四川大学《水 力 学》 课程教学大纲

《水力学》教学大纲

一、课程基本信息

课程名称（中、英文）：水力学（Hydraulics）

课程号（代码）：30619450

课程类别：（专业基础技术课）

学时：水工、农水100~116学时水文97~112学时

学分：5学分

二、教学目的及要求

水力学是水利类各专业必修的一门主要专业基础课。通过本课程的学习，使学生具有一定的理论基础，能正确区分流动类型、流动形态和局部流动现象，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；学会常见水利工程中的水力计算，并具备初步的试验量测技能，为学习后续课程和专业技术工作打下基础。

同时在教学过程中加强对学生能力的培养。教学中要注意处理好掌握知识和培养能力两者之间的辨证关系。

指导学生阅读参考书、文献和资料，培养学生自学获取知识的能力。重视实验环节，要求学生独立操作，并分析实验成果，以培养学生的动手能力和从事科学实验研究的能力。

三、教学内容

水力学是一门技术基础课，应当理论联系实际，以分析水流现象，揭示水流运动规律，加强水力学的基本概念和基本原理的讲解为主，不宜过分强调专业需要，以致削弱水力学基础理论的讲解。

（一）基本内容

0．绪论

(1) 液体的物理力学性质

(2) 理想液体和连续介质的概念及其应用。

1．水静力学

(1) 静水压强的基本公式、等压面概念和作用在平面、曲面上的静水总压力，压力体图的绘制。

(2) 压强的表示方法和压强单位较多，应讲解其关系，避免引起混乱；

(3) 几种质量力作用下的液体平衡，应结合例题讲解，以加强压强微分方程式理解和运用。

2. 水动力学基础

(1) 连续性方程、能量方程、动量方程是重点，这部分应讲深讲透，结合实例分析三大基本方程的应用条件和注意的问题及解题步骤，使学生正确理解其意义，通过习题熟练地掌握这些方程；

(2) 液体运动的两种方法，流线、迹线的概念及特点；流量、断面平均流速、渐变流和急变流动水压强分布的概念。

3．液流型态和水头损失

(1) 达西公式、层流紊流特征、雷诺数的物理意义和流态判别、沿程阻力和局部阻力是重点；

(2 )造成水头损失的原因及影响因素；

4．有压管道恒定流

(1) 短管和长管水力计算和水头线绘制是重点。

(2) 复杂管道的特点和基本公式解题的方法。

5．有压管中的非恒定流

(1) 水击过程、管道非恒定流的基本方程是重点；

(2) 应用水击连锁方程解题.

6．明渠恒定流

(1) 明渠均匀流的特性、佛汝德数物理概念及缓流、急流、临界流的判别，棱

柱体明渠水面曲线分析，水跃共轭水深计算是重点；

(2) 明渠均匀流水力计算；

(3)逐段试算法进行水面曲线计算；

(4) 河道水面曲线计算对水文专业学生要求掌握；

7．堰流及闸孔出流

(1) 堰流、闸孔出流的判别和过流能力的计算是重点；

(2) 堰闸的流量系数、侧收缩系数和淹没系数的选取；

(3) WES剖面。

8．泄水建筑物下游水流的衔接和消能

(1) 底流式消能的水力计算是重点；

(2) 迭代法进行溢流坝下游收缩断面水深计算；

(3) 挑流式消能主要分析挑流长度的挑坎尺寸，简提冲刷坑深度；

12．液体运动的流场理论

(1) 重点是液体运动的连续性方程、实际液体运动的微分方程及其物理

意义；

(2) 液体微团运动的基本形式，要使学生有一个正确的理解。讲授时以

说明物理概念和数学表达式的物理意义为主；

(3) 讲清理想液体和实际液体动水压强的区别及关系，可以不必详细推

导；

(4) 欧拉方程和纳维埃---斯托克斯方程是流体力学中的基本方程，应使

学生能正确地理解和分析应用。讲解中应与前面恒定流基本方程联系起来。

13．恒定平面势流

(1) 流网原理和绘制是重点；

(2) 说明势函数和流函数的物理概念及其关系，使学生有一个正确的理

解。

14．渗流

(1) 渗流的达西定律和电拟法是本章重点；

(2) 通过习题要求学生初步绘制流网和掌握用流网法求解渗流场的方

法；

(3) 电拟法中着重原理，配合实验使学生初步掌握电拟法的操作；

(4) 土坝渗流可以简提，不必详细讲解。

4．量纲分析和相似原理

(1) 定理应用和相似准则是重点；

(2) 着重指出无量纲数在表达普遍的水流规律中的重要意义；

(3) 使学生正确理解量纲合谐是分析流动的一个重要手段，说明相似的

重要性。

这部分内容头绪繁多，讲授中要点明各部分内容之明的关系，彼此紧密衔接，上下呼应，做到条理分明。讲完后应总结，使学生明确问题的提出、发展和结论，构成一个有机的整体；

5、液流型态和水头损失

(1) 水头损失的概念和分类，沿程水头损失和局部水头损失；

(2) 边界条件对水头损失的影响；

(3) 均匀流沿程水头损失与切应力关系，沿程水头损失的一般表达式：达西公式；

(4) 液体运动的两种型态及其判别：层流和紊流及其判别，雷诺数的物理意义；

(5) 圆管中层流运动及其沿程水头损失；

(6) 紊流特征：脉动现象、瞬时值、时均值、脉动值、紊动强度，紊动产生附加切应力，混合长度理论，粘性底层，紊流速度分布；

(7) 沿程阻力系数变化规律：沿程阻力系数λ与雷诺数和相对粗糙度的关系（尼库拉兹图），莫迪图，水力光滑区、过渡区和粗糙区的差别及计算各区λ值的经验公式；

(8) 沿程水头损失的经验公式：谢才公式、曼宁公式；

(9) 局部水头损失：局部水头损失的一般表达式，圆管突然放大的局部水头损失，局部阻力系数。

6、恒定有压管流

(1) 管道类型；

(2) 简单管道水力计算的基本公式；

(3) 简单管道水力计算的基本类型和实例；

(4) 复杂管道的水力计算：串联管道、并联管道、分岔管道、沿程均匀泄流管道（农水）管网（给排水）；

(5) 测压管水头线和总水头线绘制；

(6) 变水头管道泄流时间的计算。

7、非恒定有压管流

(1) 阀门突然关闭和逐渐关闭时管道中的水击：水击现象，水击波传播速度，直接水击和间接水击；

（2）管道非恒定流的基本方程：连续性方程和运动方程；

（3）水击的基本微分方程组：水击连续性方程、水击运动方程，水击连锁方程及其应用；

（4）调压井水面振荡简介。

8、明渠恒定水流

（1）明渠恒定均匀流

①明渠类型；

②②明渠均匀流的特性及产生的条件；

③明渠均匀流计算公式；

④水力最佳断面和允许流速；

⑤明渠均匀流水力计算类型；

⑥粗糙度不同的明渠和复式断面明渠的水力计算。

（2）明渠恒定非均匀流