大壩在世界各國防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運、水產(chǎn)養(yǎng)殖及旅游等許多方面發(fā)揮了巨大的效益，展望未來，水資源問題將成為全球環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展的“瓶頸”，而大壩作為重要的水利工程仍將扮演著有效及合理利用全球有限水資源的關(guān)鍵角色。

修建大壩，攔水造庫，這是人類征服自然和改造自然，使其為人類造福的一個重大措施。建壩后，大壩周邊自然環(huán)境及地質(zhì)環(huán)境發(fā)生劇烈變化，在庫水壓力作用下可導(dǎo)致壩基滲漏，危及大壩安全。壩基帷幕體的修建正是為了對大壩基礎(chǔ)進行加固和防滲。但是，由于長期遭受高壓滲流、溶蝕等，造成水與巖石、水與帷幕體相互作用長期存在，可造成壩基揚壓力升高、滲流量增加等問題，從而造成壩基帷幕防滲作用衰減以致失效。因此正確分析評價防滲帷幕的完好程度，及其防滲耐久性，可望為大壩是否正常運行的判定提供重要的依據(jù)。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，從壩基地下水宏觀動態(tài)和微觀動態(tài)入手進行研究，分別從計算數(shù)學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)和水－巖－帷幕體相互作用多場耦合等多方面定性及定量揭示了壩基帷幕體防滲性能的衰減規(guī)律，形成了較完整的評價壩基帷幕體防滲效果的方法體系。壩基地下水宏觀動態(tài)上，采用軍事上的多傳感器數(shù)據(jù)融合方法，分別按照具體的條件，進行分類融合評判，揭示了壩基帷幕體的防滲效果的衰減程度；壩基地下水微觀動態(tài)上，采用了改進的牛頓公式進行迭代計算，提高了運算速度和精度，應(yīng)用改進后的模型能更真實地反映區(qū)內(nèi)水溶液與相關(guān)礦物之間的反應(yīng)狀態(tài)；根據(jù)多場耦合作用的基本理論，建立了壩基水－巖－帷幕體相互作用多場耦合模型，并采用有限元方法求解。模擬結(jié)果表明，壩基帷幕體不同部位、不同時刻具有不同的液－固相間因地球化學(xué)反應(yīng)引起的鈣離子的遷移量，揭示了帷幕體的弱化趨勢和衰減的過程。

本書共6章，第一章“緒論”，介紹了大壩帷幕體的定義和幾種形式，分析了國內(nèi)外針對帷幕體的防滲性和耐久性的研究現(xiàn)狀及存在的問題，介紹了研究的路線、思路和方法，并據(jù)此提出了本書的主要研究內(nèi)容。第二章“大壩帷幕體的基本特征以及防滲性能的影響因素”，主要從理論和實踐方面論述了壩基帷幕體材料特征、幾何形態(tài)以及影響帷幕體防滲效果的若干因素。從理論方面論述了形成帷幕體的結(jié)構(gòu)類型及其材料形成的特點；從實踐方面將帷幕體分為封閉式帷幕和懸掛式帷幕；從帷幕的形成方式分為主帷幕和副帷幕；依據(jù)帷幕灌漿排數(shù)的不同，將其分為單排孔直線式、雙排孔形式、三排孔形式和其他布孔形式。第三章“基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的理論與方法評價帷幕體防滲性能”，介紹了本章針對不同情況，采用不同的方法融合同類同步和異類同步數(shù)據(jù)。對于同類同步多傳感器數(shù)據(jù)，依據(jù)估值理論的最小誤差均方差準則多傳感器融合方法；對于異類同步多傳感器數(shù)據(jù)采用基于Bayes理論的融合技術(shù)，以揭示壩基帷幕體的防滲效果。通過實例分析得知，壩基帷幕體的防滲性能具有階段性衰減及不可逆的特征，即呈現(xiàn)一種“陡變－緩變－陡變……”的反復(fù)趨勢。第四章“基于化學(xué)熱力學(xué)理論與方法評價帷幕體防滲性能”，介紹了利用化學(xué)熱力學(xué)方法評價帷幕體的防滲效果，其本質(zhì)就是研究壩基地下水與帷幕體之間的作用，而溶解－沉淀作用則是液－固兩相間發(fā)生的最為普遍的地球化學(xué)作用。第五章“反映帷幕體防滲時效的多場耦合作用模擬”，建立的壩基水－巖－帷幕體相互作用多場耦合模型，以數(shù)學(xué)的語言刻畫滲水在壩基固相中的滲流過程、水溶組分的遷移過程以及帷幕體與滲流之間的相互作用過程，采用有限元求解方法，比較真實地描述了壩基帷幕體的物理－化學(xué)特性隨時間的變化過程，模擬結(jié)果反映壩基和帷幕體不同部位、不同時刻水－巖－帷幕體間地球化學(xué)反應(yīng)引起的質(zhì)量交換量，進而揭示了帷幕體防滲性能的弱化趨勢和衰減的過程。第六章“研究總結(jié)與展望”，對本書研究內(nèi)容進行了總結(jié)歸納，并對帷幕體防滲耐久性分析理論及仿真分析方面提出了展望。

