第一篇：传说中的水力学

传说中的水力学

一、认识水

四元素说（古希腊关于世界的物质组成的学说）认为整个世界是由土、气、水、火四种元素组成的。

中国古代的一种物质观“五行说”认为大自然由金、木、水、火、土五种要素所构成。我们都知道地球表面71%是水，人体重量的70%是水，这说明自古以来水在世界的物质构成和人们的生活中占据了重要的地位。水是地球上最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水是万物之源。

二、人类与水

了解了水之后，我们再来看看“水力”，这得从水对人类的利害关系说起。这就包括水患和水利两个方面。我们先说“水患”。既然是“传说中的水力学”，我们就先从传说说起。在很久以前，山里住着一户人家，父亲名叫高比，整天操劳着农活，一双儿女无忧无虑地玩耍。有一天，雷公发怒，威临人间，要给人类降下灾难。不料雷公却被高比用虎叉叉中腰部，失去神力，被关在了笼子里面。第二天，高比赶集去了，临走嘱咐两个孩子不要给他水喝。高比走后，雷公做出十分痛苦的样子讨水喝，兄妹俩不敢给他喝。最后雷公祈求给几滴涮锅水兄妹俩就给雷公喝了。雷公恢复了神力，逃走了。为了感谢兄妹俩雷

公从嘴里拔下了一颗牙齿，交给两个孩子说：“赶快种在土里，如果有什么灾难，可以藏在所结的果实当中。”说完。雷公就升天而去。话说，高比回家后，知道有大难降临，就连夜赶造木船。小兄妹俩依照雷公的吩咐，种下了雷公的牙齿。很快，牙齿发芽了，到中午就长了叶子，傍晚开花结果，第二天，果子长成了一个大葫芦，兄妹俩用锯子锯开葫芦，掏出了里面的葫芦籽，不大不小，正好容得下他们俩。第三天，风云突变，飞沙走石，倾盆大雨从天而降，高比钻进了大船，小兄妹俩钻进了葫芦。一时山洪暴发，洪水淹没了平原、丘陵，一直淹到天门。天神们害怕大水会最终淹没天国，所以让雷公赶快退水。大洪水来得快，退得也快，一下子就退到了海里，坐着船的高比从空中摔下来给摔死了，只有两个小孩幸存活下来。他俩就是伏羲和女娲，后来，他们便成了夫妻，人类这才又重新开始繁衍。传说虽说是传说，但它直接记载了大洪水的暴发经过和毁灭整个人类的严重后果。而在现实生活中，洪水灭顶的例子是很多的。这里我们讲讲75.8驻马店板桥水库群溃坝事件。1975年8月，因中国大陆第3号台风北上造成河南省驻马店地区连续三天出现特大暴雨，罕见的强降雨导致该地区板桥水库、石漫滩水库等数26座水库相继崩裂垮坝，造成巨大的人民生命财产损失。据可靠资料记载：驻马店洪灾造成540万人受灾，其中103万人遭受毁灭性打击，生产、生活资料全部冲光。水灾直接造成2.6万人死亡，经济损失34.97亿元。75.8洪水被称为“午夜洪魔”那场持续三天的倾“缸”大雨对于当年洪灾的幸存者们来说是一场30多年不曾醒的梦魇。再比如说98年的特大洪水，造成了2.23亿人受灾。这些例子都在向人们证明着：水力有它罪恶的一面，倘若不好好预防水患，不好好利用水力，“洪水灭世”将不再是传说。除水患，是一项艰巨的任务。与此同时，水力也可以往水利发展。随着社会的发展，中国的水利事业的发展如日中天。智慧的人们从多方面利用水资源为人民造福，主要包括：防洪、灌溉、发电、供水、航运、养殖等。大家都知道，世界上规模最大的水电站——三峡水电站主要有防洪、发电、航运三大效益，虽然由它所引发的移民搬迁、环境等诸多问题引起过很大的争议，但无可非议，现在的三峡水电站确实造福了百姓，尤其是在防洪上面。历史上，长江上游河段及其多条支流频繁发生洪水，每次特大洪水时，宜昌以下的长江荆州河段（荆江）都要采取分洪措施，淹没乡村和农田，以保障武汉的安全。在三峡工程建成后，其巨大库容所提供的调蓄能力将能使下游荆江地区抵御百年一遇的特大洪水，也有助于洞庭湖的治理和荆江堤防的全面修补。同样的，被誉为“世界水利文化的鼻祖”的都江堰工程在灌溉和防洪、水运和城市供水方面起到了不可替代的作用。水力，可善可恶，去恶扬善，是我们水利人的使命。如何做到除水害，兴水利，这当中涉及到很多问题，毋庸置疑，水

力学是是前辈们的一大智慧结晶。

三、认识水力学

除水害，兴水利，要求我们认识水力学。

水力学是研究以水为代表的液体平衡和机械运动规律的一门实用科学，并且运用这些规律来解决工程中有关水的问题。从水力学的发展史来看，水力学大致沿着两个方面发展，即理论的或经典水动力学和实验水力学。前者是在古典力学的基础上，运用严格的数学分析来描述液体运动的普遍规律。它是以完全没有阻力的水流（理想液体）作为研究对象，对于管流、明渠水流等阻力为主的情况，则不能得到符合实际的结果；后者主要是依靠实验方法（原型观测和模型试验）而建立的，它用实验手段进行有意义的探索，但有忽视理论的偏向。在经典水力学的基础上，再加上实验水力学的修正，现代水力学就出现了。现代水力学所研究的基本规律有两大主要部分。一是关于液体平衡的规律——水静力学，它研究液体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于液体上那个的各种力之间的关系；而是关于液体运动的规律——水动力学，它研究液体在运动状态时，作用于液体上的力与运动要素之间的关系，以及液体的运动特性与能量转换等。其实我们从水力学的发展中就可以看出，学好水力学就必须将理论与工程实践相结合。

四、总结

老子云，上善若水。水滋润万物以无求无欲之心，故曰上。

水川息在山脉洲屿之间，或以柔克刚，或厚积薄发，它无色无形无味，却又善于变化，故曰善。其实，人类与水本就息息相关，人治水，水也反哺着人的身体和思想。水如此难以捉摸，水力学更是神秘。作为水利人，我们要揭开她的面纱，用心探索蒙娜丽莎的微笑之谜。我们当用如水跳跃般积极的态度对待水力学，用滴水穿石，锲而不舍的态度继续学习，用上善若水的大智慧去避免一切的罪恶，不以恶小而为之，严谨严格的对待一切细节。

水利，是用人力将水化为上善之物，从而使之成为利民利万物之水利。作为将来将要为水利事业奋斗终身的人来说，水力学是迈向未来最为基础的一步。而我们要抓住水的特性，以乐观的态度看未来，以坚韧的意志工作，以严谨的态度对待一切细节，来设计建造水利设施造福人类。

第二篇：水力学

1、桥位设计的基本原则有哪些？答：

1、以地区发展为第一要素；

2、处理好道路与桥梁的关系；

3、跨河构造物的布设应保障天然河水的顺利宣泄并顺应预计河道的自然演变；

4、保证跨河构造物对车辆安全稳定的服务态势；

5、最佳的综合技术经济指标；

6、尽量选用与自然环境协调美观的桥型。

2、河床演变的主要影响因素有哪些？答：

1、流量大小及变化；

2、河段来沙量及来沙组成；

3、河段比降；

4、河床地质情况；

5、河床形态

3、平原区桥涵布设要点是什么？答：

1、在弯曲河段上，高水位可能会产生截弯取直的地方，路堤最易被冲成缺口，宜在主槽上集中设置桥梁，采取一河一桥布置；

2、在游荡性河段上布设桥梁，应采取必要的导流措施，使主槽的摆动有所约束，从而归于趋槽；

3、在分汊河段上修建桥梁，河道上具有两个以上的主槽，一般均宜在各主槽上分别建桥，尽量少改变水流的天然状态。

4、如何确定桥面最低高程？影响桥面最低高程的因素有哪些？答：桥面最低标高的确定受到设计洪水水位、设计最高通航水位、因桥梁建筑而引起的水位升高、水面漂浮物、通航船只净高以及桥梁结构物高度、道路线型布设的需要等因素的综合影响，因此应从地区政治、经济、军事、交通运输业的发展及工程的技术经济合理为基点，综合分析，确定此标高值。

5、试述桥梁墩台局部冲刷的基本概念及对其影响的主要因素。答：由于桥墩对水流的干扰作用，墩前及墩侧产生了不利于床面稳定的局部水流，剧烈冲刷桥墩迎水端及其周围的泥沙，形成局部的冲刷坑成为桥梁墩台局部冲刷，对其影响的主要因素是涌向桥墩的流速、桥墩宽度、桥墩形式、墩前水深及床沙粒径等。

6、什么叫做适线法？为什么要用它来确定Cs？答：适线法的基本原理就是让理论曲线与经验曲线相吻合，当两曲线吻合较好时皮尔逊三型曲线几个参数的可信度就比较高，在三个参数中，平均流量可以直接根据数据计算得出，比较准确，稳定的变差系数需要20-30年的资料，而稳定的偏差系数需要100年以上的资料，因此从理论公式的准确性来讲只有Cs相对误差较大，所以要用它来确定Cs。

