水力学及河道整治基础知识1讲课讲稿
水力学及河道整治基础知识1讲课讲稿
水力学及河道整治基础知识1讲课讲稿水力学基本知识一、单项选择题1.单位体积的物体所含有的质量称为密度，密度的国际单位是（）（A）kg/m3（B）g/ m3（C）N／m3（D）kN/ m32.单位体积的物体所具有的重量称为容重，容重的单位为（）。
(A)kg/ m3 (B)N／m3或kN／m3（C）t/ m3（D）g/ m33.黏滞力的存在可使水流的流速分布（）(A)均匀 (B)处处相等（C）不均匀 (D)处处相同4.液体静止时不能承受拉力和剪切力，但却能承受（）。
(A)压力 (B)水平力（C）垂直力（D）作用力5.水在静止状态下对固体边壁的压力称为（）。
（A）静水压力（B）动水压力（C）水重（D）作用力6.静水压力的大小与受压面在水中的深度和受压面积的大小（）(A)成反比 (B)成正比（C）成比例（D）无关7.单位面积上的静水压力称为（）。
(A)静水压强(B)静水压力（C）动水压力（D）动水压强8．静水压强的单位是（）。
(A)t /m3 (B) kg /m3（C）g/m3（D）N／㎡或kN／㎡9.流速是指液体质点在单位时间内运动的距离，流速的单位为（）（A）kg/m3（B）N／㎡（C）m/s （D）m/s210.流量是指单位时间内通过河道某一过水断面的液体（）(A)体积 (B)重量（C）质量（D）面积11.一般所说的流速是指同一断面上的（）(A)平均流速 (B)最小流速（C）水面流速（D）最大流速12.江河渠道中不同过水断面及同一过水断面上不同点的流速往往是（）。
（A）不同的（B）相同的（C）没有关系的（D）不能确定13.若在任意固定空间点上，水流的所有运动要素都不随（）变化，称为恒定流。
(A)时间 (B)空间 (C)位置 (D)方向14.运动要素不随（）变化的水流称为均匀流。
(A)时间 (B)流程 (C)横向 (D)水深方向15.明渠均匀流的特征不包括（）。
(A)过水断面的形状、尺寸和水深沿程不变 (B)流速分布沿程变化(C)断面平均流速沿程不变(D)总水头线、水面线和渠底线相互平行16.产生明渠均匀流的条件包括：水流（），渠道必须是长而直、底坡不变的正坡渠道，过水断面的形状、尺寸、粗糙程度沿程不变，不存在阻水建筑物和干扰。
第一章水力学绪论ppt课件
• 单位质量力：作用在单位质量液体上的质量力。
fF M
X Fx ,Y Fy , Z Fz MMM
第四节 水力学的研究方法
1.理论分析（经典力学为基础） 2.科学试验 （1）原型观测 （2）模型试验 （3）系统实验 3.数值模拟和数值计算
1.理解连续介质和理想液体的概念。 2.掌握液体的基本特征和主要物理性质，特 别是液体的黏滞性和牛顿内摩擦定律及其应 用条件。 3.理解作用在液体上的两种力。
3）了解连续介质模型以及粘度随温度的变化规律。
第一节 课程概述 •水力学的学科性质
研究对象 力学问题载体
流体力学
流体
强调水是主要研究对象 比较偏重于工程应用
水力学
水
力学
宏观力学分支 遵循三大守恒原 理
力学
1.水力学的概念 水力学就是研究以水为代表的液体机械运动规
律及其在实际应用的科学。 水力学所研究的基本规律：两大主要组成部分，水 静力学和水动力学。
水静力学：关于液体平衡的规律，它研究液体处 于静止（或相对平衡）状态时，作用于液体上的各种 力之间的关系。
水动力学：关于液体运动的规律，它研究液体在 运动状态时，作用于液体上的力与运动要素之间的关 系，以及液体的运动特性与能量转换等等。
定义概括了三个涵义：
第一:水力学虽以水为研究对象，但其基本原理同 样适用于一般常见的液体和可以忽略压缩性影响的 气体。 第二:水力学的主要研究内容是在外力作用下，静 止与运动的规律，液体与边界的相互作用。 第三:水力学研究的目的在于应用。
流体运动的三大要素：流体、运动、力
水力学中研究的液体是一种易流动、不易压缩、 粘性很小、均质等向的连续介质。
2.水力学的任务及其在工程中的应用
水力学ppt课件
目录•水力学基本概念与原理•流体静力学分析•流体动力学基础知识•管内流动与损失计算•明渠恒定均匀流与非均匀流分析•堰流、闸孔出流和泄水建筑物设计原理水力学基本概念与原理水力学定义及研究对象水力学的定义研究液体在静止和运动状态下的力学规律及其应用的科学。
研究对象液体（主要是水）的平衡、运动规律及其与固体边界的相互作用。
液体性质与分类液体的性质易流动性、压缩性、黏性、表面张力等。
液体的分类按密度可分为轻质液体和重质液体；按黏性可分为牛顿液体和非牛顿液体。
静压力与动压力概念静压力静止液体作用在与其接触的某个平面上法向的总压力。
动压力运动液体作用在与其接触的某个平面上法向的总压力。
连续性方程与伯努利方程连续性方程单位时间内流入、流出控制体的质量流量之差，等于控制体内质量的变化率。
伯努利方程理想液体在重力场作稳态流动时，具有压力能、位能和动能三种形式，它们之间可以相互转化，且总和保持不变。
流体静力学分析液体内部压强随深度的增加而增大。
在同一深度，液体向各个方向的压强相等。
液体的压强与液体的密度和深度有关，密度越大、深度越深，压强越大。
静止液体中压强分布规律液体相对平衡时表面形状确定方法0102 03当液体处于相对平衡状态时，其表面形状由液面所受外力和液体内部分子间相互作用力共同决定。
若液面所受外力为重力，则液面为水平面；若液面所受外力为其他力，则液面为与该力相平衡的曲面。
通过测量液体表面形状，可以推断出液体所受外力的性质和大小。
浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力，即F 浮=G排=m排g=ρ液gV排。
浮力的产生条件是物体必须浸没在液体中，且物体下表面必须与液体接触。
浮力是液体对浸在其中的物体向上和向下的压力差，方向竖直向上。
浮力产生条件及计算方法潜水艇、气球等浮沉原理分析潜水艇通过改变自身重力来实现浮沉。
当潜水艇需要下潜时，它会向水舱注水，使自身重力大于浮力而下潜；当需要上浮时，它会将水舱中的水排出，减小自身重力，使浮力大于重力而上浮。
水力学课件(主讲人：华北水利水电学院孙东坡教授)
粘滞性引起 ：
（1）产生液体流动速度 的不均匀分布 （2）产生液体流动中的 能量损失
平板边界的模拟流动
明渠流速分布
y
dy
τ
u
y
du
x
牛顿内摩擦定律：
du t =m dy
μ―动力粘滞系数
适用范围：1)牛顿流体 2)层流运动
(四)液体的两种分类: 1.理想液体：忽略粘滞性的 液体 2.实际液体：存在粘滞性的 液体
2 KN/m
(以相对压强计)
A
水
油
水
G
0.5m
G D 0.4m
F
D C E
C
水银
求A、B两点的 压强差?
