第十章水力学与桥涵水文

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水力学及桥涵水文教案

2、研究方法是将实际流体假想为理想流体；3、符合牛顿内摩擦定律；4、各物理性质及之间的换算关系。

思考题、讨论题、作业教学后记授课题目水静力学授课类型讲授首次授课时间2009年 9 月 10 日学时2教学目标理解和掌握流体静压强及其特性；（2）掌握流体静压强的分布规律及点压强的计算（利用等压面），(3)掌握流体静压强的量测和表示方法；重点与难点重点: 静压强及其特性，水静力学基本方程,及静水压强的量度难点:水静力学基本方程教学手段与方法多媒体教学过程：（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等）提问： 1、粘滞性2、作用在流体上的力：3. 理想液体与连续介质的概念上次课内容回顾及本次课内容引出：2.1 流体静压强及其特性一、流体静压强设作用在m 点周围微小面积A ∆上的合力为P ∆，根据压强的定义，其平均压强为=p AP ∆∆ （N/m 2）当面积A ∆无限缩小到m 点时，则得Ap P ∆∆∆0A lim→= （N/m 2或a p ）图2.2.1 静止液体中的分离体p ——外部流体作用在流体内部m 点上而产生的压力，称流体静压力。

流体静压强——作用在单位面积上的力。

二、流体静压强的特性流体静压强有两个重要特性： (1) 垂直性 (2)各向等值性三、帕斯卡定律（自学）要点：1什么是帕斯卡定律？2、帕斯卡定律的适用条件？3、帕斯卡定律有哪些应用？四、等压面在平衡流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。

特征：（1）等压面为等势面。

（2）等压面是一个垂直于质量力的面。

2.2 流体静力学基本方程一、静止液体中压强分布规律如图示。

单位质量力J 在各轴上的投影为0=X 0=Y g Z -=代入式 dz gdz dz g dp γρρ-=-=-=)(或0=+dz dpγ积分得 c pz =+γ（常数）——静止液体中压强的分布规律，称流体静力学基本方程。

图2.3.1 重力平衡液体对静止流体中1、2两点，可写成如下形式 γγ2211p z p z +=+由上式看出：（1）当21p p =时，则21z z =，即等压面为水平面。

水力学与桥涵水文

水力学与桥涵水文《水力学与桥涵水文》复习资料（公式不能正常显示）第一章绪论一、学习要点：1.连续介质和理想液体的概念；2.液体的基本特征和主要物理性质，特别是液体的粘滞性和牛顿内摩擦定律及其应用条件；3.作用在液体上的两种力。

二、有关名词解释1、“连续介质”概念对于液体的宏观运动来说，可以把液体视为由无数质点组成、没有间隙的连续体，并认为液体的各物理量的变化也是连续的。

这种假设的连续体称为“连续介质”。

可用连续函数表达液体中各物理量的变化关系。

2、液体质点微观上充分大，宏观上充分小的液体微团，称为液体质点3、易流动性静止时，液体不能承受切力、抵抗剪切变形的特性4、粘滞性在运动状态下，液体所具有的抵抗剪切变形的能力5、液体内摩擦力剪切变形过程中，液体内部层流间出现成对的切力6、气化液体分子逸出液面向空间扩散的现象。

7、表面张力沿液面自由表面，液体分子引力所产生的张力三、主要知识点1、为什么要学水力学与桥涵水文？水力学不但是桥涵孔径、管道渠道设计的基本理论，也是水文资料收集与整理的理论依据，水文分析与计算的结果则是桥涵水力学理论计算必不可少的数据，水力水文计算结果是桥涵布设与结构设计的依据。

2、水力学的任务及应用（1）任务以水为模型研究液体的平衡与运动的规律，侧重于演绎推导及原理方法的应用。

（2）应用（作用）在交通土建、市政工程、水利、环境保护、机械制造、石油工业等方面都有广泛应用。

3、桥涵水文的作用依靠数理统计分析方法，分析实地调查勘测的河川水文资料，预示桥涵工程可能遭遇的未来水文情势，为桥涵设计提供设计依据。

4、连续介质假说（1753年欧拉）假说内容：即认为液体和气体充满一个空间时，分子间没有间隙，是一种连续介质，其物理性质和运动要素都是连续分布的。

5、理论分析方法的步骤①、对液体流动现象作物理描述，建立液体运动的力学模型。

②、以液体质点作对象，运用机械运动的普通规律建立液体运动的质量守恒、动量定律等微分方程。

《水力学及桥涵水文》课程教学大纲

《水力学及桥涵水文》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程性质与定位《水力学及桥涵水文》是非水利类土木工程专业的一门技术基础课程，本课程内容包括两个方面：水力学的任务是以水为模型研究液体平衡和运动规律，侧重演绎推导和原理方法的运用，在交通土建、市政工程、水利和环境保护等领域都有广泛的应用；桥涵水文依靠实地调查的水文资料，应用数理统计分析方法选择设计值，通过水力学中的水力计算原理解决工程问题，以此预估桥涵工程可能遭遇的水文情势。

