水力分析与计算课程学习内容.
水力学常用知识讲解(笔记)
《水力学》学习指南第一章绪 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。
要求掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念和它们之间的转换关系。
1pa(工程大气压)=98000N/m 2=98KN/m2下面我们讨论静水总压力的计算。
计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点，受压面可以分为平面和曲面两类。
水力计算学习单元静水压强与静水压力计算
学习单元二 静水压强与静水压力计算【教学基本要求】1．正确理解静水压强的两个重要特性和等压面的性质。
2．掌握静水压强基本公式和物理意义，会用基本公式进行静水压强计算。
3．掌握静水压强的单位和三种表示方法：绝对压强、相对压强和真空度；理解位置水头、压强水头和测管水头的物理意义和几何意义。
4．掌握静水压强的测量方法和计算。
5．会画静水压强分布图，并熟练应用图解法和解析法计算作用在平面上的静水总压力。
6．会正确绘制压力体剖面图，掌握曲面上静水总压力的计算。
【学习重点】1．静水压强的两个特性及有关基本概念。
2．重力作用下静水压强基本公式和物理意义。
3．静水压强的表示和计算。
4．静水压强分布图和平面上的静水总压力的计算。
5．压力体的构成和绘制以及曲面上静水总压力的计算。
【内容提要和学习指导】本章研究处于静止和相对平衡状态下液体的力学规律。
2.1 静水压强及其特性静止液体作用在每单位受压面积上的压力称为静水压强，单位为（N/ m 2），也称为帕斯卡（P a ）。
某点的静水压强p 可表示为：（2—1） 静水压强有两个重要特性：（1）静水压强的方向垂直并且指向受压面；（2）静止液体内任一点沿各方向上静水压强的大小都相等，或者说每一点的静水压强仅是该点坐标的函数，与受压面的方向无关，可表示为p = p (x ，y ，z )。
这两个特性是计算任意点静水压强、绘制静水压强分布图和计算平面与曲面上静水总压力的理论基础。
2.2 等压面液体中由压强相等的各点所构成的面（可以是平面或曲面）称为等压面，静止液体的自由表面就是等压面。
对静止液体进行受力分析，导出液体平衡微分方程和压强全微方程，根据等压面定义，可得到等压面方程式：X d x+Y d y+Z d z = 0 （2—2） AP p A ∆∆=→∆0lim式中：X 、Y 、Z 是作用在液体上的单位质量力在x 、y 、z 坐标轴上的分量，并且（2—3） 其中：U 是力势函数。
水力学教学大纲
水力学教学大纲
一、课程概述
水力学是土木工程中的一门重要学科，主要研究水的运动规律
及其对各种工程结构和自然环境的影响。
本课程旨在通过系统地介
绍水力学的基本理论、计算方法和实践应用，培养学生在工程实践
中运用水力学理论进行分析和设计的能力。
二、教学目标
1. 理解水的运动规律及其在工程中的应用。
2. 熟悉水力学基本概念和影响水流的因素。
3. 能够应用水力学理论解决工程实际问题。
4. 培养学生分析和解决水力学问题的能力。
三、教学内容
1. 水力学基础知识
- 水流基本性质：流速、流量、压力等概念及其测量方法。
- 流动方程：连续性方程、动量方程和能量方程的推导和应用。
- 流动状态：定常流动和非定常流动的概念和分析方法。
2. 水力学实验室
- 水流测量实验：流量计测量、流速测量和压力测量实验。
- 进水和排水实验：水泵、水坝和排水管道等实验。
- 水力力学实验：水力学模型的设计、搭建和测试。
3. 水理计算方法
- 水流管道计算：水流压力和流量的计算方法。
- 水流阻力计算：临界流速、流态转变和水流阻力公式的应用。
- 水尺控制计算：水流调节和水位控制的计算方法。
4. 应用案例分析
- 水力工程案例：水电站、水坝和水渠工程的水力学问题分析。
- 自然界水力学现象：洪水、地下水流和波浪等自然界中的水