1、简述水静力学基本方程的几何意义？答：z+p/r=C，z指计算点的位置高度，即计算点M距计算基准面的高度，p/r指测压管中水面至计算点M的高度，z+p/r指计算点处测压管中水面距计算基准面的高度，z+p/r=C指静止液体中各点位置高度与压强高度之和不变。

2、什么是“阻力平方区”？阻力平方区为什么可为自动模型区？答：“阻力平方区”就是紊流水力粗糙区，在此流区内，水流阻力与流速平方成正比。在此阻力流区内，对于模型试验研究的阻力相似条件，因λ与雷诺数无关，只与管壁粗糙度有关，只要保证模型与原型的几何相似即可达到阻力相似的目的，故水力粗糙区又称为自动模型区。

3、复式断面明渠有哪些水力特性？答：1过水断面形状多呈上部宽而浅，下部窄而深，断面几何形状有突变；2过水断面面积及湿周都不是水深的连续函数，水位流量关系曲线不能连续；3过水断面上的糙率可能不一致。

4、洪水调查工作包括哪些？答：

1、河段踏勘；

2、现场访问；

3、形态断面及计算河段选择；

4、野外测量。

5、桥位选择的一般要求有哪些？答：

1、服从路线总方向及建桥的特殊要求；

2、桥轴线为直线或为曲率小的平滑曲线；

3、少占农田，少拆迁，少淹没；

4、有利于施工；

5、适应市政规划，协调水运、铁路运输，满足国防、经济开发等需要。

6、与小桥相比，涵洞孔径计算有哪些特点？答：

1、涵洞洞身随路基填土高度增加而增长，洞身断面的尺寸对工程数量影响较大，因此计算涵洞孔径时，还要求跨径与台高应有一定比例关系，其经济比例通常为1:1~1:1.5；

2、计算涵洞孔径时，要考虑洞身过水阻力的影响；

3、涵洞孔径较小，通常都采取人工加固河床的措施来提高流速，以缩小孔径；

4、为提高泄水能力，最大限度地缩小孔径，降低工程造价，在涵洞孔径计算中，要考虑水流充满洞身触及洞顶的情况。

1、按照河床演变特点划分，河段可以分为哪几类？答：河段可以分为峡谷性河段、稳定性河段、次稳定性河段、变迁性河段、游荡性河段、宽浅性河段、冲积漫流性河段。

2、分汊型河道的演变特征有哪些？

1、洲滩的移动；

2、河岸的崩塌和弯曲；

3、汊道的交替兴衰。

3、桥梁位置的选择一般要求有哪些？答：

1、桥梁位置尽可能设在河道顺直、主流稳定、河槽能通过较集中流量的河段上。

2、桥梁位置应选在河滩较窄、河槽最宽处。

3、桥梁位置应尽可能与中、高水位时的洪水流向正交。

4、与河岸斜交的桥位，应避免在引道上游形成水袋与回流区，以免引起道路路基遭受水害。

5、当城市和重要工业区有特殊防洪要求时，桥梁宜设在上游河段，5、桥梁宜设在地质构造单

一、岩层完整、埋藏较浅、土层坚实、地质条件良好的地段，7、地震区桥梁，应按现行的中华人民共和国交通部部颁标准《公路工程技术标准》的有关规定设置。

4、简述皮尔逊Ⅲ型曲线方程的参数变化对曲线形状的影响。答：平均流量越小，曲线越平缓，Cv值越大，曲线倾斜度越大，Cs值越大，曲线下凹曲率越小，左半部分斜率越大，右半部分斜率越小。

5、桥孔布置与孔径大小应符合哪些一般原则？答：

1、应保证设计洪水和它所携带的泥沙顺利宣泄；

2、应与天然河流断面的流量分配相适应；

3、应考虑河床变形和水流变化对桥梁的影响；

4、应充分考虑不同建桥方案对河道产生的不利变形影响；

5、应充分考虑桥孔布设对航运或港口发展的长远影响；

6、应尽可能照顾当地的发展规划，与农电水利设施相配合；

7、对跨径在60m以下的桥孔，尽可能采用标准跨径；

8、应注意地质情况，桥梁的墩台基础避免设在断层、溶洞等不良地质处；

9、应考虑施工条件和经济效益，做全面的技术经济比较，选择合理的桥孔设计方案。

6、与小桥相比，涵洞孔径计算有哪些特点？答：

1、涵洞孔径计算除解决跨径尺寸外，同时还应从经济角度出发确定涵洞的台高；

2、计算涵洞孔径时，要考虑洞身过水阻力的影响；

3、控制涵前水深和满足孔径断面一定的高度比例是涵洞孔径计算的重要控制条件；

4、在涵洞孔径计算中，要考虑水流充满洞身触及洞顶的情况。

1、明渠均匀流应具备哪些条件？答：1属恒定流，流量沿程不变；2长直的棱柱形顺坡渠道；3渠道糙率及底坡沿程不变。

2、影响径流的主要因素是什么？答：影响径流的主要因素是气候因素和下垫面因素，气候因素包括降雨强度和蒸发，下垫面因素包括几何因素、自然地理位置因素和人类活动因素。

3、山区桥涵布设要点有哪些？答：

1、一般以逢沟设置桥梁为原则，尽量保持天然水流状态；

2、地形比较开阔平坦的山区河谷、台地或丘陵缓坡地带，有条件改沟、无水害后患且有经济效益者，可适当改沟合并并设置桥涵。

3、弯曲而与线路斜交的山区深沟，可根据水文、地形、地质和施工条件，考虑泄水洞方案，但应选好洞口位置，避免进出口塌方、堵塞等事故发生；

4、坡陡流急的河沟、泥石流沟和易于冲刷钻洞的黄土山区河沟，均不应改沟合并或过多偏移沟床设置桥涵；

5、对于那些汇水面积较小、无较大洪峰流量、溪流中泥沙含量较少而且工程所处地段石料非常丰富的季节性河流，可演算论证后使用大块石料砌垒透水路堤；

6、在泥石流多发地区，不宜修筑孔径过小的桥涵构筑物。

4、为什么要进行相关分析？相关系数达到什么标准，才能进行相关计算？答：由于水文站的设置密度相对桥涵的布设远远不足，往往有水文站的河段不建桥，而建桥河段又没有水文站；另外能收集到的实测水文资料年限往往较短，有时还可能有缺测年份，因此只有进行相关分析，找出它们之间的客观联系，对缺失的资料进行插补和延长，从而提高水文计算的精度，在桥涵水文计算中，一般要求相关系数的绝对值大于0.8，同时其绝对值大于其可能发生的最大抽样误差才能进行相关计算。

5、如何确定桥面最低高程？影响桥面最低高程的因素有哪些？答：对于普通不通航河段，桥面中心最低标高=设计水位+桥下净空高度+桥梁上部结构建筑高度+各种水面升高值之和；对于有流冰流木漂浮物通过的河段，桥面中心最低标高=最高流冰或流木水位+桥下净空高度+桥梁上部结构建筑高度；对于通航河段，桥面中心最低标高=设计最高通航水位+按通航等级确定的基本通航净空高度+桥梁上部结构建筑高度，影响桥面最低标高的因素包括设计洪水水位、设计最高通航水位、因桥梁建筑引起的水位升高、水面漂浮物、通航船只净高以及桥梁结构物高度、道路线型布设的需要等。

