工程中的概率概念：在土木与环境工程中的应用（原著第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

[美] 洪华生，邓汉忠 著

图书标签:

• 概率论
• 土木工程
• 环境工程
• 统计学
• 可靠性工程
• 风险评估
• 水利工程
• 结构工程
• 概率模型
• 工程应用

出版社： 中国建筑工业出版社

ISBN：9787112200498

版次：2

商品编码：12164109

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

内容简介

　　本书英文原版（John Wiley 2007年出版）是国际著名学者、现代结构可靠度理论的奠基人之一、美国工程院院士A.H-S.Ang和美国工程院院士W.Tang于1975年在John Wiley出版的《Probability Concepts in Engineering Planning and Design，Vol.I，Basic Principles (工程规划与设计中的概率概念：第一卷 基本原理)》一书的修订第二版。该书是自20世纪70年代中期以来结构可靠性领域国际上影响大的著作之一。其基本特点是：结合工程实例，采用工学专业学生与工程师易懂的方式将工程中遇到的概率论、统计与可靠性的基本概念、基本理念与基本思想进行透彻的讲解，同时伴以适量的习题训练。文中的所有实例其数据均来自于实际发表的论文或研究报告，因此具有鲜活的生命力与极大的生动性。本书的主要内容包括：（1）概率与统计概念在工程中的作用；（2）概率模型基础；（3）随机现象的分析模型；（4）随机变量的函数；（5）概率中的计算机数值与模拟方法；（6）基于观测数据的统计推断；（7）概率分布模型的确定；（8）回归与相关分析；（9）贝叶斯方法，及附录。