E
0.3m
0.2m
6 0
例2:如图示复 式比压计, 已知 油的比重为0.8, 水银的比重 13.6,
B
. m
解：计算如下
水
A
油
水
D
C
G 汞
G
0.5m
F
D
D 0.4m
E
C
D
C
油
水银
E
E
B
E
泵
0.2m
F
4.在水电工程中的应用： （1）确定水力荷载
F
v
（2）确定过流能力
（3）分析水流流动形态
（4）水流能量的利用与消散
（5）特殊水力学问题
(二)液体的基本特征
1.易流动性：流动―连续的变形
2.连续介质：由质点组成的无空 隙连续体
(三)液体的主要物理性质
(1) 惯性 γ 水=9800N/m3 (2) 重力特性 (3) 粘滞性 (4) 可压缩性 (5) 表面张力特性和汽化压强
水力学(给排水基础)课件
4Q v 2 2.73m / s d
设为层流
v
2 1 1
2g
z2
p2
2v2
2g
2
hw
适用条件：恒定流动、质量力只有重力、
不可压缩流体、所取过流断面为渐变流断 面、两断面间无分流和汇流。
水力坡度
水头线的斜率冠以负号
测压管坡度
d H d hw J ds ds
dH P JP ds
称为测压管坡度
称为水力坡度
水流阻力和水头损失
分 类
沿程水头损失——在均匀流段（包括渐变流）中产生
的流动阻力为沿程阻力（或摩擦阻力），由此引起的
水头损失，与流程的长度成正比，用hf表示；
局部水头损失——在非均匀流段（流动边界急剧变化）
中产生的流动阻力为局部阻力，由此引起的水头损失，
取决于管配件的形式，用hj表示；
整个管道中的水头损失等于各段的沿程水头损失和各
两者关系：
p pabs pa
真空度（真空值）——相对压强的负值。pV
即
pV pa pabs p
静压强的量测方法： 1.弹簧金属式 量测相对压强和真空度,表中心数值 2.电测式 压力传感器、电信号 3.液位式 测压管技术（测压管、微压计、U形管）
静水压力
作用在平面上的静水总压力P 1.解析法： 总压力
P pc A
作用点位置 惯性矩: 矩形断面 圆形断面
Ic y D yc yc A
1 3 I c bh 12
Ic
64
D4
2.图解法：
静水总压力P=
水力学主要知识点课件
水洞实验的主要设备包括水洞、水泵、压力计、速度测量仪等。
实验步骤
首先，开启水泵，使水流通过水洞并测量相关参数；然后，根据 测量结果计算水流的动力学特性和水力性能。
压力管实验基础
实验原理
压力管实验是通过测量压力管中的压力、流量等参数，研究水流 的压力变化和能量损失。
实验设备
压力管实验的主要设备包括压力管、水泵、流量计、压力计等。
实验设备
水槽实验的主要设备包括水槽、水泵、流量计、压力计、速度测量 仪等。
实验步骤
首先，将水槽中的水抽至一定高度，然后开启水泵，使水流通过实验 设备并测量相关参数；最后，根据测量结果计算水力学参数。
水洞实验基础
实验原理
水洞实验是通过测量水洞中的水流状态、压力等参数，研究水流 的动力学特性和水力性能。
现代水力学
20世纪中叶至今，水力学 研究领域不断扩大，涉及 水资源的开发、利用、保 护和管理等方面。
水力学的研究对象和任务
研究对象
水流的运动规律、水与边界的相 互作用以及水对物体的作用力等。
研究任务
为水利工程、土木工程、环境工 程等领域的实际应用提供理论支 持和设计依据。
水力学的应用领域
土木工程
实验步骤
首先，开启水泵，使水流通过压力管并测量相关参数；然后，根据 测量结果计算水流的压力变化和能量损失。
THANKS。
桥梁、隧道、港口、机场等工 程设施的水力学问题分析和设 计。
自然地理
研究地球上水的循环、河流、 湖泊和海洋的动力学特征。
水利工程
水库、水电站、堤防等水利设 施的设计、建设和运行管理。
环境工程
水污染控制、水资源保护、城 市排水和洪水控制等环境水力 学问题。
给水排水管网水力学基础教学课件
02 水力学基础理论
流体性 质
理解流体性质是水力学研究的基础， 包括液体的物理性质和流动特性。
VS
流体是气体、液体和固体的总称，它 们具有不同的物理性质和流动特性。 在给水排水管网中，主要涉及液体（ 水）的流动，因此需要了解液体的物 理性质，如密度、粘度、压缩性和热 传导性等。此外，还需要了解液体的 流动特性，如牛顿流体和非牛顿流体 的行为。
流体动力学主要研究液体在运动状态下的规律和能量转换。在给水排水管网中， 流体动力学可用于分析管道内水流的速度、流量和流向等。通过掌握流体动力学 的基本原理，可以更好地理解给水排水管网中的水流现象和能量转换。
流动阻力与水头损失
流动阻力与水头损失是给水排水管网中常见的水力学问题，涉及到水流在管道中的能量损失。
流量监测与控制
预警与应急响应
实时监测管网中水流状况，根据需求 进行流量调节，确保供水稳定和排水 通畅。
建立预警系统，及时发现管网故障和 异常情况，迅速启动应急预案，降低 事故影响。
水质监测与保护
定期检测管网中水质指标，采取相应 措施保障供水水质安全，同时防止水 体污染。
给水排水管网维护与保养
定期检查与维修
水头损失计算
沿程水头损失 由于流体在管道中流动时克服摩擦阻 力所损失的能量。
局部水头损失
由于管道中的局部障碍物（如阀门、 弯头等）对流体产生的能量损失。
Hale Waihona Puke 恒定流能量方程适用于恒定流，表示上游水头与下游 水头、沿程水头损失和局部水头损失 之间的关系。
动能方程
