文档介绍：该【《水利水电工程学科的前沿问题》读书报告 】是由【1781111****】上传分享，文档一共【9】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【《水利水电工程学科的前沿问题》读书报告 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息学的核心是相关水力学知识的集成、打包,以及集成知识的信息资源化。计算机多媒体技术是最普遍的信息处理技术,在水力信息学的发展中将发挥重要作用。信息资源化的主要手段是建立专业化的信息网络,但也可借助已有的信息网络。水力学实验研究需解决的问题(1)水力学模型相似率。目前,我国工程设计中的多数重大水力学问题仍是通过水力学模型试验解决。试验模型通常按重力相似准则设计。大量模型试验证明,水工模型能够预演大多数原型工程的复杂三元水流现象。但对高速水流问题,除重力相似外,还须考虑其他物理量的相似性。如高速水流的掺气与雾化、脉动压力与流体激振现象、输水道通气、岩基冲刷等问题,其模型相似率至今尚未解决。空化初生试验一般在减压箱内进行,以空化数相等为准。但最新研究表明,初生空化数和模型的大小与水流速度有关,不同的模型,既使水流空化数相等,空化初生现象也不一定相似。高速水流的模型相似率问题困惑着模型实验,是工程水力学急待解决的技术难题。在这方面已做了不少研究,如掺气与通气的相似性,水流脉动压强的相似性,雾化的相似性等,但至今尚无可靠的理论与方法。解决高速水流的相似率问题,一方面有赖于更深入的基础理论研究,而原型观测与模型试验进行对比则是更为实际、有效的方法。借鉴已有同类工程的:..的理论、方法及观测仪器,如应力、应变、位移、速度、掺气浓度等各种类型的传感器,当代最先进的信号分析测试仪器,***、遥感遥测技术等。据不完全统计,我国已在多个大、中型水利枢纽中的近200个泄水建筑物上进行了原型观测,已积累了较丰富的观测成果,主要集中在泄洪雾化、空化空蚀、脉动压力、水流掺气与通气等方面。原型观测需消耗大量的人力、物力和财力,需要周密的预先设计和现场组织,也需要借助许多现代化的先进测试仪器。但为了提高水力学的研究水平,今后仍需大力开展原型观测工作。(2)高速水流关键技术问题的基础研究。我国待建的大型水利水电工程多具有水头高、流量大、河谷狭窄的特点,高坝大流量泄洪消能是各项工程共有的技术难题。在这方面虽已做了大量研究,但工程中仍有许多技术难题,因其机理复杂,目前的方法仍难以准确预测实际情况,尚待进一步研究:①多股淹没射流流态结构与水垫消能机理。拦河筑坝必须保证洪水的正常下泄,为了防止高速水流的冲刷破坏,泄洪必须满足消能要求。泄洪水流的多余能量,绝大多数是在大坝下游的消能水体中(挑流消能水垫塘或底流消能消力池)通过水流的紊动混掺而消耗掉的。坝身多股泄洪在水垫塘内形成多股淹没射流。水垫塘内的流态结构与水垫消能效率及水流作用于水垫塘边壁动水荷载的大小有十分密切的关系。高速强紊动水流的消能效率高,但对固体边壁的冲刷破坏力也大,既要实现高效消能,又要防止冲刷破坏,其根本途径是优化消能水体中多股淹没射流的流态结构。消能机理的研究是创造新型消能工的源泉。为此,既要加强泄洪消能机理的基础理论研究,也要在消能工体型优化方面做出创新性的实用成果。②水流动力荷载与流固耦合振动。脉动压强研究的基本问题有:脉动压力产生机理,脉动压力随机分析方法,脉动压力的模型相似率,点、面脉动压强的转换等。不同的过水建筑物,其脉动压强的动力特性也有所区别。尽管过去对上述问题都做过研究,但其知识的系统性、可靠性都还不能满足工程应用的需要。水流诱发的结构振动,工程实例很多。但由于结构和水流条件的复杂性和多变性,振动型式和种类也非常复杂,实验模拟和数学模型计算都有很多困难。研究问题主要有:振动形成机理及激励力的分析,水弹性模型试验的理论与技术,工程流弹振动的仿真研究等。③高速水流的掺气与雾化。近年来,在减蚀掺气设施的掺气特性方面作了大量研究,如掺气空腔的水力特性、卷吸空气量、保护长度等。掺气对脉动压强及消能的影响至今说法不一,尚无定论。关于水气二相流的数值模拟计算,现已建立起理论严密的二相流运动方程式,但由于水和空气的密度相差悬殊,加之对水气两相之间的相间作用力尚无深入研究,成功的数值模拟结果很少。最近的大量原型观测表明,挑流泄洪的雾化问题对水工建筑物及河岸岸坡的安全有严重威胁,雾化问题的预测研究越来越受到重视。关于雾化问题的研究力度将会加强。④泄水建筑物的冲:..做过大量研究,但至今仍无成熟、可靠的解决方法。我国近年研究提出的能量法和岩块放***使这方面的研究有了新的进展。对于高水头大流量工程,一般都要修建混凝土衬砌的水垫塘,关于混凝土水垫塘的冲刷破坏模式问题,尚待进行深入研究。高水头泄水建筑物的空蚀破坏在工程中屡见不鲜,含沙水流对过水建筑物的磨损给许多工程的运行维修造成很大困难。