教 案 课程名称：河流动力学 课程性质：专业基础课，必修课（港航）； 限选课（水工）； 选修课（水文） 授课学时：32学时 授课对象：水利大类（港航，水文，水工） 任课教师：张春财，贺晖，胡旭跃 教师职称：讲师，讲师，教授 教师所在学院：水利工程学院 长沙理工大学水利工程学院 2013年11月
全课程教案 编写人：张春财，贺晖 课程名称 河流动力学 课程编号0815000135学分2 专业水利类年级大三 班级 授课对象 01,02 学生数168外语过四级人数 其中过六级人数 课程性质 专业基础课、选修课 与本课程关联 先修课 理论力学，工程水文，水力学（一） 课程 后续课 专业课 本课程学时 总学时32理论课时32实验课时 0 上机课时0 与分配 授课时间：第1周至第16周周学时 2 核方试与 考核方式 考试（港航），考查（水文，水工） 定 考核成绩80%平时成绩20%实验成绩 0 要求学生了解和掌握河流中水流、泥沙运动与演变规律及其在工程 的简单应用。教学内容包括两大部分：前半部分介绍河流中的泥沙运动规 教学目的与要律、后半部分介绍河道演变的基本规律。通过学习，要求学生能够掌握泥 求 沙运动及河道演变的基本概念与研究、认识和计算方法，了解泥沙运动及 河流演变的基本现象，提高对河流运动和变化的认识，为解决将来工作 的河流中的水利工程问题莫定理论基础。 1、重点内容：泥沙起动条件，起动流速和起动拖曳力计算方法：推移质运 动统计理论的模型及计算方法：悬移质沿垂线分布的扩散理论及Rous公 教学重点与难式：河相关系理论。 点 2、难点内容：动床阻力的概念，阻力的分割方法，沙粒阻力和沙波阻力 爱因斯坦动床阻力分割计算方法：推移质运动的统计理论的模型及公式邦 导：悬移质运动的重力理论：河床变形计算的极限平衡方法。 1、教材：河流动力学王昌杰主编人民交通出版社2001年2月 2、主要参若书： [山武汉水利电力学院编著河流泥沙工程学（上册）1981年9月第 教材与参考书 版河流泥沙工程学（下册）1982年2月第一版水利出版社出版 「21泥沙运动力学钱宁万兆惠著1983年12月第一版科学出版社 目 3]河流动力学基本问题侯昌辉著1982年5月第一版水利出版社 [4)M.s雅林(Yalin)著，孙振东译输沙力学科学出版社 [5)钱宁、张仁、周志德著河床涧变学科学出版社 [6张瑞瑾等著河流泥沙运动力学水利电力出版社1989.6
章节内容教案 编写人：张春财，贺晖 章次与名称 第0章绪论 学时数 2 1、课程及学科内容简介，学科与本专业的关系：了解课程知识对从事本专 主要教学内 容与要求 2、 了解本课程的学习方法 3、学科发展简史：了解本学科的发展简史 本章节重点重点：河流及河流运动，学习方法及主要内容 与难点内容 难点：理解水流、泥沙、河床运动三者之间的辩证关系 教学方法与图片展示 手段处理及结合著名学者的一些治学铁事介绍他们的治学态度及成就。 改革措施 对比已有的课程及知识，介绍本学科的实践性，经验性，复杂性和不成熟性 课堂互动题1、与哲学的观点相对比，河流水远处在运动发展之中？ 设置 2、回顾水力学的相关知识，河流动力学的诞生和发展与哪些学科有关？ 作业与思考无 题设置 备注
章节内容教案 编写人：张春财，贺晖 章次与名称 (一)第1章泥沙特性 学时数 4 1、泥沙的几何特性：掌握泥沙的几何特性及描述方法，泥沙的粒径，沙村 主要教学内 组成，粒配曲线，特征粒径。 了解细颗粒泥沙的物理化学特性。 容与要求 2、泥沙的重力特性： 掌握泥沙的泥沙的重率、干容重 水下休止角 3、泥沙的沉降速度：掌握泥沙的沉速的定义，研究意义。球体沉速、斯托 克斯公式。泥沙沉速的几种计算公式，影响沉速的主要因素。 本音节雷占 重点：泥沙的大小，形状：群体特性；泥沙的重力特点的描述：泥沙的水力 与难点内容 特性。 难点：泥沙在水中的电化学性质：窦国仁公式的分析模型： 教学方法与 1、采用受力分析及模型图解的方法讲解。