工程中的概率概念：在土木与环境工程中的应用（原著第二版） 一、 宏观概述与核心价值 《工程中的概率概念：在土木与环境工程中的应用（原著第二版）》是一部系统性阐述概率论及其在土木与环境工程领域应用的重要著作。本书并非简单罗列数学公式，而是深入浅出地揭示了概率思维模式如何成为现代工程设计、风险评估、决策分析以及资源优化的基石。本书的核心价值在于，它能够帮助工程师们跨越直观感受的局限，以科学、严谨的态度应对工程实践中普遍存在的随机性和不确定性，从而实现更安全、更可靠、更经济的工程解决方案。 在瞬息万变的工程世界里，任何一项设计、一项施工、一项运营都难以避免受到自然变化、材料特性波动、载荷不确定性、人为因素差异以及数据采集误差等多种随机因素的影响。这些不确定性如果被忽视或简单地以经验法则处理，可能会导致灾难性的后果，例如结构失效、环境污染超标、成本超支、工期延误等。本书的出现，正是为了系统性地武装工程师，让他们掌握一套行之有效的工具，去量化、理解、预测并最终管理这些不确定性，最终提升工程的整体性能和可持续性。 第二版在原著的基础上，不仅更新了大量的案例和数据，更深化了对前沿理论的阐述，并更加注重实际操作的指导性。它旨在为读者构建一个扎实的理论基础，同时提供清晰的实践路径，使其能够将所学知识直接应用于解决工程中的实际问题。本书的读者群体涵盖了在校的土木、环境工程专业学生，以及活跃在设计、施工、咨询、科研等领域的工程师，他们将从中受益匪浅。 二、 理论框架与内容深度 本书的理论体系构建在经典概率论和数理统计的基础上，并在此基础上进行了工程化的拓展和深化。其内容逻辑清晰，层层递进，从基础概念出发，逐步过渡到复杂的工程应用。 基础概率理论的重塑与工程化解读： 本书首先会深入阐释概率论的基本概念，包括随机变量、概率分布（如二项分布、泊松分布、指数分布、正态分布、伽马分布等）、期望值、方差、协方差等。但不同于纯数学教材，本书在介绍这些概念时，会紧密结合工程领域的实际情境。例如，在讲解二项分布时，可能会以“在特定工地上，检查一定数量的混凝土构件，合格的构件数量”为例；在介绍泊松分布时，可能会以“在特定时间段内，某个区域发生的车辆事故数量”作为应用场景。这种“情境化”的解读，使得抽象的数学概念变得生动易懂，帮助读者建立起概率思维的直观认识。 此外，书中还会详细讨论条件概率、全概率公式、贝叶斯定理等，并强调它们在工程决策中的重要作用。例如，利用贝叶斯定理更新对结构可靠度评估的认知，或者在设计过程中，根据新的监测数据调整对风险事件发生概率的判断。 多元随机变量与相关性分析： 工程系统往往涉及多个相互影响的随机变量。本书将深入探讨多元随机变量的概念，包括联合概率分布、边缘概率分布、条件概率分布以及随机变量之间的相关性和回归分析。例如，在桥梁设计中，可能需要同时考虑风载荷、交通载荷、温度变化等多个随机因素，理解它们之间的相关性对于准确评估桥梁的整体可靠性至关重要。本书会提供如何构建和分析这些多元概率模型的详细方法。 统计推断与模型建立： 统计推断是连接理论与实践的关键环节。本书将详细介绍参数估计（点估计与区间估计）、假设检验等统计推断方法，并教授读者如何利用实际工程数据来建立和验证概率模型。例如，如何根据历史降雨数据估计未来极端降雨事件的发生频率，或者如何通过对材料力学性能的测试数据，估计材料的平均强度和变异性，并构建相应的概率分布模型。书中会强调模型选择的原则、模型的诊断与验证，以及如何处理测量误差和数据不完整性。 可靠性工程与风险分析的基石： 本书的核心应用之一就是可靠性工程。它将详细阐述可靠性函数、失效率、平均寿命等关键概念，并介绍如何利用概率方法来评估和提升工程系统的可靠性。这包括： 系统可靠性分析： 如何从单个组件的可靠性推导出整个系统的可靠性，例如串联系统、并联系统以及更复杂的混合系统。这在分析大型基础设施（如电网、供水系统）的稳定性时尤为重要。 寿命预测与剩余寿命评估： 如何基于概率模型和监测数据，预测工程构件或系统的剩余使用寿命，为维护和更换决策提供科学依据。 故障模式与影响分析（FMEA）： 如何系统地识别潜在的故障模式，评估其发生概率和影响程度，并制定相应的预防和缓解措施。 风险定量评估： 引入风险矩阵、风险容忍度等概念，帮助读者将概率分析结果转化为可量化的风险评估，从而指导风险管理决策。 Monte Carlo模拟与数值方法： 对于许多复杂的工程问题，解析解可能难以获得。本书将详细介绍Monte Carlo模拟在工程中的应用，包括如何生成随机数，如何构建概率模型，以及如何利用大量的模拟样本来估计复杂系统的性能指标、可靠度或风险水平。