适用于非恒定流，表示任意两断面的 动量和能量之间的关系。
输配水管网
排水管网
负责将处理后的水输送到用户， 包括干管、支管和接户管等。
河道治理方案()讲课讲稿
河道治理方案()城区河道治理项目河道治理方案编制人：有限公司2013 年 3 月 15日一、治理方案设计依据1、《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）水质分类指标标准3、某景观河综合水样检测数据4、生态微生物学原理5、水生生态学原理二、景观河道污染形成原因城市的景观河道水体污染主要是污染源的侵入，如天然降雨、大气中的扬尘、生活垃圾的侵入，长期积累的河底淤泥及淤泥释放的有害物质。
加上水体缺少必要的循环，溶解氧过低，缺少水生动、植物生存的环境，使水体逐渐失去自净能力，加上河道底泥长期未清，使底泥不断释放分解为N、P等营养盐，导致水体富营养化，水体逐渐变绿，藻类疯长，最终导致“水华”现象，产生异味，容易发黑发臭。
污染水体形成的基本途径流程图：三、目前治理水污染的主要技术方法1、物化方法物化方法主要是利用物理、化学原理对污染水体不断进行电解、絮凝、催化氧化、过滤等方法，硝化、降解、分解吸收污染水体中的有害物质。
此种方法在处理污染水体效果明显，但是投资费用较大，运行成本较高，不适应治理大型水体。
2、生态湿地修复法生态湿地具有降解污染物，净化水质的功能，使污染水体流过生态湿地逐步降解污染物，提高水质标准。
但是生态湿地要求面积大，净化效率低。
目前，在上海经济发达的中心城区不具备建造大型生态湿地的条件，而且对于重污染水源无法治理，甚至会使生态湿地遭受破坏，植物死亡产生腐蚀质，释放到水体中，造成更严重的环境污染。
3、配水、调水方法配水、调水对某一城市、区域是一个较为理想的方法，见效快，成本底，但是配水、调水不是真正解决污染水体的方法，只是将污染水体从某一区域转移到另一区域，是上游向下游的转移。
如果大家都采用此方法，可以说是污染水体的循环，是一种“恶性循环”，无法从根本上解决问题。
由于水源的关系，这种方法不一定适应“断头浜”的治理。
4、生物—生态水体修复技术生物—生态水体修复技术主要是利用天然存在的微生物，在人为的干涉下，在一定的生存环境条件下，经过原位培育，增加微生物活性能力，通过微生物生命活动，将有机物转化为无机物，逐步恢复水生生态系统，目标是恢复水体的自净功能。
第一章 水力学基础知识
γ = G / V = mg / V = ρg
第一章 水力学基础知识
液体的粘滞性 定义： 定义：运动状态下的液体具有抵抗切应变能 力的特性称为液体的粘滞性。 力的特性称为液体的粘滞性。 判断：静止状态下的液体不具有粘滞性。 判断：静止状态下的液体不具有粘滞性。
第一章 水力学基础知识
液体的压缩性 定义：液体受压时体积压缩变形， 定义：液体受压时体积压缩变形，压力除去 后又恢复原状， 后又恢复原状，液体的这种性质称为压缩 性。
（ （
形） 形） 形） 形）
形Re 形 k=2320
3、水流形态及水流损失 、
沿程阻力（均匀流或渐变流）： 沿程阻力（均匀流或渐变流）：
h f = il
（2）水头损失 ）
非均匀流或急变流）： 局部阻力（非均匀流或急变流）：
v2 hj = ζ 2g
总水头损失： 总水头损失：hw = ∑ h f + ∑ h j
3、室外排水管网 、
2、液体的力学概念 、
）、水动力学概念 （2）、水动力学概念 ）、
过水断面、 过水断面、流量和流速 过水断面A：与流线正交的液流横断面。 过水断面 ：与流线正交的液流横断面。 注：过水断面可能是平面也可能是曲面。 过水断面可能是平面也可能是曲面。 流量Q：单位时间内通过过水断面的液体体积。 流量 ：单位时间内通过过水断面的液体体积。 单位： 单位：m3 / s 断面平均流速 v ： v = Q / A
2、液体的力学概念 、
）、水静力学概念 （1）、水静力学概念 ）、 静止状态的理解 静水压强： 静水压强： 静水压强的基本方程
p = p0 + γh
静水压强的特性 • 静水压强的方向； 静水压强的方向； 静水压强分布图的画 • 静水压强的大小 静水压强的大小. 法。
2024版水力学全套课件
水力学全套课件contents •引言•水静力学•水动力学基础•水流阻力与水头损失•有压管道中的恒定流•明渠恒定流•堰流与闸孔出流目录引言水力学概述水力学的定义研究液体（主要是水）的平衡和机械运动规律及其应用的科学。
水力学的重要性在水利、能源、交通、环保等领域有广泛应用，对于国民经济和社会发展具有重要意义。
水力学与其他学科的关系与流体力学、水文学、水利工程学等学科密切相关，相互促进、共同发展。
水力学的研究对象和任务研究对象01研究任务02实际应用03发展历史现状发展趋势030201水力学的发展历史与现状课程内容及学习方法课程内容学习方法水静力学静水压强及其特性静水压强的特性静水压强的定义静水压强具有方向性，垂直于受压面并指向该面；在同一点上，静水压强的大小与受压面的方位无关。
压强的表示方法1 2 3液体平衡微分方程的概念液体平衡微分方程的建立液体平衡微分方程的应用液体平衡微分方程重力作用下液体平衡重力作用下液体平衡的概念等压面的概念重力作用下液体平衡的应用液体的相对平衡液体的相对平衡的概念液体相对平衡的原理液体相对平衡的应用液体作用在平面上的总压力的概念总压力的计算方法总压力的应用液体作用在曲面上的总压力的概念01总压力的计算方法02总压力的应用03水动力学基础描述液体运动的方法宏观描述微观描述欧拉法与拉格朗日法欧拉法拉格朗日法以流体质点为研究对象，追踪流体质点的运动轨迹，考察其在运动过程中各物理量的变化规律。
