水利工程的发展是和科学技术的进步息息相关的,其中工程力学的不断发展起了重要的促进作用,做出了突出的贡献。例如,水坝是水利工程中的典型建筑物,往往反映各个不同历史时期的工程技术水平。早期的水坝均凭借经验设计,因而垮坝的记录很多,比较著名的有西班牙洛尔卡(Lorca)附近的蓬特斯(Puentes)重力坝,曾于1648年和1802年两次被洪水冲垮,到1884年才得到第三次重建。直到19世纪中叶以后,随着混凝土结构的广泛应用、钢筋混凝土结构的出现以及土力学和岩石力学的发展,坝工设计才有了初步的理论和方法,1866年在法国弗兰(Furan)河上用现代技术建成当时世界上最高的古夫尔-登伐(Couffre-d′Enfer)重力坝(高60m)。
进入20世纪以来,随着坝工技术的提高和基于工程力学基础的坝工设计理论的进一步发展,坝工迅速发展。以美国和西欧为例,高于15m的大坝数目,从20世纪初期的190座增加到20世纪50年代的2850座。坝的高度也在不断突破,如1936年在美国科罗拉多(Colorado)河上建成高221.4m的胡佛(Hoover)重力拱坝;1962年在瑞士建成高285m的大狄克逊(Grand Dixence)坝;在苏联,1980年建成高达300m的努列克(Hypek)土石坝,1985年建成高335m的罗贡(Pory H)土石坝。此外,中国1997年建成高240m的二滩拱坝,2010年建成小湾拱坝(294.5m),2015年全面竣工溪洛渡拱坝(285.5m)等。在此期间,水坝的质量也在相应提高,垮坝比例在大幅度减小。据统计,美国与西欧15m以上大坝的垮坝比例,从1900-1909年的4.7%,减小到了1950-1959年的0.4%。
力学是一门独立的基础学科,是有关力、运动和介质(固体、液体、气体),宏、细、微观力学性质的学科,研究对象以机械运动为主,及其同物理、化学、生物运动耦合的现象。力学又是一门技术学科,研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系。力学可粗分为静力学、运动学和动力学三部分,静力学研究力的平衡或物体的静止问题;运动学只考虑物体怎样运动,不讨论它与所受力的关系;动力学讨论物体运动和所受力的关系。
水利工程主要通过工程技术手段,控制和调配自然界的地表水和地下水,达到除害兴利的目的。由于水利工程的复杂性,在水利工程设计、施工及管理实践中会涉及许多力学问题。(www.daowen.com)
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