6、涵洞出口产生局部冲刷的主要原因是什么？答：涵洞出口产生局部冲刷的主要原因有：

1、涵洞出口流速大于土壤允许不冲刷流速；

2、涵内坡度较陡，流速较大，但出涵后沟槽坡度变缓，水流由洞内的激流变为缓流，在出口处形成水跃，水流紊动性增加造成的冲刷；

3、涵洞轴线与沟槽轴线形成一个交角，出口水流在转向时对沟槽壁造成局部冲刷。

1、在断面形式与流量给定的条件下，相对应于断面比能为最小时的水深。

2、一段时间内通过河流过水断面的总水量。

3、为了便于对河床演变进行研究，用一个与多年流量过程的综合造床作用相当的流量作为代表流量，称为造床流量。

4、设计水位上两桥台前缘之间的水面宽

度。

5、单位体积的水流所含悬移质的数量。

1、水流的水深、断面平均流速沿程都不变的均匀流动。

2、一条河流两侧汇集水流的区域称为该河

流的流域。

3、河流在水流、泥沙及河床的长期相互作

用下，能形成与所在河段具体条件相适应的某种均衡状态，这种均衡状态与河流的有关部门要素常存在某种函数关系，这种函数关系称为河流的河相关系。

4、桥下一般冲刷停止时垂线平均流速。

5、P=m/n*100%，n年中等于或大于洪水流量的年数与具有最大流量值的总年数的比值。

1、静止时，液体不能承受切力、抵抗剪切变形的特性。

2、局部边界条件急剧改变引起流速沿程突变所产生的惯性阻力。

3、河道全长与河源到河口的直线长度之比。

4、坡面汇流由溪而涧进入河槽，最后到达流域出口断面的过程。

5、符合规定频率标准的流量。1 以全渠的临界水深作均匀流动时相应的底坡称为临界底坡。2 为了便于对河床演变进行研究，用一个

与多年流量过程的综合造床作用相当的流量作为代表流量。

3、桥孔长度扣除全部桥墩宽度后的长度成为桥孔净长。

4、用样本代表总体确定参数时必定存在一定误差，这个误差称为抽样误差。

5、重现期：洪水频率的倒数，即某一变量在若干年后再次出现的时距

1、径流形成过程一般可分为__________、__________和__________、__________四个阶段。

2、河流的基本特征一般可用__________、__________、和__________来表示。

3、表征河床稳定性的指标可分为__________和__________、__________三类。

4、泥沙按其在河流中的运动形式可分为__________、__________、__________三部分。

5、水文现象的共同特点是__________、__________、__________。

6、河流水量补给可分为__________、__________、__________。

7、建桥后河床冲刷由__________、__________、和__________三部分组成。

8、洪水三要素是指__________、__________、__________。

9、根据涵洞出水口是否被下游淹没，可把涵洞的水流图式分为__________和__________两类。

10、大中桥水力计算的三大基本内容是__________、__________、__________。

1、降雨、流域蓄渗、坡面漫流、河槽集流

2、河流断面、河流长度、河流比降

3、横向稳定性系数、纵向稳定性系数、综合稳定性系数

4、悬移质、推移质、床沙

5、随机性、周期性、地区性

6、雪源类、雨源类、雨雪源类

7、自然演变冲刷、桥下断面一般冲刷、墩台局部冲刷

8、洪峰流量、洪水总量、洪水过程

9、自由式出流、淹没式出流

10、桥长、桥面最低标高、基础最小埋置深度

1、水力学中常用的实验方法有__________和__________两种。

2、作用在液体上的力按力的物理性质区分可有__________、__________、__________、__________和__________等。

3、复杂管路可分为__________、__________和__________。

4、河川径流按形成径流量的原因区分可分为__________和__________。

5、洪水三要素包括__________、__________、__________。

6、桥位测量的基本内容有__________、__________和__________。

7、涵洞按洞顶填土情况分为__________和__________。

1、原型观测、模型试验

2、粘性力、重力、惯性力、弹性力、表面张力

3、串联管路、并联管路、管网

4、洪水径流量、枯水径流量

5、洪峰流量、洪水总量、洪水过程

6、总平面图、桥址地形图、桥址纵断面图

7、明涵、暗涵

1、水面曲线的形状及变化有________、________、________和________四种类型。

2、判断河段稳定性和变形程度，通常以

________年演变作为衡量标准。

3、从径流形成过程来看，影响径流变化的主要因素可分为________和________两类。

4、水文资料的来源主要有________、________和________三方面。

5、在桥位方案比选中，经济比较主要从

________、________、________和________四个方面比较。

6、桥下断面的冲刷由________、________、________三部分综合组成。

7、按照宽顶堰理论，小桥下水流有

________和________两种水力图式。

8、涵洞由________、________、________

三部分组成。

9、三点适应法是指

_________________________________。

10、通常垂线最大流速出现在水面下___h处。

10、降水曲线、壅水曲线、水跃现象、水跌

现象11、5012、气候因素、下垫面因素

13、水文观测站资料、洪水调查资料、文献

考证资料

14、工程费、运营费、投资回收期、经济效

益

15、自然演变冲刷、桥下断面的一般冲刷、桥梁墩台周边的局部冲刷

16、自由式出流、淹没式出流

17、洞身、洞口、基础

18、在经验频率曲线上任选三个点，利用该

三点处的流量值和相应的频率，推求三个统计参数的初试值，再通过适线法确定统计参数值的方法。

10、通常垂线最大流速出现在水面下___h处。0.21、水面曲线的形状及变化有________、________、________和________四种类型。

2、一般公路与铁路桥涵设计所研究河段范围可取桥位上游________~________倍河床宽度。

3、河流的基本特征一般用________、________和________来表示。

4、河床演变可分为________和________两

种。

5、在桥位方案比选中，经济比较主要从

________、________、________和________四个方面比较。

6、别列柳伯斯基理论的核心是

________________。

7、根据行洪时水流是否将涵洞洞口淹没及

淹没的程度，涵洞的水流图式分为________、________和________三种。

8、根据涵洞洞身的构造型式不同，涵洞可

分为________、________、________、________和________等。

9、我国河流流量的主要补给类型有

________、________和_______。

1、壅水曲线、降水曲线、水跌现象、水跃现象2、3、53、河流断面、河流长度、河流比降

4、纵向变形、横向变形

5、工程费、运营费、投资回收期、经济效益

6、桥下过水面积扩大到使桥下流速等于天然河槽流速时，桥下冲刷即停止

7、无压力式、半压力式、压力式

8、箱涵、拱涵、圆管涵、倒虹吸涵、盖板涵

9、雪源类、雨源类、雨雪源类 10、0.61、矩形渠道流量Q=1.60m3

/s，底宽b=0.5m，水深h=0.4m，谢才系数C=61.1m/s，求流速及底坡。解：V=Q/A=1.6/(0.5×0.4)=8m/sR=A/x=0.2/(2×0.4+0.5)=0.15m

∵Q=AC(Ri)1/

2∴i=Q2/A2C2R=1.62/(0.22×61.12

×0.15)=0.1141、如图所示，射流沿水平方向射向一斜置的固定平板后，即沿板面分成水平的两股水流，其流速分别为V1、V2。喷嘴出口直径为d，射流速度为V0，平板光滑，如不计水流重量，空气阻力及水头损失，求此射流分流后的流量分配情况及对平板的作用力。解：列断面0-0、1-

1、2-2能量方程，有

ZV22

0+0+α00/2g= Z1+0+α1V1/2g+0

Z22

0+0+α0V0/2g= Z2+0+α2V2/2g+0 因α0=α1=α2=1,得V1=V2=V0 沿平板板面取X轴，、Y轴垂直于平板。列X轴向的动量方程，有

ρQ1V1—ρQ2V2—ρQ0V0x=ΣFx

ΣFx=P1—P2—P0cosθ=0—0—0×cosθ=0 又V1=V2=V0

得Q1—Q2—Q0 cosθ=0 而Q1+Q2=Q0

得Q1 =Q0/2（1+ cosθ）Q2=Q0/2（1—cosθ）

列Y轴向动量方程，有ΣFx=0—（—ρQ0 V0sinθ）=ρQ0 V0sinθ

水流对平板作用力R‘

=—R=—ρQ0 V0sinθ

2、有一情况较坏的梯形断面路基排水土渠，长1KM，底宽3m，按均匀流计算，设渠中正常水深为0.8m，边坡系数为1.5，渠底落差为0.5m，试验算渠道的泄水能力及渠中流速。（n=0.03）

解：i=ΔZ/l=0.5/1000=0.0005

A＝（b+mh）h=(3+1.5*0.8)*0.8=3.36m

2χ＝b+2h(1+m2)0.5

=(3+1.5*0.8)*0.8=

R= A/χ=3.36/5.88=0.57m 按曼宁公式计算：

C=1/n×R1、6=（0.57）

1、6/0.03=30.4m0.5

/s

Q=AC(Ri)0.5

=3.36×30.4×（0.57×

0.0005）0.5=1.72m3

/s

V=Q/A=1.72/3.36=0.513m/s

第三篇：水力学学习心得

《水力学》学习心得

转眼之间，这学期就过完了大半的日子。我们这学期的课程就要完成了，回头想想，还真是感慨万千啊。

我们这学期的水力学是由韩老师教授的。他是一个非常风趣的人，他知道我们学土木房建的人不是特别的重视这门课程，所以在上课的时候，为了提高我们的听课率，他就会不时的给我们讲一些他自己的人生故事或者说一些他在工作中与我们这个专业相关的工作经历来启迪我们。韩老师是一个很会讲故事的人，因为每次讲故事时我们都听得很认真，比听课认真多了，总是逗得我们全班哈哈大笑。我们也跟随着韩老师的脚步，学会了什么是静水压、什么是恒定流和非恒定流、什么是水头损失、什么是倒虹吸、什么是谢才公式，我们也学会了在大学阶段要做的三件大事：学好自己的专业，它将是我们立足社会的“天斧神兵”；锻炼好自己的身体，它是将来革命的本钱；找个女朋友，不要总是宅在寝室里，谈一场轰轰烈烈的恋爱。

下面就是我学完水力学这门课程后对它的一些浅薄的认识。首先，我已经清楚的明白了 水力学主要是研究以水为代表的液体的平衡和机械运动规律及其实际应用的一门科学。从学科的角度来看，水力学是介乎基础科学和工程技术之间的一门科学。一方面根据基础科学中的普遍规律，结合水流特点，建立理论基础，同时又紧密联系工程实践发展科学内容。另外我还知道水力学的应用是非常广泛的，在各类工科中都有它的身影。

