《水力学》课程质量标准.docx
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《水力学》课程质量标准
《水力学》课程质量标准
（水利水电建筑工程专业）
浙江水利水电专科学校水利工程系
2006年4月
《水力学》课程质量标准
一、本课程在专业教学中的地位
（一）、本课程的课程性质
水利类各专业的一门主要技术基础课。
通过本课程的学习，使学生掌握液体运动的一般规律和有关的基本概念与基本理论，学会必要的分析计算方法和一定的实验技术，为专业课的学习、解决工程中水力学问题、获取新知识和进行科学研究打下必要的基础。
通过水力学的学习，既加深了对上述课程间有机联系的理解，又为后续的专业课程学习，打下了坚实的理论基础。
（二）、本课程前后衔接的课程或先修课程内容等
水力学是我校水利水电建筑工程专业、给水排水工程、道路桥梁工程等多个专业开设一门技术基础课。
该课程的先修主要相关课程有《理论力学》、《材料力学》、《物理学》、《高等数学》等。
学生学习水力学以前必须学完高等数学、普通物理、理论力学、材料力学和算法语言等课程。
这样，对于有关内容，如微分、积分、矢量、偏导数、泰勒公式、微分方程、液体的物理特性、动能定律、动量定律、达朗贝尔原理、势函数、应力应变和计算机编程具有一定的基础，在水力学中主要是运用这些知识，不必详细讲解。
后续课程:
水文、水工建筑物、水利工程施工、水电站、水资源系统管理、水力计算、水利计算、水利工程专题、水利水电规划专题等专业和选修课程.
（三）、本课程在专业所需的知识体系中的地位
从水力学课程的后衔接课程可以看出，
（1）水力学的内容是专业课程和专题课程学习的基础，本课程在专业所需的知识体系中具有基础地位和技术的地位；
（2）本课程在研究生培养阶段独立成一个水力学和河流动力学学科。
（四）、影响本课程教学的主要因素
（1）先修课程的掌握程度是课程教学的主要因素；
（2）通过水力学实验可以帮助学生理解相关的概念、理论和计算方法（3）通过认识实习对过水建筑物的了解也是学习本课程的基础。
二、本课程的教学目标和基本要求
课程教学目标。
水力学的任务是通过各种教学环节，使学生掌握水力学的基本理论、水力计算方法和水力实验的基本操作技能，为学习专业课程，从事专业工作和进行科学研究打下一定的基础。
（一）本课程的教学目标
1理论教学目标
（1）.了解水利工程中的主要水力计算问题。
（2）.掌握水流运动的分类方法。
（3）.了解水流静止和运动的基本规律。
（4）.掌握静止状态下的水力荷载分析。
（5）.理解管、渠、孔、堰过水能力的影响因素。
（6）.了解常见的消能方式和计算。
2能力培养目标
（1）.初步掌握静水压强和静水总压力的计算方法。
（2）.初步掌握管、渠、孔、堰过水能力的确定方法。
（3）.掌握水位、压强、流速、流量的实验测定方法和技能。
3思想教育目标
树立严肃、认真、求实的科学态度。
（二）、课程教学的基本要求
课程的基本要求是：
1、具有本专业的理论基础，包括：
（1）正确理解水力学的基本概念，如层流和紊流、急流和缓流、雷诺数和佛汝德数等。
（2）掌握总流的连续性方程、能量方程和动量方程及其应用。
（3）掌握分析水流运动的总流分析法，对量纲分析和实验相结合的方法也有一定的理解。
2、对一般较简单的、本专业常见的水流问题，具有分析和计算能力，主要包括：
静水压力的计算；管道及明渠的断面尺寸和过流能力的确定；孔口、涵洞和堰流过流能力以及井和集水廊道的渗流计算等。
3、具有正确使用水力计算中的基本图表和正确进行数字计算能力，掌握测量水位、压强、流速和流量的操作技能，具有分析实验数据和编写报告的能力。
三、本课程教学的基本内容和教学要求
