抢答器

24.一种实用型心率计的设计

25.温度测控系统的设计

26.药品生产线上的药丸控制电路设计

27.基于选修课程的网站设计

28.基于单片机的交通灯设计

29.单片机控制的数字触发器

30.温度测控系统

31.基于单片机的数字时钟设计

32.篮球30秒定时器

33.电子万年历

34.基于单片机的智能节水控制器设计

35.嵌入式通用I/O键盘应用设计

36.数码显示的八路抢答器设计

37.基于PLC的四路抢答器设计

38.基于单片机的数字电子钟的`设计

39.超外差中波调幅收音机的组装及调试

40.基于单片机的无线电数字发射系统设计

41.基于80C51的智能汽车自控系统的设计

42.PLC实现十字路交通灯自动控制

43.智能型充电器的电源和显示设计

44.基于单片机的电子时钟设计及应用

45.基于单片机的智能电子时钟的设计及应用

46.超外差中波调幅收音机组装及调试

47.基于USB接口的步进电机控制的研究与实现

48.基于单片机的电子琴设计

49.基于FPGA的直序扩频通信研究与设计

50.基于单片机的发射机控制系统

51.声光报警器的设计与研究

52.单片机电源

53.基于P87LPC768的电机控制系统

54.基于单片机的LCD电子钟设计

55.音响放大器的设计

56.超外差收音机制作及分析研究

57.2DPSK频带传输系统的设计与实现

58.基于单片机智能电子钟的设计

59.USB与串行接口转换器的设计

60.基于FPGA的数字频率计的设计

1.卷积编码和维特比译码的FPGA实现

2.CVSD音频编译码算法研究与FPGA实现

3.DQPSK调制解调技术研究及FPGA仿真实现

4.基于FPGA的高斯白噪声发生器设计与实现

5.无线通信系统选择分集技术研究

6.MIMO系统空时分组编码的性能研究

7.基于量子烟花算法的认知无线电频谱分配技术研究

8.基于量子混沌神经网络的鲁棒多用户检测器

9.无线紫外光多址通信关键技术研究

10.认知无线电网络的频谱分配算法

11.基于软件无线电的多制式通信信号产生器设计与实现

12.开关电源EMI滤波器的设计

13.反激式电源传导噪声模态分离技术的研究

14.核电磁脉冲源辐射的数值仿真

15.基于MATLAB的扩频通信系统及同步性能仿真

16.一种多频带缝隙天线的设计

17.MSK调制解调器及同步性能的仿真分析

18.跳频频率合成器的设计

19.OFDM系统子载波间干扰性能分析

20.复合序列扩频通信系统同步方法的研究

21.基于DDS+PLL的频率源设计

22.基于训练序列的OFDM系统同步技术的研究

23.正交频分复用通信系统设计及性能研究

24.MIMO_OFDM技术研究及其性能比较

25.基于蓝牙的单片机无线通信研究

26.物联网智能温室控制系统中远程信息无线传输的研究

27.船载AIS通信系统调制器的设计与实现

28.基于FPGA的16QAM调制器设计与实现

29.基于多载波通信的信道化技术研究

30.简易无线通信信号分析与测量装置

随着科学技术的发展,单片机技术在产品的人机交互设计中扮演着越来越重要的角色,而单片机仿真和PCB设计成为其重要分支。Proteus软件在单片机和外围器件方面卓越的仿真能力使其成为目前最好的仿真工具之一,而该软件还可在仿真原理图的基础上设计PCB。此论文以AT80C51为芯片的流水灯为实例,基于Proteus软件和Keil uVision2软件论述了整个电路原理图的绘制与仿真和PCB设计流程,旨在为单片机初学者提供一种有效地学习方法。1.引言单片机是将CPU芯片,存储器芯片,I/O接口芯片和简单的I/O设备装配在一块印刷电路板上,再配上存储在ROM中的监控程序,这便构成了一台单板微型计算机。传统的单片机开发都是采用硬件实验箱或实验板方式,硬件投资成本相对较高;这种定式的环境很容易将开发者的思维禁锢在小小的实验箱里,不利于创新思维实现,对于初学者还会造成认知上的误区,即所谓的单片机就是在一个箱子里穿针引线,这极不利于后续的开发。目前,具有电路仿真功能的软件比较多,性能比较好的有Multisim、Protel、O r C A D等,但这些对单片机的仿真无能为力。到目前为止,只有Proteus软件能够提供完善的单片机芯片及嵌入式系统的仿真。2.单片机仿真所需实验配置2.1选用Proteus软件作为单片机仿真软件Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司开发的EDA工具软件。它不仅是模拟电路、数字电路、模/数混合电路的设计平台,更是目前世界上最先进,最完整的多种型号微处理器系统的设计与仿真平台,真正实现了在计算机上完成原理图设计,电路分析与仿真,微处理器程序设计与仿真,系统测试与功能验证,到形成PCB的完整电子设计、研发过程。Proteus软件由ISIS和ARES两个软件构成,其中ISIS是一款智能原理图输入系统软件,可作为电子系统仿真平台,ARES是一款高级布线编辑软件,用于设计PCB.2.2选用Keil uVision2软件对程序进行编译和调试Proteus仿真中的单片机芯片,与单片机硬件的试验台中单片机芯片一样,需要下载编译好的机器语言文件,这样就需要汇编语言和C语言的编译器。KeiluVision2是51系列兼容单片机C语言软件开发系统,使用接近于传统C语言的语法来开发,它还能嵌入汇编,您可以在关键的位

PS 你们老师不会真的看内容的 直接翻译一下说的过去就行了囧 流水灯也能做毕业论文……

Since the introduction of computer-chip technology in society, in every field in a wide range of applications.Running light control systems, the microcontroller is replaced by the gear regulating the delay time of old growth rate in future in the heart of this system.Due to the MCU has several benefits: small size, light weight, a single power supply; features, low power consumption and low; and the data transfer, one finds in SCM internal, run fast, uding, high reliability, so single-chip is widely used in measurement and control system, data acquisition, instrumental, Mechatronics product, smart interface, computer communications, as well as single-chip multilevel system, etc.This article is primarily deals with a subject name is single-chip-chip, flowing water and light control, which enables we learned how to use the SCM control our lives in the application of the facility.The design of this subject at a later time, introduced me to many aspects of the SCM.This topic describes in detail by the MCS-89C51 manifold programming the control circuit, it completed the single-chip flowing water and light control features, and gives specific hardware circuits and the appropriate program.This kind of control circuit reliability, flexibility, use the wide-ranging especially suitable for medium-sized cities of traffic lights, neon lights, etc.Rather, it on other similar system has certain significance.

  • 索引序列
  • 水力学渗流研究论文
  • 渗流力学研究毕业论文
  • 水力学及河流动力学学位论文
  • 混凝土渗水研究论文参考文献
  • 流水灯研究综述论文
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