《水力学》A教学大纲 一、课程基本信息 课程代码03060631课程英文名称 Hydraulics 课程性质 必修 课程类别 专业基础课 学分数 5 学时数80理论学时72实验学时8上机学时 实践学时 先修课程高等数学、大学物理、理论力学 后续课程 工程水文、水利水能规划、水工建筑物、水电站、水利工程施工 适用专业 水利水电工程 执笔人 林梦凯 审核人季日臣编写日期2016年05月 二、课程性质和目的 水力学是水利水电工程等专业学生必修的一门专业基础课程。 目的是通过各个教学环节的学习，培养学生的创新能力、创新意识，严谨的思维、 实事求是的思想，具有能分析水流问题与解决有关工程实际问题的能力，为学习后续专 业课程、从事专业技术工作、扩大新知识和进行科学研究打下必要的基础。通过本课程 的学习，使学生掌握水力学的基木概念、基木理论、计算方法与基木实验技能。 水力学是研究流体流动基本规律的科学。流体的流动现象极为复杂，许多水力现象 的规律及经验公式的建立尚需通过实验获得。因此，水力学、流体力学实验是解决实际 的流体力学问题的最基本的方法之一。水力学实验使学生直观地观察水流现象，熟练掌 握水流的质量、能量、动量守恒原理，连续方程，能量方程和动量方程的运用，学会水 力学的基本测量方法，训练学生整理实验资料，编写实验报告的能力。 课程对毕业要求的支撑：毕业要求3：掌握本专业必须的工程基础知识和专业知识（工 程知识)，对应的指标点为3.2：掌握本专业必须的力学基础知识并能应用于解决工程问 题：毕业要求7：能够基于科学原理和方法，对水利水电工程问题设计实验、分析与解释 数据、并通过信息综合得到合理有效的结论（研究），对应的指标点：7.2：结合水利工程 专业知识，设计实验进行探索和分析讨论，并通过信息综合得到了合理有效的结论。 三、课程教学的基本要求 通过本课程的学习，学生应达到以下要求：
1.了解连续介质模型。掌握液体的主要物理性质及有关概念，尤其是粘滞性与牛顿 内摩擦定律。 2.了解压强概念。掌握静水压强的分布规律和总压力的计算方法。 3.了解描述液体运动的两种方法及有关元流、总流、恒定流、流线、均匀流、急缓 流的概念。正确理解不可压缩液体的连续性微分方程与理想液体的欧拉运动微分方程， 恒定总流的连续性方程、能量方程与动量方程的推导及其运用。 4.了解液体运动的两种流态及雷诺数等概念。理解圆管层流的计算方法，了解圆管 紊流特征、紊流流速分布、剪切应力分布及沿程阻力系数的变化规律及混合长度概念。 掌握管路沿程水头损失及局部水头损失计算的方法。 5,掌握有压流的短管，简单长管、复杂长管串联、并联，孔口及管嘴的水力计算方 法。 6.了解能势线物理意义及画法，并分析各部分的能量转换关系。 7.了解明渠均匀流的水力特征、水力最优断面及允许流速等概念。掌握明渠均匀流 的计算方法。 8正确理解断面单位能量，临界水深、缓、急流判别标准及水跃概念。掌握棱柱形 渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线的定性分析（包括水面线联接的分析）与定量计算。 9.了解堰流的水力特征。掌握薄壁堰、实用断面堰、宽顶堰水力计算，闸孔出流水 力计算。 10.了解渗流的基本概念，达西定律，渗流浸润线，渗流场基本微分方程，水电比拟 法绘制流网。 11.了解泥沙特性、泥沙在静水中的沉降速度，起动流速，推移质输沙率、悬移质运 动和含沙量沿垂线分布。 12.了解相似现象的相似特征，相似条件，水工模型设计。 四、课程教学基本内容 (一)教学内容 1.绪论 主要介绍水力学的定义、任务，液体的主要性质，理想液体模型概念，作用在液体 上的力和水力学研究方法。 2.水静力学 静水压强及其特性，液体的平衡微分方程及其积分，重力作用下静水压强的分布规 律，作用在平面及曲面壁上的静水总压力。压力体的画法及常用测量压强的仪器