《水力学及桥涵水文》以微积分原理、微分方程、静力学、运动学和动力学分析、应力分析、数理统计原理等数学、力学知识作为基础，因此需要《高等数学》、《理论力学》、《材料力学》、《概率论与数理统计》等作为其先修课程。

而桥涵水文等知识为《桥梁工程》等专业课作前期基础理论准备和专业素质培养。

三、课程目标1.知识目标在学完本课程之后，学生能够：①能够正确理解水力学的基本概念；②掌握总流连续性方程、能量方程及其应用；③掌握水力计算的基本公式与计算；④认识水文现象的一般规律，掌握工程水文有关的基本概念、基本原理、基本方法；⑤掌握设计流量的推算方法；⑥掌握大中桥的孔径计算和标高计算；⑦掌握桥梁墩台的冲刷计算。

2.能力目标①静水压强分布图的绘图能力和能够正确计算平板上静水总压力；②能够综合运用连续方程和伯努利方程求解过水断面压强和流量；③对本专业常见的水流问题,具有分析和计算能力，主要包括：管道及明渠的断面尺寸和有压管道和明渠过流能力的确定；④根据水文资料绘制经验和理论频率曲线以及求相应设计流量的能力；⑤根据设计值确定大中桥孔径以及确定基础埋深的能力；⑥基本的水力学实验操作能力；⑦工程项目中实际问题的分析与解决的能力。

3.素质目标①查取资料获取信息的能力；②能够自主学习新知识、新技术、新规范、新标准，具备可持续发展的能力；③独立制定计划并完成任务，并对完成的成果进行展示、分析、评价和总结的能力；④融会贯通应用知识的能力，逻辑思维与创新思维能力；⑤归纳、推理与小结能力；⑥工程意识、质量意识与社会责任意识。

水力学与桥涵水文试题及答案

1临界xx：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造床流量：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、桥孔净长：桥孔长度扣除全部桥墩宽度后的长度成为桥孔净长。

4、抽样误差：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、易流动性：静止时，液体不能承受切力、抵抗剪切变形的特性。

2、局部阻力：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、弯曲系数：河道全长与河源到xx的直线xxxx。

4、河槽集流：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、设计流量：符合规定频率标准的流量。

1、xx均匀流：水流的水深、断面平均流速沿程都不变的均匀流动。

2、流域：一条河流两侧汇集水流的区域称为该河流的流域。

3、河相关系：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、冲止流速：桥下一般冲刷停止时垂线平均流速。

5、xx频率：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、临界水深：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、径流总量：一段时间内通过河流过水断面的总水量。

3、造床流量：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、桥孔xx：设计水位上两桥台前缘之间的水面宽度。

5、含沙量：单位体积的水流所含悬移质的数量。

三、问答题（2、3、4、5、6每题7分，1题5分，共40分）1、xx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。