1、一方面，它在水利建设中非常的重要。水力学在水利建设中的主要任务是研究水流与边界的相互作用，分析在各种相互作用条件下所形成的各种水流现象和边界上的各种力的作用（例如，水流与堰作用，形成各种形式的堰流与闸门作用形成闸孔出流等），为水利工程的勘测、规划、设计、施工和运转管理等方面提供合理的水力学依据。

2、另一方面，它在土木工程的各个领域也有大量的涉猎。当修建大坝时，必须考虑当渲泄洪水时，要确定校核大坝所能够通过的流量，以确保大坝安全泄洪；或已知泄量，确定大坝的溢流宽度。在围堰修建、桥渡设计、基坑排水、地基抗渗稳定、给水与排水管渠及给水与污废水处理、构筑物的设计和给排水系统的运行管理等过程都会遇到一系列的水力学问题。所以只有学好水力学课程，才能正确地解决工程中所与到的水力学方面的设计计算、运行管理与测试等问题。我们对水力学的主要研究方法有理论分析法、试验研究法和数值模拟法，三种方法相互结合，为发展水力学理论和解决复杂的水力学问题奠定了基础。

我们还清楚的知道水力学是以研究水为代表的液体的宏观机械运动规律，及其在工程技术中的应用。水力学包括水静力学和水动力学。

水静力学研究液体静止或相对静止状态下的力学规律及其应用，探讨液体内部压强分布，液体对固体接触面的压力，液体对浮体和潜体的浮力及浮体的稳定性，以解决蓄水容器，输水管渠，挡水构筑物，沉浮于水中的构筑物，如水池、水箱、水管、闸门。堤坝、船舶等的静力荷载计算问题。

水动力学研究液体运动状态下的力学规律及其应用，主要探讨管流、明渠流、堰流口流、射流多孔介质渗流的流动规律，以及流速、流量、水深、压力、水工建筑物结构的计算，以解决给水排水、道路桥涵、农田排灌、水力发电、防洪除涝、河道整治及港口工程中的水力学问题。

水力学作为学科而诞生始于水静力学。在国内，据记载，4000多年前的上古时代就有大禹治水。在战国末代至秦代更是修建了都江堰、郑国渠和灵渠三大水利工程。在国外，公元前250年，阿基米德在《论浮体》中，阐明了浮体和潜体的有效重力计算方法。1586年德国数学家斯蒂文提出水静力学方程。十七世纪中叶，法国帕斯卡提出液压等值传递的帕斯卡原理。至此水静力学已初具雏形。水动力学的发展是与水利工程兴建相联系的。公元前三世纪末，中国秦代修建规模巨大的都江堰、灵渠和郑国渠。汉初利用山溪水流作动力。此后在历代防洪及航运工程上积累了丰富的经验。但是液体流动的知识，在中国相当长的时间内，在欧洲直至15世纪以前，都被认为是一种技艺，而未发展为一门科学。文艺复兴期间，意大利人达·芬奇在实验水力学方面获得巨大的进展，他用悬浮砂粒在玻璃槽中观察水流现象，描述了波浪运动、管中水流和波的传播、反射和干涉。

十八世纪初叶，经典水动力学有迅速的发展.欧拉和丹尼尔第一·伯努利是这一领域中杰出的先驱者。十八世纪末和整个十九世纪，形成了两个相互独立的研究方向：一是运用数学分析的理论流体动力学；一是依靠实验的应用水力学。开尔文、瑞利、斯托克斯、兰姆等人的工作使理论水平达到相当的高度，而谢才、达西、巴赞、弗朗西斯、曼宁等人则在应用水力学方面进行了大量的实验研究，提出了各种实用的经验公式。十九世纪末，流体力学的发展扭转 了研究工作中的经验主义倾向，这些发展是：雷诺理论及实验研究；雷诺的因次分析；弗劳德的船舶模型实验；空气动力学的迅速发展。二十世纪初的重要突破是普朗特的边界层理论，它把无粘性理论和粘性理论在边界层概念的基础上联系起来。

自从二十世纪以来蓬勃发展的经济建设提出了越来越复杂的水力学问题：高浓度泥沙河流的治理；高水头水力发电的开发；输油干管的敷设；采油平台的建造；河流湖泊海港污染的防治等。使水力学的研究方向不断发展，从定床水力学转向动床水力学 ；从单向流动到多相流动；从牛顿流体规律到非牛顿流体规律；从流速分布到温度和污染物浓度分布；从一般水流到产生渗气、气蚀，引起振动的高速水流。以电子计算机应用为主要手段的计算水力学 也得到了相应的发展。水力学作为一门以实用为目的的学科将逐渐与流体力学合流。

水动力学的数理分析首先是根据问题的客观条件和生产任务或理论要求，对所研究的液体建立力学模型，提出假设，使分析简化。最常用的力学模型有连续介质模型，将由分子组成、分子之间有空隙的的非连续液体看作分子紧密相依没有空隙的连续介质；不可压缩流体模型，将受压收缩、受热膨胀、有弹性的液体，看作无弹性密度不变的不可压缩流体；无粘性流体模型，将流动时因粘性作用产生内摩擦力的液体，看作粘性不起作用，无内摩擦力的流体；理想液体模型，不可压缩无粘性的液体。力学模型确定后，以相适应的运动学和动力学基本方程式为工具，结合起始条件和边界条件，进行各种流动的质量平衡、动量平衡和能量平衡分析，求出所需要的各种变量。以上就是我所知道的一些水力学方面的知识，至于一些水力学中所学到的公式和计算方法等，我就不详细的说明了。

通过对水力学的学习，使我开始真正的认识了这门学科，我发现我也越来越喜欢这门学科了，因为通过使用其中的知识我们可以解决一些我们日常生活中与它有关联的问题。

我们这学期的水力学课程虽然在不知不觉中结束了，但是我们不会忘记这门学科的。我们会好好的保存这本书，说不定在以后的工作中我们就会遇到与这方面有关的工程问题，到时候我们就可以拿出这本书出来，好好地回忆一下水力学方面的知识，也许会帮我们一个大忙；我们也不会忘记教授我们水力学知识的韩智明韩老师，是他用有趣的方式教授我们水力学知识，告诉我们做人处事的方法、告诫我们不要被手机玩了，同时，还向我们推荐他认为对我们有好处，对我们的人生有益的书，例如，《冰鉴》、《诫子书》等等。在次，深深的向我们的韩老师表示衷心的感谢。

第四篇：水力学教案

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水

利

系

《水力学》课程教案

制作人：克里木江

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第一章 绪 论

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生了解水力学的任务及应用领域，掌握流体的连续介质理论和流体的主要物理力学性质以及作用在流体上的力的两种形式。

基本要求：掌握流体的连续介质模型、流体的主要物理性质：易流动性、密度与重度、粘性与理想流体模型、压缩性与不可压模型、表面张力特性、汽化压强特性；掌握作用在流体上的力的两种形式：质量力与表面力

2.本章各节的教学内容及学时分配： §1-1工程水力学的任务及发展史 0.25学时 §1-2连续介质假定 0.5学时 §1-3 液体的基本特性 0.25学时 §1-4流体的主要力学性质 1学时 §1-5 作用在流体上的力 0.5学时 共2.5学时，课外3学时 3.本章教学内容的重点和难点：

重点：流体的连续介质模型、密度与重度、粘性与理想流体模型、牛顿内摩擦定律、压缩性与不可压模型、质量力与表面力

难点：连续介质模型、牛顿内摩擦定律、质量力与表面力 4.本章教学内容的深化和拓宽：

深化：连续介质模型的应用、牛顿内摩擦定律应用、质量力与表面力的应用 拓宽：牛顿内摩擦定律推广

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题： 教学方式：讲授

注意问题：概念理解、记忆并能应用。6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

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6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

思考题：2-

1、2-

2、2-

3、2-

6、2-

17、2-23习题：2-

5、2-

8、2-

9、2-

13、2-

15、2-

16、2-

18、2-

19、2-

21、2-22 教学单元授课教案编写的具体内容： 单元2 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§1-5 作用在流体上的力 0.5学时，课外0.75学时 1）质量力 2）表面力

§2-1静水压强及其特性 0.5学时，课外0.75学时 1）静水压强 2）静水压强的特性

§2-2液体的平衡微分方程 1学时，课外1.5学时 1）液体平衡微分方程一般式 2）综合式

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题：2-

1、2-

2、习题：2-

3、2-5 单元3 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

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§2-3重力场的液体平衡 1学时，课外1.5学时 1）水静力学的基本方程 2）静水压强分布规律

§2-4静水压强的计算与测量 1学时，课外1.5学时 1）绝对压强 2）相对压强 3）真空度

4）压强的计量单位

5）测量压强的仪器：测压管、U形测压计 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题： 2-4习题： 2-

8、2-6 单元4 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§2-4静水压强的计算与测量 1学时，课外1.5学时 6）测量压强的仪器：差压计 7）静水压强分布图

§2-5液体的相对平衡 1学时，课外1.5学时

1）等加速直线运动 2）等角速旋转运动

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

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4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置： 思考题： 2-6习题： 2-

