工程中的概率概念：在土木與環境工程中的應用（原著第二版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 洪華生，鄧漢忠 著

圖書標籤:

• 概率論
• 土木工程
• 環境工程
• 統計學
• 可靠性工程
• 風險評估
• 水利工程
• 結構工程
• 概率模型
• 工程應用

齣版社： 中國建築工業齣版社

ISBN：9787112200498

版次：2

商品編碼：12164109

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-08-01

用紙：膠版紙

內容簡介

　　本書英文原版（John Wiley 2007年齣版）是國際著名學者、現代結構可靠度理論的奠基人之一、美國工程院院士A.H-S.Ang和美國工程院院士W.Tang於1975年在John Wiley齣版的《Probability Concepts in Engineering Planning and Design，Vol.I，Basic Principles (工程規劃與設計中的概率概念：第一捲 基本原理)》一書的修訂第二版。該書是自20世紀70年代中期以來結構可靠性領域國際上影響大的著作之一。其基本特點是：結閤工程實例，采用工學專業學生與工程師易懂的方式將工程中遇到的概率論、統計與可靠性的基本概念、基本理念與基本思想進行透徹的講解，同時伴以適量的習題訓練。文中的所有實例其數據均來自於實際發錶的論文或研究報告，因此具有鮮活的生命力與極大的生動性。本書的主要內容包括：（1）概率與統計概念在工程中的作用；（2）概率模型基礎；（3）隨機現象的分析模型；（4）隨機變量的函數；（5）概率中的計算機數值與模擬方法；（6）基於觀測數據的統計推斷；（7）概率分布模型的確定；（8）迴歸與相關分析；（9）貝葉斯方法，及附錄。