本書部分內(nèi)容是在筆者博士論文和近年來對大壩防滲結(jié)構(gòu)性能變化等研究成果的基礎(chǔ)上凝練而成，相關(guān)資料的收集、整理得到了華北水利水電大學(xué)、中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司及河海大學(xué)等單位老師、同仁的大力支持與幫助。另外，部分理論也參考和借鑒了國內(nèi)外相關(guān)論著、論文的觀點。筆者在此表示感謝。本書的出版得到了國家自然科學(xué)基金項目（51279064，31360204，51509091），河南省高等學(xué)校重點科研項目（15B570001），河南省高校科技創(chuàng)新團隊支持計劃（14IRTSTHN028）和河南省高校科技創(chuàng)新人才支持計劃（14HASTIT047）等項目的資助。

壩基帷幕體防滲耐久性的研究是一個涉及多因素影響且相對復(fù)雜的問題，目前仍有許多問題有待研究，由于作者水平有限，錯誤和不足之處懇請專家和讀者不吝批評指正。

作 者

2015年6月

第一章 緒論 1
1.1 問題的提出 1
1.2 研究意義 2
1.3 研究現(xiàn)狀與趨勢 4
1.4 研究內(nèi)容及關(guān)鍵問題 12
1.4.1 研究內(nèi)容 12
1.4.2 關(guān)鍵問題 14
1.5 研究的技術(shù)路線 14
第二章 大壩帷幕體的基本特征以及防滲性能的影響因素 17
2.1 帷幕體的材料特征 17
2.2 研究現(xiàn)狀 21
2.2.1 滲透性 21
2.2.2 溶蝕性 23
2.3 混凝土滲透與溶蝕研究存在問題 26
2.4 帷幕體的幾何特征 27
2.5 影響帷幕體防滲性能的若干因素 32
2.5.1 地質(zhì)因素 32
2.5.2 水化學(xué)侵蝕因素 32
2.5.3 其他因素 34
2.6 本章小結(jié) 35
第三章 基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的理論與方法評價帷幕體防滲性能 36
3.1 多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的基本理論 36
3.2 多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的基本結(jié)構(gòu) 38
3.3 同類同步多傳感器數(shù)據(jù)融合方法評價帷幕體防滲性能 41
3.3.1 基于估值理論的最小誤差均方差準則的多傳感器數(shù)據(jù)融合方法 41
3.3.2 工程實例應(yīng)用 43
3.4 異類同步多傳感器數(shù)據(jù)融合方法評價帷幕體防滲性能 49
3.4.1 基于Bayes理論的多傳感器數(shù)據(jù)融合方法 49
3.4.2 工程實例應(yīng)用 51
3.5 本章小結(jié) 57
第四章 基于化學(xué)熱力學(xué)理論與方法評價帷幕體防滲性能 58
4.1 化學(xué)熱力學(xué)的基本理論 58
4.1.1 體系與環(huán)境 58
4.1.2 化學(xué)位和自由能 59
4.1.3 化學(xué)平衡和質(zhì)量作用、質(zhì)量守恒定律 60
4.1.4 飽和指數(shù) 60
4.2 傳統(tǒng)的飽和指數(shù)模型及其不足 62
4.3 飽和指數(shù)模型及其求解方法的改進 66
4.3.1 活度系數(shù)計算公式的擴展 66
4.3.2 迭代過程控制閾值的選擇 67
4.3.3 絡(luò)合物種類的擴充 68
4.3.4 模型算法的改進 69
4.4 模型應(yīng)用實例 72
4.4.1 工程概況 72
4.4.2 壩基地下水質(zhì)特征 74
4.4.3 模型計算結(jié)果及分析 74
4.5 本章小結(jié) 78
第五章 反映帷幕體防滲時效的多場耦合作用模擬 80
5.1 水－巖－帷幕體相互作用多場耦合作用的基本理論 80
5.2 多場耦合模型的建立及其求解方法 88
5.2.1 模型假設(shè) 89
5.2.2 基本模型 89
5.2.3 求解方法 94
5.3 基于化學(xué)熱力學(xué)及動力學(xué)混合式的水文地質(zhì)參數(shù)反演 102
5.4 模型應(yīng)用 106
5.4.1 工程概況 106
5.4.2 水文地質(zhì)參數(shù)的確定 109
5.4.3 模型計算 111
5.4.4 模擬結(jié)果分析及討論 120
5.5 本章小結(jié) 124
第六章 研究總結(jié)與展望 125
參考文獻 128