9、2-13 单元5 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§2-6作用在平面上的静水总压力 2学时，课外3学时 1）图解法 2）解析法 3）例题分析

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题： 2-

17、2-23习题： 2-

15、2-18 单元6 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§2-7作用在曲面上的静水总压力 2学时，课外3学时 1）水平分力 2）垂直分力 3）压力体 4）例题分析

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

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4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题： 2-19习题：2-

21、2-22

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第三章 水动力学理论基础

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生理解连续性微分方程、理想液体运动微分方程、实际流体的运动微分方程，掌握恒定总流连续性方程、理想液体元流的能量方程与实际液体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

基本要求：理解连续性微分方程、理想液体运动微分方程、实际流体的运动微分方程；牢固掌握，并灵活应用恒定总流连续性方程、理想液体元流的能量方程与实际液体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

2.本章各节的教学内容及学时分配： §3-1描述液体质点运动的两种方法 1学时

§3-2流线、迹线、流管、流束、元流、过流断面、断面平均流速 1学时 §3-3流动分类 1学时

§3-4液体微团运动的基本形式 1学时 §3-5有涡流与无涡流 1学时 §3-6液体连续性微分方程 1学时 §3-7恒定总流连续性方程 1学时 §3-8理想液体运动微分方程 1学时 §3-9实际液体运动微分方程 1学时 §3-10恒定元流伯诺里方程 1学时 §3-11恒定总流伯诺里方程 2学时 §3-12恒定气体伯诺里方程 1学时 §3-13恒定总流动量方程 2学时 §3-14恒定平面势流 1学时 共16学时

3.本章教学内容的重点和难点：

重点：连续性微分方程，理想液体运动微分方程，实际流体的运动微分方程，恒定总流连续性方程，理想液体元流的能量方程与实际流体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

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难点：连续性微分方程，实际液体的运动微分方程，实际液体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

4.本章教学内容的深化和拓宽：

深化：理想液体元流的能量方程的推广，实际流体总流的能量方程在实际工程中的应用，恒定总流动量方程在实际工程中的应用，恒定平面势流的实际意义。

拓宽：实际流体的运动微分方程在三维流场中的数值计算，理想液体元流的能量方程的推广，实际流体总流的能量方程在实际工程中的应用，恒定总流动量方程在实际工程中的应用，平面势流的应用。

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题： 教学方式：讲授——提问——讲授——习题课——实验

注意问题：1）概念、原理、计算方法的理解、掌握。注意实际流体能量方程和动量方程计算断面的选取，以及解题步骤与方法；注意有涡流与势流

2）注意复习高等数学的导数、微分与曲线积分等基本方法 6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

思考题：3-

1、3-

3、3-

10、3-

13、3-

24、3-

26、3-30、3-

31、3-

38、3-

39、3-41习题：3-

2、3-

5、3-

6、3-

7、3-

8、3-

11、3-

17、3-

19、3-

22、3-

23、3-

26、3-

29、3-31、、3-

32、3-

37、3-

39、3-40、3-

42、3-43 单元教案7 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-1描述液体质点运动的两种方法 1学时 1）欧拉法 2）拉格朗日法

§3-2流线、迹线、流管、流束、元流、过流断面、断面平均流速 1学时 1）流线与迹线 2）流管、流束、元流

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3）流量 4）过流断面 5）断面平均流速。

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题：3-1习题：3-2 单元教案8 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-3流动分类 1学时 1）恒定流与非恒定流 2）均匀流与非均匀流 3）一元流与二元流、三元流 4）有压流与无压流、射流

§3-4液体微团运动的基本形式 1学时 1）微团的四种运动形式 2）速度分解定理

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计： 讲授提问——学生思考——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题：3-3习题：3-6

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单元教案9 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-5有涡流与无涡流 1学时 1）有涡流 2）无涡流

§3-6液体连续性微分方程 1学时 1）液体连续性微分方程 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题： 3-

10、3-13习题： 3-11 单元教案10 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-7恒定总流连续性方程 1学时 1）恒定元流连续性方程 2）恒定总流连续性方程。

§3-8理想液体运动微分方程 1学时 1）理想液体的特点 2）理想液体运动微分方程 3）理想液体的能量方程

4）理想液体能量方程的应用（比托管）2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授——习题——实验

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4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置： 思考题： 3-

24、3-26习题：3-

11、3-

17、3-19 单元教案11 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-9实际液体运动微分方程 1学时 1）实际液体的特点

2）实际液体微团应力分析（本构关系）3）实际液体的运动微分方程。§3-10恒定元流伯诺里方程 1学时 1）恒定元流伯诺里方程 2）恒定元流伯诺里方程的意义 3）总水头线与测验管水头线 4）水力坡度

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置： 思考题：3-21习题： 3-

22、3-25 单元教案12 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-11恒定总流伯诺里方程 2学时 1）均匀流与渐变流的压强分布规律 2）恒定总流伯诺里方程（即能量方程）3）能量方程各项意义

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4）能量方程的应用条件与注意事项

5）能量方程的应用（文丘里管）：例题分析

（一）6）能量方程的推广（有分流的能量方程与水泵）：例题分析

（二）2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授、实验 3.本单元师生活动设计：

讲授——实验演示

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置： 思考题：3-24习题：3-

23、3-

27、3-28 单元教案13 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-12恒定气体伯诺里方程 1学时 1）恒定不可压气体的伯诺里方程 §3-13恒定总流动量方程 1学时 1）恒定元流动量方程 2）恒定总流动量方程。3）动量方程适用条件 4）动量方程的解题要点与步骤 5）例题分析

（一）2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置： 思考题： 3-

38、3-

37、3-41习题： 3-

32、3-

36、3-

39、3-40、新疆水利水电学校

单元教案14 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-13恒定总流动量方程 1学时 1）恒定总流动量方程： 例题分析

（二）§3-14恒定平面势流 1学时 1）势流函数的性质 2）流函数的性质

3）势函数与流函数的关系

4）流网 5）复合势流

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授——习题——实验 4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：

思考题： 3-

8、3-

38、3-

39、3-41习题：3-

9、3-

42、3-43

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第四章 相似原理与量纲分析

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生掌握流动相似的基本概念，动力相似准则及理解模型设计的基本方法，能应用量纲的和谐原理进行量纲分析。

基本要求：理解几何、运动、动力、初始与边界条件相似的基本概念，掌握各种动力相似准则，特别是重力相似准则、粘性力相似准则，能灵活应用模型律进行模型设计；理解量纲与单位的基本概念，量纲的和谐原理，掌握量纲的基本分析方法：瑞利法与 定理。

2.本章各节的教学内容及学时分配： §4-1流动相似的基本概念 1学时 §4-2相似准则 1学时 §4-3模型实验 0.5学时

§4-4量纲分析的概念和量纲和谐原理 1学时 §4-5量纲分析 1.5学时 5学时 课外7.5学时

3.本章教学内容的重点和难点：

重点：重力相似准则、粘性力相似准则，模型设计；量纲的和谐原理，瑞利法与 定理。难点：动力相似准则，量纲分析：瑞利法与 定理 4.本章教学内容的深化和拓宽： 深化：模型设计与模型实验

拓宽：模型实验的工程实际问题：三峡工程的模型实验研究 5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题： 教学方式：讲授——提问——讲授——习题

注意问题：物理量的量纲单位的记忆；注意观察实际工程的模型实验。6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

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蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

思考题： 7-

1、7-

2、7-

4、7-

5、7-

14、7-15习题： 7-

3、7-

6、7-

7、7-

9、7-

11、7-12 单元教案27 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §7-1明渠均匀流的水力特征 0.5学时 1）明渠均匀流

2）明渠均匀流产生的条件 3）明渠均匀流的水力特征 §7-2明渠均匀流的计算公式 1学时 1）湿周 2）水力半径 3）谢才公式 4）曼宁公式 5）巴浦勒夫斯基公式

§7-3水力最优断面及允许流速 0.5学时 1）水力最优断面 2）水力最优断面条件

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计： 讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题： 7-

1、7-2习题： 7-3 单元教案28

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1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §7-3水力最优断面及允许流速 0.5学时 2）允许流速 3）最大允许流速

§7-4明渠均匀流水力计算的几类问题 1学时 1）过流能力的水力计算 2）底坡的水力计算 3）粗糙系数的水力计算 4）渠道断面形式的设计

§7-5无压圆管均匀流水力计算 0.5学时 1）充满度

2）无压圆管的水力要素 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题：7-

4、7-5习题： 7-

6、7-

7、7-9 单元教案29 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §7-5无压圆管均匀流水力计算 0.5学时 3）无压圆管的最大流速与流量 4）无压圆管均匀流的水力计算

§7-6复式断面明渠均匀流水力计算 0.5学时 1）复式断面的水力要素 2）复式断面的水力计算

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2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题： 8-

14、8-15习题： 8-

11、8-12

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思考题： 8-

1、8-4习题： 8-

2、8-

3、8-

5、8-6 单元教案30 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §8-1明渠水流的三种流态、佛汝德数 0.5学时 5）佛汝德数判别流态

§8-2断面比能（单位能量）与临界水深 1.5学时 1）断面比能 2）比能曲线 3）临界水深 4）临界流与临界底坡 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题：8-1习题：8-