《水力学》教学分成三个模块分基础模块、选用模块和实践教学模块
第一部分基础理论模块
第一章绪论
（一）知识点和教学要求
1．掌握：
1.1液体的主要物理力学性质
2．理解：
2.1液体的基本特性和连续介质的概念
2.2表面力和质量力
3．了解：
3.1水力学的任务、研究对象和研究方法
3.2理想液体的概念
3.3量纲分析的基本概念
第二章水静力学
（一）知识点和教学要求
1．掌握：
1.1仅在重力作用下的静水压强基本方程
1.2静水压强的测算方法
1.3静水压强分布图和压力体剖面图的绘制方法
1.4平面壁和二元曲面壁上的静水总压力的计算
2．理解：
2.1静水压力和静水压强的概念
2.2静水压强的基本特性
2.3等压面概念和连通器原理
2.4绝对压强、相对压强、真空压强和真空度
2.5压强的单位
2.6静水压强方程式的意义
3．了解：
几种质量力共同作用下的液体相对平衡问题
（二）能力培养
能够分析、计算作用在水工建筑物上的静水总压力
（三）学生分组实验
1．实验项目：
静水压强的量测
2．基本要求：
①掌握静水压强的量测方法
②进一步理解静水压强方程式中各项的意义
③加深对真空概念的理解
第三章液体运动的基本原理
（一）知识点和教学要求
1．掌握：
1.1恒定总流连续方程的应用
1.2恒定总流能量方程的应用
1.3恒定总流动量方程的应用
2．理解：
2.1恒定流、非恒定流概念
2.2流线和流线图及其特性
2.3流管、微小流束、总流、过水断面、流量、断面平均流速等概念
2.4均匀流与非均匀流、渐变流与急变流概念及特点
2.5总水头线、测压管水头线和水力坡度的概念
3．了解：
3.1描述液体运动的两种方法——欧拉法和拉格朗日法
3.2一元流、二元流、三元流的概念
3.3连续方程和能量方程的推导过程
（二）能力培养
初步具有应用连续方程、能量方程、动量方程进行水力计算的能力。
（三）实验
1．实验项目
①流线、流谱演示
②能量方程演示
③动量方程演示
④毕托管测流速
2．基本要求
1观察水流的流线、流谱及能量转化现象，加深对水流流态及能量方程的理解
2加深对动量方程的理解
3进一步理解毕托管测流速的原理，掌握毕托管测流速的方法，初步了解明槽水流的流速分布
第四章液流型态及水头损失
（一）知识点及教学要求
1．掌握：
1.1层流、紊流概念及判别
1.2沿程水头损失的计算方法
1.3局部水头损失的计算方法
2．理解：
2.1产生水头损失的原因和水头损失分类
2.2雷诺实验和雷诺数
2.3液流边界条件对水头损失的影响
2.4沿程水头损失系数的变化规律
3．了解：
3.1液流的边界层概念
3.2紊流的特征
（二）能力培养
具有分析、计算水头损失的能力
（三）学生分组实验
1．实验项目
1雷诺实验演示
2沿程水头损失系数λ的测定
3局部水头损失系数ζ的测定
2．基本要求
1观察层流与紊流现象，定性了解层流与紊流的影响因素
2观察不同边界条件下的水流现象，加深理解水头损失产生的因素及其分类
3掌握沿程水头损失及局部水头损失系数的测定方法
第二部分为应用水力学
第五章有压管道中的恒定流
（一）知识点和教学要求
1．掌握：
1.1简单管道短管和长管的水力计算
1.2有压管道总水头线和测压管水头线的绘制方法
2．理解：
2.1管流的水力特点和管流的分类
2.2管流自由出流和淹没出流
2.3管道允许流速概念
2.4管网水力计算原理和方法
3．了解：
3.1水击现象
3.2串联和并联管道的水力计算
（二）能力培养
具有对一般有压管道进行水力计算的能力
第六章明渠恒定均匀流
（一）知识点和教学要求
1．掌握：
1.1明渠均匀流的基本公式
1.2明渠均匀流的水力计算方法
2．理解：
2.1明渠的类型及其横断面形状和尺寸对水流运动的影响