联系实际引入问趣，如：利用双 手段处理及 电层及束缚水示意图结合澄清水及海水对细颗粒的作用进行启发性教学：对 比土力学的知识，讨论干容重的应用。 改革措施 2、 采用类比、经验方法，如比较水力学中水流流态及绕流运动和阻力讲解 讨论：1你是否同意张瑞谨等人关于在过渡区阻力可以叠加的说法？ 课堂互动题2解释张瑞谨、窦国仁关于在过渡区阻力叠加的模型的出发点，受力分析的 设置 异同？ 3对比水流流态和泥沙沉降的流态的异同，判断方法和指标的异同。 作业与思考 思考题：教材P21:3,4,读书报告一篇 题设置 关于泥沙沉速计算题1个 备注
章节内容教案 编写人：张春财，贺晖 章次与名称 第3章推移质运动 学时数 8 1、泥沙运动的形式：泥沙运动形式分类，泥沙交换现象。了解床面泥沙的 运动图式，不同泥沙运动形式的本质区别 2、泥沙的起动：泥沙起动的物理图形，无粘性均匀沙的起动流速公式，无 粘性均匀沙的起动拖曳力公式，希尔兹曲线及其修正，粘性土的起动流速公 式，止动流速，不动流速与扬动流速。掌握泥沙的起动的概念及随机性、了 主要教学内解拖曳力和起动拖曳力、床面泥沙的粘性产生的原因、掌握粘性泥沙的起动 容与要求 流速的计算方法。 3、沙波运动：沙波形态和运动形态，沙波的产生和消亡，沙波的尺度和运 行速度。了解河流沙波运动的特点。了解动床阻力的概念、阻力分制的计算 方法。 4、推移质输沙率：了解推移质输沙率的概念、几种主要推移质输沙率公式 掌握以流速为参变数的移质输沙率计算方法、了解爱因斯坦统计计算方法」 重点：泥沙不同远动的特点，泥沙起动的概念及计算方法，推移质输沙率的 本章节重点 概念及计算方法 与难点内容 难点：泥沙的运动随机性、沙波运动、动床阻力、爱因斯坦统计计算方法中 爱因斯坦的假设，推理及相关关系的建立 1、理论、实验观察及推理结合，结合常识及前人的实验结果分析； 2、回顾水力学的相关知识，如：与其他与起动流速有关的概念对比，动片 教学方法与阻力与水力学已有阻力知识对比： 手段处理及3、结合实验室观察分析，如：泥沙的起动现象，沙波运动形式 改革措施 4、注意知识的前后贯通，如：根据泥沙运动的随机性，水流运动的随机性 泥沙运动的受力特点分析讨论，建立爱因斯坦输沙率公式：对比无粘性公式 建立粘性土起动公式：从定床分析入手借鉴扩展延伸到动床；等等。 1、你是否同意床面泥沙运动是随机的？ 2、能量对不同泥沙运动意味若什么？解释为什么推移质与悬移质运动有 课堂互动题质的区别？ 设置 3、你是否同意爱因斯坦的泥沙运动是随机现象的说法，他的6条假设有事 实依据吗？ 4、是否还有其他关于输沙率的研究途径？ 作业与思考思考题：教材P54:5,16,读书报告一篇（水文选做） 题设置 关于泥沙起动计算题1个 备注
章节内容教案 编写人：张春财，贺晖 章次与名称 第3章悬移质运动 学时数■ 6 1、床沙质与冲泻质：学握床沙质与冲污质的概念几划分经验准则。 2、含沙量沿水深分布：掌握扩散理论、扩散理论的运动方程，掌握Rous 主要教学内 公式的性质和特点，了解悬移质运动的重力理论： 容与要求 3、悬移质输沙率：了解几种主要的计算公式。 4、含沙量沿程变化：了解恒定均匀流平均含沙量沿程变化的公式。 5、总输沙率：了解总输沙率的概念，计算方法。 重点：冲泻质与床沙质的概念及数量，泥沙悬浮的现象、机理及扩敢理论， 悬移质输沙率的计算公式，重点是武水公式； 本章节重点难点：冲泻质与床沙质的分界，Rous心公式的推导中的泥沙扩散系数等的假 与难点内容 定，如何利用推移质公式解决参考点的含沙量计算问意：爱因斯坦计算方法 的6点假定等和推导思路等。 1、依靠资料分析出发，如从流量与河床变化的统计曲线出发引出冲泻质与 教学方法与 床沙质的概念： 手段处理及2、引入学术界的争论，如泥沙悬浮的机理等，武水的“制紊假说"等，激发 改革措施 学生理论探索的欲细： 3、公式的推导重在介绍基本思路和方法。 1、你是否同意泥沙扩散与紊动旋涡扩散可以类比的说法？ 课堂互动题 2、你是否同意扩散理论比较好地解释了泥沙的悬浮机理而重力理论有逻料 钻误的说法？ 设置 3、解释为什么Rous心公式只能在一定条件下描述泥沙的悬浮运动？ 4你是否同意只有床沙质输沙率与水流条件有关系而冲泻质没有关系？ 作业与思考思考题：教材P86:5,读书报告一篇 题设置 关于Rouse公式计算题I个 备注