水力学与桥涵水文课后习题答案

水力学与桥涵水文课后习题答案第一章习题1.1 解：水温为30度时水的密度)/(79.9953m kg =ρ质量)(9957.0001.0*7.995kg v M ===ρ重力N Mg G 75786.98.9*9957.0===1.2 解：密度)/(135905.0/67953m kg v M ===ρ重度)/(1331828.9*135903m kN g ===ργ1.3 解：4℃时水的密度为1000(3/m kg )100℃时水的密度为958.4(3/m kg )假定1000kg 的水)(11000/1000)4(3m v ==)(0434.14.958/1000)100(3m v ==则体积增加百分比为%34.4%100*110434.1=-=∆v1.4 解：压缩系数)/(10*102.5)98000*198000*5(5001.0210N m dp v dv-=---=-=β 弹性系数)/(10*96.1129m N K ==β1.5 解：运动粘滞系数为动力粘滞系数与密度的比值)/(71.93m kN =γ)*(10*599.03s Pa -=μ610*605.01000*71.98.9*000599.0*-=====γμγμρμυgg)/(2s m1-8 解：剪切力不是均匀分布rdr dA π2=，δϖrdy du=dr r r r dr r dT δμϖπδϖπμ32**2*==δπμϖδπμϖδπμϖ320242244203d d r dr r T d===⎰积分后得δπμϖ324d T =1.9 解：cm D 12=，cm d 96.11=，cm l 14=，s Pa *172.0=μ，s m v /1=接触面面积2220526.010*14*10*96.11*1415.3)2(2m l d A ===--π 作用力N y v A dy dv A F 2.4510*2/)96.1112(1*172.0*0526.02=-===-μμ第二章习题 2-2 解：玻璃管的自由表面为等压面，液体的质量力包括重力、一个虚构的方向向左的惯性力，所以单位质量力的三个分量为：g Z Y a X -==-=,0,，带入液体平衡微分方程有：)(gdz adx dp --=ρ 积分得：C gz ax p +--=)(ρ当0,30==z x 时0p p =，当00,5p p x z ===时，从而有g a 530=，得2/63.16/8.9s m a ==2-3 解：1-1面为等压面，并且大气相通，相对压强为0，有00=+h p γ 所以得)(54.48.95.44m h == 水下0.3m 处相对压强)(56.418.9*3.05.443.00KPa p p -=+-=+=γ绝对压强)(44.569856.41KPa p p p a =+-=+='真空度)(24.4)(56.4144.5698m KPa p P p a v ==-='-=测压管水头)(54.48.956.413.0m pz -=-+-=+γ 2-4 解：2点与大气连通，相对压强02=p0*)(2211==-+p h h p γ，所以KPa h h p 606.48.9*)68.015.1(*)(211-=--=--=γ3322*)(p h h p =-+γ，所以KPa h h p 352.28.9*)44.068.0(*)(0323=-=-+=γ3点和4点压强相等，所以有KPa p p 352.234==2-8 解：设水的作用力为1P ，作用点距C 点的斜长为1e设油的作用力为2P ，作用点距B 点的斜长为2e根据已知条件有：KN h P 62.432*8*211*32***21111===γKN h h h P 107.411*34*))**(*(212211112=++=γγγ 385.032*31311===AC e 943.0)2*8.91*81*82*8.91*8*1*8*2(34*31)2(*23*3122211112211112=++++=++++=h h h h h h h e γγγγγγ合力KN P P P 727.45107.4162.421=+=+=21,P P 对B 点求距之和与合力P 对B 点求距相等，因而有e P e P e hP **)60sin (*22121=++︒得)(12.1m e =算法二：压强分布图分三部分，两个三角形，一个矩形)(62.432*1*8*211*60sin *211111KN h h P ==︒=γ385.032*3160sin 3111==︒=h e)(632.2234*2*8.9*211*60sin *212222KN h h P ==︒=γ77.034*3160sin 3122==︒=h e)(475.18232*1*81*60sin *2113KN hh P ==︒=γ155.1342160sin 2123==︒=h e)(727.45475.18632.2262.4321KN P P P P =++=++=Pe e P e P h e P =++︒+3322211)60sin (得)(12.1m e =2-9解：设左边静水总压力为1P ，作用点距水闸底距离（斜长）为1e ，右边静水总压力为2P ，作用点距水闸底距离（斜长）为2e ，)(72.2722*8.9*2*211KN p ==，)(94.022*311m e ==)(49.226.0*8.9*6.0*212KN p ==，)(28.026.0*312m e ==由题意知，当1p ，2p 对o 点力矩相等时，闸门将会自动打开，所以有)(*)(*2211e x p e x p -=- 则，)(008.149.272.2728.0*49.294.0*72.27**212211m p p e p e p x =--=--=2-10解：此题只可采用解析法求解面积)(785.01*1415.3*4141222m D A ===π)(09.23785.0*3*8.9KN A h P c ===γ049.05.0*1415.3*414144===r Ic π464.323323===hyc518.05.0785.0*464.3049.0)(=+=+-+=+-=r yc ycA Icyc r y y oD c DP 和F 对o 点力矩相等时，F 即为所求oD P D F **21=所以)(9.232*09.23*518.02**KN P oD F ===2-11解：)(78410*4*2*8.9*111KN A h P x c x ===γ（方向向右）)(19610*2*1*8.9**222KN A h P x c x ===γ（方向向左）所以)(588196784KN P x =-=（方向向右）)(92310*2**43*8.92KN V P z ===πγ（方向向上）（V 为43圆柱）所以)(10949235882222KN P P P z x =+=+=角度︒==5.57arctan Px Pzα2-12解：由题意画压力体图得知压力体为一个圆柱减一个半球（作用力方向向上） )(8.71)1*34*213*1*1415.3(*8.9)**34*21(*8.93232KN r H r V P =-=-==ππγ2-132-14(a)(b)(c)(d)第三章习题内容简单回顾：水力学三大方程1.连续方程：总流各断面所通过的流量是相同的，（对理想液体和实际液体的各种流动状态都适用）表达式为：21Q Q =，或者2211A v A v =2.能量方程：ϖαγαγh gv p z gv p z +++=++222222221111γpz +表示过水断面上单位重量液体具有的势能；gv 22α表示过水断面上单位重量液体具有的平均动能； ϖh 表示在1、2两过水断面之间单位重量液体的平均水头损失。