工程中的概率概念：在土木與環境工程中的應用（原著第二版） 一、 宏觀概述與核心價值 《工程中的概率概念：在土木與環境工程中的應用（原著第二版）》是一部係統性闡述概率論及其在土木與環境工程領域應用的重要著作。本書並非簡單羅列數學公式，而是深入淺齣地揭示瞭概率思維模式如何成為現代工程設計、風險評估、決策分析以及資源優化的基石。本書的核心價值在於，它能夠幫助工程師們跨越直觀感受的局限，以科學、嚴謹的態度應對工程實踐中普遍存在的隨機性和不確定性，從而實現更安全、更可靠、更經濟的工程解決方案。 在瞬息萬變的工程世界裏，任何一項設計、一項施工、一項運營都難以避免受到自然變化、材料特性波動、載荷不確定性、人為因素差異以及數據采集誤差等多種隨機因素的影響。這些不確定性如果被忽視或簡單地以經驗法則處理，可能會導緻災難性的後果，例如結構失效、環境汙染超標、成本超支、工期延誤等。本書的齣現，正是為瞭係統性地武裝工程師，讓他們掌握一套行之有效的工具，去量化、理解、預測並最終管理這些不確定性，最終提升工程的整體性能和可持續性。 第二版在原著的基礎上，不僅更新瞭大量的案例和數據，更深化瞭對前沿理論的闡述，並更加注重實際操作的指導性。它旨在為讀者構建一個紮實的理論基礎，同時提供清晰的實踐路徑，使其能夠將所學知識直接應用於解決工程中的實際問題。本書的讀者群體涵蓋瞭在校的土木、環境工程專業學生，以及活躍在設計、施工、谘詢、科研等領域的工程師，他們將從中受益匪淺。 二、 理論框架與內容深度 本書的理論體係構建在經典概率論和數理統計的基礎上，並在此基礎上進行瞭工程化的拓展和深化。其內容邏輯清晰，層層遞進，從基礎概念齣發，逐步過渡到復雜的工程應用。 基礎概率理論的重塑與工程化解讀： 本書首先會深入闡釋概率論的基本概念，包括隨機變量、概率分布（如二項分布、泊鬆分布、指數分布、正態分布、伽馬分布等）、期望值、方差、協方差等。但不同於純數學教材，本書在介紹這些概念時，會緊密結閤工程領域的實際情境。例如，在講解二項分布時，可能會以“在特定工地上，檢查一定數量的混凝土構件，閤格的構件數量”為例；在介紹泊鬆分布時，可能會以“在特定時間段內，某個區域發生的車輛事故數量”作為應用場景。這種“情境化”的解讀，使得抽象的數學概念變得生動易懂，幫助讀者建立起概率思維的直觀認識。 此外，書中還會詳細討論條件概率、全概率公式、貝葉斯定理等，並強調它們在工程決策中的重要作用。例如，利用貝葉斯定理更新對結構可靠度評估的認知，或者在設計過程中，根據新的監測數據調整對風險事件發生概率的判斷。 多元隨機變量與相關性分析： 工程係統往往涉及多個相互影響的隨機變量。本書將深入探討多元隨機變量的概念，包括聯閤概率分布、邊緣概率分布、條件概率分布以及隨機變量之間的相關性和迴歸分析。例如，在橋梁設計中，可能需要同時考慮風載荷、交通載荷、溫度變化等多個隨機因素，理解它們之間的相關性對於準確評估橋梁的整體可靠性至關重要。本書會提供如何構建和分析這些多元概率模型的詳細方法。 統計推斷與模型建立： 統計推斷是連接理論與實踐的關鍵環節。本書將詳細介紹參數估計（點估計與區間估計）、假設檢驗等統計推斷方法，並教授讀者如何利用實際工程數據來建立和驗證概率模型。例如，如何根據曆史降雨數據估計未來極端降雨事件的發生頻率，或者如何通過對材料力學性能的測試數據，估計材料的平均強度和變異性，並構建相應的概率分布模型。書中會強調模型選擇的原則、模型的診斷與驗證，以及如何處理測量誤差和數據不完整性。 可靠性工程與風險分析的基石： 本書的核心應用之一就是可靠性工程。它將詳細闡述可靠性函數、失效率、平均壽命等關鍵概念，並介紹如何利用概率方法來評估和提升工程係統的可靠性。這包括： 係統可靠性分析： 如何從單個組件的可靠性推導齣整個係統的可靠性，例如串聯係統、並聯係統以及更復雜的混閤係統。這在分析大型基礎設施（如電網、供水係統）的穩定性時尤為重要。 壽命預測與剩餘壽命評估： 如何基於概率模型和監測數據，預測工程構件或係統的剩餘使用壽命，為維護和更換決策提供科學依據。 故障模式與影響分析（FMEA）： 如何係統地識彆潛在的故障模式，評估其發生概率和影響程度，並製定相應的預防和緩解措施。 風險定量評估： 引入風險矩陣、風險容忍度等概念，幫助讀者將概率分析結果轉化為可量化的風險評估，從而指導風險管理決策。 Monte Carlo模擬與數值方法： 對於許多復雜的工程問題，解析解可能難以獲得。本書將詳細介紹Monte Carlo模擬在工程中的應用，包括如何生成隨機數，如何構建概率模型，以及如何利用大量的模擬樣本來估計復雜係統的性能指標、可靠度或風險水平。例如，利用Monte Carlo模擬來評估在不同設計參數和載荷條件下，橋梁的抗震性能；或者模擬大量不同降雨模式下，水庫的運行情況，評估其供水可靠性。本書會提供實際編程指南，幫助讀者掌握如何利用編程語言（如Python）實現Monte Carlo模擬。 三、 土木與環境工程的特定應用 本書的另一大亮點在於其針對土木與環境工程的深度定製化應用。書中會精選大量典型的工程案例，展示如何將概率理論應用於解決現實世界中的挑戰。 土木工程應用： 結構可靠性與設計： 如何利用概率方法進行結構的荷載組閤設計，如何考慮材料強度、幾何尺寸、施工質量等隨機性，以滿足特定的可靠度指標（如ASCE 7標準中的設計方法）。例如，在考慮地震、風、恒載、活載等多種隨機荷載下的結構可靠性分析。 岩土工程分析： 如何利用概率模型描述土體參數（如內摩擦角、粘聚力）的變異性，如何進行邊坡穩定性、地基承載力等問題的概率分析，以及如何進行飽和滲透率等水文地質參數的統計分析。 交通工程： 如何利用概率模型分析交通流量、車輛到達率、事故發生率等，如何進行交通流預測和道路安全評估。 水利工程： 如何利用概率模型分析洪水頻率、旱情發生概率、水位波動等，如何進行水庫調度優化、防洪設施設計。 施工管理： 如何利用概率模型進行施工進度、成本、質量的風險評估和預測，如何優化資源配置，提高施工效率。 環境工程應用： 環境汙染風險評估： 如何利用概率模型預測汙染物在土壤、水體、大氣中的遷移擴散規律，如何評估暴露於汙染物下的人群健康風險。例如，對地下水汙染物擴散進行概率建模，評估其對飲用水源的潛在影響。 水質模型與汙染控製： 如何利用概率方法分析水質參數（如BOD、COD、溶解氧）的波動性，如何評估不同汙染治理措施的效果，以及如何進行汙染排放的概率控製。 廢物管理： 如何利用概率模型預測垃圾産生量、廢物處理設施的可靠性、填埋場的穩定性等。 氣候變化與環境影響： 如何利用概率模型分析極端天氣事件（如暴雨、乾旱、高溫）的頻率和強度變化，如何評估其對基礎設施和生態係統的潛在影響，以及如何進行適應性規劃。 生態係統服務評估： 如何量化和評估隨機因素對生態係統服務（如水源涵養、生物多樣性維持）的影響。 四、 學習方法與實踐指南 本書的設計不僅僅在於理論的傳授，更在於指導讀者如何學以緻用。 理論與實踐的結閤： 每個章節都會配有精心設計的例題，這些例題不僅展示瞭理論的推導過程，更提供瞭詳細的計算步驟和結果分析。 案例分析的深度： 書中收錄瞭大量來自真實工程項目的案例，這些案例涵蓋瞭從概念設計到實際運營的各個階段，能夠幫助讀者更直觀地理解概率概念在工程實踐中的具體應用。 計算工具的介紹： 本書會介紹並演示如何使用常見的工程軟件和編程語言（如MATLAB, Python, R）來實現概率計算和模擬，使得讀者能夠掌握將理論轉化為實際計算的能力。 問題導嚮的學習： 各章節最後通常會設有思考題和習題，這些題目具有一定的挑戰性，能夠幫助讀者鞏固所學知識，並進一步加深對理論的理解。 五、 總結與展望 《工程中的概率概念：在土木與環境工程中的應用（原著第二版）》是一部不可多得的工程參考書。它不僅為讀者提供瞭堅實的理論基礎，更指明瞭將概率思維應用於解決工程挑戰的實踐路徑。通過閱讀本書，工程師和未來的工程師們將能夠更加自信地麵對工程中的不確定性，做齣更科學、更明智的決策，從而為建設更安全、更可持續的工程世界貢獻力量。本書是每一位緻力於在土木與環境工程領域追求卓越的專業人士的必備讀物。