章节内容教案 编写人：张春财，贺晖 章次与名称 第4章异重流 学时数 4 【、异重流的一般概念：紫握异重流的概念，一般特性。 主要教学内容与要求 2、异重流的基本方法：掌握异重流的连续方程，运动方程。 3、河渠异重流：了解河渠异重流现象，特征，异重流输沙率公 式，减淤措施。 重点：异重流的概念，异重流的特点，异重流的连续方程，异重 本章节重点与难点内容 流的运动方程 难点：异重流的运动方程 1、结合经验，如自然界和实际工程中的异重流现象的运动特点 2、水力学分析，与水力学研究的一相水流运动的连续方程、运 教学方法与手段处理及 动方程进行对比。 改苹措施 3、结合专业特点，如如何防止、减少水库、河渠中的异重流涛 积？ 果堂互动题设置 1.你是否同意水力学的运动方程加以修改就可以描述异重流运 动？ 作业与思考题设置 读书报告一篇，计算题一个 备注
章节内容教案 编写人：张春财，贺晖 章次与名称 第5章平原河流的河床演变 学时数6 1、河床演变的基本概念：了解河床演变的特征、实质，形式及规律性。掌 握河床演变的基本原理及影响演变的主要因素： 2、河床演变的类型：掌握河型的划分、山区河流的演变特性，平原河流的 演变特性。 3、河床稳定度和河相关系：造床流量、河床稳定性指标，河相关系式。 主要教学内 4、河弯的演变：河弯的的形态、成因、类型、汉道水流泥沙运动、河弯的 演变过程，稳定河弯的形态特征。掌握各种河道的演变特点： 容与要求 5、汉道的演变：汉道的形态、成因、类型、汉道水流泥沙运动、汉道演变 及发展趋势。 6、水利枢纽对河道演变的影响：结合工程实例探讨水利枢纽对河道的影响。 7、河床演变分析：了解河道演变的基本原测。河床历史演变分折，近期演 变分析来水来沙条件分析，河床边界条件分析，水流泥沙运动特性分析，河 床演变的综合分析及实例。 重点：河床演变的特征和河床变形分类，河床演变的基本原理，造床流量及 本章节重点计算方法，河相关系及河相关系式 与难点内容 难点：河流的自动调整作用原理，不同平原河流的演变持点，不同河型的稳 定性特征及河相关系特点。 教学方法与1、根据河流水文特点分析其与河道演变的关系，结合实例介绍和归钠各利 手段处理及不同河型的演变特点 改革措施 2、结合实例介绍和归纳各种不同河型的稳定性持征及河相关系特点。 课堂互动题1、解释为什么说河流的自动调整作用是河道演变所遵循的基本原理？ 设置 2、河流演变实例的分析 作业与思考 题设置 读书报告一篇 备注
章节内容教案 编写人：张春财，贺晖 章次与名称 第6章潮汐河口的水流泥沙特点及河床演变 学时数 2 1、潮汐河口的分段和分类：河口区的分段，潮汐河口的分类。 2、潮汐河口的水流特征：河口的潮汐、河口区的盐淡水混合类型，盐水契、 盐淡水混合对水流的影响。 主要教学内 3、潮汐河口区泥沙运动的特点：河口泥沙的来源，泥沙运动的主要特征， 容与要求 泥沙的聚凝，聚散和团聚作用，河口的悬沙运动和近底层泥沙运动。 4、潮汐河口区的河床演变：河口区河床演变特点，拦门沙、三角洲和三角 港河口的演变。 本章节重点 重点：潮汐河口的分段和分类，潮汐河口的水流、泥沙运动的特点： 与难点内容 难点：“优势流”方法，河口区的泥沙运动 教学方法与 1、与无潮河流水流运动、泥沙运动特点对比分析 手段处理及 2、举例，如：钱塘潮的形成，说明地形对潮波变形的影响。 改革措施 课堂互动题 1、如果从入海河流的某处走大量淡水，试分析这将对河口地区产生什么影 设置 响？你认为这种引水最好在什么季节进行？ 作业与思考 读书报告一篇 题设置 备注