水力学与桥涵水文绪论课件

c 、粘度
1）μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa·s”。
动力黏度是液体黏性大小的度量，μ值越大，液体越
粘，流动性越差。
2）ν是运动粘度：粘度μ与密度ρ的比值为液体的
运动粘度ν。
单位：m2/s
d 、无黏性液体：指无粘性即μ=0的液体。
例1-1一底面积为40cm×45cm，高1cm的木块，质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动。已知速度v=1m/s，δ=1mm，求润滑油的动力粘度系数。
若液体的原体积为V，压强增加dP后，体积变化为 dV，则压缩系数为：
dV /V 1 dV
dP V dP
由于液体受压体积减小，dP与dV异号，以使к为正值；其值愈大，愈容易压缩。к的单位是“1/Pa”。
根据增压前后质量无变化
dm d(V ) dV Vd 0
得
dV d V
1 d dP
施工阶段，对施工期间的水文情况有所了解。
中小桥梁及涵洞工程：因施工期限较短，一般尽量安排在枯水期间施工；
大桥和特大桥工程：施工期限较长，在安排水中桥墩基础及水下墩身施工时，一方面，为了确定临时性建筑物（如围堰）的尺寸，必须预先估计整个施工期间的天然来水情况，需要通过对多年年内水文变化过程的分析计算来解决；另一方面，为了安排施工的日常工作，必须了解近期内更为确切的来水情况，需要进行水文预报。
抽象（近似），提出合理的理论模型，对其根据机械运动的普遍规律，建立控制液体运动的闭合方程组，将原来的具体流动问题转化为数学问题，在相应的边界条件和初始条件下求解。关键：提出理论模型，并能运用数学方法求出理论结果，达到揭示液体运动规律的目的。
主要定理：（1）质量守恒定律：
（2）动量守恒定律：

水力学与桥涵水文(教学大纲)

《水力学与桥涵水文》教学大纲课程类别：专业主干课课程名称：水力学与桥涵水文开课单位：交通工程学院总学时：60学分：4 适用专业：道路桥梁工程技术专业课程内容：本课程有五大部分主要内容。

即：1 水静力学部分。

主要学习静水压强规律及其对水工结构总作用力的计算方法；2 水动力学与水流能量损失部分。

主要学习恒定流的连续性方程、能量方程、动量方程以及水流能量损失的类型和计算方法；3 水工结构的水力计算方法部分。

主要学习有压流和无压流、堰流、渗流的计算方法，并掌握泄水建筑物下游的消能方法；四、水文统计与设计流量推算方法部分。

主要学习利用数理统计方法进行的设计流量推算方法和应用各种理论、经验公式进行的设计流量和设计水位的推算方法；五、河流运动演变规律与桥位勘测设计计算部分。

主要学习和认识河川的形成、运动与演变规律，掌握河床冲刷的计算，重点掌握与桥涵有关的水力计算问题。

一、课程的性质和目的本课程是道路桥梁工程技术专业专业必修课。

它的任务是使学生掌握必要的水力学与桥涵水文学的基本概念、基本理论、基本计算方法和基本实验技能，为今后学习相关专业课程、从事专业工作和科学研究工作打下一定的基础。

二、课程教学内容第一章绪论要求深刻理解与熟悉掌握的重点内容有：1.液体的主要物理性质：2.作用在液体上的力。

要求一般理解与掌握的内容有：3. 液体的连续介质假设。

难点：单位质量力及其合成与分解。

第二章水静力学要求深刻理解与熟悉掌握的重点内容有：1. 静水压强的特性；2. 液体平衡微分方程；3. 重力作用下静水压强的基本方程；4. 作用在曲面壁上的静水总压力。