評分☆☆☆☆☆

作為一個剛入行的環境工程師，我對“不確定性”這個詞有著最直接的體會。無論是預測水質汙染的擴散範圍，還是評估廢物填埋場的長期風險，又或是設計汙水處理廠的容量，背後都充滿瞭各種變量和未知因素。這本書，恰恰填補瞭我知識體係中的一個重要空白。我之前對概率論的認識非常零散，僅停留在高中數學課本的層麵，對它在實際工程中的應用知之甚少。這本書的開篇就用非常生動的語言，解釋瞭為什麼在環境工程中，概率分析是不可或缺的。它不僅僅是理論上的推導，而是深入到我們日常工作中會遇到的具體問題，比如空氣質量預測的隨機性，土壤侵蝕速率的變異性，以及地下水流動的復雜性。書中對統計推斷的講解，特彆是關於置信區間和假設檢驗的部分，讓我明白如何從有限的樣本數據中，對整個環境係統的特性做齣科學閤理的推斷，並且能夠量化這種推斷的不確定性。這對於我撰寫環境影響評價報告，或者為汙染治理方案的有效性進行評估，都至關重要。最令我興奮的是，書中探討瞭如何利用概率模型來預測極端環境事件的發生頻率，比如特大洪水、化學品泄漏等，這對於風險管理和應急預案的製定提供瞭理論指導。我迫不及待地想將書中學到的方法，應用到我們當前正在進行的一個工業園區水汙染監測項目中，通過更科學的統計分析，來更準確地評估監測數據的可靠性，並為汙染源的溯源提供更堅實的基礎。這本書的實用性，遠超我的預期，它讓我看到瞭將嚴謹的科學方法應用於解決實際環境問題的巨大潛力。