例如，利用Monte Carlo模拟来评估在不同设计参数和载荷条件下，桥梁的抗震性能；或者模拟大量不同降雨模式下，水库的运行情况，评估其供水可靠性。本书会提供实际编程指南，帮助读者掌握如何利用编程语言（如Python）实现Monte Carlo模拟。 三、 土木与环境工程的特定应用 本书的另一大亮点在于其针对土木与环境工程的深度定制化应用。书中会精选大量典型的工程案例，展示如何将概率理论应用于解决现实世界中的挑战。 土木工程应用： 结构可靠性与设计： 如何利用概率方法进行结构的荷载组合设计，如何考虑材料强度、几何尺寸、施工质量等随机性，以满足特定的可靠度指标（如ASCE 7标准中的设计方法）。例如，在考虑地震、风、恒载、活载等多种随机荷载下的结构可靠性分析。 岩土工程分析： 如何利用概率模型描述土体参数（如内摩擦角、粘聚力）的变异性，如何进行边坡稳定性、地基承载力等问题的概率分析，以及如何进行饱和渗透率等水文地质参数的统计分析。 交通工程： 如何利用概率模型分析交通流量、车辆到达率、事故发生率等，如何进行交通流预测和道路安全评估。 水利工程： 如何利用概率模型分析洪水频率、旱情发生概率、水位波动等，如何进行水库调度优化、防洪设施设计。 施工管理： 如何利用概率模型进行施工进度、成本、质量的风险评估和预测，如何优化资源配置，提高施工效率。 环境工程应用： 环境污染风险评估： 如何利用概率模型预测污染物在土壤、水体、大气中的迁移扩散规律，如何评估暴露于污染物下的人群健康风险。例如，对地下水污染物扩散进行概率建模，评估其对饮用水源的潜在影响。 水质模型与污染控制： 如何利用概率方法分析水质参数（如BOD、COD、溶解氧）的波动性，如何评估不同污染治理措施的效果，以及如何进行污染排放的概率控制。 废物管理： 如何利用概率模型预测垃圾产生量、废物处理设施的可靠性、填埋场的稳定性等。 气候变化与环境影响： 如何利用概率模型分析极端天气事件（如暴雨、干旱、高温）的频率和强度变化，如何评估其对基础设施和生态系统的潜在影响，以及如何进行适应性规划。 生态系统服务评估： 如何量化和评估随机因素对生态系统服务（如水源涵养、生物多样性维持）的影响。 四、 学习方法与实践指南 本书的设计不仅仅在于理论的传授，更在于指导读者如何学以致用。 理论与实践的结合： 每个章节都会配有精心设计的例题，这些例题不仅展示了理论的推导过程，更提供了详细的计算步骤和结果分析。 案例分析的深度： 书中收录了大量来自真实工程项目的案例，这些案例涵盖了从概念设计到实际运营的各个阶段，能够帮助读者更直观地理解概率概念在工程实践中的具体应用。 计算工具的介绍： 本书会介绍并演示如何使用常见的工程软件和编程语言（如MATLAB, Python, R）来实现概率计算和模拟，使得读者能够掌握将理论转化为实际计算的能力。 问题导向的学习： 各章节最后通常会设有思考题和习题，这些题目具有一定的挑战性，能够帮助读者巩固所学知识，并进一步加深对理论的理解。 五、 总结与展望 《工程中的概率概念：在土木与环境工程中的应用（原著第二版）》是一部不可多得的工程参考书。它不仅为读者提供了坚实的理论基础，更指明了将概率思维应用于解决工程挑战的实践路径。通过阅读本书，工程师和未来的工程师们将能够更加自信地面对工程中的不确定性，做出更科学、更明智的决策，从而为建设更安全、更可持续的工程世界贡献力量。本书是每一位致力于在土木与环境工程领域追求卓越的专业人士的必备读物。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在城市规划和交通工程领域工作的工程师，我深切体会到“不确定性”是我们工作中最大的挑战之一。我们不仅要预测未来几十年的人口增长和经济发展，还要考虑技术变革、政策调整等各种难以预料的因素。这本书，恰恰为我们提供了一种处理这些不确定性的强大武器。它不仅仅是关于数学公式的堆砌，而是以一种非常接地气的方式，讲解了概率论在实际工程问题中的应用。我特别喜欢书中关于随机过程的介绍，它让我明白如何去描述和预测交通流量的随机波动，以及如何利用这些模型来优化交通信号控制和道路网络的设计。书中关于风险评估的章节，也让我看到了如何量化不同规划方案的潜在风险，并做出更明智的决策。我迫不及待地想将书中学到的贝叶斯方法，应用到对未来城市人口分布的预测中，通过不断更新的观测数据，来 refinement 我们的预测模型，从而为城市基础设施的规划提供更准确的依据。这本书让我看到了，如何用概率的科学性来驾驭城市发展中扑朔迷离的不确定性。