要求一般理解与掌握的内容有：1. 液体压强等值传递原理、连通器原理、压强计量单位等；2. 作用在平面壁上的静水总压力。

难点：1.液体平衡微分方程的应用；2.压力体概念；3.静水总压力作用点的确定。

第三章水动力学要求深刻理解与熟悉掌握的重点内容有：1.液体运动的基本概念；2.总流连续性方程；3.实际液体的总流能量方程；4.总流动量方程。

水力学及桥涵水文的复习

水力学与桥涵水文高频考点1.牛顿内摩擦定律的定义。

2.什么是测压管水头。

3.均匀流、非均匀流与恒定流，非恒定流相互之间是否同时存在。

4.理解断面比能曲线。

5.水面线的特点。

如：怎么分区？水面线是降水还是壅水等？6.测量不同泥沙粒径的方法。

7.位置特征参数有哪些？8.在工程实际中，多采用什么公式计算累积频率。

9.对于理想液体，过堰水流无水头损失，其流量系数等于多少？10.桥长计算有哪两种方法11.作用在液体上的力的分类。

12.在运动状态下，液体所具有的抵抗剪切变形的能力称为粘滞性。

13.实压力体和虚压力体。

14.绝对压强、相对压强、真空？15.恒定流、过水断面、局部水头损失的定义16.均匀流基本方程为τ0=γRJ。

17.径流形成过程一般可分为哪几个阶段？18.按下游水位对堰流过水能力的影响程度，堰流情况可分为自由出流和淹没出流。

19.简单相关和复相关，总体和样本的定义20.建桥后河床冲刷由组成？21.冲止流速设计洪水流量的定义。

22.对于梁式桥、板式桥，标准跨径指桥墩中心线的距离。

23.按暴雨资料推算设计流量多适合小流域地区。

24.对于小桥涵，其桥下一般采用铺砌加固。

25.涵洞可分为有压涵洞、半压涵洞和无压涵洞。

26.确定桥涵设计流量有几种途径？27.绘制经验累积频率曲线的步骤28.按照河床演变特点可将河段分为哪几类29.试解释冲刷系数，桥孔长和桥孔净长。

30.什么是几率？什么是频率？二者有什么区别？31.已知水深会计算平面闸门上静水总压力的大小及作用点位置。

（绘图说明）32.已知流量、管径、管长及运动粘滞系数，会判定水流流态，会计算沿程阻力系数及为保持水流为层流时的水头差最大值。

33.已知水位差、管径管长等，以及局部阻力系数及沿程阻力系数等会计算泄流量Q。

34.会计算水流的作用力。

（建立坐标系，使用动量方程、能量方程及连续方程等）35.会计算梯形断面的断面要素，使用谢才公式计算流量。

36.注意：计算一定要细心、准确，会计算梯形的基本断面参数，圆形断面面积与直径的平方成正比。

2019精品工学水力学与桥涵水文化学

理论方法中，流体力学引用的主要定理有：（1）质量守恒定律：
（2）动量守恒定律：
（3）牛顿运动第二定律：
（4）机械能转化与守恒定律：动能+压能+位能+能量损失 =const 由于纯理论研究方法在数学上存在一定的困难，因此亦采用数理分析法求解，即总流分析方法与代数方程为主的求解方法：理论公式+经验系数，经验公式，二维微分方程，基础流体力学（应用流体力学）、水力学。
P一定，dT增大，dV增大 2.液体的可压缩性和热膨胀性
液体的压缩系数к和体积弹性模量K 液体的压缩系数к表示为在一定的温度下，压强增加1个单位，体积的相对缩小率。即为在一定温度下，体积的相对减小值与压强增加值的比值。
水力学属于物理学中力学的一个分支，它的任务是以水为模型研究液体平衡与运动的规律、侧重与演绎推倒及原理方法的应用，在交通土建、市政工程、水利、环境保护、机械制造、石油工业、金属冶炼、化学工业等方面都有广泛的应用。总的说来，水力学的研究方法包含理论分析、实验验证与补充、并利用现代化的电子技术快速求解。桥涵水文属于工程河川水文学范畴并独具专业性应用特点。它主要依靠数理统计分析方法，分析实地调查勘测的河川水文资料，预示桥涵工程可能遭遇的未来水文情势、为桥涵设计提供必不可少的设计数据。
c 粘度
1）μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa·s”。动力黏度是液体黏
性大小的度量，μ值越大，液体越粘，流动性越差。
2）ν是运动粘度：由于粘度μ和密度ρ都是液体的内在属性，在分析
粘性液体运动规律时，μ和ρ经常以比的形式出现，将其定义为液体的
运动粘度ν。

，单位：m2/s
说明：1）液体粘度随温度升高而减小。

水力学与桥涵水文教学设计

水力学与桥涵水文教学设计水力学与桥涵水文是土木工程中的重要学科，涉及到水文学、水力设计和结构设计等多个方面。

在教学中，如何科学地设计教学内容和方法，提高学生的学习兴趣和水平，是每个教师需要思考和解决的问题。

本文将探讨水力学和桥涵水文教学的设计及教学思路。

1. 水力学教学设计1.1 理论课程水力学是土木工程中的基础科学，包括静水、流体动力学和水力机械等多个部分。

水力学课程的教学设计应该遵守一下原则：•突出现代水利工程的发展和应用；•着重讲述水能的转换和利用；•通过案例和实例让学生了解相关工程实践；•借助多媒体手段，增强课程的视觉效果。

在教学实践中，我会多运用PowerPoint、视频、3D动画来辅助授课，为学生呈现出更加直观、生动的学习内容。

在讲授过程中，我也会借助学生会了解目前水力学研究的进展状况和应用领域，例如水电站、生态恢复等方面。

1.2 实验课程水力学实验课程是非常重要的部分，是培养学生实践能力的重要途径。

实验内容的设计应该充分考虑学生的实践操作能力和专业素养的培养需求。

对于实验课程的设计，我会采取如下方法：•按照课程要求，设计一系列与水力学相关的实验，包括湍流、水流加速度、流量测量及水动力机械实验等；•着重注重实验安全、实验数据准确性和实验结果的分析和解释；•引导学生发现实验现象背后的物理、化学机理，提高实验指导能力和实验数据分析能力；•对于实验成果进行及时评价和反馈。