流场流线迹线流管液体运动的基本概念连续性方程实质质量守恒定律在流体力学中的具体表述。
意义反映了流体运动在空间上的连续性，即流体不可能在某一区域内突然消失或出现。
应用用于求解流体的密度、速度等物理量在空间和时间上的变化规律。
伯努利方程及其应用实质意义应用动量方程及其应用实质意义应用水流阻力与水头损失由于水流与固体边界之间的摩擦而产生的阻力，其大小与水流速度、边界粗糙度等因素有关。
摩擦阻力形状阻力兴波阻力涡流阻力由于物体形状对水流的阻碍而产生的阻力，与物体的形状、尺寸和在水流中的位置有关。
水力学讲义讲解学习
水 力 学 讲 义
第六章 明渠恒定非均匀流
三、逆坡渠道（i<0）
水 力 学 讲 义
第六章 明渠恒定非均匀流
➢临界水深线C-C，将流动分为2区和3区，水面线 分为：A2型降水曲线和A3型壅水曲线。
水 力 学 讲 义
第六章 明渠恒定非均匀流
四、水面曲线的特点
1.所有位于1区和3区的水面线都是水深沿程增加的壅水
dh i Q2 K2
水
ds 1Fr2
力
学 ➢首先将明渠按底坡性质分为三种情况：
讲 正坡（i>0），平坡（i=0），逆坡（i<0）.
义
第六章 明渠恒定非均匀流
➢明渠流的分区 :
均匀流的正常水深线N-N线，距渠底hc的临界水深线CC
线，可把渠道划分成三个不同的区域，如图：
a区（1区）：h>ho 且 h>hc
函数。取α=1，可导出：
dEs 1Q2B1Fr2 dh gA3
从上式可知：
水 ➢当＞0，必定Fr＜l，水流是缓 力 流。 学 ➢当＜0，则Fr＞l，水流是急流。 讲 ➢当＝0，Fr＝1，是临界流，这时Es取极小值，对应的水 义 深是临界水深hk。
第六章 明渠恒定非均匀流
二、临界水深hk
临界水深 hk是讨论明渠水流运动和水面线的重要参
讲heLeabharlann itate to ask me !
义
第六章 明渠恒定非均匀流
谢 谢！
水 力 学 讲 义
讲
hesitate to ask me !
义
第六章 明渠恒定非均匀流
6.2 断面比能与临界水深
一、断面比能、比能曲线
水力学及河道整治基础知识1
水力学基本知识一、单项选择题1.单位体积的物体所含有的质量称为密度，密度的国际单位是（）（A）kg/m3（B）g/ m3（C）N／m3（D）kN/ m32.单位体积的物体所具有的重量称为容重，容重的单位为（）。
(A)kg/ m3 (B)N／m3或kN／m3（C）t/ m3（D）g/ m33.黏滞力的存在可使水流的流速分布（）(A)均匀 (B)处处相等（C）不均匀 (D)处处相同4.液体静止时不能承受拉力和剪切力，但却能承受（）。
(A)压力 (B)水平力（C）垂直力（D）作用力5.水在静止状态下对固体边壁的压力称为（）。
（A）静水压力（B）动水压力（C）水重（D）作用力6.静水压力的大小与受压面在水中的深度和受压面积的大小（）(A)成反比 (B)成正比（C）成比例（D）无关7.单位面积上的静水压力称为（）。
(A)静水压强 (B)静水压力（C）动水压力（D）动水压强8．静水压强的单位是（）。
(A)t /m3 (B) kg /m3（C）g/m3（D）N／㎡或kN／㎡9.流速是指液体质点在单位时间内运动的距离，流速的单位为（）（A）kg/m3（B）N／㎡（C）m/s （D）m/s210.流量是指单位时间内通过河道某一过水断面的液体（）(A)体积 (B)重量（C）质量（D）面积11.一般所说的流速是指同一断面上的（）(A)平均流速 (B)最小流速（C）水面流速（D）最大流速12.江河渠道中不同过水断面及同一过水断面上不同点的流速往往是（）。
（A）不同的（B）相同的（C）没有关系的（D）不能确定13.若在任意固定空间点上，水流的所有运动要素都不随（）变化，称为恒定流。
(A)时间 (B)空间 (C)位置 (D)方向14.运动要素不随（）变化的水流称为均匀流。
(A)时间 (B)流程 (C)横向 (D)水深方向15.明渠均匀流的特征不包括（）。
(A)过水断面的形状、尺寸和水深沿程不变 (B)流速分布沿程变化(C)断面平均流速沿程不变 (D)总水头线、水面线和渠底线相互平行16.产生明渠均匀流的条件包括：水流（），渠道必须是长而直、底坡不变的正坡渠道，过水断面的形状、尺寸、粗糙程度沿程不变，不存在阻水建筑物和干扰。
第1章概述 水力学课件ppt
质量力，用
f
表示。
f
F
M
单位质量力在三个坐标轴的投影
fx
Fx M
2020/10/3
fy
Fy M
fz
Fx M
第1章 绪论
五.水力学的研究方法
水力学是一门实践性很强的学科，它的理论都 是生产实践和实验研究的总结，并在解决实际 工程问题过程中经受检验、得到修正和进一步 完善。因此我们在学习本课程的过程中，既要 重视对本课程理论体系的理解，搞清基本方程 和公式的来历、应用条件、使用范围，更要能 正确运用所学的理论知识解实际工程问题，掌 握理论分析、实验研究和数学模拟紧密结合的 水力学研究方法。
du dy
du dy
第20210章/10/绪3 论
流速梯度
为动力粘滞系数
为运动粘滞系数，国际单位：m2/s