2、8-3 单元教案31 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §8-3明渠非均匀渐变流微分方程 2学时 1）明渠非均匀渐变流微分方程 2）明渠非均匀渐变流水面曲线分析 3）明渠非均匀渐变流水面曲线的绘制 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

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讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题： 8-4习题： 8-5 单元教案32 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §8-4水跃与跌水 1学时 1）水跃的组成 2）水跃的功能与作用 3）跃前与跃后水深的计算 4）跌水

§8-5棱柱体渠道非均匀渐变流水面曲线的计算 1学时 1）道非均匀渐变流水面曲线的计算 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题：习题： 8-6

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第九章 堰流

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生了解薄壁堰、实用堰、宽顶堰的基本功能与用途，掌握堰流基本的水力计算公式。

基本要求：了解薄壁堰、实用堰、宽顶堰的基本功能与用途，能进行堰流的流量计算。2.本章各节的教学内容及学时分配：

§9-1堰流的基本公式 1学时 §9-2薄壁堰 0.5学时 §9-3实用堰 0.5学时 §9-4宽顶堰 1学时 共3学时

3.本章教学内容的重点和难点： 重点：堰流基本的水力计算公式 难点：堰的流量系数的计算。4.本章教学内容的深化和拓宽： 深化：堰的流量系数的影响因素 拓宽：工程应用

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题： 教学方式：讲授——提问——讲授 注意问题：堰的流量系数公式的选取。6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等 思考题：9-

1、9-

2、9-3习题：9-

4、9-5 单元教案33

536

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单元教案35 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §10-2渗流模型与达西渗透定律 1学时 1）渗流模型 2）达西渗透定律

§10-3地下水渐变渗流分析 1学时 1）地下水均匀渗流 2）裘皮衣公式

3）渐变声渗流基本微分方程 4）渐变渗流的侵润曲线 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题：10-

1、10-

2、10-3习题：10-

4、10-5

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本课程实验

本课程实验学时共10学时，设5个实验，分别如下： 实验一：静水压强特性实验 实验二：伯努利方程实验 实验三：动量定律实验 实验四：雷诺数实验 实验五：水击综合演示实验

940-

第五篇：水力学复习资料汇总

水力学复习资料汇总

第章

绪论

0.1水力学的任务与研究对象(了解)

水力学的任务是研究液体(只要是水)的平衡和机械运动的规律及其实际应用.水力学研究的基本规律有两大主要组成部分:一是关于液体平衡的规律.它研究液体处于静止或相对平衡状态时,作用于液体上各种力之间的关系,这一部分称为水静力学;二是关于液体运动的规律,它研究液体在运动状态时,作用于液体上的力与运动要素之间的关系,以及液体的运动特性与能量转换等,这部分称为水动力学.0.2液体的粘滞性(理想液体与实际液体最大的差别)

粘滞性

当液体处于运动状态时,若液体质点之间发生相对运动,则质点间会产生内摩擦力来阻碍其相对运动,液体的这种性质就称为粘滞性,产生的内摩擦力叫做粘滞力.0.3牛顿内摩擦定律

当液体做层流运动时，相邻液层之间在单位面积上作用的内摩擦力(或粘滞力)的大小与速度梯度成正比,同时和液体的性质有关.即

.0.4牛顿内摩擦定律的另一种表述(了解)P7

0.5运动粘度系数

它是动力黏度系数与液体密度的比值,是表征液体粘滞性大小的物理量.其值是随温度的变化而变化的,即温度越高,其值越小(液体的流动性是随温度的升高而增强的)

0.6牛顿内摩擦定律只适用于牛顿流体(符合牛顿内摩擦定律的液体,其特点是温度不变,动力黏度系数就不变P8图0.3)

0.7体积压缩率

液体体积的相对缩小值与压强的增大值之比.(水的压缩性很小,一般不考虑)

0.8表面张力

表面张力是指液体自由表面上液体分子由于两侧引力不平衡,使其受到及其微小的拉力(表面张力仅存在于液体表面,液体内部不存在,其值表示为自由面单位长度受到拉力的大小,并且随液体种类和温度的变化而变化,怎样变化)

0.9毛细现象

在水力学实验中，经常使用盛有水或水银细玻璃管做测压计，由于表面张力的影响使玻璃管中液面和与之向连通容器中的液面不在同一水平面上.这就是物理学中所讲的毛细现象.0.10由实验得知,管的内经越小,毛细管升高值越大,所以实验用的测压管内径不宜太小.P10图0.4,0,5

0.11连续介质

在水力学中,把液体当作连续介质看待,即假设液体是一种连续充满其所占据空间毫无空隙的连续体.(水力学所研究的液体运动是连续介质的连续流动,但实际上,从微观角度来看,液体分子与分子之间是存在空隙的,但水力学研究的是液体的宏观运动,故将液体看作连续接介质)

0.12把液体看作连续介质的意义

如果我们把液体看作连续介质,则液流中的一切物理量都可以视为空间坐标和时间坐标的连续函数,这样,在研究液体的运动规律时,就可以运用连续函数的分析方法.0.13理想液体

所谓理想液体,就是把液体看作绝对不可压缩,不能膨胀,没有粘滞性,没有表面张力的连续介质.0.14表面力和质量力

表面力

表面力是作用于液体的表面,并于受作用的的表面面积成比例的力.质量力

质量力是指通过所研究液体的每一部分质量而作用与液体的,其大小和液体的质量成比例的力(质量力又称体积力)

课后习题0.2

第一章

水静力学

1.1液体在平衡状态下.没有内摩擦力的存在,因此理想液体和实际液体都是一样的,故在静水中没有区分的必要.1.2静水压力

静止(或处于平衡状态)的液体作用在与之接触的表面上的水压力称为静水压力,常以表示.1.3静水压强

取微小面积，令作用在上的静水压力为,则面上单位面积上所受的平均静水压力为称为面上的平均静水压强，当无限趋近与一点时，比值的极限值定义为该点的静水压强.1.4静水压强的两个重要特性

⑴静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面(若不垂直,则必存在一个与液面平行的分力,这样必会破坏液体的平衡状态;静水压强若不指向受压面而是背向受压面,则必会受到拉力,同样不能保持平衡状态)

⑵作用在同一点上的静水压强相等(推导过程:在平衡液体内分割出一块无限小的四面体,倾斜面的方向任意选取,为简单起见,建立如图所示的坐标系,让四面体的三个棱边与坐标轴平行,并让轴与重力方向平行,各棱边长为,四面体四个表面上受有周围液体的静水压力,因四个作用面的方向各不相同,如果能够证明微小四面体无限缩小至一点时,四个作用面上的静水压强都相等即可.令为作用在面上的静水压力,令为作用在面上的静水压力,令为作用在面上的静水压力,令为作用在面上的静水压力.又假定作用在四面体上单位质量力在三个坐标方向的投影为,则总质量力在三个坐标方向的投影分别为

…因为液体处于平衡状态,由力的平衡条件得:+若…以分别表示四面体四个面的面积,则…将上式都除以,并且有化简可得,上式中分别表示面上的平均静水压强，如果微小四面体无限缩小至一点时,均趋近于0,对上式取极限有,同理可证,故作用在同一点上的静水压强相等)

1.5等压面

在平衡液体中可以找到这样一些点,他们具有相同的静水压力,这些点连成的面称为等压面(对于静止的液体其等压面是水平面,对于处于相对平衡的液体,其等压面与自由液面平行,例如称有液体的圆柱形容器绕桶轴做等角速度旋转,其等压面就是抛物面)

1.6等压面的两个性质

⑴在平衡液体中等压面即为等势面.⑵等压面与质量力正交.1.7绝对压强和相对压强

绝对压强

以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强,称为绝对压强.相对压强

把当地大气压作为零点剂量的压强,称为相对压强.1.8P29图1.11中各字母表示的含义

1.9真空及真空度

真空

当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强，即相对压强为负值时，就称该点存在真空.真空度

真空度是指该点绝对压强小于当地大气压强的数值.(例题1.4

1.5

.16)

1.10压强的液柱表示法

1.11水头与单位势能

1.12液体的平衡微分方程式(欧拉平衡微分方程式)的推导过程P20,以及重力作用下静水压强的基本公式的推导过程P24.1.13压强的测量(各种压差计的计算)

计算中找等压面须注意:①若为连续液体，高度相等的面即为等压面.②若为不连续液体(如液体被阀门隔开或者一个水平面穿过了不同介质，则高度相等的面不是等压面③两种液体的接触面是等压面.1.14作用于矩形平面上的静水总压力,为压强分布图面积.(压力中心的位置:当压强为三角形分布时,压力中心离底部距离为

当压强分布为梯形分布时，压力中心离底部距离为)

1.15作用于曲面上的静水总压力

分为水平方向和竖直方向计算,水平方向方法同作用于矩形平面上的静水总压力(将曲面投影在方向的图形即为矩形，则=

为形心点处的压强),竖直方向需画出压力体(压力体包括六个面:曲面本身,自由液面或者其延长面,曲面四个边延长至自由液面的四个面.这里注意自由液面必须是只受到大气压强作用的液面),则,其中为压力体的体积.1.16几种质量力同时作用下的液体平衡