評分☆☆☆☆☆

在我之前的工作中，對於施工過程中可能齣現的各種意外情況，我更多地依賴於經驗和一些預設的安全係數。但是，這本書讓我認識到，這種方法存在著很大的局限性。它揭示瞭，很多看似偶然的事件，其實是可以被概率模型來預測和管理的。我特彆對書中關於“風險管理”的闡述印象深刻，它不僅僅是簡單地識彆風險，更重要的是如何去量化風險，評估風險發生的概率和潛在後果，並在此基礎上製定有效的應對策略。書中關於統計建模的講解，也讓我明白瞭如何從大量的施工數據中提取有用的信息，並建立預測模型來預警潛在的施工風險，比如材料的質量波動、施工進度的延誤，或者安全事故的發生。我計劃將書中學到的關於假設檢驗和置信區間的知識，應用到對我們公司現有施工質量管理體係的評估中，通過科學的統計分析，來找齣質量控製中的薄弱環節，並提齣改進建議。這本書讓我看到瞭，如何用概率的嚴謹性來提升施工管理的科學性和有效性。

評分☆☆☆☆☆

作為一名結構健康監測領域的工程師，我每天都在與各種傳感器采集到的數據打交道，而這些數據本身就充滿瞭噪聲和不確定性。如何從這些“嘈雜”的數據中提取有用的信息，準確評估結構的健康狀況，一直是我的難題。這本書，為我提供瞭一套係統而嚴謹的解決方案。它讓我明白，我們不能簡單地將傳感器讀數視為真實值，而應該用概率的眼光來看待它們。書中關於隨機變量和概率分布的講解，讓我對數據的變異性和不確定性有瞭更深刻的認識，並學會瞭如何用數學模型來描述它們。我尤其對書中關於“模型不確定性”的討論印象深刻，它讓我明白，我們所建立的監測模型本身也存在著不確定性，而如何量化和管理這種模型的不確定性，對於準確評估結構健康至關重要。我計劃將書中學到的關於時間序列分析和濾波算法的知識，應用到我們正在進行的某橋梁結構的健康監測項目中，通過更精細化的數據處理和模型分析，來準確識彆結構可能存在的損傷，並為維護決策提供科學依據。這本書讓我看到瞭，如何用概率的科學性來駕馭結構監測數據中的“不確定性”。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在城市規劃和交通工程領域工作的工程師，我深切體會到“不確定性”是我們工作中最大的挑戰之一。我們不僅要預測未來幾十年的人口增長和經濟發展，還要考慮技術變革、政策調整等各種難以預料的因素。這本書，恰恰為我們提供瞭一種處理這些不確定性的強大武器。它不僅僅是關於數學公式的堆砌，而是以一種非常接地氣的方式，講解瞭概率論在實際工程問題中的應用。我特彆喜歡書中關於隨機過程的介紹，它讓我明白如何去描述和預測交通流量的隨機波動，以及如何利用這些模型來優化交通信號控製和道路網絡的設計。書中關於風險評估的章節，也讓我看到瞭如何量化不同規劃方案的潛在風險，並做齣更明智的決策。我迫不及待地想將書中學到的貝葉斯方法，應用到對未來城市人口分布的預測中，通過不斷更新的觀測數據，來 refinement 我們的預測模型，從而為城市基礎設施的規劃提供更準確的依據。這本書讓我看到瞭，如何用概率的科學性來駕馭城市發展中撲朔迷離的不確定性。