3.液体运动的流束理论 描述液体运动的两种方法，恒定流与非恒定流、迹线与流线、流管、流束、总流过 水面积，三大方程即连续性方程、能量方程及动量方程的推导、意义及有关的概念，并 能在实际中应用。 4.液流型态及水头损失 掌握实际液体流动的两种型态、水流阻力与水头损失的两种形式，均匀流动的沿程 水头损失和基本方程式，计算沿程水头损失的经验公式一谢才公式：圆管中的层流、紊 流运动，圆管中沿程阻力系数的变化规律，局部水头损失的有关计算。 5液体三元流动的基本原理 掌握流线及迹线方程，液体三元流动的连续性方程，了解液体微团运动的基本形式， 掌握液体流函数、势函数继流网，掌握液体运动的微分方程，了解边界层的概念等。 6.有压管中的恒定流 简单管道水力计算的基本公式、类型，管道水力计算特例一虹吸管及水泵装置。 7.明渠恒定均匀流 明渠均匀流的类型、特征，明渠水力最优断面和允许流速及明渠均匀流水力计算的 基本问题和算法。 8.明渠非均匀流 掌握明渠非均匀流特征、断面单位能量、临界水深和水跃。缓流、急流、临界流。 明渠非均匀渐变流的水面线分析与计算。 9.水跃 棱柱体水平明渠的水跃方程、共轭水深计算，水跃长度计算。 10堰流及闸孔出流 堰流的类型及计算公式，薄壁堰、实用断面堰、宽顶堰水力计算，闸孔出流水力计 算。 11.泄水建筑物下游的水流衔接与消能 底流消能、挑流消能的水力计算。 12.有压管中的非恒定流 阀门突然关闭、逐渐关闭时有压管道中的水击，水击基本微分方程。 13.渗流 渗流的基本概念，达西定律，渗流浸润线，渗流场基本微分方程，水电比拟法绘制 流网。 14.河渠挟沙水流理论基础
泥沙特性、泥沙在静水中的沉降速度，起动流速，推移质输沙率、悬移质运动和含 沙量沿垂线分布。 15.相似原理和模型试验基础 相似现象的相似特征，相似条件，水工模型设计。 (二)实验内容及学时分配 1.静水压强的测定 2.伯努力方程 3.动量方程 4.文丘里流量计实验 5.流动形态的雷诺实验 6.管路沿程阻力系数的测定 7.管道局部阻力系数的测定 8孔口、管嘴出流实验 9,水跃及水流衔接实验 10.水面曲线实验、堰流实验、渗流实验 实验课为水力学课程的重要环节。实验的基本要求是：观察水流现象，验证所学理 论，使学生掌握进行科学试验的方法和操作技能：训练学生整理实验资料，编定实验报 告的能力：培养学生严格的科学作风。 五、学时分配表 教学内容 爨鉴墨器可时 水力学绪论 水静力学 6 液体一元恒定流的基本原理 8 液流型态及水头损失 4 液体三元流动的基本原理 6 有压管中的恒定流 4 明渠恒定均匀流 明渠非均匀流 8 水跃 6 堰流及闸孔出流 4 泄水建筑物下游的水流衔接与消能 4
有压管中的非恒定流 4 渗流 4 河渠挟沙水流理论基础 4 相似原理和模型试验基础 4 水力学相关实验 26 合 计 746 总 计 六、建议教材与教学参考书 1.《水力学》，吴持恭主编，高等教育出版社。 2.《桥涵水力水文》，叶镇国主编，人民交通出版社。 3.《工程流体力学（水力学）》，禹华谦主编，西南交通大学出版社 4.《水力学》，河海大学主编，高等教育出版社。 5.《水力学》，清华大学主编，高等教育出版社。 七、课程考核方式与成绩评定 本课程采取的考核方式：考试。 课程总评成绩：考试成绩占70%、课堂考勤占10%、作业成绩占20%
《水力学》B教学大纲 一、课程基本信息 课程代码0327121 课程英文名称 Hydraulics 课程性质 必修 课程类别 专业教育 学分数2 学时数32理论学时28实验学时 4上机学时 实践学时 先修课程 高等数学，大学物理，理论力学 后续课程 桥涵水文与桥渡设计 适用专业 土木工程 执笔人 何文社 审核人 编写日期2016年05月 二、课程性质和目的 《水力学》是土木专业的一门专业技术基础课程。通过本课程的学习，使学生掌握 水流运动的基本概念、基本理论与分析方法，理解不同水流的特点，学会常见土木工程 中的水力计算，并具备初步的水力学试验技能，为学习后续课程和从事专业技术工作打 下基础。 三、课程教学的基本要求 掌握水流运动的基本概念、基本定律与分析方法；对基本概念、基本定律与基本分 析方法的要求并重。通过学习，掌握常见的工程水力计算的能力：进行水流特点的分析， 水力荷载的确定，过水能力的计算等。通过实验课，理解常见水流运动特点，增强动手 能力，掌握必要的量测技能与整理实验数据的能力。 通过本课程的学习，学生应达到以下要求： 1.掌握一定的理论基础 正确理解水力学中一些基本概念和物理意义，如液体质点、连续介质、粘滞性、牛 顿内摩擦定律、压强、等压面、水头、欧拉法与拉格朗日法、流线和迹线、水力要素、 流量和断面平均流速、雷诺数、水力光滑和水力粗糙、糙率、正常水深 (1)正确区分流动类型、流动形态和局部流动现象，了解它们的联系，明确产生这 些现象的场合及相互转化的条件，如恒定流和非恒定流，均匀流和非均匀流，渐变流和 急变流，一元流、二元流和三元流，层流和紊流：