力学问题。
- 环境水力学：水资源利用和环境保护中的水力学应用。
四、教学方法。
《水力分析与计算》静水压强计算
《水力分析与计算》静水压强计算水力分析与计算中，静水压强计算是一项非常重要的计算工作，它是水力学领域中一项基础性的计算方法。
静水压强计算是指在水静止的情况下，根据流体的密度和高度差等参数，计算出水产生的压力。
本文将从静态压力的定义、计算公式、应用领域等方面进行详细介绍。
首先，我们来看一下静态压力的定义。
静态压力是指流体在静止的水体中产生的压强。
当水不流动时，水的重力作用于水体上，会产生压力。
这个压强是由水的密度和水深决定的。
单位面积上的压强可以用公式P=rho*g*h来计算，其中P表示压强，rho表示水的密度，g表示重力加速度，h表示水的高度（即深度）。
然后，我们来看一下静水压强计算的具体公式。
根据上面的定义，静水压强的计算公式为P=rho*g*h。
在这个公式中，我们需要知道水的密度、重力加速度和水的高度。
水的密度是一个可以查得到的常数，大约为1000千克/立方米。
重力加速度是地球上的一个固定值，约为9.8米/秒的平方。
而水的高度就是我们需要测量的水深。
将这些数值代入公式中，就可以得到静水压强的数值。
静水压强的计算在很多工程领域中都有重要的应用。
例如，在水库的设计中，需要计算水库底部的最大静水压强，来判断水库底板的稳定性。
在水闸的设计中，需要计算水闸底部的静水压强，来确定水闸的尺寸和材料的选择。
此外，在水电站、水泵站等水力工程中，静水压强也是一个重要的参数。
因此，准确计算静水压强对于工程设计和安全运行非常重要。
在实际计算中，除了使用上述的基本公式外，还需要考虑到一些特殊情况和修正因素。
例如，如果水不是静止的，而是有一定的流动速度，那么需要考虑动态压力的影响。
此外，在计算静水压强时，还需要考虑水的温度、溶解氧等因素对水密度的影响。
通过引入这些修正因素，可以提高计算结果的准确性。
综上所述，《水力分析与计算》中的静水压强计算是一项非常重要的工作。
通过计算水的密度、重力加速度和水的高度，可以得出静水压强的数值。
水利水电建筑工程专业技能课程水力分析与计算教学文本
学生根据案例讲解，分组计划工作任务，明确解题思
路。
0.2
学生在工程案例学习基础上学生对某水闸平板闸门静水总压力进行计算，根据同
4．实施 练习，教师辅导。
学提出的问题，总结共性问题集中讲解，个别问题单 0.3 独辅导。
5．检查与评价学 进生 行自 综评 合、 评互价评。，教师对过程通过自评、互评的表格对学习效果进行评价。
态度
（1）具有交流探讨精神 （3）具有自学精神
（2）具有吃苦耐劳精神 （4）具有刻苦学习精神
教学过程
教学组织设计 教学内容
教学组织
学时 分配
高村水利枢纽有压泄洪隧洞 进行水力计算任务，水流运 教师用典型工程项目引出有压管道水力计算任务，
1．资讯 动基本概念及连续方程、能 根据计算任务，进行有关知识要点讲解。学生获取 5.0
量方程、水头损失分类等讲 信息。
解。
2．决策
连续方程、能量方程应用、 水头损失计算方法讲解。
教师进行基本知识应用讲解。
4.0
3．计划
明确有压管道计算任务。
学生通过录相或仿真模型进一步熟悉工程项目，构 思计算任务，教师辅导。
0.5
水流运动的基本概念及连续
4．实施 方程、能量方程、水头损失 学生进行基础知识的练习，教师辅导。
态
态度和理论联系实际的工作作风；
意识和团结协作精神；
度 （2）善于自学，刻苦钻研，具有较强的自学能 （4）能勇于表达个人的观点和见解，能较好
力和求索创新精神；
地写出总结报告、计算说明书。
教 教学任务
学 任
（1）教师进行水静力学的基础知识讲解，使学生获取建筑物壁面静荷载分析有关信息； （2）以工程案例导入，分析水工建筑物平面壁的静水总压力计算方法，并对典型案例进行讲解； （3）以工程案例导入，分析水工建筑物曲面壁的静水总压力计算方法，并对典型案例进行讲解；
水力分析与计算教学设计
