土质堤坝是堤坝的主要结构型式之一，在实际运行过程中不可避免存在工程老化、渗漏、内部孔洞及裂缝等诸多隐患。土质堤坝隐患极具隐蔽性，隐患深度、位置等也难以判别，容易导致事故发生，其探测与诊断一直是水利界的技术难题。本书针对土质堤坝隐患探测难题，介绍了同位素综合示踪、热渗耦合、温度-水力层析、电磁声多源融合以及CCTV和三维激光重构等隐患探测方法，并针对现有堤坝安全评价标准部分指标仍以定性评判为主、缺乏定量化评价指标的问题，介绍了基于群组决策、改进FCE以及组合赋权和云模型的堤坝安全评价新方法。
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土质堤坝渗漏隐患精细探测与诊断关键技术，中国大坝工程学会科学技术奖二等奖，2021年，排名第1
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 土质堤坝隐患诊断技术研究现状 2
1.2.1 同位素示踪技术研究现状 3
1.2.2 温度示踪技术研究现状 4
1.2.3 水力层析技术研究现状 5
1.2.4 堤坝隐患物探技术研究现状 7
1.2.5 管道CCTV探测技术研究现状 10
1.3 堤坝安全评价研究现状 11
第2章 基于同位素综合示踪的土质堤坝集中渗漏诊断技术研究 13
2.1 引言 13
2.2 堤坝渗漏隐患的同位素综合示踪诊断技术数学模型 15
2.2.1 理论分析 15
2.2.2 模型建立 17
2.2.3 堤坝渗漏的环境同位素示踪判别 26
2.2.4 环境同位素渗漏分析的数学筛选法 35
2.3 堤坝渗漏综合示踪稀释测流物理模型研究 38
2.3.1 微元法广义稀释模型建立 39
2.3.2 微元法广义稀释模型结果 42
2.3.3 微元法广义稀释模型与传统点稀释公式对比 43
2.3.4 垂向流速的计算 43
2.4 渗漏涌水含水层综合示踪稀释技术水文地质参数的测定 44
2.4.1 放射性同位素示踪剂的选择、防护及示踪仪器 44
2.4.2 含水层涌水性质的分类及参数测试手段 47
2.4.3 涌水含水层渗透系数K测定方法 49
2.4.4 误差分析 51
2.5 工程应用 52
2.6 本章小结 55
第3章 基于热渗耦合的土质堤坝集中渗漏诊断技术研究 57
3.1 引言 57
3.2 稳定渗流时堤坝集中渗漏热渗耦合传热模型 58
3.2.1 基于移动有限长线热源法的三维理论解析模型 58
3.2.2 基于固-液耦合作用的堤坝渗漏传热数值模型 62
3.3 渗流-集中渗漏共同作用的堤坝传热模拟实验研究 67
3.3.1 实验理论基础及方法 67
3.3.2 实验平台设计及基础参数测定 68
3.3.3 实验过程及结果分析 74
3.4 基于实验的渗流-集中渗漏-传热仿真及对比研究 89
3.4.1 基于渗漏传热三维理论解析模型仿真结果 89
3.4.2 基于固-液耦合作用的渗漏传热数值模型仿真结果 92
3.4.3 考虑渗流对温升影响的流速分界点 98
3.4.4 实测值与计算值的对比研究 100
3.5 工程应用 106
3.5.1 工程概况 106
3.5.2 坝区温度场分布与综合分析 106
3.5.3 渗流场与温度场耦合计算分析 110
3.5.4 渗漏通道范围确定 112
3.6 本章小结 113
第4章 基于温度-水力层析联合的土质堤坝渗漏诊断技术研究 115
4.1 引言 115
4.2 基于温度 + 水头联合的土质堤坝渗漏反演算法研究 116
4.2.1 抽水试验参数分析 116
4.2.2 水力层析反演算法 118
4.2.3 温度+水头联合反演算法 123
4.2.4 温度+水头联合反演算法的程序实现 125
4.2.5 渗透系数反演结果评价 127
4.3 融合温度数据的土质堤坝水力层析联合反演试验研究 129
4.3.1 土质堤坝地层集中热源模拟与参数反演 129
4.3.2 地层温差边界模拟与渗透系数反演 134
4.4 土质堤坝渗漏联合反演试验方案优化设计 140
4.4.1 抽水速率对反演结果的影响 141
4.4.2 观测井间距对反演结果的影响 145
4.4.3 抽水试验次数对反演结果的影响 150
4.4.4 抽水井位置对反演结果的影响 154
4.5 工程应用 157
4.5.1 工程概况 157
4.5.2 渗漏通道模型建立 157
4.5.3 水力层析计算结果 159
4.5.4 工程验证 161
4.6 本章小结 163
第5章 基于电磁声多源融合的土质堤坝无损隐患诊断技术研究 164
5.1 引言 164
5.2 基于电磁声多源无损探测技术综合应用研究 165
5.2.1 土质堤坝隐患综合物探技术探测原则 165
5.2.2 土质堤坝隐患探测地球物理基础 165
5.2.3 土质堤坝隐患综合物探技术体系研究 166
5.3 关键方法及理论概述 167
5.3.1 探地雷达法 167
5.3.2 面波法 172
5.3.3 高密度电阻率法 173
5.4 工程应用 181
5.4.1 广州市天湖水库隐患综合探测应用研究 181
5.4.2 中山市逸仙水库对比探测应用研究 188
5.5 本章小结 193
第6章 基于CCTV和三维激光重构的穿堤坝涵管隐患识别与定位技术研究 194
6.1 引言 194
6.2 点云数据处理理论 195
6.2.1 点云配准 195
6.2.2 点云滤波 196
6.2.3 点云压缩 197
6.2.4 点云分割 198
6.3 基于CCTV的输水涵管隐患识别与评价 198
6.3.1 检测设备与操作程序 198
6.3.2 检测结果 200
6.3.3 输水涵管评估 201
6.4 基于图像融合和改进阈值的图像增强技术 202
6.4.1 输水涵管探测图像缺陷 202
6.4.2 基于空域融合的对比度增强 203
6.4.3 改进阈值函数 204
6.4.4 细节增强 205
6.4.5 图像增强技术验证 206
6.5 CCTV和三维激光扫描联合定位技术 209
6.5.1 CCTV检测 210
6.5.2 三维激光扫描 210
6.5.3 综合数据处理 211
6.5.4 检测成果 211
6.6 本章小结 211
第7章 堤坝安全评价创新理论与方法研究 214
7.1 引言 214
7.2 堤防工程安全评价标准研究 214
7.2.1 堤防工程安全评价原则 214
7.2.2 堤防工程安全评价内容 215
7.2.3 堤防工程质量评价 217
7.2.4 堤防工程运行管理评价 218
7.2.5 堤防工程安全复核 218
7.2.6 堤防工程安全综合评价 221
7.3 基于群组决策的土坝安全评价方法研究 222
7.3.1 土坝安全评价体系建立 222
7.3.2 改进AHP-熵权法组合优化赋权 223
7.3.3 土坝安全评价 226
7.3.4 工程应用 227
7.4 基于改进FCE的土坝安全评价方法研究 232
7.4.1 基于全优型合成算子的模糊综合评价法 233
7.4.2 土坝安全风险模糊综合评价 235
7.4.3 工程应用 236
7.5 基于组合赋权和云模型的堤防安全评价方法研究 238
7.5.1 基于云模型的安全评价方法 238
7.5.2 工程应用 247
7.6 本章小结 250
参考文献 251
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