評分☆☆☆☆☆

這本書為我這位年輕的地質工程師打開瞭一個全新的世界。在地下工程領域，我們常常麵臨著地質條件的復雜性和不確定性，比如岩石強度的變化、斷層的分布、以及地下水的滲透性等等。這些因素都會直接影響到隧道的施工安全和結構的穩定性。在讀這本書之前，我對這些不確定性的處理方式比較粗糙，往往依賴於經驗和一些保守的係數。這本書則提供瞭一套係統而嚴謹的概率統計方法，讓我能夠更科學地量化和處理這些地質風險。書中關於空間隨機過程的講解，對我尤其具有啓發性，它讓我看到瞭如何去描述和預測岩體性質在空間上的變異性，從而為隧道的開挖方案和支護設計提供更科學的依據。我特彆欣賞書中關於可靠性分析的章節，它讓我明白，如何通過概率方法來評估隧道的安全風險，並根據風險水平來優化設計參數，以達到經濟性和安全性的最佳平衡。我計劃將書中學到的濛特卡洛模擬方法，應用到我們正在進行的一個地下采礦項目風險評估中，通過大量的模擬來預測不同地質模型下的巷道失穩風險，並為采礦作業的安全提供更可靠的保障。這本書讓我看到瞭，如何用概率的嚴謹性來應對地下工程中難以捉摸的地質不確定性。

評分☆☆☆☆☆

作為一名從事基礎設施規劃的工程師，我經常麵臨著在信息不完全和未來不確定的情況下做齣決策的睏境。比如，預測未來交通流量的增長趨勢，評估新項目的經濟可行性，或者規劃城市供水係統的擴建。這些決策往往受到眾多隨機因素的影響，而傳統的確定性分析方法顯得力不從心。這本書，則為我提供瞭一套強有力的分析工具。它不僅僅是羅列概率公式，而是從根本上改變瞭我對不確定性本身的理解。書中關於隨機過程的介紹，讓我明白如何去描述和預測隨時間變化的隨機現象，這對於交通流量、水資源需求等問題的分析尤為重要。作者通過一係列案例，展示瞭如何利用概率模型來量化決策的不確定性，並計算不同決策方案的期望收益和風險。我特彆對書中關於“風險評估”的章節印象深刻，它讓我認識到，在規劃過程中，我們不僅僅要考慮最優情況，更要關注最壞情況的可能性，並製定相應的應對策略。書中對統計模型選擇和模型驗證的講解，也為我提供瞭科學的方法論，確保我所使用的模型能夠真實地反映工程實際。我希望能夠將書中學到的時間序列分析方法，應用到預測未來幾年城市交通流量的變化，從而為地鐵綫路的規劃和道路網絡升級提供更科學的依據。這本書讓我看到瞭，如何用數學的嚴謹性來駕馭工程中的不確定性，並做齣更具前瞻性和魯棒性的規劃決策。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，在閱讀這本《工程中的概率概念》之前，我一直覺得概率論離我的工程實踐有點遠。我是一名結構工程師，通常關注的是材料的強度、荷載的計算，以及結構的穩定性和承載能力。然而，現實情況遠比理論模型復雜得多。材料的性能並非恒定不變，施工的精度也存在誤差，甚至我們對未來荷載的預測本身就帶有不確定性。這本書，以一種非常令人信服的方式，將概率論的強大力量展現在我麵前。作者用清晰的邏輯和豐富的案例，解釋瞭為什麼在現代工程設計中，我們不能僅僅依賴於確定性的分析。他深入探討瞭如何將隨機變量的概念應用於描述材料的強度、構件的尺寸、以及外部荷載的波動性，並進而闡述瞭如何構建概率模型來預測結構的失效風險。我尤其欣賞書中關於“可靠性指標”的章節，這讓我明白，工程設計不僅僅是滿足強度要求，更重要的是在一定概率水平下保證結構的長期安全可靠。作者通過對不同設計方案的可靠性分析，引導我們如何在保證安全性的前提下，做齣更經濟閤理的設計選擇。書中對各種概率分布函數的講解，以及如何根據實際情況選擇閤適的分布，對我來說非常有啓發。我還嘗試將書中介紹的貝葉斯方法應用於更新對現有結構可靠性的評估，這讓我看到瞭如何利用新的監測數據來不斷 refining 我們的風險判斷。總而言之，這本書不僅更新瞭我對結構可靠性理論的認知，更重要的是，它為我提供瞭一個全新的視角來審視工程中的不確定性，並教會瞭我如何用數學的嚴謹性來應對這些挑戰，從而設計齣更安全、更可靠的工程結構。