牛顿内摩擦定律：作层流运动的液体， 相互邻近层间单位面积上所作用的内摩擦力 （或粘滞力），与流速梯度成正比，同时与 液体的性质无关。
牛顿内摩擦定律的适用条件： 层流运动和牛顿液体。
粘滞性是产生水头损失的根本原因
第20210章/10/绪3 论
• 例题一极薄的平板，在厚度分别为4cm的两种油 层中以 u 0.8m s 的速度运动。已知上层动 力粘滞系数为下层的动力粘滞系数2倍，两油层
在平版上产生的总切应力为 30Nm2
• 。试求上、下油层的动力粘滞系数。
4cm 平版
u
4cm
第20210章/10/绪3 论
解： d u u 2 0 l s dy y
因此液体的基本特性是：易流动性、不易压 缩、均匀等向的连续介质。
第20210章/10/绪3 论
三.液体的主要物理性质
1第一章 水力学基本知识
n
牛顿内摩擦定律只能适用于一般流体，对于某些特殊流体 是不适用的。一般把符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体， 反之称为非牛顿流体。 A线为牛顿流体，在温度不变的 条件下，流体的动力粘度不变，切应 力与剪切变形速度成正比，A线为一 斜率不变的直线。B、C、D线均为非 牛顿流体。 B线叫理想宾汉流体，如 泥浆、血浆等，只有在切应力达到某 一值时，才开始变形，但变形率是常 数。C线叫伪塑性流体，如尼龙、橡 胶的溶液，颜料、油漆等，其粘度随 剪切力变形速度的增加而减小。D线 为膨胀性流体，如生面团、浓淀粉糊 等，其粘度随剪切力变形速度的增加 而增加。
水力学的任务与研究对象
• 水力学所研究的基本规律，有两大部分 组成。一是关于液体平衡的规律，它研 究液体处于静止（或相对平衡）状态时， 作用于液体上的各种力之间的关系，这 一部分称为水静力学；二是关于液体运 动的规律，它研究液体在运动状态时， 作用于液体上的力与运动要素之间的关 系，以及液体的运动特性与能量转换等 等，这一部分称为水动力学。
• 四、压缩性与压缩率
液体受压后体积缩小，压力撤除后能恢复原状，这种性质称 为液体的压缩性或弹性。 分别用液体压缩系数b 和体积弹性系数K 来表示液体的压缩 性和弹性。 dv 1 dp K v b dv b dp
v
K值越大，表示液体越不容易压缩。 在常温常压下，水的弹性系数很小，其压缩性可以忽略不计， 对一般水利工程来说，认为水是不可压缩是足够精确的。但 对个别特殊情况，必须考虑水受压后的弹力作用。
• 二、理想液体的概念
所谓理想液体，就是把水看作绝对不可压缩、不能 膨胀、没有粘滞性、没有表面张力的连续介质。 实际液体的压缩性很小，表面张力也很小，与理 想液体没有很大差别，因而有没有考虑粘滞性是理想 液体和实际液体的最主要差别。按照理想液体所得出 的液体运动的结论，应用到实际液体时，必须对没有 考虑粘滞性而引起的偏差进行修正。
水力学知识点讲解
《水力学》学习指南中央广播电视大学水利水电工程专业(专科)同学们，你们好！这学期我们学习的水力学是水利水电工程专业重要的技术基础课程。
通过本课程的学习，要求大家掌握水流运动的基本概念、基本理论和分析方法，；能够分析水利工程中一般的水流现象；学会常见的工程水力计算。
今天直播课堂的任务是给大家进行一个回顾性总结，使同学们在复习水力学时，了解重点和难点，同时全面系统的复习总结课程内容，达到考核要求。
第一章绪 论(一)液体的主要物理性质1．惯性与重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ；2．粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因。
描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦定律 :注意牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体， 2)层流运动3．可压缩性：在研究水击时需要考虑。
4．表面张力特性：进行模型试验时需要考虑。
下面我们介绍水力学的两个基本假设： (二)连续介质和理想液体假设1．连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述液体运动的物理量。
2．理想液体：忽略粘滞性的液体。
（三）作用在液体上的两类作用力第二章 水静力学水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。
通过静水压强和静水总压力的计算，我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。
（一）静水压强：主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法。
1．静水压强的两个特性：（1）静水压强的方向垂直且指向受压面（2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关，2.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面。
(它是静水压强计算和测量的依据）3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式）p=p 0+γh 或 其中 ： z —位置水头，p/γ—压强水头（z+p/γ）—测压管水头请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。