1.17作用于物体上的静水总压力,潜体与浮力的平衡及其稳定性

第二章

液体运动的流束理论

2.1描述液体运动的两种方法(拉格朗日法和欧拉法)P63

2.2流线和迹线

迹线

某一液体质点在运动过程中,不同时刻所流经的空间点所连成的线称为迹线,即迹线就是液体质点运动时所走过的轨迹线

流线

它是某一瞬时在流场中绘出的一条曲线,在该曲线上所有点的速度向量都与该曲线相切,所以流线表示除了瞬间的流动方向.流线的基本特性P67

2.3恒定流与非恒定流

恒定流

如果在流场中所有的运动要素都不随时间而改变,这种水流称为恒定流(也就是说,在恒定流的情况下,任一空间点上,无论哪个液体质点通过,其运动要素都是不变的.运动要素仅仅是空间坐标的函数,而与时间无关)

非恒定流

如果在流场中所有的运动要素都是随时间而改变的这种水流称为非恒定流.注：本章只研究恒定流.2.4流管

在水流中任意取一微分面积,通过该面积周界上的每一给点,均可以作一根直线,这样就构成了一个封闭的管状曲面,称为流管.2.5微小流束

充满以流管为边界的一束液流称为微小流束(按照流线不能相交的特性,微小流束内的液体不会穿过流管的管壁向外流动,流管外的液体也不会穿过流管的管壁向流束内流动,当水流为恒定流时,微小流束的形状和位置不会随时间而改变,在非恒定流中,微小流束的形状和位置将随时间而改变.微小流束的很横断面积是很小的,一般在其横断面上各点的流速或动水压强可看作是相等的)

2.6总流

任何一个实际水流都具有一定规模的边界,这种有一定大小尺寸的实际水流称为总流(总流可以看作由无限多个微小流束所组成)

2.7过水断面

与微小流束或总流的流线成正交的横断面称为过水断面.2.8流量

2.9均匀流与非均匀流

均匀流

当水流的流线为相互平行的直线时,该水流称为均匀流(直径不变的管道中的水流就是均匀流的典型例子)

非均匀流

若水流的流线不是相互平行的直线时,该水流称为非均匀流.如果流线虽然相互平行但不是直线(如管径不变的弯管中的水流)或者流线虽直线但不相互平行(如管径沿程缓慢均匀扩散或收缩的渐变管中的水流)都属于非均匀流.2.10均匀流的特性

⑴均匀流的过水断面为平面,且过水断面的形状和尺寸沿程不变⑵均匀流中,同一流线上不同点的流速相等⑶均匀流过水断面上的动水压强分布规律与静水压分布规律相同

2.11均匀流过水断面上的动水压强分布规律与静水压分布规律相同的推导过程

2.12渐变流和急变流

渐变流

当水流的流线虽然不是相互平行的直线,但几乎近于平行直线称为渐变流

急变流

若水流的流线之间夹角很大或者流线的曲率半径很小,这话水流称为急变流.2.13恒定总流连续性方程的推导P71

2.14理想液体恒定流微小流束能量方程的推导P72

2.15实际液体恒定总流的能量方程的推导P78

2.15恒定总流动量方程的推导P94

第三章

液流形态及水头损失

3.1沿程水头损失和局部水头损失

沿程水头损失

在固体边界平直且无障碍物的水道中,单位重量的液体自一断面流至另一断面所损失的机械能叫做沿程水头损失,常用表示.局部水头损失

当固体边界发生改变或液体遇到障碍物时,由于边界或障碍物的作用使液体质点相对运动加强,内摩擦增加,产生较大的能量损失,这种发生在局部范围之内的能量损失叫做局部水头损失,常用表示.(就液体内部的物理作用来说,水头损失不论其产生的外因如何,都是因为液体内部质点之间有相对运动,因粘滞性的作用产生切应力的结果)

当固体边界发生改变或液体遇到障碍物时,为什么会产生局部水头损失(了解)P120

3.2影响水头损失的液流边界条件

3.2.1横向条件(过水段面积,湿周和水力半径)

湿周液流过水断面与固体边界接触的周界线叫做湿周,常用表示.(当过水段面积相等时,周长不一定相等,水与固体边界的接触要长些,故湿周对水损会产生影响,同样,当湿周相等时,过水段面积不一定相等,通过同样大小的流量水损也不一定相等,故用水力半径来表征过水断面的水力特征)

水力半径

过水段面积与湿周的比值称为水力半径,即

.3.2.2纵向条件P123

3.3均匀流时无局部水头损失，非均匀渐变流时局部水头损失可以忽略不计,非均匀急变流时两种水头损失均有(知道).3.4均匀流沿程水头损失与切应力的关系,以及半径为r处的（圆管中）切应力计算公式的推导P132

3.5计算均匀流沿程水头损失的基本公式——达西公式

对圆管来说，水力半径,故达西公式也可以写做

达西公式的推导过程应该不会考

3.6层流和紊流

层流

当留速较小时,各流层的液体质点是有条不紊的运动,互不混杂,这种形态的流动叫层流.紊流

当流速较大时,各流层的液体质点形成涡体,在流动过程中,相互混杂,这种形态的流动叫紊流.3.7雷诺试验

雷诺试验数据图形(两点三段.两点即上临界流速—水流从层流刚刚进入到紊流状态的速度和下临界流速—水流从紊流刚刚进入到层流状态的速度.三段即层流,过渡区,紊流所对应的曲线段.)P129

3.8根据雷诺实验的结果,层流时雷诺试验图形为一条直线,即沿程水损v呈线性的一次方关系,但是由达西公式知与v是平方关系，试解释其原因.P132

3.9雷诺数的物理意义(为什么雷诺数可以判别液流形态)P131

3.10为什么采用下临界雷诺数而不采用上临界雷诺数来判断水流的型态

这是因为经大量试验证明,圆管中下临界雷诺数是一个比较稳定的数值,其值一般维持在202_左右,但上临界雷诺数是一个不稳定数值(一般在12000-202_),在个别情况下也有高达40000-50000.这要看液体的平静程度和来流有扰动而定,凡雷诺数大于下临界雷诺数的,即使液流原为层流,只要有任何微小的扰动就可以是层流变为紊流.在实际工程中扰动总是存在的,所以上下临界雷诺数之间的液流是极不稳定的,都可以看作紊流,因此判别液流型态以下临界雷诺数为标准:实际雷诺数大于下临界雷诺数的是紊流,小于下临界雷诺数的是层流.3.11雷诺实验虽然都是以圆管液流为研究对象,但其结论对其他边界条件下的液流也是适用的.只是边界条件不同,下临界雷诺数的数值不同而已.例如明渠的雷诺数,其中R为水力半径(知道).3.12紊流的特征P133(4点，后两个特点很重要)

3.13粘性底层

在紊流中并不是整个液流都是紊流,在紧靠固体边界表面有一层极薄的层流存在该层流层叫粘性底层.3.14沿程阻力系数的变化规律

⑴

即液体处于层流状态,只与雷诺数有关,而与相对光滑度无关,且

⑵

即液体处于从层流进入紊流的过渡区,只与雷诺数有关,而与相对光滑度无关.因其范围很窄,实际意义不大.⑶

即液流进入紊流状态,这时决定于粘性底层厚度和绝对粗糙度的关系:

①当

较小时粘性底层较厚,可以淹没,抵消管壁粗糙度对水流的影响,从而只与雷诺数有关,而与相对光滑度无关.②

继续增大,粘性底层厚度相应减薄,一直不能完全淹没,管壁粗糙度对水流产生影响,从而既与雷诺数有关,又与相对光滑度有关.③当

增大到一定程度时,粘性底层厚度已经变得很薄,已经不能再抵消管壁粗糙度对水流的影响,这时管壁粗糙度对起主要作用,从而只与相对光滑度有关,而与雷诺数无关.(因这时与v是平方关系,故该区又叫做阻力平方区)

3.15谢齐公式和曼宁公式

谢齐公式,其中J为水力坡度,/l,R水力半径.曼宁公式,其中n为粗糙系数，简称糙率.第四章

有压管中的恒定流

4.1简单管道

简单管道

管道直径不变且无分支的管道.4.2自由出流和淹没出流

自由出流

管道出口水流流入大气,水股四周都受大气压强的作用,称为自由出流

淹没出流

管道出口如果淹没在水下,则称为淹没出流

4.3短管和长管

短管

管道中若存在较大的局部水头损失,它在总水损中占的比重较大,不能忽略不计的管道称为短管.长管

若管道较长,局部水损和流速水头可以忽略不计,这样的管道叫做长管.4.4简单管道的水力计算(以下均属于连续性方程和能量方程的具体应用)

