水力学

1、水力学的研究方法：
1、理论分析方法
2、实验方法
3、数值计算法
2、所谓作用在液体上的力，即作用在隔离体上的外力。

按力的物理性质区分可有粘结力、重力、惯性力、弹性力和表面张力等，按力的作用特点区分可有质量力和表面力两类。

3、重力液体的等压面是与重力加速度g互相垂直的曲面。

4、压强的单位有三种表示方法：
1、用单位面积上的力表示
2、用液柱高度表示
3、用工程大气压P a的倍数表示
5、绝对压强：以绝对真空作起算零点的压强，以P abs表示
6、相对压强：以工程大气压Pa做起算零点的压强，以Pr表示
7、真空值：P abs<P a时，P a--P abs即大气压强与绝对压强的差值，称为真空值，以P v表示7、水静力学基本方程的几何意义，水力学意义：
Z + p / r = C
Z：计算点的位置高度，即计算点距计算基准面的高度；水力学中称为位置水头
P / r：称为压强高度，即测压管中水面至计算点的高度；水力学中称为压强水头
Z + p / r ：计算点处测压管中水面距计算基准面的高度。

当p=pr时（pr为相对压强），水力学中称为测管水头，当p=p abs时（p abs为绝对压强），水力学中称为静力水头
Z + p / r = C：静止液体中各点位置高度与压强高度之和不变。

水力学意义为静止液体中各点测管水头或静力水头相等
8、点压强的测量装置：
1、测压管
2、水银测压计
3、低压测压计
4、水银压差计
5、金属压力表
9、描述液体运动的两种方法：1、拉格朗日法2、欧拉法
10、流线：同一时刻与流场中各点运动速度矢量相切的曲线
11、流谱：一系列流线来描绘流场中的流动状况，由此构成的流线图称为流谱
12、流管：在流场中取一封闭的几何曲线，在此曲线上各点作流线则可构成一管状流面
13、流股：流管内的液流
14、过水断面：垂直于流线簇所取的断面
15、恒定流：运动要素不随时间变化的流动。

运动要素随时间变化的流动称为非恒定流。

16、均匀流：流线簇彼此呈平行直线的流动称为均匀流。

否则为非均匀流。

17、渐变流：流线簇彼此呈接近平行直线的流动
18、急变流：流线簇彼此不平行，流线间夹角大或流线曲率大的流动
19、有压流：过水断面的全部周界都与固体边界接触且无自由表面、液体压强大部分不等于大气压强的流动
20无压流或明渠流：过水断面部分周界具有自由表面的流动
21、连续性方程：液体质量守恒关系的表达式
22、理想液体元流能量方程各项意义
Z + p / r + 2u/2g = H （H为常数）
Z：计算点距基准面的位置高度，在水力学中称为位置水头；他表征单位重量液体的位置势能，简称单位位能
p / r 测压管中水面距计算点的压强高度，又称压强水头或单位重量液体的压力势能，简称单位压能
2
u/2g ：流速u所转化的高度。

即不计射流本身重量及空气阻力时，以速度u可铅垂向上
的喷射高度，又称流速水头。

又称单位液体所具有的动能，简称单位动能
H ：计算点处液体的总水头，又称单位总能。

理想液体元流的单位总能沿程守恒
23、水力学的三大定律：连续性方程、能量方程、动量方程
24、水流阻力：液体粘性及惯性对流动产生的阻力
25、流阻力有两类：
1、液体内摩擦力，它与液体流动的路程成正比，称为沿程阻力
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，称为局部阻力。

26、沿程阻力造成的水头损失，称为沿程水头损失，以h f 表示。

局部阻力造成的水头损失，称为局部水头损失，以h j 表示
27、层流：管中液体质点在流动中互不发生混掺而是在分层有序的流动，这种流动称为层流
28、紊流：液体质点互相混掺的无序无章流动，称为紊流
29、上临界流速：由层流突变为紊流时的临界流速
30、下临界流速：由紊流突变为层流时的临界流速
31、临界流速与管内径d 和流体密度p 成反比，与流体的动力粘度u 成正比
32、在实际液流中，由于液体与管壁间的附着力作用，在管壁上会有一层极薄层液体贴附在管壁上不动，其流速为零，此称为无滑动条件
33、粘性底层或层流底层：
34、水力光滑管：
35、水力粗糙管：
36、水力光滑管与水力粗糙管概念并无绝对不变的含义，绝对粗糙度是一个定值，它由加工过程造成，而粘性底层则与流动情况有关。

它与流速或雷诺数成反比关系，雷诺数越大，粘性底层越薄。

当雷诺数增大时，原为水力光滑管条件，也可能转化为水力粗糙管
37、谢才公式：v = C RJ J = h f / l Q = vA=A C
RJ 38、谢才系数：1、曼宁公式C =
61R n 2、巴甫洛夫斯基公式C = R y n 1 y=2.5n --0.13--0.75R （n --0.1）
39、液流边界层，又称附面层，粘性底层，它是液流近壁处粘滞性不可忽略的一个阻力流区
1、有压管流的管道又称有压管路。