4．压强的三种表示方法：绝对压强p ′，相对压强p ， 真空度p v , ↑ 它们之间的关系为：p= p ′-p a p v =│p │（当p ＜0时p v 存在）↑相对压强:p=γh,可以是正值，也可以是负值。
水力学第一章PPT课件
处的速度梯度
du 4 1 dy 3 y1/3
及d切u / 应dy力τ。
y1 0.01m, y2 0.1m
du dy
y1
4 3
3
1 0.01
6.18s1
du dy
y2
4 1 2.87s1 3 3 0.1
y1 1.14103 6.18 7.06103 N / m2
y2
1.14
103
2.87
一种反作用力。
F ma
重力质量为m的物体在地球上受到的万有引力称为
重力。
G mg
第10页/共34页
密度
质量密度 单位体积液体的质量称为质量密度，简
称密度，用ρ表示。 密度的量纲为[M/L3]，单位为kg/m3 对于均质液体，
MV
第11页/共34页
重量密度 单位体积液体具有的重量，简称为重
度或容重，用γ表示，量纲为[M/L2T2]， 单位为N/m3。 对于均质液体，
•按表面力的作用方 法向力（压力）
向分
切向力
•质量力是指通过液体质量而起作用，其 大小与质量成正比的力，重力、惯性力；
•质量力大小的度量 总质量力 单位质量力
作用于单位质量液体 上的质量力
第28页/共34页
单位质量力 若一质量为m的均质液体，作用于其上的总质 量力为F，则所受的单位质量力为 f ，F 与加速
1.6.2 实验研究法
1. 现场观测实验（原型观测） 2. 实验室模型实验
1.6.3 数值计算法
采用数值计算方法求解液体运动的控制方程
第30页/共34页
例题
例1.3.1 液体在平板上流动，如图所示，速度u与距
平板的垂直距离y的关系为 u 。2假y2/设3 液体的动力粘 度μ=1.14×10-3Pa.s，试求：距平板1cm和10cm
水力学讲稿1
运动粘度ν (10-5 m2/s)
0.98 1.15 1.32 1.41 1.50 1.60 1.68 1.87 2.09 2.31 3.45
二、流体的压缩性
流体受压力作用时体积减少、密度增大，当压力撤除 后可恢复原体积，这个性质称为流体的压缩性，也 称弹性 注意流体中的液体和气体的压缩性是有区别的 1. 液体的压缩性 液体的压缩性可用体积压缩系数 α p来表示。 其含义是，在温度不变的条件下，压强每增加一个单 位，液体体积的相对变化量。
从微观和宏观来看，可见流体所反映的 微观结构和运动在时间和空间上都充满着不均匀 性、离散性和随机性； 宏观结构和运动在时间和空间上呈现出均匀性、 连续性和确定性。 这两种如此不同的特性，而又和谐地统一在流体 这个物质中，形成了流体运动的两个重要方面。
这是一个矛盾。 也给我们提出一个问题： 从宏观角度如何说明微观问题，如‘质点’的概念 1.几何问题？ 2.物理量问题？
三、 流体的粘滞性
1.内摩擦力与牛顿内摩擦定律 对于流动着的流体，若流体质点之间由于相对运动的 存在，所产生内摩擦力以抵抗其相对运动的性质， 称为流体的粘滞性，所产生的内摩擦力也称为粘滞 力，或粘性力。
流体的粘滞性是使运动 的流体产生机械能损失 的根源
牛顿根据大量的实验研究，提出了牛顿内摩擦 定律。 认为当流动的流体内部各层间发生相对运动时， F 两相邻流层间所产生的内摩擦力 的大小与流 体的粘滞性、反映相对运动的流速梯度 du dy 以及接触面面积 A成正比，而与接触面 上的压力无关。 du F du F = µA τ = =µ dy A dy 式中 µ 为表征流体粘滞性大小的比例系数，τ 为粘滞
水力学课件
03
智能化与自动化技术
智能传感器、机器学习、自动化监测等技术的应用，提高了水力学研究
的效率和精度，为水资源管理和防洪减灾提供了有力支持。
水资源短缺与水灾害问题
水资源短缺
随着全球人口的增长和经济的发展，水资源的需求日益增加 ，而可利用的水资源却日益匮乏，这给人类社会的发展带来 了严峻的挑战。
水灾害
自然灾害中，洪水、暴雨等水灾害频繁发生，给人类生命财 产安全带来了严重威胁，如何有效防范和应对水灾害是当前 亟待解决的问题。
水力学课件
• 水力学基础知识 • 水力学的基本原理 • 水力学的研究方法 • 水工建筑物的水力学 • 水污染与防治 • 水力学的发展趋势与挑战
01
水力学基础知识
水力学的发展史
01
02
03
古代水力学
古代文明中对水的利用和 认识，如灌溉、水利工程 、船舶航行等。
近代水力学
19世纪末至20世纪初，水 力学作为一门独立的学科 ，研究内容偏向于水流的 基本规律和工程应用。
水污染的来源
水污染的来源主要包括工业废水 、生活污水、农业污水、固体弃
废物渗滤液等。
水污染的危害
水污染可导致饮用水水质恶化， 引发传染病暴发，破坏水生生态 系统，影响渔业和农业产量等问
题。
水污染防治技术
污水处理技术
包括物理处理、化学处理、生物处理等。
污废水回用技术
包括膜分离技术、逆渗透技术、离子交换技术等 。
现代水力学
20世纪中期至今，水力学 研究领域不断扩展，包括 水流的动力学、水环境、 水生态等方面。
水的性质与运动形态
水的物理性质
包括密度、粘度、表面张力等， 影响水的运动和相互作用。
