本书是清华大学通识课程“未来灾害调控”十年教学成果的凝练。以培养具备系统思维的未来工程人才为核心,探索专业教育与通识教育的深度融合。书中以灾害调控的基本思想为主线,从灾害发展趋势与风险评估出发,系统论述了面对水库滑坡、地震、洪涝等复杂场景时的极限控制、系统分析与博弈决策方法。尤为特别的是,本书专设课程组织示例,将“微科研”引入教材,旨在引导学生开展高水平的自主探究,为本科生后续的科技创新实践奠定坚实的思维与方法论基础。
样章试读
目录
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前言
第1章 绪论 1
1.1 灾害发展趋势 1
1.2 从治水看灾害调控演进 3
1.2.1 远古时代治水实践 3
1.2.2 古代治水理念 5
1.2.3 现代治水实践 7
1.3 未来灾害调控的内涵 9
1.4 本书目标和内容 10
1.5 研讨题目 11
第2章 灾害及其调控 12
2.1 灾害概念 12
2.1.1 灾害定义 12
2.1.2 灾害诱因 12
2.1.3 灾害损失 13
2.2 主要灾害类型 14
2.2.1 气象水文灾害 15
2.2.2 地质灾害 18
2.2.3 环境灾害 22
2.2.4 技术灾害 25
2.2.5 地外灾害 27
2.3 灾害风险评估 30
2.3.1 灾害风险定义 30
2.3.2 灾害风险量化评估 30
2.4 灾害调控 34
2.4.1 灾害调控基本思路 34
2.4.2 灾害调控实例 35
2.4.3 灾害调控新技术 36
2.5 研讨题目 44
第3章 灾害调控研究范例 45
3.1 研究背景与意义 45
3.2 研究方法与过程 46
3.2.1 集群效应的生物学仿真 46
3.2.2 良渚古城外围水利工程建造的集群效应机理研究 47
3.3 研究成果 49
3.4 工程应用 50
3.5 研讨题目 52
第4章 典型灾害特点与机理 53
4.1 水库区滑坡灾害 53
4.1.1 滑坡灾害概述 53
4.1.2 边坡稳定分析 55
4.1.3 水库区滑坡机理 57
4.1.4 水库区滑坡灾害的特点 60
4.2 地震灾害 61
4.2.1 地震灾害的成因 61
4.2.2 地震的传播与表征 63
4.2.3 地震下的结构动力特性 65
4.2.4 地震的链式反应 68
4.2.5 地震的预报和预警 72
4.3 地面变形灾害 73
4.3.1 地面变形灾害概述 73
4.3.2 地面变形的成因 74
4.3.3 地面沉降的机理 75
4.4 城市洪涝灾害 80
4.4.1 洪涝灾害概述 81
4.4.2 洪涝灾害的分析模型 82
4.4.3 城市洪涝的成因 86
4.4.4 城市洪涝的特点 88
4.5 研讨题目 90
第5章 灾害调控的思想与方法 92
5.1 普遍联系的灾害调控思想 92
5.1.1 工程域的概念 92
5.1.2 工程域耦联分析模型 93
5.1.3 工程域耦联特性的刻画 97
5.2 极限控制的灾害调控思想 99
5.2.1 极限控制的思想 99
5.2.2 极限控制思想的应用 101
5.2.3 基于极限控制思想的结构抗震设计 102
5.3 成本效果博弈的灾害调控思想 103
5.3.1 博弈的思想 103
5.3.2 工程措施中的博弈 107
5.3.3 减灾政策中的博弈 109
5.4 系统论的灾害调控思想 112
5.4.1 工程与灾害的复杂相互作用 112
5.4.2 工程灾变系统 114
5.4.3 工程灾害风险调控系统 116
5.5 研讨题目 118
第6章 课程组织示例 120
6.1 课程安排 120
6.2 “微科研”活动 122
6.2.1 “微科研”主要环节 123
6.2.2 “微科研”典型案例 123
参考文献 131