2、有压管路的类型：按管路布设与其组成情况可分为简单管路与复杂管路。

按水力计算方法可分为短管与长管
3、明渠水流具有自由表面，其表面处相对压强为零，故又称为无压流
4、渠道底坡：渠道中沿程单位长度内的渠底高程变化值，称为渠道底坡，又称比降，以i 表示
5、按底坡特征，明渠可分为三类：
1、i>0时，渠底高程沿程下降的渠道，称为顺坡渠道
2、i=0时，渠底高程沿程不变的渠道，称为平坡渠道
3、i<0时渠底高程沿程上升的渠道，称为逆坡渠道
6、明渠均匀流的发生条件：
1、属恒定流流量沿程不变。

2、长直的棱柱形顺坡（i>0）渠道。

3、渠道粗率n及底坡i沿程不变
7、明渠水力最佳断面：当渠道过水断面面积A、糙率n及渠道底坡i一定时，过水能力（即流量）最大的断面形状，称为水利最佳断面形状，简称水利最佳断面
8、水利最佳断面可能不是经济上的最佳断面
9、单式断面：梯形、矩形等单一形式的断面
10、复式断面：由两个以上单式断面组合而成的多边形断面
11、明渠非均匀流的水力现象分为四类：
1、雍水曲线，即水深沿程增大的水面曲线
2、降水曲线，即水深沿程减小的水面曲线
3、水跌现象，即水面曲线急剧下降的水力现象
4、水跃现象，即渠中水深在局部渠段内呈突越性增大的水力现象
12、急流v>C;缓流v<C;临界流v=C(C为微波波速：微波波峰在静水中的传播速度)
13、佛汝德数Fr=(v/C)2；急流Fr>1，缓流Fr<1，临界流Fr=1
佛汝德数反映了水流惯性力与重力作用的对比关系。

当Fr>1时，即在明渠流中水流的惯性力占优势，微波只能向下游传播，不能向上游传播；当Fr<1时，即在缓流中重力对液流影响占优势微波既能向下游传播，又可向上游传播，惯性力对微波的制约作用不大；当Fr=1时，这是一种临界状态，惯性力与重力的作用相当。

自然微波此时只能向下游传播而不能向上游传播
14、在临界流时，势能是动能的两倍
15、临界底坡ik
1、i>ik,急坡渠道
2、i<ik,缓坡渠道
3、i=ik,临界坡渠道
临界流条件是不稳定的，在无压涵洞设计中，一般都应尽量避免选用临界底坡作涵洞底坡16、水跃的衔接方式有三种：
1、临界水跃
2、远离水跃
3、淹没式水跃
19、a1型水面曲线为雍水曲线，其水深沿程增大，C1型水面曲线也为雍水曲线，b1型水面曲线为降水曲线
20、堰的三种类型：1、薄壁堰2、实用堰3、宽顶堰
21、小桥涵的泄流图式与宽顶堰相同，因此，小桥涵又称无槛宽顶堰
22、堰的泄流情况分为两类：1、自由出流2、淹没出流
23、消能：消除或缩短泄流水建筑物下游急流段的工程措施
24、消能的方式：
1、底流式
2、挑流式
3、面流式
4、人工加糙（辅助消能工）
5、单级跌水或多级跌水
25、岩土的渗流特征主要有两项：1、透水性2、给水度
26、渗流简化模型：把渗流区概化为边界条件、流量、阻力及渗透压力与实际情况完全一样，但渗流区内并无岩土颗粒而是为水所充满的连续流动
27、渗流模型中的流速V只是一种虚构的流速
28、达西定律只适用于层流，及线性渗流
29、确定渗透系数的方法有三种：1、经验法2、实验室测定法3、现场测定法
30、井的类型：1、普通井（又称潜水井）2、自流井
31、普通井的分类：1、完全井，普通井的井底直达不透水层
2、不完全井，普通井的井底未达到不透水层的井
32、桥梁工程桥基施工中，通常所遇基坑排水，属于大口井渗流计算问题
33、桥涵水文的研究方法：1、数据整理法2、成因分析法3、地理综合法
34、流水的凹槽称为河槽，又称河道。