2. 桥涵水文教学设计桥涵水文是土木工程中涉及到水文学和结构设计的重要学科，适合于开设交通电建、水利水电等相关专业的学生学习。

在数学分析各个环节的基础上，桥涵水文的教学也需要注重其应用性。

以下是一些关于教学设计的思路：2.1 理论课程桥涵水文教学应该注重理论初步的概括以及工程实践的具体应用。

在教学中，可以使用PPT、讲解和实例分析等多种手段组织课堂教学。

课程应重点解释以下内容：•钻研现代桥涵工程的发展与应用•整理桥涵水文的理论知识•解释桥涵设计的方法，并且强调设计实用性•明确桥涵工程现代数字化模拟的意义2.2 实验课程桥涵水文实验是通过实验操作，验证桥涵水文的理论知识，增强学生的实际操作能力和综合素质。

水力学与桥涵水文课程教学大纲

水力学与桥涵水文课程教学大纲课程名称：水力学与桥涵水文英文名称：Hydraulics and Bridge Hydrology课程编码：x2071611学时数：48其中实践学时数：0 课外学时数：0学分数：3.0适用专业：道路桥梁与渡河工程一、课程简介《水力学与桥涵水文》是道路桥梁与渡河工程专业一门重要专业基础课。

课程内容包括水力学基本知识、河川水文基础知识和桥涵水文一般水力问题计算。

通过《水力学与桥涵水文》课程的学习，使学生了解河川径流的形成和影响因素，理解水文统计的基本知识，利用观测资料推求设计洪水、掌握桥涵工程中一般水力问题的计算方法，能基本确定桥涵位置，掌握确定桥梁孔径及进行设计流量的计算，确定桥涵墩台基础的埋深位置及桥面的合理标高，提高分析桥涵水力问题能力，并为从事道桥工程打下良好基础。

二、课程目标与毕业要求关系表三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）水静力学1. 教学内容静水压强及特性，液体平衡微分方程，重力下静水压强分布，静水总压力。

2. 基本要求（1）了解部分：重力下静水压强分布；（2）理解部分：液体平衡微分方程公式；（3）掌握部分：静水压强的测量方法；（4）熟练掌握：静水总压力的计算。

3. 重点和难点（1）重点：静水总压力的计算；（2）难点：液体平衡微分方程公式的求解。

（二）水动力学基础1. 教学内容桥梁发展概况，桥梁的组成及分类，桥梁总体规划和设计要点，桥梁的设计荷载。

2. 基本要求（1）了解部分：恒定流的基本原理；（2）理解部分：液流的能量转化现象，掌握求解恒定流的能量方程方法；（3）掌握部分：恒定流的连续方程的求解；（4）熟练掌握：恒定流的连续方程的求解后的核对。

