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。

要求一般理解与掌握的内容有：1.理想液体的运动微分方程；2. 理想液体的元流能量方程；

3.毕托管和文丘里仪。

难点：1.实际液体的总流能量方程的建立与应用；2.总流动量方程的建立与应用。

第四章水流阻力和水头损失

要求深刻理解与熟悉掌握的重点内容有：1.雷诺数与两种流态（层流和紊流）；2.均匀流基本方程及沿程水头损失通用公式；3.局部水头损失计算公式；4.短管水力计算及谢才公式的推导。

要求一般理解与掌握的内容有：1.不同情况下沿程阻力系数的计算方法；2.不同情况下局部阻力系数的计算方法；3.长管水力计算与短管水力计算的三类计算课题。

难点：从能量方程的推导建立短管水力计算公式、谢才公式及其应用方法。

第五章明渠水流

要求深刻理解与熟悉掌握的重点内容有：1.明渠均匀流的水力特征和基本公式；2.梯形渠道的水力最佳断面；3.梯形断面明渠均匀流的水力计算；4.复式断面明渠均匀流的水力计算；

5. 梯形断面明渠均匀流谢才公式的展开式及其应用；5.明渠非均匀流的水力特征和基本公式；

6. 临界水深的计算；

7. 临界底坡的计算；

8. 明渠中三种水流状态的判断；

9. 水跃计算；

10. 棱柱形渠道明渠渐变流的基本微分方程式。

要求一般理解与掌握的内容有：11.基本公式在工程水力计算中解决四类基本问题的方法；

12.不满流管道的水力计算；13.断面比能；14.棱柱形明渠渐变流水面曲线的定性分析；15.明渠渐变流水面曲线的计算；16.明渠渐变流水面曲线的衔接。

难点：1.已知Q、i、n、m，求b和h；2.将复式断面分割为简单断面的方法，掌握叠加法计算的原理及具体方法；3.水跃计算与桥涵河床加固长度的计算。

第六章河流水文

要求深刻理解与熟悉掌握的重点内容有：1. 河川水文资料的收集与整理；2. 河流基本概念。要求一般理解与掌握的内容有：3.河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法。

难点：流速、流量的测量方法。

第七章水文统计的基本原理与方法

要求深刻理解与熟悉掌握的重点内容有：1. 水文统计的基本概念；2.经验累积频率曲线；3.理论累积频率曲线；4.现行频率分析方法。

要求一般理解与掌握的内容有：5.相关分析。

难点：设计流量和设计水位的计算。

第八章桥涵设计流量及水位推算

要求深刻理解与熟悉掌握的重点内容有：1.按洪水调查资料推算；2. 按暴雨资料推算。

要求一般理解与掌握的内容有：3.按实测流量资料推算设计流量（见第十一章）。

难点：1.小流域河口处设计流量的计算。

第九章大中桥位勘测设计

要求深刻理解与熟悉掌握的重点内容有：1.大中桥孔径计算；2. 桥面标高计算；3.调治构造物设计。

要求一般理解与掌握的内容有：4. 桥涵分类及一般规定、桥位选择、桥位勘测。

难点：1.冲刷系数法计算桥长。

第十章桥梁墩台冲刷计算

要求深刻理解与熟悉掌握的重点内容有：1. 桥下断面一般冲刷深度；2.河床演变冲刷深度；

3. 墩台局部冲刷深度。

要求一般理解与掌握的内容有：4.冲刷深度计算公式的应用。

难点：1.桥下河槽最低冲刷线及基础底面最高标高的确定。

第十一章小桥涵勘测设计

要求深刻理解与熟悉掌握的重点内容有：1. 小桥涵勘测设计内容；2. 小桥孔径计算；3. 涵洞孔径计算。

要求一般理解与掌握的内容有：4. 小桥涵位置选择、小桥涵勘测与调查。

难点：1. 小桥涵构造与加固防护。

三、课程教学的基本要求

本课的教学环节包括课堂讲授，学生自学，习题讨论，实验，习题，答疑，质疑，期末考试。通过上述基本教学步骤，要求学生掌握和了解流体力学一般规律和研究方法，水静力计算，水流动力计算，水流运动计算，桥涵水文计算，桥涵水力设计与计算等基本理论和分析方法，并能正确地应用这些知识解决实际工程问题。本课程是一门考试课，考核方式为闭卷考试，总学时60学时，课堂授课56学时，实验4学时。

四、建议教材与教学参考书

[1] 刘文灵、谢静如．水力学与桥涵水文．河南：黄河水利出版社，2008年

[2] 向华球．水力学．北京：人民交通出版社，1996年

[3] 湖南大学．水力学．北京：人民交通出版社，1980年

[4] 西南交通大学水力学教研室．水力学（第三版）．北京：高等教育出版社，1983年

[5] 清华大学水力学教研组．水力学．北京：人民教育出版社，1982年

[6] 叶镇国．水力学与桥涵水文．北京：人民交通出版社，1997年5月

[7] 吴应辉．桥涵水力水文．北京：人民交通出版社，1988年

五、学时分配