空蚀和磨损往往同时发生并相互促进,使破坏程度急剧增加。随着我国大量高水头泄水建筑物的建成运行,冲蚀、空蚀与磨蚀问题将会越来越多,并不断受到重视。4、结构工程方面结构工程学科的发展可直接为国家和地方经济建设服务,合理而经济的工程设计和施工可以节省大量的投资,并可缩短建设时间。面向二十一世纪,结构工程提出了很多新课题。(1)不同载荷作用下钢筋砼结构工况分析,结构抗振与减振措施研究,结构测试与可靠性分析;(2)钢结构新形式、载荷与抗力模型、设计计算理论与方法研究,钢结构疲劳损伤理论、计算方法及其工程应用研究,钢结构无损检测技术研究与工程应用;(3)以不同工程中的结构受力及其响应分析为背景,研究各种结构形式静态与动态应力与变形计算的数学模型、数值分析方法、计算机算法及软件开发应用;(4)现代工程、大型复杂工程的施工技术、施工工艺的研究,现代管理理论、方法在工程施工组织与管理中的应用研究;(5)研究运用计算机软件、硬件和自动控制技术进行土建工程的工程设计、检测分析、过程控制、信息管理等研究,进行相关软件与自动化、智能化产品开发。5、水生态与水环境学科方面应用基础前沿研究(1)随着全球物种灭绝速度的加快,物种丧失可能带来的生态学后果备受人们关注,生物多样性与生态系统功能的关系成为当前生态学领域内的一个重大科学问题。当前研究的重点及前沿主要集中在:①长时间尺度上的物种多样性——生态系统功能关系,②非生物因素与多样性——生产力的交互关系,③营养级相互作用对于多样性——生态系统功能关系的影响,④物种共存机制在多样性——生态系统功能关系形成中的作用等方面。生态效应的逐渐显现使水利工程的长期生态环境影响受到高度重视。研究的前沿重点包括:①径流变化对水生生态系统及生物多样性的影响,②大坝拦截与调蓄对下游洪泛区生态系统及渔业生态系统的影响,③拦河筑坝导致生态系统扩大的次生环境效应,④流域梯级开发的累积效应,⑤减免水利工程对生态系统影响的措施,⑥失衡生态系统:..是生态效应定量评估方法。。河流作为一种重要的生态系统,其生态系统的健康越来越受到国际上的广泛重视。尽管生态学家至今尚未就河流生态系统健康的内涵达成共识,但是国外众多评价方法已经在实际中得到运用。目前国际上的研究前沿包括河道萎缩形成和演变机理、河流生态健康评价指标体系、河流生态健康评价的尺度效应等。在国内,河流生态系统健康方面的研究还刚起步,代表性研究——国家重点基础研究发展规划(973)项目“黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理”探索了黄河水资源可更新和可再生性维持问题,为更系统深入地开展黄河健康生命研究奠定了基础。水利水电规划环境影响评价与河流生态系统健康评价密切相关。在这两方面我国目前还缺乏系统的理论、技术、方法以及标准体系。未来我国水电工程规划的生态环境影响评价迫切需从末端单项评价转向源头评价、从微观发展为微观与宏观相结合、从局部发展到局部与整体相结合、从单个要素发展到系统的综合性评价。为此,河流生态系统健康理论、区域开发与规划的生态评价指标体系、区域生态补偿理论、生态服务功能评价方法、自然资源价值核算理论与方法,生态影响评价方法、累积生态影响评价方法以及水资源开发生态环境风险评价方法等成为水利水电规划环境影响评价理论中需重点研究的内容。应用技术与方法前沿研究生态水利工程学的探索。近年来,国内学者借鉴国际上生态工程的理论,探索发展新的交叉学科——“生态水利工程学”。传统的水利工程学需要吸收生态学的原理和方法,改善水利工程的规划和设计方法。对于已建工程,研究和开发受损水域生态修复的方法和技术。对于新建工程,研究和开发对于因工程建设造成对于河流生态系统胁迫所应采取的补偿工程措施、生物措施和管理措施。可持续发展相关理论前沿研究(1)流域尺度的可持续发展。水生态及环境系统以流域尺度为基本单元,可持续发展在协调水生态环境和经济系统关系时,必须以流域整体思想为指导。恢复和逐步改善流域水生态环境系统的生机,是谋求可持续发展的必由之路。(2)水生态环境承载力。将生态环境承载力作为可持续发展的支持理论,已经得到国内外研究者的普遍认可。水生态环境承载力的研究从概念、内涵探讨开始,逐渐转向定量化分析方法和建立评价模式。其中的难点之一是承载力指标体系的筛选及规范化。度量具有自然及社会双重属性的水环境系统承载经济压力的能力,需要从社会、环境、经济等不同方面的指标综合反映,指标的有效获取也依赖于各个系统的大量相关信息。:..发挥其功能价值的关键,管理的战略调整应从目前的单要素分散管理转向以生态系统为对象的综合管理。在管理模式上,适应性的管理方式经过多年的理论和初步实践探索,显示出良好的应用前景,其重要特色在于能不断利用信息的更新和科学技术的进步,动态调整决策,跟踪可持续发展的脉搏。