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2. 民用航空飛機標準線路施工 [主編　王志敏　陳明]
3. 不息的水脈—大運河講談錄 [趙珩　著]
4. 實用運籌學(xué) [主編　邢育紅　于晉臣]
5. 三峽梯級電站水資源決策支持系統(tǒng)研究與開發(fā) [姚華明 潘紅忠 湯正]
6. 海南黎族民俗文化鑒賞 [龐國華　著]
7. 石墨烯在太赫茲及中紅外頻段電磁器件設(shè)計中的應(yīng)用 [李艷秀 莊華偉 著]
8. 電子技術(shù)（第二版） [主編 覃愛娜 李飛]
9. 辦公自動化高級應(yīng)用 [陳萍 朱曉玉]
10. 信息處理技術(shù)員考試32小時通關(guān) [薛大龍]
11. 電子產(chǎn)品設(shè)計案例教程（微課版）—基于嘉立創(chuàng)EDA（專業(yè)版） [王靜 莫志宏 陳學(xué)昌 丁紅]
12. C程序設(shè)計實踐教程 [劉衛(wèi)國]
13. C程序設(shè)計（慕課版） [劉衛(wèi)國]
14. Web技術(shù)開發(fā)教程（基于.NET開源MVC框架） [王合闖 韓紅玲 王青正 陳海蕊]
15. 商務(wù)英語翻譯教程（筆譯）（第四版） [主編 王軍平]
16. 智慧零售技術(shù)與應(yīng)用 [洪旭 著]
17. 建設(shè)工程法規(guī)實務(wù) [主編 余瀅]
18. 商務(wù)秘書理論與實務(wù)（第三版） [主編 張同欽]
19. 程序設(shè)計基礎(chǔ)實踐教程（C/C++語言版） [張桂芬 葛麗娜]
20. C++案例項目精講 [主編 楊國興]
21. 勞動爭議處理實務(wù) [主編 王秀卿 羅靜]
22. 工程數(shù)學(xué) [主編 郭立娟 王海]
23. 語音識別理論與實踐 [主編　莫宏偉]
24. 信息系統(tǒng)項目管理師章節(jié)習題與考點特訓(xùn)（第二版） [主編 薛大龍]
25. 武術(shù)基礎(chǔ)教程 [主編 李代勇 謝志民]
26. 計算機網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)教程 [主編 張浩軍 趙玉娟]
27. 畫法幾何與機械制圖習題集（多學(xué)時） [主編 趙軍]
28. HCIA-Datacom認證題庫分類精講 [主 編 韓立剛]
29. SwiftUI完全開發(fā) [李智威 著]
30. 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計師備考一本通 [夏杰 編著]