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内容介绍

《河工模型量测与控制技术》介绍了河工模型试验应用电测和计算机测控的量测技术与仪器设备，并较系统地介绍了这些量测设备以及测控系统的工作原理、性能特点、应用范围、操作使用、运行维护，包括近几年兴起的高新技术——虚拟仪器技术、智能检测系统与数据融合技术在河工模型中的应用及实例。《河工模型量测与控制技术》还简要介绍了长江河工模型试验及量测技术的发展过程、测量误差分析与测量数据处理方法。 《河工模型量测与控制技术》是编著者多年来对河工模型试验量测与控制技术应用的经验总结，并附有长江科学院河流泥沙研究专业拥有的各种量测仪器与设备的实物图片。 《河工模型量测与控制技术》可供河工模型试验人员参考，也可供河流泥沙研究专业的师生和水利模型量测仪器的研制人员借鉴。

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精彩书摘

模型试验是科学试验中一项重要的研究方法与专门技术，应用甚广。河工模型试验是运用河流动力学知识，根据水流和泥沙运动的力学相似原理，模拟与原型相似的边界条件和动力学条件，研究河流在天然河流情况下或在有水工建筑物的情况下水流结构、河床演变过程和工程方案效果的一种方法[1]。 河流模拟是预测河流演变过程的重要手段，它包括了数值模拟和河工模拟（简称数模和河工模型）两个部分，是一项专门研究水流和泥沙运动以及河床演变的技术。数模和河工模型在科研及工程实践上得到广泛应用，特别是进入21世纪后，随着计算机技术的迅猛发展，数模的应用到达一个崭新的阶段。根据数理方程利用数学模型使用电子计算机进行计算的方法，在河流问题的研究中获得了广泛的应用与发展，具有迅速、准确、能节约大量人力、物力与时间的显著优点。与物模相比，国际上一些发达国家在数模的应用上已居于领先地位。尽管如此，目前物模在重大水利工程及科研方面的应用仍有不可替代的作用，如在河槽形态的发展中不能适当的简化以及问题的三维性质占有十分重要的地位时，或在试验范围内水流通过重要的水工建筑物情况下，难以用数理方程表达时，数学模型仍然不能代替物理模型。在许多情况下，常采用数学模型与物理模型相结合的研究方式，以求得问题的解决，例如，在长江葛洲坝和三峡枢纽工程的泥沙问题的研究中，就大量地采用两者相结合的方法。 我国河流上建有越来越多的大、中型水利工程，如长江的三峡、南水北调、防洪与河道整治等工程，以及各种港口码头、航道、取排水设施、滩涂开发利用等，这些水利工程的建设将显著改变河流原有的水文情势及生态环境，包括水文泥沙条件、河床演变、航道安全、生物物种和河流湿地等一系列的显著变化。作为一个复杂而又特殊的自然综合体，河流在自然情况下以及在修建建筑物后所发生的演变过程，对人类生产活动影响甚大。为了保障防洪安全、维护河流资源的综合利用，保护生态与环境，人们通过研究预测与治理来制订工程规划，并进一步控制河床演变过程。