水力分析与计算教学设计引言水力学是研究液体运动规律的学科，是水力工程的理论基础和应用技术之一。
水力分析与计算是水力学中的重要内容，对于工程实践和研究都具有重要的意义。
因此，在水力学专业课程中，对于水力分析与计算的教学也变得越来越重要。
本文旨在提供一份针对水力分析与计算的教学设计，旨在帮助教师更好地进行教学，以便提高学生的学习效果和培养他们应用水力学知识解决实际问题的能力。
课程目标本课程旨在帮助学生：1.掌握水力学中常用的计算方法和样例，以及掌握基本的水力学理论。
2.了解水力场、势流和真实流的概念，并能够区分它们在水力学分析中的应用。
3.掌握水力学中常用的计算方法，如管流计算、渐进管流、水力喷射、泵和水轮机等。
4.了解和分析各种流体力学现象，如水力瞬变、凝聚、空蚀、脱燃、水槽波等。
教学内容第一部分：水力学基础这部分主要介绍水力学基础知识，包括基本的水力学概念、流量、速度、压力、水头、流量公式等。
通过这部分课程的学习，学生能够了解流体的基本性质和力学原理，理解水力学的基础知识，为后续的课程打下坚实的基础。
第二部分：水力场和势流分析这部分主要介绍水力场和势流分析的基础知识，包括矢量场、势函数、势流和势面等。
通过这部分课程的学习，学生能够理解和分析水力场中的物理现象和数学模型，并能够应用势流分析方法进行水力学计算和应用分析。
第三部分：真实流和管流计算这部分主要介绍真实流的概念和特点，以及管流计算方法和基本公式。
通过这部分课程的学习，学生能够掌握真实流的计算方法和技巧，理解管道系统中的重要参数和特点，并能够应用基本公式计算水力学问题。
第四部分：水力喷射和泵水轮机分析这部分主要介绍水力喷射和泵水轮机的工作原理和计算方法。
通过这部分课程的学习，学生能够了解水力喷射和泵水轮机的工作原理和特点，理解各种参数的意义和计算方法，并能够应用计算方法分析和解决工程实际问题。
第五部分：水力学中的流体力学现象这部分主要介绍水力学中的流体力学现象和分析方法，包括水力瞬变、空蚀、水槽波等。
018项目六堰流水力分析与计算
图 6-3
（6-6） 式（6-6）中 H—堰上水头，m； P1—上游堰高，m； B0—堰上游引水渠宽，m。 当0.5m≤B0≤1.2m；0.1m≤P1≤0.75m；0.07m≤H≤0.26m；且H≤B0/3时，流量测 量误差小于±1.4%。有时近似采用C0=1.4。 【案例6-1】：某渠道末端设有一矩形无侧收缩薄壁堰，用来量测流量，已知堰上水 头H=0.25m，堰高P1=P2=0.5m，堰顶过水净宽 B=1.2m，下游为自由出流，求通过薄壁堰 的流量。 【案例分析与计算】 ： 因无侧收缩且为自由出流，可先按式（6-4）计算流量系数 m0，然后用式（6-3）计
任务三
有坎宽顶流水力计算
1 有坎宽顶堰流水力现象及计算公式
1.1 有坎宽顶堰流水力现象 当堰顶水平且堰顶厚度与堰上水头满足 2.5H<δ≤10H 时，在进口处形成水面跌落， 堰顶范围内产生一段流线近似平行堰顶的渐变流动，这种堰流即为宽顶堰流。河（渠） 道上修建的水闸，工程中有拦沙等要求时，闸底板常做成有坎宽顶堰，当闸门全开时， 水流不受闸门的控制，属于有坎宽顶堰流，见图 6-4（a）、（b）。
状。无侧收缩、自由出流矩形薄壁堰的流量按式（6-1）计算。 应用薄壁堰量测流量时，为了便于根据直接测出的水头计算流量，常把行近流速的 影响包括在流量系数中，流量公式为
Q m0 B 2 g H
3/ 2
（6-3）
式（6-3）中：m0—包括行近流速水头的流量系数，可按下列经验公式计算：
4
m0
2 0.001 H 0 . 605 0 . 08 3 H P 1
3/ 2 Q Av1 kH 0bv1 k b 1 2 g H 0
令： m k 1 ，称为堰的流量系数， 则：
水力计算书
水力计算书水力计算是涉及到水流、水体运动以及水力学原理的一门学科，广泛应用于水力工程、水资源管理、水利规划等领域。
水力计算的目的是通过各种计算方法来研究水体流动的各种参数，如流速、水位、水压等，并对水力结构和工程进行设计和优化。
