预应力玻璃结构（包括玻璃幕墙和采光顶结构）作为一种科技含量较高的新型结构形式，在我国正得到蓬勃发展。本项目针对其发展过程中迫切需要解决的一些基础性理论问题展开研究，目的是推动我国的玻璃结构产业向更高层次迈进。研究内容包括三个方面：（1）预应力玻璃采光顶结构的新体系及形态理论研究，通过本研究可将更加多样的结构形式引入预应力玻璃结构中，以便更好的满足各种建筑形式和功能对结构的要求；（2）单索幕墙结构中 2100433B

预应力索杆结构构型新颖、高效，借助体内自平衡预应力形成或改善结构刚度，具有很强的生命力和良好的工程应用前景。针对新型预应力索杆体系设计中的刚度不确定性问题及结构构型与结构性能相互耦合的问题，本项目引入了群集理论方法，开展了预应力索杆体系刚度解析及形态优化研究。主要包括：（1）研究了索杆体系静动不定性及其演变机理，定性分析了节点偏差、构件拓扑、外荷载等多种因素影响下机构位移模态和自应力模态的对称表示及其变化机制，并完善了索杆结构预应力稳定性的判定方法；（2）分别从对称子空间、节点与构件层次对索杆体系的弹性刚度、几何刚度、结构整体刚度进行解析，给出了评判对称索杆结构稳定性的充分和必要条件；（3）归纳了百余种对称群及五类对称操作，开发了群论工具箱，根据对称操作的等效变换以及相应矩阵的不可约表示，提出了基于群论的结构对称性自动识别方法，有效拓展群论方法在工程领域的应用范围；（4）利用全对称子空间的物理意义，提出了高效求解结构整体自应力模态的方法；在此定性分析基础上，分别以预应力和拓扑关系为自变量，并充分考虑了结构对称性、结构刚度及初始预应力分布特点，采用两种独立的约束优化模型，提出了基于蚁群算法的预应力索杆体系形态优化方法。本项目培养研究生4名，已发表SCI论文14篇（其中JCR Q1论文7篇、ASCE论文3篇）；围绕索杆结构找形、结构对称性识别等方面解决了数个关键技术问题，申请了发明专利10项，已授权6项。项目研究成果一方面丰富和发展了索杆体系研究的理论与方法；另一方面为开发大型预应力索杆体系提供新的技术手段与参考。 2100433B

预应力索杆结构构型新颖、高效，借助体内自平衡预应力形成或改善结构刚度，具有很强的生命力和良好的工程应用前景。针对新型预应力索杆体系设计中的刚度不确定性问题及结构构型与结构性能相互耦合的问题，本项目引入群论方法，开展预应力索杆体系刚度解析及形态优化研究。主要内容包括：（1）研究索杆体系静动不定性及其机理，定性分析机构位移和自应力模态的对称表示，并完善索杆结构预应力稳定性的判定方法；（2）对索杆体系的弹性刚度、几何刚度、结构刚度进行解析，给出评判对称索杆结构稳定性的充分和必要条件；（3）根据等效变换的不可约表示，提出基于群论的结构对称性自动识别方法；（4）分别以预应力和拓扑关系为自变量，并考虑结构性能、经济性和对称性，采用两种独立的约束优化模型，提出基于蚁群算法的预应力索杆体系形态优化方法。本项目一方面丰富和发展索杆体系研究的理论与方法；另一方面为开发大型预应力索杆体系提供新的技术手段与参考。