2.2渠道底坡及其分类
2.3明渠均匀流的特性及其产生条件
2.4渠道允许流速概念
2.5明渠均匀流及其特点
3．了解：
3.1水力最佳断面
3.2综合糙率及复式断面问题
3.3宽浅式河（渠）道及其特点
（二）能力培养
具有明渠均匀流的水力计算和渠道横断面设计能力
第七章明渠恒定非均匀流
（一）知识点和教学要求
1．掌握：
1.1临界水深概念和临界水深的计算方法
1.2矩形断面的水跃共扼水深和水跃长度的计算
1.3棱柱体渠道水面线分类和水面线定性分析与绘制
1.4逐段试算法计算棱柱体渠道和非棱柱体渠道水面曲线
2．理解：
2.1水流的流态与判别
2.2佛汝德数及其物理意义
2.3断面比能的定义及断面比能与水深的关系
2.4临界底坡、缓坡、陡坡的计算
2.5棱柱体水平明渠水跃方程；水跃函数及水跃函数与水深的关系
2.6明渠非均匀渐变流微分方程式
2.7天然河道水面曲线计算原理和方法
3．了解：
3.1明渠非均匀流特点及分类
3.2干扰波波速
3.3水跌和水跃现象
3.4水跃分区及其描述参数
3.5弯道水流基本知识
（二）能力培养
1．具有渠道与河道水面线分析与计算的能力
2．具有水跃共扼水深和水跃长度的计算能力
（三）学生分组实验
1．实验项目
1水跃共扼水深和水跃长度的量测
2水面线演示
2．基本要求
1观察水跃现象，掌握水跃主要参数的测定方法
2观察不同底坡组合情况下的水面线变化
3观察水工建筑物（堰、闸）对水面线的影响
第八章堰流与闸孔出流
（一）知识点与教学要求
1．掌握：
1.1堰流与闸孔出流过流能力的基本公式
1.2堰流与闸孔出流的计算类型及计算方法
1.3堰流与闸孔出流流量系数、收缩系数的确定方法
1.4堰流与闸孔出的淹没出流条件和淹没系数的确定方法
1.5无压隧洞的水力计算
2．理解：
2.1堰流和闸孔出流的水流特点及转化条件
2.2堰流的分类和判别
2.3堰流与闸孔出流的流量系数、淹没系数、收缩系数的影响因素
2.4无压隧洞的水流形态与判别
3．了解：
3.1曲线型实用堰堰面设计原理
（二）能力培养
具有分析堰、闸水流现象和水力计算的能力
1．实验
1测定堰流流量系数
2．要求
1观察薄壁堰、实用堰、宽顶堰自由溢流和淹没溢流现象
2观察平底坎和曲线型底坎、平板闸门及弧形闸门闸孔自由出流和淹没出流现象
3观察闸孔出流和堰流的转化现象
4掌握堰流流量系数的测定方法
第九章泄水建筑物下游水流衔接与消能
（一）知识点与教学要求
1．掌握：
1.1泄水建筑物下游水流衔接形式与消能方式
1.2底流式消能的水力计算
1.3挑流式消能的水力计算
2．理解：
2.1各种消能形式的特点及适用条件
2.2底流式消能与挑流式消能的消能机理
2.3消力池设计流量的确定
3．了解：
3.1辅助消能工的型式及作用
第三部分选用模块
第一十章高速水流简介
（一）知识点与教学要求
1．掌握：
1.1高速明流掺气水深的计算
1.2减轻或避免产生气蚀的措施
2．理解：
2.1高速水流的脉动现象
2.2脉动压强对建筑物的影响
2.3气穴与气穴数
3．了解：
3.1脉动压强的量度和估算
3.2明槽水流冲击波现象
第一十一章相似原理与模型试验基础
（一）知识点与教学要求
1．理解：
1.1几何相似、运动相似、动力相似概念
1.2重力相似准则
1.3阻力相似准则
1.4水工模型设计原理
2．了解：
模型试验在生产和科研中的作用
（二）能力培养
具有参与水工模型试验的初步能力
第一十二章渗流
（一）知识点与教学要求
1．掌握：
1.1渗流达西定律；渗流模型
1.2地下水的均匀渗流和非均匀渐变渗流
1.3棱柱体地下明渠中恒定渐变渗流浸润曲线分析与计算
1.4井的渗流，井群。
2理解：
土坝渗流
3了解：