3. 重点和难点（1）重点：恒定流的连续方程的求解；（2）难点：运用恒定流的动量方程解决运动液体与固体边壁间的相互作用问题。

（三）明渠均匀流与非均匀流1. 教学内容明渠均匀流的基本公式、水力计算，复式断面渠道的水力计算，断面比能与临界水深。

水力学与桥涵水文

水力学与桥涵水文1.液体质点完全充满空间而没有任何空隙存在，其物理性质和运动要素在空间和时间上都是连续的，即连续介质，我们称之为连续介质假定。

2.在分析水力学问题是，为了简化期间，有时不考虑液体粘滞性的影响，这种假想无粘滞性的液体称为理想液体，而具有粘滞性的液体则称为实际液体。

分析理想液体所获得的研究成果作为进一步探究实际液体运动规律的手段，我们将这种处理方法称之为理想液体假定。

此假定与连续介质假定、不可压缩液体假定统称为水力学三大假定。

3.液体总是与周围介质相接触，其中液体和气体的交换面，称之为自由面。

凡通过这种接触面而起作用的力，称之为表面力。

作用于每个液体质点并通过液体的质量而起作用的力，称为质量力。

4.静水压强有两个特性：一是它的方向和作用面的内法线方向一致；二是任意一点上各个方向的静水压强的大小都相等。

5.液体中压强相等的各点组成的面叫做等压面。

静止液体的自由表面，就可以看做是一个水平的等压面、6.以设想的不存在任何气体的绝对真空状态但作为计算零点的压强称为绝对压强。

以当地大气压作为计算零点的压强称为相对压强。

7.静水压强基本方程z+p/γ=C的能量意义表明：在静止液体中，单位重力液体势能是守恒的。

同时，位能与压能之间可以相互转化，位置水头大些，压强水头就小些，位能小些，压能就大些。

其水力学意义为：各点测压管水头的连线为测压管水头线，z+p/γ=C表明静止液体中各点测压管水头相等，测压管水头线为水平线。

8.当流场中的所有流线是相互平行的直线时，该流动称为均匀流。

若流场中的流线不是相互平行的直线，这样的流动称为非均匀流。

当流场中的流线虽然不是相互平行的直线，但几乎近似于平行的直线流动，称为渐变流。

若水流的流线之间夹角很大或流线弯曲较大，这种水流称为急变流。

9.能量方程的应用条件：①均质不可压缩液体的恒定流；②作用在液体上的质量力只有重力；③建立在能量关系的两个过水断面，必须符合均匀流或渐变流条件，但在所取得两个过水断面之间，允许存在急变流；④在所取的两个过水断面之间，总流的流量保持不变（没有分流或汇流情况）；在两个过水断面之间除水头损失以外，没有其他机械能输入或输出。

水力学与桥涵水文第十章

已知：n年实测数据系列，n个xi（年最大值法）将xi按大到小的顺序排列（不论年序）；统计每一个xi对应的频数fi和累积频数mi；根据维泊尔公式计算Pi；在海森格率纸上点绘xi～Pi点据；用光滑的曲线将xi～Pi点据连成经验累积频率曲线。
11
10-2 经验累积频率曲线
设计频率标准（设计频率）——国家标准、规范规定的各种等级工程的容许破坏率或要求达到的安全率。
蒲丰(Buffon)
皮尔逊 (K· Pearson) 皮尔逊
4040
12000 24000
2048
6019 12012
0.5080
0.5016 0.5005
5
10-1 基本概念
累积频率与重现期
累积频率——（在多次重复随机试验中），等量或超量出现的次数（累积频数）与总观测次数之比。
m( x xi ) P( x xi ) 定义式：或 n m P n
国家
中国、奥地利、保加利亚、匈牙利、波兰、罗马尼亚、瑞士、泰国美国、澳大利亚、加拿大、新西兰、墨西哥
1/100 1/50 1/25 按具体情况确定按具体情况确定
12
10-2 经验累积频率曲线
经验累积频率曲线的绘制和延长问题
绘图不规范外延任意性大
（图 10-2）
13
10-3 理论累积频率曲线
频率密度曲线与累积频率曲线的关系
随机变量增量∆x，频率增量∆P，平均频率密度为∆P/∆x，则
f1 f 2 f 3 f i m( x xi ) n n （10-7）
例某断面40年实测水位资料，从中每一年取一个最高水位组成样本系列，其中有2年为4.0米，有10 年为3.5米，有16年为2.9米，有9年为2.5米，有3 年为1.9米。列表计算各个水位的频率和累积频率。

水力学与桥涵水文复习资料

《水力学与桥涵水文》复习资料第一章绪论二、有关名词解释1、“连续介质”概念对于液体的宏观运动来说，可以把液体视为由无数质点组成、没有间隙的连续体，并认为液体的各物理量的变化也是连续的。

这种假设的连续体称为“连续介质”。

可用连续函数表达液体中各物理量的变化关系。

2、水力学的任务及应用（1）任务以水为模型研究液体的平衡与运动的规律，侧重于演绎推导及原理方法的应用。

（2）应用（作用）在交通土建、市政工程、水利、环境保护、机械制造、石油工业等方面都有广泛应用。

3、桥涵水文的作用依靠数理统计分析方法，分析实地调查勘测的河川水文资料，预示桥涵工程可能遭遇的未来水文情势，为桥涵设计提供设计依据。

5、理论分析方法的步骤①、对液体流动现象作物理描述，建立液体运动的力学模型。

②、以液体质点作对象，运用机械运动的普通规律建立液体运动的质量守恒、动量定律等微分方程。

③、求解，确定液体质点各水力要素（如压强、流速等）的空间分布。

6、实验方法（常用的有）①、原型观测——实际工程建筑物②、模型试验——按一定比例缩小或放大建筑物7、水密度变化情况及工程处理措施①、在标准大气压下，t=4ºC 时水的密度最大，ρ=1000kg/m 3;t=0ºC ～30ºC, 密度只减小0.4%，但当t=80ºC ～100ºC ，密度减少达2.8%～4%；（不同温度下水的物理性质表现见表1-1 P4）[工程处理措施]：在温差较大的热水循环系统中应设膨胀接头或膨胀水箱以防管道或容器被水胀裂。