水力计算的基本原理包括质量守恒定律和能量守恒定律。
质量守恒定律表明，在封闭的系统中，流入的水量必须等于流出的水量，即入流=出流。
能量守恒定律则表明在流体运动中，流体的总能量保持不变，包括动能和势能。
根据这两个基本原理，可以推导出一系列水力计算的公式和方法。
在水力计算中，常用的参数包括流量、流速、水位和水压等。
流量是单位时间内通过某一横截面的水量，通常用Q表示，单位为m³/s或m³/h。
流速是单位时间内通过某一横截面的水流速度，通常用v表示，单位为m/s。
水位是指水面的高度或者压力水头，通常用H表示，单位为m。
水压是单位面积上受到的水力作用力，通常用P表示，单位为Pa。
根据质量守恒定律，可以得到流量计算公式：Q = Av，其中A 是横截面的面积，v是水流的速度。
根据能量守恒定律，可以得到水位和流速之间的关系：v = (2gH)^(1/2)，其中g是重力加速度。
通过这些公式，可以相互计算不同的水力参数。
在水力计算中，还经常需要考虑一些特殊情况，如管道阻力、水库泄洪等。
管道阻力是由于水在管道内运动而产生的阻力，可以根据Darcy-Weisbach公式来计算。
水库泄洪是指水库在超过一定水位后，通过泄洪口排放多余水量，通常需要根据水库的形状和放水能力来进行计算。
除了上述基本原理和方法，水力计算还涉及一些复杂的计算模型和数值计算方法，如有限元法、计算流体力学等。
这些方法可以用来模拟和计算复杂的水力现象，如水力振荡、水波传播等。
总之，水力计算是研究水流、水体运动以及水力学原理的一门学科，通过质量守恒定律和能量守恒定律，可以得到一系列水力计算的公式和方法。
水力计算在水力工程、水资源管理、水利规划等领域具有重要的应用价值。
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（1）有压管流的概念、分类； （2）简单有压管道水力分析与计算； （3）倒虹吸管案例水力分析与计算；
（4）虹吸管案例水力分析与计算； （5）水泵装置案例水力计算； （6）有压隧洞案例水力分析与计算。
（1）掌握压管流的概念、分类； （2）掌握简单有压管道自由出流、淹没出 流计算方法； （3）掌握倒虹吸管水力计算内容方法；
让学生理解掌握水力分析与计算基本概念、基本公式、基本方程。
（1）水流运动的基本知识； （2）水流运动的连续性方程； （3）水流运动的能量方程； （1）熟悉水流运动基本概念； （2）掌握水流运动的连续性方程式及意义； （3）掌握水流运动的能量方程式及意义； （1）能对恒定流连续方程进行应用； （2）能对恒定流能量方程进行应用； （1）能按时到课，遵守课堂纪律，积极回答课堂问题 ，按时上交作业；
6-2宽顶堰过流能力计算 6-3实用堰过流能力分析与计算
评价小结 7-1闸孔出流水力分析 7-2闸孔出流水力计算 8-1建筑物下游消能水力分析 8-2底流消能水力计算 8-3挑流消能水力计算
项目名称
学习型工作任务
项目任务 教学内容
知识
教学目标
技能
态度
二、各项目的学习内容
项目一 水力分析与计算基础
1-1静水水力分析与计算基础 1-2恒定总流的连续方程分析与计算 1-3恒定总流的能量方程分析与计算 1-4恒定总流的动量方程分析与计算 1-5水流两种流态、水头损失分析与计算
渠（河）道水面曲线分析与计算
项目六
堰流水力分析与计算
项目七 项目八
闸孔出流水力分析与计算 泄水建筑物下游消能水力分析与计算
水力分析与计算
学习型工作任务
4-1明渠均匀流水力分析 4-2渠道过流能力计算及断面尺寸设计
4-3渡槽水力分析与计算 5-1明渠水流流态分析与判别 5-2水跌与水跃分析与计算
5-3渠（河）水面线分析与计算 6-1堰泄流分析
1-5水流两种流态、水头损失分析与计算 2-1平面壁静水总压力计算 2-2曲面壁静水总压力计算
3-1简单有压管路水力分析与计算 3-2虹吸管、水泵装置水力分析与计算
3-3倒虹吸水力分析与计算 3-4有压隧洞水力分析与计算
一、课程的学习项目和工作任务