評分☆☆☆☆☆

我是一名水利工程師，每天都在與水打交道，而水，本身就是一個充滿不確定性的元素。降雨量的隨機性、河流流量的變異性、以及地質條件的復雜性，都給我帶來瞭巨大的挑戰。這本書，簡直是我工作中的“及時雨”。在讀這本書之前，我更多地依賴於曆史數據和經驗來預測水位變化、設計水庫容量，但這往往顯得不夠科學和嚴謹。書中關於隨機變量和概率分布的講解，讓我對這些不確定性有瞭更深刻的認識，並學會瞭如何用數學語言來描述它們。我尤其欣賞書中對極端事件分析的探討，比如如何利用極值理論來預測百年一遇的洪水，這對於水庫安全設計和防洪減災規劃至關重要。書中關於馬爾可夫鏈的介紹，也讓我看到瞭如何去建模水資源係統的動態變化，從而更準確地預測未來的供需情況。我迫不及待地想將書中學到的方法，應用到我們正在進行的一個流域洪水風險評估項目中，通過更精細化的概率模型，來量化不同降雨情景下的洪水風險，並為防洪措施的優化提供科學依據。這本書讓我意識到，僅僅瞭解水文規律是不夠的，更重要的是掌握如何用概率的語言來駕馭水這個充滿不確定性的自然力量。

評分☆☆☆☆☆

從事環保工程項目管理多年，我深知“不確定性”是我們日常工作中繞不開的課題。無論是汙染物的遷移擴散，還是處理設施的運行效率，都受到多種隨機因素的影響。這本書，就像一位經驗豐富的老者，為我指點迷津，讓我看到瞭如何用科學的方法來應對這些挑戰。我尤其對書中關於“不確定性量化”的講解印象深刻，它讓我明白，我們不僅僅要考慮問題的可能性，更要量化這種不確定性的程度，並在此基礎上做齣閤理的決策。書中關於統計推斷的介紹，也讓我認識到，如何從有限的采樣數據中，對整個環境係統的特性做齣科學閤理的推斷，並能夠量化這種推斷的不確定性。我迫不及待地想將書中學到的關於方差分析和迴歸分析的方法，應用到我們正在進行的一個工業廢水處理項目效果評估中，通過科學的統計分析，來更準確地評估不同工藝參數對處理效率的影響，並為優化運行方案提供科學依據。這本書讓我看到瞭，如何用概率的嚴謹性來駕馭環保工程中復雜多變的“不確定性”。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是土木與環境工程領域的一盞明燈，尤其對於我這樣在實際工作中常常被各種不確定性因素睏擾的工程師來說，它提供瞭一套係統而嚴謹的理論框架來應對這些挑戰。我是一名橋梁工程師，經常需要考慮材料的變異性、施工誤差、甚至極端氣候事件的可能性。在翻閱這本書之前，我更多依賴於經驗和一些粗略的概率估算，但這往往伴隨著潛在的風險和不確定性。這本書的齣現，讓我看到瞭如何將嚴謹的概率統計方法應用於橋梁設計和風險評估中。書中對隨機變量、概率分布、假設檢驗等基礎概念的講解，雖然我大學時也接觸過，但在這裏的闡述更加深入和貼閤工程實際。作者舉例時，經常引用具體的工程案例，比如如何利用泊鬆分布來預測橋梁遭受重大撞擊的頻率，如何使用正態分布來模擬混凝土強度的離散性，這些都讓我豁然開朗。尤其讓我印象深刻的是關於可靠性設計的部分，它不僅僅是簡單地套用公式，而是引導讀者理解“可靠性”背後所蘊含的工程哲學，以及如何通過優化設計參數來提高結構的安全性，同時兼顧經濟性。書中的圖錶清晰易懂，數學推導過程詳盡，即便是一些復雜的概念，也能在作者的耐心引導下逐步掌握。讀完關於濛特卡洛模擬的部分，我更是躍躍欲試，希望能將它應用到我正在負責的一個大跨度橋梁項目中，通過大量的模擬來預測不同荷載組閤下橋梁結構的長期性能錶現，從而為決策提供更可靠的數據支持。總的來說，這本書不僅僅是一本教材，更是一位經驗豐富的導師，它讓我對工程中的不確定性有瞭更深刻的理解，並為我提供瞭解決問題的強大工具。