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水力学基本知识一、单项选择题1.单位体积的物体所含有的质量称为密度，密度的国际单位是（）（A）kg/m3（B）g/ m3（C）N／m3（D）kN/ m32.单位体积的物体所具有的重量称为容重，容重的单位为（）。
(A)kg/ m3 (B)N／m3或kN／m3（C）t/ m3（D）g/ m33.黏滞力的存在可使水流的流速分布（）(A)均匀 (B)处处相等（C）不均匀 (D)处处相同4.液体静止时不能承受拉力和剪切力，但却能承受（）。
(A)压力 (B)水平力（C）垂直力（D）作用力5.水在静止状态下对固体边壁的压力称为（）。
（A）静水压力（B）动水压力（C）水重（D）作用力6.静水压力的大小与受压面在水中的深度和受压面积的大小（）(A)成反比 (B)成正比（C）成比例（D）无关7.单位面积上的静水压力称为（）。
(A)静水压强 (B)静水压力（C）动水压力（D）动水压强8．静水压强的单位是（）。
(A)t /m3 (B) kg /m3（C）g/m3（D）N／㎡或kN／㎡9.流速是指液体质点在单位时间内运动的距离，流速的单位为（）（A）kg/m3（B）N／㎡（C）m/s （D）m/s210.流量是指单位时间内通过河道某一过水断面的液体（）(A)体积 (B)重量（C）质量（D）面积11.一般所说的流速是指同一断面上的（）(A)平均流速 (B)最小流速（C）水面流速（D）最大流速12.江河渠道中不同过水断面及同一过水断面上不同点的流速往往是（）。
（A）不同的（B）相同的（C）没有关系的（D）不能确定13.若在任意固定空间点上，水流的所有运动要素都不随（）变化，称为恒定流。
(A)时间 (B)空间 (C)位置 (D)方向14.运动要素不随（）变化的水流称为均匀流。
(A)时间 (B)流程 (C)横向 (D)水深方向15.明渠均匀流的特征不包括（）。
(A)过水断面的形状、尺寸和水深沿程不变 (B)流速分布沿程变化(C)断面平均流速沿程不变 (D)总水头线、水面线和渠底线相互平行16.产生明渠均匀流的条件包括：水流（），渠道必须是长而直、底坡不变的正坡渠道，过水断面的形状、尺寸、粗糙程度沿程不变，不存在阻水建筑物和干扰。
(A)必须是恒定流 (B)流量增加 (C)流量减少 (D)随时间变化二、判断题1.物体自身所含物质的多少称为物体的质量，质量的国际单位是千克（kg）。
2.质量和重量相同。
3.静水内部任一点上的静水压强大小，只与水面压强和该点在水面以下的深度有关。
4.静水压强大小与水深无关，所以受压面上各点的压强是均匀的。
5.流速是指液体质点在单位时间内运动的距离，流速既有大小，又有方向。
6.流量是指单位时间内通过河道某一过水断面的液体质量。
7.根据任意固定空间点上的运动要素是否随时间变化将水流分为恒定流和非恒定流。
8.根据液体运动要素是否随流程变化将水流分为均匀流与非均匀流。
水力学基本知识一、单项选择题1.水力学中描述水流运动常用质点系法和流场法，也叫迹线法和（）。
（A）水位（B）流速（C）流线法（D）流量2.流线是指某一瞬时、由流场中许多质点按一定规律组成的连续曲线，曲线上每个水流质点的流速方向都与曲线在该点（）。
(A)一致 (B)垂直（C）接近垂直（D）相切3.流线的形状与固体边界形状（），越接近边界的流线越与边界形状相似。
（A）无关（B）有关（C）不确定（D）处处完全一样4.流线分布的疏密程度反映了流速的大小，流线越密，流速越（）。
（A）大（B）小（C）不确定（D）没规律5.静水内部任一点上的静水压强的大小，只与水面压强和（）有关。
(A)该点在水面以下的深度 (B)水位 (C)水面面积 (D)受压面面积6.静水压强的方向（）受压面。
(A)垂直并指向 (B)指向（C）垂直（D）斜交于7.绘制静水压强分布图时，以箭杆（）代表大小，箭头表示方向。
(A)长度 (B)粗细（C）颜色（D）线型8.根据静水压强分布图可计算出作用于受压面上的（）。
(A)总水重 (B)静水总压力（C）总水量（D）水深二、判断题1.流线上任意一点的切线方向为该点的流速方向。
2.流线是一条光滑的曲线，没有折点，也不能相交。
3.静水压强的大小与水面压强、水深和受压面方位有关。
4.静水压强的方向垂直并指向受压面。
河道整治基本知识初级工理论试题一、单项选择题1.由大小不同的河流、湖泊、沼泽和地下暗流等组成的脉络相通的水网系统称为（）。
(A)河流 (B)湖泊 (C)水系(D)沼泽2.水系以它的（）或以其注入的湖泊、海洋名称命名。
(A)支流名称 (B)干流名称 (C)地名 (D)形状3.一个水系中，把汇集流域内总水量的流程较长、水量较大的骨干河道为( )。
(A)江河(B)湖泊 (C)支流(D)干流4.水系中，直接或间接流入干流的河流统称为支流，直接汇入干流的支流为( )。
(A)一级支流 (B)二级支流 (C)三级支流 (D)多级支流5.根据河流的河口不同，把直接流入海洋的河流称为入海河流，也称为（）。
(A)内流河(B)瞎尾河 (C)湖泊 (D)外流河6.根据流经地区地理位置分为山区河流和平原河流，山区河流的特点不包括（）。
(A)急弯、卡口、巨石突出 (B)河道窄深 (C)河道宽浅 (D)河道纵比降陡7.平原河流的特点不包括（）。