《水力学与桥涵水》课件

《水力学与桥涵水》PPT课件
# 水力学与桥涵水 PPT ## 简介 - 什么是水力学？ - 水力学在桥涵设计中的应用
水力学基础
1
流体力学
理解流体行为的基础原理，包括密度、
压力和速度
2
压力和流速等概念。
探索水力学中的压力和速度的重要性，
如何计算和应用。
3
流量和流速
学习如何测量和计算水流的流量和流速，以及其在水力学中的应用。
3 风险评估与风险控制
如何评估和控制与水力学相关的风险，确保桥涵的安全性和可靠性。
桥涵设计中的水力学问题
桥梁与水的交互作用
研究桥梁和水之间的相互作用，包括水流对桥梁的冲击和浸泡等。

选择合适的桥下形式
考虑水力学因素来选择最适合特定环境的桥下形式，确保水流通畅。
防洪措施的设计
提出有效的防洪措施，以应对洪水和暴雨带来的水流冲击。
成功案例
三峡大坝的设计
介绍三峡大坝的水利工程设计及与水力学相关的挑战和解决方案。
北京南水北调中线工程中的水利工程
探索南水北调中线工程中涉及的水利工程设计及水力学问题的解决方案。
总结
水力学在桥涵设计中起到重要作用，合理运用水力学知识可以提高设计质量和工程安全性。
内部水力学问题
水流特性
深入了解水流的特性，包括湍流、层流和渠道流等。
阻力
研究水流中的阻力以及如何减少和控制阻力。
土力作用
了解水对土壤的作用力，以及如何处理与桥涵相关的土壤问题。
外部水力学问题
1 建筑物防洪设计
探索如何设计建筑物以抵御洪水和暴雨引起的水流问题。
2 水流对桥梁的影响
分析水流对桥梁结构的挑战和影响，并提出相应的解决方案。

水力学与桥涵水文下篇公式笔记

水力学与桥涵水文下篇公式笔记河流比降：任意河段首尾两端的高度差与长度之比。

也称为坡度。

（%）??????????????==I：河底或河流水面比降Z1，Z2：分别为河段首端和终端的高程L：河段长度降水深度（mm）：单位时间的降水量?????= △H：降水量△t：降水历时按水量平衡条件：h=??????μtcH：一次暴雨总降水量（mm）I：降雨的初损量（mm/h）tc：净雨历时或产流历时（h）μ：后损的平均下渗率（mm/h）径流总量：在一定时段内，通过河流过水断面的总水量。

（Km3）??=??·??Q：流量（m3/s）流域面积（Km3）：F=L·B流量模数：单位流域面积上平均产生的流量。

（I3/s/km2）????????????=径流深度：将计算时段内的径流总量均匀分布在整个流域面积上时得到的平均水深。

（mm）??????=净流系数：同一时段内流域上的径流深度与降水量的比值。

????=H：同一时段内的降水量推理??=??·?????????? ??=????=??·??·?????????? ??=??·??????????—————————————————————————————————————————————起动流速：河流你傻由静止到运动的临界状态，此时水流的垂线平均流速（或断面平均流速）。

??????= ????.???? ??????+??.????×???????????+?? ??.????????：河床泥沙平均粒径（mm）V0：起动流速（m/s）H：水深（m）d形态断面的平均流速：??????????=·??·?? ??=·??·?? ????????对于宽浅河流，当水面宽度大于断面平均水深的10倍时，则水力半径R等于断面平均水深h：????????=·??·?? n：粗糙系数i：河流比降形态断面的流量：单式断面??=??·??复式断面??=????????+????????=????+????Q：全断面总流量（m3/s）A：过水断面面积（m2）Vc，Vt：分别为河槽与河滩断面平均流速（m/s）Ac，At：分别为河槽和河滩过水断面面积（m2）Qc，Qt：分别为河槽与河滩的流量（m3/s）—————————————————————————————————————————————重现期：例：P=5% T=1/5%=20年??=?????????+??????= P：累计频率离均系数表：????=??+???????=?????? ????= ???????+?? ??：平均流量（m3/s）Qp：频率为P的洪水流量（m3/s）Qфp：与频率p对应的离均系数Kp：фp的变率Cv：频率曲线的变差系数Cs：偏差系数—————————————————————————————————————————————汇流时间：北方：??=????·??南方：??=????·?????? ?????????????暴雨递减系数n：τ<1小时，用n1 τ=1?6小时，用n2 τ=6?24小时，用n3损失参数（mm/h）：北方??=?????????? 南方??=???????????????经验公式：??????=?? ??????? ?????? ??=????????????地貌指数Ψ、m、λ2系数指数：c、β、λ3：由桥涵位置、地形、主河沟坡度决定—————————————————————————————————————————————径流成因简化公式：汇水面积F≤30平方公里的小流域常用公式????Ψ：地貌系数（附表9）F：汇水面积（Km3）?????? ??h：暴雨径流厚度（mm）F<10时，t=30；10<F<20时，t=45；20<F<30时，t=80。