评分☆☆☆☆☆

作为一个刚入行的环境工程师，我对“不确定性”这个词有着最直接的体会。无论是预测水质污染的扩散范围，还是评估废物填埋场的长期风险，又或是设计污水处理厂的容量，背后都充满了各种变量和未知因素。这本书，恰恰填补了我知识体系中的一个重要空白。我之前对概率论的认识非常零散，仅停留在高中数学课本的层面，对它在实际工程中的应用知之甚少。这本书的开篇就用非常生动的语言，解释了为什么在环境工程中，概率分析是不可或缺的。它不仅仅是理论上的推导，而是深入到我们日常工作中会遇到的具体问题，比如空气质量预测的随机性，土壤侵蚀速率的变异性，以及地下水流动的复杂性。书中对统计推断的讲解，特别是关于置信区间和假设检验的部分，让我明白如何从有限的样本数据中，对整个环境系统的特性做出科学合理的推断，并且能够量化这种推断的不确定性。这对于我撰写环境影响评价报告，或者为污染治理方案的有效性进行评估，都至关重要。最令我兴奋的是，书中探讨了如何利用概率模型来预测极端环境事件的发生频率，比如特大洪水、化学品泄漏等，这对于风险管理和应急预案的制定提供了理论指导。我迫不及待地想将书中学到的方法，应用到我们当前正在进行的一个工业园区水污染监测项目中，通过更科学的统计分析，来更准确地评估监测数据的可靠性，并为污染源的溯源提供更坚实的基础。这本书的实用性，远超我的预期，它让我看到了将严谨的科学方法应用于解决实际环境问题的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

在我之前的工作中，对于施工过程中可能出现的各种意外情况，我更多地依赖于经验和一些预设的安全系数。但是，这本书让我认识到，这种方法存在着很大的局限性。它揭示了，很多看似偶然的事件，其实是可以被概率模型来预测和管理的。我特别对书中关于“风险管理”的阐述印象深刻，它不仅仅是简单地识别风险，更重要的是如何去量化风险，评估风险发生的概率和潜在后果，并在此基础上制定有效的应对策略。书中关于统计建模的讲解，也让我明白了如何从大量的施工数据中提取有用的信息，并建立预测模型来预警潜在的施工风险，比如材料的质量波动、施工进度的延误，或者安全事故的发生。我计划将书中学到的关于假设检验和置信区间的知识，应用到对我们公司现有施工质量管理体系的评估中，通过科学的统计分析，来找出质量控制中的薄弱环节，并提出改进建议。这本书让我看到了，如何用概率的严谨性来提升施工管理的科学性和有效性。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，在阅读这本《工程中的概率概念》之前，我一直觉得概率论离我的工程实践有点远。我是一名结构工程师，通常关注的是材料的强度、荷载的计算，以及结构的稳定性和承载能力。然而，现实情况远比理论模型复杂得多。材料的性能并非恒定不变，施工的精度也存在误差，甚至我们对未来荷载的预测本身就带有不确定性。这本书，以一种非常令人信服的方式，将概率论的强大力量展现在我面前。作者用清晰的逻辑和丰富的案例，解释了为什么在现代工程设计中，我们不能仅仅依赖于确定性的分析。他深入探讨了如何将随机变量的概念应用于描述材料的强度、构件的尺寸、以及外部荷载的波动性，并进而阐述了如何构建概率模型来预测结构的失效风险。我尤其欣赏书中关于“可靠性指标”的章节，这让我明白，工程设计不仅仅是满足强度要求，更重要的是在一定概率水平下保证结构的长期安全可靠。作者通过对不同设计方案的可靠性分析，引导我们如何在保证安全性的前提下，做出更经济合理的设计选择。书中对各种概率分布函数的讲解，以及如何根据实际情况选择合适的分布，对我来说非常有启发。我还尝试将书中介绍的贝叶斯方法应用于更新对现有结构可靠性的评估，这让我看到了如何利用新的监测数据来不断 refining 我们的风险判断。总而言之，这本书不仅更新了我对结构可靠性理论的认知，更重要的是，它为我提供了一个全新的视角来审视工程中的不确定性，并教会了我如何用数学的严谨性来应对这些挑战，从而设计出更安全、更可靠的工程结构。