序号
项目四
项目五
项目名称
明渠恒定均匀流水力分析与计算
（3）作用于曲面上的静水总压力。
知识
（1）平面壁静水总压力计算的方法； （2）曲面壁静水总压力计算的方法。
教学目 标
技能
（1）能绘制静水压强分布图； （2）能进行平面壁静水总压力计算；
（2）能进行曲面壁静水总压力计算。
态度
（1）能按时到课，遵守课堂纪律，积极回答课堂问题，按 时上交作业； （2）上课认真听课，认真完成布置的任务；
（2）课下能配合小组积极完成老师布置的各项任务 （4）能勇于表达个人的观点和见解。
水力分析与计算
二、各项目的学习内容
项目名称
项目二 水工建筑物壁面静水荷载分析与计算
学习型工作任务
2-1平面壁静水总压力计算 2-2曲面壁静水总压力计算
项目任务 教学内容
让学生学会平面壁、曲面壁上静水总压力计算。
（1）静水压强分布图、压力体剖面图； （2）作用于平面壁上的静水总压力；
（4）掌握虹吸管工作原理、安装高度、允许真空值及 其水力计算内容、方法； （5）掌握水泵安装高度、提水高度、扬程、动力机械 功率的概念。
（1）能进行简单有压管道水力计算； （2）能进行倒虹吸管的水力计算；
（3）能进行虹吸管、水泵装置的水力计算； （4）能进行水工有压隧洞的水力计算。
（1）能按时到课，遵守课堂纪律，积极回 答课堂问题，按时上交作业； （2）课下能配合小组积极完成实训项目， 认真撰写计算报告书；
（3）同学间能对疑难问题相互讨论； （4）能勇于表达个人的观点和见解。
水力分析与计算
项目名称
学习型工作任务
项目任务 教学内容
教学 目标
知识 技能 态度
二、各项目的学习内容
项目三 恒定管流水力分析与计算
3-1简单有压管路水力分析与计算 3-2虹吸管、水泵装置水力分析与计算 3-3倒虹吸水力分析与计算 3-4有压隧洞水力分析与计算 布置项目实训、评价小结 让学生学会有压隧洞、倒虹吸认真完成老师布置的预习任务。
水力分析与计算
二、各项目的学习内容
项目名称
学习型工作任务 项目任务 教学内容
知识
项目四 明渠恒定均匀流水力分析与计算
4-1明渠均匀流水力分析 4-2渠道过流能力计算及断面尺寸设计 4-3渡槽水力分析与计算
让学生学会水利工程中渠道均匀流的水力分析与计算。
（1）明渠均匀流基本知识； （2）明渠均匀流特点； （3）明渠均匀流水力计算公式及各项意义；
（4）水头损失分类、产生原因； （5）层流、紊流判别； （6）沿程损失、局部损失分析与计算。 （4）掌握水头损失分类、水力半径的概念 （5）掌握沿程水头损失计算方法、公式； （6）掌握局部水头损失计算方法、公式。 （3）能进行沿程水头损失分析与计算； （4）能进行局部水头损失分析与计算。
（3）同学间能对疑难问题相互讨论；
水力分析与计算
课程学习内容
水力分析与计算
《水力分析与计算》项目组 2015.3
一、课程的学习项目和工作任务
序号
项目一
项目名称
第一次课
水力分析与计算基础
项目二
水工建筑物壁面静水荷载分析计算
项目三
恒定管流水力分析与计算
水力分析与计算
学习型工作任务
课程引导 1-1静水水力分析与计算基础 1-2恒定总流的连续方程分析与计算 1-3恒定总流的能量方程分析与计算 1-4恒定总流的动量方程分析与计算
（4）能进行渡槽断面尺寸、底坡水力计算 （5）能进行渡槽进出口水面降落及进出口 底板高程水力计算。
态度
（1）能按时到课，遵守课堂纪律，积极回答课堂 问题，按时上交作业； （2）课下能配合小组积极完成实训项目，认真填 写计算报告书；
（4）渠道允许流速概念； （5）明渠均匀流水力计算方法； （6）渡槽水力计算方法。
（1）熟知明渠均匀流基本知识； （2）掌握明渠均匀流特点； （3）掌握明渠均匀流水力计算公式意义；
（4）理解渠道允许流速概念； （5）理解明渠均匀流水力计算方法； （6）掌握渡槽水力计算方法；
教学目标
技能
（1）能进行渠道的输水能力水力计算； （2）能进行渠道的底坡、糙率的水力计算； （3）能进行渠道断面设计水力计算；