包括河槽在内的谷地称为河谷。

枯水期水流淹没的河槽称为主槽，又称基本河槽。

在洪水期水流淹没的河槽称为洪水河槽。

35、河流沿程的深水线称为中泓线，又称航线
36、泥沙的几何性质：
1、泥沙粒径d，又称等容粒径，泥沙颗粒形状极不规则，通常用与泥沙颗粒同体积的球体直径来表示，常用符号d，其单位为mm
2、平均粒径d ：沙样中各级配粒径的重力加权平均值
3、中值粒径d50 ：占沙样重力50%的泥沙粒径
4、d95 ：占沙样重力95%的泥沙粒径
37、泥沙的起动：河床上的泥沙在水流作用下由静止状态转变为运动状态的现象
38、起动流速：泥沙起动时的断面平均流速或垂线平均流速
39、输沙率：单位时间内通过断水面的泥沙重量，kN/s
40、含沙量单位体积浑水中所含泥沙的重量，kN/s
41、挟沙力：在一定水力条件和泥沙条件下，单位体积水流能够挟带泥沙的最大重量,kN/m3
42、建桥后的河床演变：
1、平原弯曲型河段（属于次稳定河段）
2、平原顺直河段（属于稳定性河段）
3、平原游荡性河段及山前区变迁性河段
4、山区河流
43、累积频率：等量或超量值随机变量频率的累计值
44、重现期：等量或超量值随机变量在多年观测中平均多少年或多少次可能再现得时距
45、重现期只是指长期内平均出现一次的时间间隔而不是固定的周期
46、对于设计洪峰流量或水位，有两种选样方法：1、年最大值法2、超大值法
47、离差系数Cv：系列对平均数的相对离散程度
48、偏差系数Cs：系列中的分布情况
49、常用的频率分析方法及其适用范围：
1、失措适线法，当经验累积频率点据较分散时宜用此法
2、三点适线法，适用于Cv<0.5，通常以试算Cs为主
3、距法，当缺乏实测资料或由历史调查资料推算设计时宜用此法（当有实测资料时，多用试错适线法或三点适线法）
50、按自然现象间相关密切程度可分为三类：
1、完全相关，即现象间存在函数关系
2、零相关，即现象间没有关系
3、统计相关，即现象间的近似关系
51、桥涵设计流量及水位推算方法：
1、按实测流量资料推算
2、按洪水调查资料推算
3、按暴雨资料推算
52、洪水调查工作包括：
1、河段勘测
2、现场访问
3、形态断面即计算河段选择
4、野外测量
53、按暴雨资料推算的推算公式有：
1、推理公式
2、径流简化公式
3、经验公式
54、桥位选择的一般要求：
1、服从路线总方向及建桥的特殊要求
2、桥轴线为直线或曲率小的平滑曲线，纵坡较小
3、少占农田，少拆迁，少淹没
4、有利于施工，如材料运输，场地布置，便桥架设等
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
55、桥位勘测的基本内容有：
1、选定桥位
2、桥位测量
3、水文调查
4、工程地质勘测
56、大中桥孔的水力计算特点是按自由出流情况，并允许桥下有一定的冲刷
57、桥孔长：设计水位条件下，梁桥台前缘之间的水面宽度，常以L表示
58、桥孔净长：桥长L扣除全部桥墩台厚度后的长度，常以Lj表示
59、桥长计算有两种方法：1、冲刷系数法2、经验公式法
60、标准跨径：对于梁式桥、板式桥，即桥墩中心线的距离
61、净跨：对于拱式桥、箱涵、圆管涵，标准跨径为其净跨
62、桥面标高：桥面中心线上最低点的标高
63、各种水面升高值的计算：
1、桥前最大壅水高度
2、桥下最大壅水高度
3、波浪高度
4、水拱高
5、河湾横比降超高
6、河床淤积高度
64、调治构造物按其对水流的作用可分为三类：
1、导流构造物
2、挑流构造物
3、底流构造物
65、桥墩台冲刷类型：
1、河床自然演变冲刷
2、桥下断面一般冲刷
3、墩台局部冲刷
66、墩台的局部冲刷深度：墩台因周围水流冲刷形成的冲刷坑最大深度，以h b表示
67、一般冲刷深度是从设计水位至一般冲刷线的最大深度，而局部冲刷深度则是从一般冲刷线至冲刷坑底的最大深度
68、桥下河槽最低冲刷线：桥梁墩台处桥下河床自然演变等因素冲刷深度h，一般冲刷深度h p及局部冲刷深度h b三者都完成后的最大水深线
69、小桥涵勘测与调查：
1、水文勘测与调查
2、小桥涵位置测量
3、小桥涵现场勘察内容
70、缓坡涵洞：当i<ik时（涵洞底坡为i，临界底坡为i k），称为缓坡涵洞
71、i>ik时，称为急坡涵洞，i=ik时，称为临界坡涵洞
72、长涵：洞长对过水能力有影响的涵洞
73、短涵：洞长对过水能力无影响的涵洞
74、小桥涵孔径估算方法当洪水不溢槽时，若水深小于0.5米，可取水面宽度的一半做孔径；若水深大于0.5米，可取水面宽度与沟底宽度和的一半作孔径。

当洪水溢槽时，常用沟顶宽，再考虑溢槽水深及泛滥宽度酌情加大桥孔孔径。

当有历史洪水位调查资料时，可按设计历史洪水位的水面宽度和水深估定
75、涵洞组成：涵洞组成的主体有洞口和洞身两大部分。

附属工程有：锥体、河床加固铺砌、路堤护坡、改沟渠道及其护砌、路堤边坡检查台阶等
76、涵洞洞口类型：端墙式、八字墙式、跌水井式
77、洞口基础：整体式与分离式两类。