评分☆☆☆☆☆

作为一名从事基础设施规划的工程师，我经常面临着在信息不完全和未来不确定的情况下做出决策的困境。比如，预测未来交通流量的增长趋势，评估新项目的经济可行性，或者规划城市供水系统的扩建。这些决策往往受到众多随机因素的影响，而传统的确定性分析方法显得力不从心。这本书，则为我提供了一套强有力的分析工具。它不仅仅是罗列概率公式，而是从根本上改变了我对不确定性本身的理解。书中关于随机过程的介绍，让我明白如何去描述和预测随时间变化的随机现象，这对于交通流量、水资源需求等问题的分析尤为重要。作者通过一系列案例，展示了如何利用概率模型来量化决策的不确定性，并计算不同决策方案的期望收益和风险。我特别对书中关于“风险评估”的章节印象深刻，它让我认识到，在规划过程中，我们不仅仅要考虑最优情况，更要关注最坏情况的可能性，并制定相应的应对策略。书中对统计模型选择和模型验证的讲解，也为我提供了科学的方法论，确保我所使用的模型能够真实地反映工程实际。我希望能够将书中学到的时间序列分析方法，应用到预测未来几年城市交通流量的变化，从而为地铁线路的规划和道路网络升级提供更科学的依据。这本书让我看到了，如何用数学的严谨性来驾驭工程中的不确定性，并做出更具前瞻性和鲁棒性的规划决策。

评分☆☆☆☆☆

我是一名水利工程师，每天都在与水打交道，而水，本身就是一个充满不确定性的元素。降雨量的随机性、河流流量的变异性、以及地质条件的复杂性，都给我带来了巨大的挑战。这本书，简直是我工作中的“及时雨”。在读这本书之前，我更多地依赖于历史数据和经验来预测水位变化、设计水库容量，但这往往显得不够科学和严谨。书中关于随机变量和概率分布的讲解，让我对这些不确定性有了更深刻的认识，并学会了如何用数学语言来描述它们。我尤其欣赏书中对极端事件分析的探讨，比如如何利用极值理论来预测百年一遇的洪水，这对于水库安全设计和防洪减灾规划至关重要。书中关于马尔可夫链的介绍，也让我看到了如何去建模水资源系统的动态变化，从而更准确地预测未来的供需情况。我迫不及待地想将书中学到的方法，应用到我们正在进行的一个流域洪水风险评估项目中，通过更精细化的概率模型，来量化不同降雨情景下的洪水风险，并为防洪措施的优化提供科学依据。这本书让我意识到，仅仅了解水文规律是不够的，更重要的是掌握如何用概率的语言来驾驭水这个充满不确定性的自然力量。