总原则

首先确定按长管还是短管计算.若按短管计算,则沿程损失,局损和流速水头都要计算;若按长管计算,只需计算沿程损失,局部水损和流速水头可以忽略不计;在没有把握估计局损的影响程度时,均按短管计算.(先按短管计算,求出具体的沿程损失和局损数值,比较后可确定到底如何计算,若无法确定具体数值一般的,给水管道按长管计算,虹吸管按短管计算,水泵吸水管按短管计算,压水管根据情况而定.4.4.1自由出流和淹没出流的水力计算

自由出流

上游存在行近流速,即有一个行近水头,列能量方程需计算在内(但其值一般很小,在计算结果以忽

略不计,即公式中的).淹没出流

上游存在行近流速,即有一个行近水头,列能量方程需计算在内(但其值一般很小,在计算结果时可

以忽略不计,即公式中的).下游也存在一个流速水头,但由于管道的过水断面积很小,而下游过水断面积很大,水流速度在下游已经变得很小,可以忽略,不需计入能量方程.4.4.2几种基本类型

4.4.3虹吸管和水泵装置的水力计算

4.4.4串联管道

整个管道的水头损失等于各支管水损之和.4.4.5并联管道

并联管道一般按长管计算,各支管的水损相等(各支管的水损相等,只表明通过每一并联支管的单位重量液体的机械能损失相等;但各支管的长度,直径及粗糙系数可能不同,因此其流量也不同,股通过各并联支管的总机

械能损失是不相等的)

4.4.6分叉管道

在分叉处分为若干个串联管道进行计算.4.5沿程均匀泄流的水力计算

本章的水力计算题均是围绕这能量方程来设计的，所以熟练掌握能量方程的应用，加上对各个类型的管道

特点的了解，不用背繁琐的公式也可以解决本章的计算题，当然背下来更好

第五章

明渠恒定均匀流

5.1明渠恒定均匀流(知道)

明渠恒定均匀流

当明渠水流的运动要素不随时间而变化时,称为明渠恒定流.否则称为明渠非恒定流.明渠

恒定流中,如果流线是一簇相互平行的直线,则水深,断面平均流速和流速分布沿程不变,称为明渠恒定均流,否则称为明渠恒定非均匀流.(明渠均匀流中,摩阻力与重力沿水流方向的分力相平衡)

5.2矩形,梯形横断面水力要素的计算

梯形中,为梯形与水平面的夹角.5.3底坡

明渠渠底的纵向倾斜程度称为明渠的底坡,以符号表示.且,其中为渠底线与水平面的夹角.5.4顺坡,水平和逆坡明渠

当明渠渠底沿程降低时,称为顺坡明渠;沿程不变时称为水平明渠;沿程升高时称为逆坡明渠.(在水平明渠中,由于

故在其流动过程中，只存在摩阻力；在逆坡明渠中，摩阻力与重力沿水流方向的分力

方向一致,因此这两种情况都不可能产生明渠均匀流;只有在顺坡渠道中才可能产生明渠均匀

流)

5.5明渠恒定均匀流的特性及其产生条件

5.6明渠均匀流的计算公式(连续性方程和谢齐公式,谢齐系数采用曼宁公式)

5.7矩形和梯形水力最佳断面的推导过程

5.8允许流速

不冲允许流速

能够避免渠道遭受冲刷的流速.不於流速

能够保证水中悬浮的泥沙不淤积在渠槽的流速.5.9明渠均匀流的水力计算

第六章

明渠恒定非均匀流

6.1明渠非均匀渐变流和明渠非均匀急变流(知道)

在明渠非均匀流中,若流线是接近于相互平行的直线,或流线间的夹角很小,流线的曲率半径很大,这种水流称为明渠非均匀渐变流.反之为明渠非均匀急变流.(本章着重研究明渠非均匀渐变流的基本特性及其水力要素沿程变化的规律)

6.2正常水深(知道)

因明渠非均匀流的水深沿流程是变化的,为了不致引起混乱,把明渠均匀流的水深称为正常水深.并以表示.6.3明渠水流的三种形态

一般明渠水流有三种形态,即缓流,临界流和急流.6.4明渠水流三种形态的判别方法(5种:微波波速法,比能曲线法,Fr法,临界水深法,临界底坡法)

6.4.1微波波速法

微波波速的描述（了解）P216

当

v<,水流为缓流,干扰波能向上游传播;

v=,水流为临界流,干扰波恰不能向上游传播;

v>,水流为急流,干扰波不能向上游传播.要判别流态,必须首先确定微波传播的相对速度,相对速度的推导过程(了解)P217(如图6.3,对平静断面1-1和波峰所在断面2-2列连续性方程和能量方程.1-1断面流速为,2-2断面流速为,最后令即可得出=,这就是矩形明渠静水中微波传播的相对速度公式.如果明渠为任意形状时,则有=.式中为断面平均水深,A为断面面积,B为水面宽度.在实际工程中水流都是流动的,设水流断面平均流速为v，则微波传播的绝对速度应是静水中的相对波速与水流速度的代数和,即,正号为顺水方向,负号为逆水方向)

6.4.2

Fr法

当

Fr<1,水流为缓流;

Fr=1,水流为临界流;

Fr>1,水流为急流.对临界流来说,断面平均流速恰好等于微波相对波速,即,该式可改写为,其中称为弗劳德数,用符号Fr表示.弗劳德数的两个物理意义P218

6.4.3比能曲线法

断面比能

把基准面选在渠底,所计算的单位液体所具有的能量称为断面比能,并以表示.则,在实际应用上,因一般坡底较小，故常采用

.比能曲线

当流量Q和过水断面的形状及尺寸一定时,断面比能仅仅是水深的函数,按照此函数可以绘出断面比能随水深变化的关系曲线,该曲线称为比能曲线.比能曲线上存在可以使断面比能取最小值的K点.K点把曲线分成上下两支,上支即为缓流所对应的曲线,下支即为急流所对应的曲线.(比能曲线见P220图6.5)

比能曲线与弗劳德数的联系()及其推导过程(了解)P221

6.4.4临界水深法

临界水深

相应于断面比能最小值的水深称为临界水深,以表示.当

h>,Fr<1,水流为缓流;

h=,Fr=1,水流为临界流;

h<,Fr>1,水流为急流.临界水深的计算

在矩形断面明渠中,临界流的流速水头是临界水深的1/2,而临界水深则是最小断面比能的2/3.（原题）P221（将.对水深h求导，并令其等于0.得,规定对应于临界水深的水利要素以脚标K,则.对于矩形断面明渠，代入得,即临界流的流速水头是临界水深的1/2.再代入,得,即临界水深是最小断面比能的2/3.断面为任意形状时，临界水深的计算(了解)见P222(试算法和图解法)

重要例题:例题6.1

6.4.5临界底坡法(只适用于均匀流)

第七章

水跃

7.1水跃

当明渠中的水流又急流状态过渡到缓流状态时，会产生一种水面突然跃起的特殊局部水力现象,即在较短的渠道内水深从小于临界水深急剧的跃到大于临界水深.这种特殊的局部水力现象称为水跃.跃高

跃后水深与跃前水深之差

跃长

跃前断面至跃后断面的水平距离

完全水跃

有表面旋滚的水跃

发生完全水跃的条件Fr≥1.7

7.2棱柱体水平明渠的水跃方程及其推导过程(由于水跃过程中能量损失无法计算，故无法使用能量方程.对

跃前断面1-1和跃后断面2-2应用动量方程得

.然后作三点假设:

⑴设水跃前后断面处的水流为渐变流,其动水压强分布规律和静水压强同,⑵设⑶设

又有连续性方程代入动量方程即可得出水跃方程

7.3水跃函数

当明渠中断面形状，尺寸以及流量一定时，水跃方程的左右两边都仅是水深的函数，此函数

称为水跃方程.即

7.4共轭水深

水跃方程左右两边所对应的两个水深就叫做共轭水深。

7.5水跃函数曲线及其特性P274

例题7.1，7.2很重要

7.6矩形明渠共轭水深的计算(已知量代入水跃方程,即可算出共轭水深.其中有可能涉及到弗劳德数,应记清

楚)

7.7矩形明渠共轭水深的计算公式及水跃效能效率计算公式尽量记住，有可能会考计算，公式推导过程要

了解

第八章

堰流及闸孔出流

8.1堰流及闸孔出流(P291)

8.2堰流的类型

壁堰流，如果堰坎宽度继续增加,若

水流特性将不再属于堰流而是明渠了.这时的沿程水损不能忽略.8.3堰流的基本公式即流量公式

对堰前断面1-1和堰后断面2-2列能量方程.特点:1-1断面属于渐变流,2-2断面属于急变流,过水断面测压管水头不为常数,用

上游存在行近流速,考虑局部水损(在堰流中只考虑局部水损);令,称为堰顶全水头.令,为修正系数.这样就可以求出速度.然后设2-2断面的水舌厚度为,为反映堰顶垂直收缩的系数.则过水断面积为,故通过的流量,式中

称为流速系数.令

称为堰的流量系数，则,这就是堰流的基本公式.8.4堰流的基本公式中各字母的含义

主要是反映局部水损的影响,是反映堰顶水流垂直收缩的程度,是代表堰顶断面的平均测压管水头与堰顶全部水头之间的比例系数.8.5各种类型堰的水力计算

8.6闸孔出流的水力计算