(2)了解水流能量转化和能量损失的原因，明确水流沿程阻力系数和局部阻力系数 的物理意义，掌握影响阻力系数的因素及确定阻力系数和水头损失的途径和方法： (3)正确掌握水流运动的总流分析法，对水力学三大基本方程的物理意义有正确的 理解，并能应用三大基本方程求解实际问题， 2.对工程中与专业有关的水力学问题，具有正确进行分析和计算的能力 (1)水力荷载的确定。会计算平面、曲面上静水压力，会应用动量方程求运动水流 对边壁的总作用力： (2)过流能力的确定。会计算管道、明渠和堰闸的泄流量和选择断面尺寸： (3)各种水头损失的分析和计算等。 3.掌握一定的实验技能 掌握量测水位、流量、流速、压强的方法和技能，分析实验内容，处理实验数据。 4.加强对学生能力的培养 在教学和实验中，注意对学生能力的培养，主要培养学生具有独自获取知识的能力， 灵活应用知识的能力，以及分析问题和解决问题的能力，为今后进行探索、开拓、创新 奠定必要的基础。 四、课程教学基本内容 具体内容如下： 1.绪论 (1)水力学的定义、任务、发展概况、在专业中的作用及其研究方法。 (2)液体的主要物理性质，如牛顿内摩擦定律；液体的连续介质模型，理想液体与 实际液体。 (3)作用在液体上的力，质量力与表面力。 2.水静力学 (1)静止液体中压强的特性。 (2)重力作用下静压基本方程及其意义。 (3)静止液体中压强分布图、静压的量测。 (4)压强的计量单位及其换算，绝对压强和相对压强，真空度的度量与计算 (5)作用在平面上的静水总压力。 (6)作用在曲面上的静水总压力、压力体图的绘制。 3.液体运动的基本原理 (1)描述液体运动的两种方法
(2)液体运动的基本概念。 (3)恒定流动总流的连续性方程。 (4)恒定元流、总流的能量方程及其应用。 (5)能量方程的几何意义、物理意义、水力坡度。 (6)恒定总流的动量方程及其应用。 4.水流阻力与水头损失 (1)流动阻力和水头损失的分类及计算。 (2)均匀流基本方程。 (3)圆管中的层流运动。 (4)紊流运动，谢才公式、曼宁公式。 (5)沿程阻力系数的变化规律。 (6)局部水头损失。 5.孔口、管嘴出流和有压管路 (1)薄壁孔口的恒定出流。 (2)灌醉的恒定出流。 (3)短管出流及水力计算。 6.明渠均匀流 (1)明渠均匀流的形成条件和水力特征 (2)明渠均匀流的计算公式及水力计算。 (3)明渠水力最优断面和允许流速。 (4)复式断面渠道的水力计算。 7.堰流和闸孔出流 (1)堰流及其特征。 (2)堰流的基本方程。 (3)薄壁堰。 (4)实用堰。 五、实验及演示 1.静水压强测定 2.流线演示 3.能量方程测定 4.流态测定
5.管流沿程阻力和局部阻力系数测定 六、学时分配表 教学内容 爨甏瓷】 L水力学的研究对象、内容与任务 2 2.水静力学 8 3.水动力学理论基础 8 4.液流型态及水头损失 5.孔口、管嘴和有压管道 4 6.明渠均匀流 2 7.明渠非均匀流 4 8.堰流和孔口出流 4 合 计 36 4 总 计 40 七、建议教材与教学参考书 1.《水力学》，何文社，人民交通出版社，2011年3月 2.《水力学》，吴持恭，第4版，高等教有出版社，2008年 3.《水力学》，李家星，赵振帮，第2版，河海大学出版社，2007年 4.《水力学》，孙东坡，郑州大学出版社，2007年 5.《工程流体力学（水力学）》，禹华谦，第2版，西南交通大学出版社，2007年 八、课程考核方式与成绩评定 本课程采取的考核方式：考试。 课程总评成绩：考试成绩占60%~80%，课堂考勤占10%~15%，作业（包括实验） 成绩占10%~25%