前言

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 国内外水文监测体系差别

1.1.2 水文监测体系创新难点

1.1.3 水文监测体系创新进程

1.2 水文测验体系现状分析

1.2.1 我国水文测验发展历程

1.2.2 我国水文监测体系存在问题

1.3 水文监测体系创新需解决的关键技术

1.3.1 水文巡测、间测与应急监测技术

1.3.2 水文要素的自动监测技术

1.3.3 水文规范与新技术的适应性

第2章 水文测验服务体系需求

2.1 经济社会发展与水文

2.1.1 我国经济社会发展现状与特点

2.1.2 社会经济发展对水文的要求

2.2 防洪减灾对水文测验的需求分析

2.2.1 防洪形势对水文测验的要求

2.2.2 防洪水文测验流量测次控制要求

2.2.3 水位流量同化报汛及误差传播

2.3 工程建设对水文测验的需求分析

2.3.1 工程建设对水文测验的要求

2.3.2 水文特征值误差分析

2.3.3 创新系列的模拟

2.3.4 创新水文系列代表性分析

2.4 最严格水资源管理对水文测验的需求分析

2.4.1 最严格水资源管理制度对水文测验的要求

2.4.2 最严格水资源管理制度的水文测验技术路线

2.4.3 低水流量测验测次优化及水位流量关系同化技术

2.5 社会对水文测验的需求分析

第3章 水文测验管理体系

3.1 水文测验体系的构成

3.1.1 水文测验管理体系的要素

3.1.2 水文测验管理体系的技术结构

3.1.3 水文测验管理体系的影响因素

3.2 美国的水文测验体系简介

3.2.1 水文测验管理体系

3.2.2 水文测验方式和支撑技术

3.2.3 水文监测仪器设备

3.3 我国水文测验体系的现状

3.3.1 水文测验管理方式

3.3.2 水文监测手段

3.3.3 水文巡测现状

3.4 水文测验管理体系创新

3.4.1 创新原则

3.4.2 管理体系的框架构建

3.5 关键巡测技术的研究与实践

3.5.1 水位流量关系巡测单值化

3.5.2 长江水文测验体系创新实践

第4章 流量测验方法创新

4.1 现有流量测验技术综述

4.1.1 流量测验方式

4.1.2 流量测验仪器

4.2 缆道测验智能控制技术

4.2.1 水文缆道的控制技术现状

4.2.2 水文缆道的智能控制设计

4.2.3 水文缆道的智能控制实例

4.2.4 水文缆道偏角遥测技术

4.3 水文测船测验自动化技术

4.3.1 水文测船测验现状

4.3.2 水文测船测验自动化设计原则

4.3.3 水文测船测验自动化实现

4.3.4 水文测船专用绞车

4.3.5 水文测船液压支臂装置

4.4 流量快速测量技术

4.4.1 快速流量监测的基本原理

4.4.2 动船法流量测量技术

4.4.3 走航式声学多普勒测流技术

4.4.4 非接触流量测验技术

4.5 流量实时监测技术

4.5.1 河流流量实时监测原理

4.5.2 水位流量关系法

4.5.3 流速面积代表线法

第5章 泥沙测验方法研究

5.1 悬移质泥沙测验技术

5.1.1 国内外悬移质泥沙测验现状

5.1.2 调压积时式采样器的技术改进

5.1.3 现场快速泥沙测量技术

5.1.4 实时在线泥沙测量技术

5.1.5 流量泥沙异步测量方法

5.2 推移质泥沙测验技术

5.2.1 推移质泥沙测验现状与需求

5.2.2 砾卵石推移质采样器开发

5.2.3 沙质推移质采样器研制

5.3 河床质勘测技术

5.3.1 河床质勘测现状

5.3.2 河床组成勘测

5.3.3 干容重观测

5.4 泥沙颗粒级配分析技术

5.4.1 泥沙颗粒级配分析现状

5.4.2 悬移质泥沙级配快速分析技术

5.4.3 悬移质级配分析方法成果转换

第6章 水文应急监测实用技术

6.1 水文应急监测体系现状

6.1.1 水文应急监测的任务与特点

6.1.2 水文应急监测与常规水文测验的区别

6.1.3 我国水文应急监测现状

6.2 水文应急监测管理体系建设

6.2.1 水文应急监测管理体系建设原则

6.2.2 水文应急监测队伍建设

6.2.3 水文应急监测保障机制

6.2.4 水文应急监测方案

6.2.5 应急监测报告的编制

6.3 水文应急监测工作内容与方法

6.3.1 分洪、溃口洪水监测

6.3.2 堰塞湖监测

6.4 应急监测成果的质量控制

第7章 水文测验精度控制技术

7.1 水文测验精度控制体系

7.1.1 单次测验精度控制

7.1.2 时段量精度控制

7.1.3 水文测验误差评估方法

7.2 流量测验新技术精度研究

7.2.1 声学多普勒流速仪流量测验精度

7.2.2 流量间测精度分析

7.2.3 水位流量关系单值化精度分析

7.2.4 流量测次精简分析

7.3 泥沙测验新技术精度研究

7.3.1 现场激光粒度分析仪精度

7.3.2 单沙垂线精简与断沙间测精度分析

7.3.3 全断面混合取样精度分析

7.3.4 流量泥沙异步测验精度分析

7.3.5 泥沙测次精简分析

第8章 水文资料整编新技术

8.1 现有水文整编技术综述

8.2 水位数据整理新技术

8.2.1 水位数据处理技术的现状

8.2.2 水位数据处理新技术基本原理

8.2.3 关键参数的确定与节点数据的处理

8.2.4 水位数据处理新技术在长江上游地区的应用

8.3 流量整编新技术

8.3.1 在线监测资料整编技术

8.3.2 走航式声学多普勒流速剖面仪数据后处理技术

8.3.3 潮流量整编技术研究

8.4 泥沙整编新技术

8.4.1 激光粒度仪颗分资料整编

8.4.2 推移质输沙率整编

8.5 应急监测水文资料整理

8.5.1 应急资料整理要求

8.5.2 水文应急监测数据的整理与检查

8.5.3 水文应急监测数据分层

8.5.4 水文应急监测等高线处理

第9章 水文测验技术标准适应性研究

9.1 现有标准概况

9.2 现有标准适应性研究

9.2.1 现有技术标准的积极作用

9.2.2 现有主要测验技术标准适应性评价

9.2.3 现有技术标准存在的主要问题

9.3 水文测验技术标准创新实践

9.3.1 水文测验标准体系创新

9.3.2 已颁标准的修订和完善

9.3.3 水文测验标准创新总结

第10章 总结及展望

10.1 创新总结

10.2 水文监测发展展望

参考文献