(A)河道宽浅 (B)河道纵比降平缓 (C)洪水持续时间长 (D)洪水暴涨陡落8.根据河道平面形态，分为游荡型、（）、分汊型及顺直型河流或河段。
(A)弯曲型 (B)宽浅型 (C)窄深型 (D)摆动型9.河道在自然条件下或受到人为干扰时所发生的变化称为（）。
(A)河床演变 (B)深浅变化 (C)宽窄变化 (D)平面位置变化10.河床演变以水为动力，以（）为纽带，来沙与输沙不平衡引起冲刷或淤积。
(A)岸坡 (B)泥沙 (C)河底 (D)土石11.河床演变表现为：水深方向冲刷下切或( )，纵剖面冲淤变化，平面位置摆动。
(A)水位上涨 (B)水位回落 (C)水深大小变化 (D)淤积抬高12.影响河床演变的主要因素不包括（）不是。
(A)来水量及来水过程 (B)来沙量、来沙组成及来沙过程(C)河道比降、河床形态、地质地形及边界条件 (D)观测方法13.河道整治工程主要包括（）、控导、护滩、防护坝等。
(A)险工 (B)引水闸 (C)跨堤建筑物 (D)渗水观测设施14.为控导水流，稳定中水河槽，保护滩岸而依滩修建的防护工程是 ( )。
(A)险工 (B)防护坝 (C)控导护滩工程 (D)堤防护坡15.为控导水流、防止淘刷而在经常临水堤段依托堤岸修建的防护工程称为（）。
(A)险工 (B)防护坝工程 (C)护滩工程 (D)控导护滩工程二、判断题1.干流是一个水系中流程较长、水量较大的骨干河道。
2.一个水系中，除干流以外的所有河流都是该水系的一级支流。
3.山区河流的洪水涨落过程平缓，持续时间较长。
4.平原河流的洪水暴涨陡落。
5.受横向环流作用，弯曲型河段的凹岸冲刷坍塌、凸岸淤积，使弯道越来越弯。
6.弯曲型河段沿流程呈现凹岸深槽与凸岸或过渡段浅滩的交替变化。
7.仅为保护滩岸免受水流冲刷坍塌而依滩修建的防护工程称为护滩工程。
√8.控导护滩工程和险工都具有控导水流的作用，所以两者修建标准一样。
答案一、单项选择题1.C2.B3.D4.A5.D6.C7.D8.A9.A 10.B 11.D12.D 13.A 14.C 15. A二、判断题1.√2.×3.×4.×5.√6.√7.√8.×中级工理论试题一、单项选择题1.按建筑物材料和使用年限分为轻型与重型，或临时性与（）建筑物。
(A)较长时间 (B)长时间 (C)5～10年 (D)永久性2.按建筑物与水位的关系分为（）、淹没及潜没建筑物。
(A)水上 (B)水下 (C)非淹没 (D)掩埋3.按建筑物的形状和作用分为（）、垛、护岸、顺坝、导流坝、潜坝、锁坝等。
(A)土坝 (B)石坝 (C)丁坝 (D)混凝土坝4.按石料的（）不同分为堆石坝、干砌石坝、浆砌石坝。
(A)形状 (B)砌筑方法 (C)断面尺寸 (D)砌筑质量5.常用整治建筑物多由（）修筑而成，一般由土坝体、水上护坡及水下护根三部分。
(A)土、石 (B)沙土 (C)砾质土 (D)木材6.在整治建筑物的护坡与土坝体之间应设有（）垫层或黏土坝胎。
(A)截水材料 (B)反滤材料 (C)钢筋 (D)木材7.整治建筑物的护坡形式有浆砌石护坡、干砌石护坡、（）、混凝土护坡。
(A)堆石护坡 (B)抛填乱石 (C)拣整顺坡 (D)浆砌石封顶8.整治建筑物护根一般用抗冲、适应基础变形的（）材料修筑而成。
(A)浆砌石 (B)整体 (C)松散块体 (D)浇现混凝土二、判断题1.达到堤防设计洪水位仍不被淹没（还有超高）的称为非淹没整治建筑物。
2.河道整治建筑物一般为永久性、非淹没式，主要用石料修建而成，常用丁坝、垛和平顺护岸，建筑物结构为堆石坝、干砌石坝、浆砌石坝。
3.整治建筑物多由土石修筑而成，一般分为土坝体、水上护坡及水下护根三部分，在护坡与土坝体之间应设有反滤材料垫层或黏土坝胎。
4.整治建筑物护根一般用抗冲、适应基础变形的松散块体材料（如块石、混凝土块、石笼等）修筑而成。
答案一、单项选择题1.D2.C3.C4.B5.A6.B7.A8.C一、判断题1.√2.√3.√4.√高级工理论试题一、单项选择题1.过于弯曲的河道不利于宣泄洪水，会造成弯道上游水位抬高，易形成（）凹岸。
(A)淤积 (B)大溜顶冲 (C)大溜远离 (D)大溜偏离2.对于弯曲型河流或河段的整治，一是（），二是改变现状。
(A)废弃 (B)开挖新河 (C)稳定现状 (D)任其发展3.当河湾发展成适度弯道时，应及时对凹岸（），以防止弯道向不利方向发展。
(A)开挖 (B)削坡 (C)挖深 (D)加以保护4.当河道过于弯曲时，可通过因势利导使其向有利方向发展，或通过（）将迂回曲折的河道改变为适度弯曲的弯道。
(A)人工裁弯 (B)自然裁弯 (C)自然溃决 (D)分汊夺流5.游荡型河段河势急剧变化，常出现（），造成大溜顶冲堤岸，危及大堤安全。
(A)“横河”、“斜河” (B)水流平稳 (C)主流稳定 (D)变化缓慢6.游荡型河段的（）造成滩地剧烈坍塌，可能形成滚河现象。
(A)主河槽稳定 (B)主流摆动 (C)主流稳定 (D)河势稳定7.对游荡型河道的整治原则有：稳定（），控导主流。
(A)中水河槽 (B)洪水河槽 (C)枯水河槽 (D)水沙8.对游荡型河道的整治措施是：“以坝护湾，以湾（）”。
(A)护滩 (B)挡水 (C)导溜 (D)阻水9.整治分汊型河段的措施主要为固定、改善或（）汊道。
(A)新设 (B)增加 (C)开挖所有 (D)堵塞10.通过对分汊型河段的整治，以调整水流、维持或创造有利河势、逐渐（）堵塞某些汊道，或直接借助工程将某些汊道堵死。