评分☆☆☆☆☆

作为一名结构健康监测领域的工程师，我每天都在与各种传感器采集到的数据打交道，而这些数据本身就充满了噪声和不确定性。如何从这些“嘈杂”的数据中提取有用的信息，准确评估结构的健康状况，一直是我的难题。这本书，为我提供了一套系统而严谨的解决方案。它让我明白，我们不能简单地将传感器读数视为真实值，而应该用概率的眼光来看待它们。书中关于随机变量和概率分布的讲解，让我对数据的变异性和不确定性有了更深刻的认识，并学会了如何用数学模型来描述它们。我尤其对书中关于“模型不确定性”的讨论印象深刻，它让我明白，我们所建立的监测模型本身也存在着不确定性，而如何量化和管理这种模型的不确定性，对于准确评估结构健康至关重要。我计划将书中学到的关于时间序列分析和滤波算法的知识，应用到我们正在进行的某桥梁结构的健康监测项目中，通过更精细化的数据处理和模型分析，来准确识别结构可能存在的损伤，并为维护决策提供科学依据。这本书让我看到了，如何用概率的科学性来驾驭结构监测数据中的“不确定性”。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是土木与环境工程领域的一盏明灯，尤其对于我这样在实际工作中常常被各种不确定性因素困扰的工程师来说，它提供了一套系统而严谨的理论框架来应对这些挑战。我是一名桥梁工程师，经常需要考虑材料的变异性、施工误差、甚至极端气候事件的可能性。在翻阅这本书之前，我更多依赖于经验和一些粗略的概率估算，但这往往伴随着潜在的风险和不确定性。这本书的出现，让我看到了如何将严谨的概率统计方法应用于桥梁设计和风险评估中。书中对随机变量、概率分布、假设检验等基础概念的讲解，虽然我大学时也接触过，但在这里的阐述更加深入和贴合工程实际。作者举例时，经常引用具体的工程案例，比如如何利用泊松分布来预测桥梁遭受重大撞击的频率，如何使用正态分布来模拟混凝土强度的离散性，这些都让我豁然开朗。尤其让我印象深刻的是关于可靠性设计的部分，它不仅仅是简单地套用公式，而是引导读者理解“可靠性”背后所蕴含的工程哲学，以及如何通过优化设计参数来提高结构的安全性，同时兼顾经济性。书中的图表清晰易懂，数学推导过程详尽，即便是一些复杂的概念，也能在作者的耐心引导下逐步掌握。读完关于蒙特卡洛模拟的部分，我更是跃跃欲试，希望能将它应用到我正在负责的一个大跨度桥梁项目中，通过大量的模拟来预测不同荷载组合下桥梁结构的长期性能表现，从而为决策提供更可靠的数据支持。总的来说，这本书不仅仅是一本教材，更是一位经验丰富的导师，它让我对工程中的不确定性有了更深刻的理解，并为我提供了解决问题的强大工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书为我这位年轻的地质工程师打开了一个全新的世界。在地下工程领域，我们常常面临着地质条件的复杂性和不确定性，比如岩石强度的变化、断层的分布、以及地下水的渗透性等等。这些因素都会直接影响到隧道的施工安全和结构的稳定性。在读这本书之前，我对这些不确定性的处理方式比较粗糙，往往依赖于经验和一些保守的系数。这本书则提供了一套系统而严谨的概率统计方法，让我能够更科学地量化和处理这些地质风险。书中关于空间随机过程的讲解，对我尤其具有启发性，它让我看到了如何去描述和预测岩体性质在空间上的变异性，从而为隧道的开挖方案和支护设计提供更科学的依据。我特别欣赏书中关于可靠性分析的章节，它让我明白，如何通过概率方法来评估隧道的安全风险，并根据风险水平来优化设计参数，以达到经济性和安全性的最佳平衡。我计划将书中学到的蒙特卡洛模拟方法，应用到我们正在进行的一个地下采矿项目风险评估中，通过大量的模拟来预测不同地质模型下的巷道失稳风险，并为采矿作业的安全提供更可靠的保障。这本书让我看到了，如何用概率的严谨性来应对地下工程中难以捉摸的地质不确定性。

评分☆☆☆☆☆

从事环保工程项目管理多年，我深知“不确定性”是我们日常工作中绕不开的课题。无论是污染物的迁移扩散，还是处理设施的运行效率，都受到多种随机因素的影响。这本书，就像一位经验丰富的老者，为我指点迷津，让我看到了如何用科学的方法来应对这些挑战。我尤其对书中关于“不确定性量化”的讲解印象深刻，它让我明白，我们不仅仅要考虑问题的可能性，更要量化这种不确定性的程度，并在此基础上做出合理的决策。书中关于统计推断的介绍，也让我认识到，如何从有限的采样数据中，对整个环境系统的特性做出科学合理的推断，并能够量化这种推断的不确定性。我迫不及待地想将书中学到的关于方差分析和回归分析的方法，应用到我们正在进行的一个工业废水处理项目效果评估中，通过科学的统计分析，来更准确地评估不同工艺参数对处理效率的影响，并为优化运行方案提供科学依据。这本书让我看到了，如何用概率的严谨性来驾驭环保工程中复杂多变的“不确定性”。