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序 前言 第1章绪论 1.1 河工模型试验概况 1.2 长江河工模型的发展过程 1.3 河工模型量测与控制技术概述 第2章模型试验基础设施 2.1 试验场地与大厅 2.1.1 试验大厅 2.1.2 简易式工棚 2.1.3 泥沙分析室 2.2 供水系统 2.2.1 水泵房的设置 2.2.2 供配水管路 2.2.3 回水渠 2.2.4 蓄水池 2.3 供沙系统 2.3.1 搅拌池 2.3.2 沉沙池 2.3.3 机械式加沙设备 2.3.4 孔口箱加沙设备 2.3.5 循环管道加沙设备 2.3.6 螺杆泵变频调速加沙设备 2.3.7 脉宽调速轨道车加沙机设备 2.4 供电系统 2.5 接地系统 第3章模型试验专用设备 3.1 水槽 3.1.1 固定水槽 3.1.2 活动水槽 3.1.3 波浪水槽与波浪水池 3.1.4 量测仪器检定专用水槽 3.1.5 水槽的供水、供沙系统 3.2 生潮系统 3.2.1 气压式潮水箱 3.2.2 可变溢流式 3.2.3 双向泵式 3.2.4 可变溢流和双向泵组合控制式 3.3 造波系统 3.3.1 造波机 3.3.2 造波系统的潮流模拟装置 3.4 生风系统 3.5 河工模型断面板排序系统 第4章流量测量与控制 4.1 量水堰 4.2 差压式流量计 4.3 电磁流量计 4.4 涡轮流量计 4.5 水表流量计 4.6 超声波流量计 4.6.1 时差法测量原理 4.6.2 多普勒法测量原理（频差法） 4.6.3 超声波流量计的基本性能 4.7 流量的自动控制 第5章水位测量与控制 5.1 水位测针 5.2 跟踪式水位仪 5.3 探测式水位仪 5.4 光栅式水位仪 5.5 压力式水位仪 5.6 超声波水位仪 5.7 电阻式波高仪 5.7.1 基本原理与电路分析 5.7.2 水流泡漩检测 5.8 电容式波高仪 5.9 ZK位自动测量与控制系统 5.9.1 水位自动测量系统 5.9.2 水位自动控制系统 第6章流速与流向测量 6.1 毕托管流速仪 6.2 旋桨流速仪 6.2.1 电阻式旋桨流速仪 6.2.2 光电式旋桨流速仪 6.3 旋桨式流速流向仪 6.4 热线热膜流速仪 6.5 电磁流速仪 6.6 超声多普勒流速仪 6.7 激光流速仪 6.8 粒子图像流场测速系统 第7章模型地形测量 7.1 电阻式地形仪 7.2 光电式地形仪 7.3 超声波地形仪 7.4 跟踪式地形仪 7.4.1 三维地形测量系统的组成 7.4.2 三维地形测量系统的主要性能 7.4.3 三维地形测量系统的人机界面 第8章含沙量和颗粒级配的测量与控制 8.1 光电测沙仪 8.1.1 光电测沙仪的电路原理及结构 8.1.2 含沙量的测定 8.2 超声波测沙仪 8.2.1 反射式超声波测沙仪 8.2.2 衰减式超声波测沙仪 8.2.3 超声波浓度测量仪 8.2.4 综合液体浓度仪 8.3 电磁浓度计 8.4 光电颗粒分析仪 8.5 声波振筛式颗粒分析仪 8.5.1 声波振动式全自动筛分粒度仪 8.5.2 RPs型系列电动式音波筛分仪 8.6 离心沉降式颗分仪 8.6.1 测量原理 8.6.2 BT—1500离心沉降式粒度分布仪 8.6.3 CG—1离心沉降式粒度分布测定仪 8.7 激光粒度分析仪 8.7.1 仪器结构及工作原理 8.7.2 激光粒度分析的特性 8.7.3 MS—2000型激光衍射粒度分析仪 8.8 颗粒图像处理仪 8.8.1 仪器的组成与测量原理 8.8.2 性能与特点 8.8.3 BT—1600图像颗粒分析系统 8.8.4 Winner100动态颗粒图像分析仪 8.9 超声粒度分析仪 8.9.1 沉降式超声颗分仪 8.9.2 超声衰减粒度仪 8.10 颗粒级配的在线自动检测 8.11 含沙量的自动控制 8.11.1 均一浑水系统的含沙量自动控制系统 8.11.2 循环管道的含沙量自动控制系统 8.11.3 螺杆泵调速加沙控制系统 第9章水温测量 9.1 静水温度测量 9.2 多点水流温度测量 9.2.1 温度传感器 9.2.2 计算机水流多点测温系统 第10章电子测量及其在河工模型试验中的应用 10.1 电子测量方法及传感器 10.1.1 电子测量的内容与特点 10.1.2 测量方法及仪表的功能 10.1.3 测量仪表的基本性能 10.1.4 传感器 10.2 电子仪器常用的测量电路 10.2.1 电桥电路 10.2.2 RC正弦波振荡器 10.2.3 运算放大器 10.2.4 仪器放大器 10.2.5 信号的隔离与滤波电路 …… 10.3 虚拟仪器技术及应用 第11章智能检测系统与数据融合 11.1 智能检测系统的基本结构 11.2 分机连接与接口系统 11.3 数据融合的原理与应用 11.4 智能检测应用实例与展望 第12章测量误差与数据处理简介 12.1 测量的概念 12.2 误差的基本概念及其分类 12.3 误差分析及处理 12.4 试验数据处理 第13章模型自动量测控制系统应用实例 13.1 长江葛洲坝工程泥沙模型量测控制系统 13.2 长江三峡水利枢纽工程坝区泥沙模型量测控制系统 13.3 三峡工程库尾泥沙模型量测控制系统 13.4 南水北调中线穿黄模型量测控制系统 13.5 潮汐模型直流脉宽调速生潮控制系统的研制及应用 13.6 深圳河潮汐模型生潮设备与数据自动采集系统 13.7 河工模型温排水试验测控设备的研制与应用 13.8 长江防洪模型量测控制系统 13.9 基于变频调速的潮汐模拟系统设计与应用 13.10 长江口综合整治模型量测控制系统的设计 参考文献

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