水力学教案大纲
课程编码：
学时数：
学分数：
课程类型：专业基础课
先修课程：高等数学、工程力学
一、课程的性质与任务
水力学是水利水电建筑工程专业必修的一门重要的专业基础课。
水力学课程的主要任务是使学生掌握水流运动的一般规律和与之有关的基本概念、基本理论、水力计算的基本方法与实验的基本技能，为学习后续专业课程、从事专业技术工作奠定基础。
二、课程的教案基本要求
（１）具有一定的理论知识。
①正确理解水力学基本概念（如恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流、层流与紊流、缓流与急流等）。
②掌握水力学基本理论，如连续方程、能量方程、动量方程等。
③掌握分析水流运动的总流分析法。
（２）对工程中的一般水流问题具有分析与计算的能力。如静水总压力的计算；管道及明渠断面尺寸的确定；堰闸过流能力的分析与计算等。
（３）掌握测量水位、压强、流量、流速的基本方法和操作技能。
三、教案基本内容和教案要求
（一）绪论
水力学的任务；液体基本特征和主要物理性质；连续介质与理想液体的概念；作用于液体上力。
要求重点掌握液体基本特征和主要物理性质（惯性、万有引力特性及粘滞性）。
教案难点是粘滞性及作用于液体上的力。
（二）水静力学
静水压强及其特性；等压面概念；重力作用下静水压强基本公式；压强的度量与量测；水头与单位势能的概念；平面与曲面上的静水总压力。
要求重点掌握重力作用下静水压强基本公式的应用；压强的度量与量测、平
面与曲面上的静水总压力的求解。
教案难点是压力体的绘制以及平面与曲面上的静水总压力的求解。
（三）液体运动的流束理论
描述液体运动的两种方法；恒定流与非恒定流、流线与迹线；流管、微小流束、总流、过水断面、流量与断面平均流速、一元流、二元流、三元流、均匀流与非均匀流等水动力学基本概念；不可压缩实际液体一元恒定总流的连续性方程、能量方程、动量方程以及这些方程式的应用举例。
要求重点掌握恒定流与非恒定流、流线与迹线；流管、微小流束、总流、过水断面、流量与断面平均流速；不可压缩实际液体一元恒定总流的连续性方程、能量方程、动量方程
教案难点是描述液体运动的两种方法；恒定流与非恒定流；均匀流与非均匀流以及三个水力学基本方程的应用技巧。
（四）液流型态与水头损失
水头损失的物理概念及其分类；均匀流沿程水头损失与切应力的关系；液体运动的两种型态——层流与紊流；圆管中的层流运动；紊流的特征；沿程阻力系数的变化规律及计算沿程水头损失的经验公式；局部水头损失。
要求重点掌握液体运动的两种型态——层流与紊流；沿程阻力系数的变化规律及计算沿程水头损失的经验公式；局部水头损失。
教案难点是紊流的特征；沿程阻力系数的变化规律。
（五）有压管道恒定流
简单管道水力计算的基本公式及简单管道水力计算的基本类型；复杂管道的水力计算。
要求重点掌握简单管道水力计算的基本类型及复杂管道的水力计算。
教案难点是简单管道水头线图的绘制及能量方程的灵活运用。
（六）明渠恒定均匀流
明渠均匀流的特性及其产生条件；明渠均匀流的计算公式；水力最佳断面及允许流速；明渠均匀流的水力计算类型与方法；复式断面明渠的水力计算。
要求重点掌握明渠均匀流的特性及其产生条件；明渠均匀流的水力计算类型与方法。
教案难点是明渠均匀流的水力计算方法（试算法）。
（七）明渠非均匀流
明渠水流的三种流态；断面比能与临界水深；临界底坡、缓坡与陡坡；明渠恒定非均匀渐变流微分方程；明渠恒定非均匀渐变流水面曲线定性分析；明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算。
要求重点掌握明渠水流的三种流态；断面比能与临界水深以及明渠恒定非均匀渐变流水面曲线定性分析与计算。
教案难点是明渠水流的流态判别及水面曲线的定性分析。
（八）水跃
水跃现象及棱柱体水平明渠的水跃方程；棱柱体水平明渠中水跃共轭水深计算；棱柱体水平明渠中水跃跃长的确定。
要求重点掌握水跃现象及棱柱体水平明渠的水跃方程及其应用。
教案难点是棱柱体水平明渠中水跃共轭水深计算。
（九）堰流及闸孔出流
堰流的类型及计算公式；薄壁堰流的水力计算；实用堰流的水力计算；宽顶堰流的水力计算；闸孔出流的水力计算
要求重点掌握堰流的类型及其水力计算方法；闸孔出流的水力计算。
教案难点是曲线型实用堰的水流特性及其堰流于闸孔出流的水力计算技巧。
（十）泄水建筑物下游的水流衔接与消能
泄水建筑物下游的水流衔接与消能问题的重要性；收缩水深及底流消能的水力计算；挑流消能的水力计算。
要求重点掌握收缩水深及底流消能的水力计算。
教案难点是底流消能的水力计算。
（十一）有压管道非恒定流
阀门突然关闭时有压管道中的水击现象及其水击的解读计算方法。
要求重点掌握水击波的传播过程及其直接水击的计算。
教案难点是水击波的传播过程及其计算。
（十二）渗流
渗流的基本概念；渗流的基本定律达西定律；地下河槽中恒定均匀渗流和非均匀渐变渗流；棱柱体地下河槽中恒定渐变渗流的浸润曲线；水平不透水层上均质土坝的渗流计算。
要求重点掌握渗流的基本概念；渗流的基本定律达西定律；棱柱体地下河槽中恒定渐变渗流的浸润曲线；水平不透水层上均质土坝的渗流计算。
教案难点是棱柱体地下河槽中恒定渐变渗流的浸润曲线；水平不透水层上均质土坝的渗流计算。
（十四）量纲分析、相似原理和模型实验基础
量纲分析法；相似现象的相似特征及相似条件；单项力作用下的相似准则；水工模型设计的几点说明。
要求重点掌握量纲分析法；单项力作用下的相似准则。
教案难点是量纲分析法；相似准则的建立。
四、教案实验及实践环节
水力学实验在水力学教案及其学科发展中占有重要的地位，是水力学课程不可或缺的部分，是重要的专业基础教案内容。
水力学实验的任务主要是通过水力学实验可以观察和进一步认识水流现象，验证水力学基本原理与公式，帮助学生深化课堂教案内容。