3.1初步绘制流网和掌握用流网法求解渗流场的方法
3.2电比拟法中着重讲原理，配合实验使学生初步掌握电拟法的操作
第十三章流体旋涡运动与流体绕叶栅流动简介
1了解：
1.1流体旋涡运动与流体绕
1.2叶栅流动简介
第四部分实践教学模块
（一）习题课
习题作业的基本要求是：
巩固和加深理解所学的基本概念和基本理论，培养学生分析问题、解决问题和灵活运用知识的能力，提高计算技能，培养严肃认真的科学作风和独自获取知识的能力。
习题作业也是理论联系实际的一个途径。
习题包括思考题和计算题。
习题作业应与讲课密切配合。
讲课中讲解必要的例题，课后布置习题作业，利用课外时间完成。
辅导课可用来分析总结习题中的错误和问题，在教师的引导下进行课堂讨论，解决有关概念或原理中的疑难问题。
水力学课外学时为课内学时的1.5倍，除了复习、阅读参考书外，可用来完成习题作业。
完成习题作业的数量为130~200题，针对具体情况，可以布置必作题和选作题，既要避免学生负担过重，又要做到因材施教，使能力较强的学生获得较多的训练。
（1）静水压强及平面壁静水总压力的计算；
（2）恒定流能量方程的应用；（3）水头损失的计算；（4）明渠均匀流的水力计算等。
（二）实验课
1．实验要求
实验单独设课考试记分，实验内容应和课程内容紧密衔接。
实验的基本要求是：
观察水流现象，验证所学理论，使学生掌握进行科学试验的方法和操作技能，训练学生整理实验资料，编写实验报告的能力，培养学生严格的科学作风。
实验包括演示实验和量测实验两种。
在条件允许的情况下，增加一些演示实验，以增加学生的感性认识，组织学生参观高速水力国家重点实验室的先进设备，扩大视野。
每个操作实验，要求学生2~4人一组，使每个学生都有动手进行操作，观测水流现象的机会。
实验数据要求用微机处理，学生能独立整理分析实验成果，受到实验技能的基本训练。
实验课学时10～12学时。
2．实验内容
（1）操作实验
①静水压强测定；
②能量方程的验证；
③文丘里管流量系数测定；
④动量方程实验验证；
⑤管流沿程阻力实验；
⑥管流局部阻力实验；
⑦明渠断面流速分布测定；
⑧薄壁堰流量系数的测定；
⑨渗流的电拟法实验。
（2）演示实验
①流线演示；
②超声波（或激光）测流速表演；
③雷诺实验；
④水面曲线演示实验；
⑤水跃及建筑物下游水流衔接现象的观测；
⑥边界层现象观测。
（三）综合练习
为使学生能较系统地综合运用所学水力学知识，培养学生理论联系实际的能力，本课程单独安排水力学综合练习0.5周（15学时）。
综合练习课题建议如下：
题目1渠道及渠系建筑物的水力计算。
题目2水流衔接与消能的水力计算。
题目3河渠的水力计算。
题目4有压隧洞水力计算。
题目5土坝渗流水力计算
题目6复杂管道的水力计算
可根据教学的具体情况任选几个题目。
四、课程教学条件
（一）、师资
本课程组成员（包括实验实训指导教师）的学历、职称、年龄、实践能力（双师素质）如下:
何文学:
硕士研究生,副教授,40,为具有实践能力教学双师素质教师
李东风:
硕士研究生,教授,在职博士研究生,40,为具有实践能力教学双师素质教师
吴婉玲:
硕士,讲师,32,为具有实践能力教学双师素质教师
陈冬云:
硕士研究生,在职博士研究生,讲师,30,为具有实践能力教学双师素质教师
（二）、教材
本教材选用张耀先和丁新求主编的《水力学》全国水利水电类高职高专统编教材，本教材能反映先进技术、特色鲜明、满足培养目标要求。
参考书：
1、《水力学》四川大学吴持恭主编，高等教育出版社。
2、《水力学》清华大学编，高等教育出版社；
3、《水力学》武汉水利电力学院，徐正凡主编，高等教育出版社；
4、《水力学》刘纯义、张耀先主编，水利水电出版社
5、《水力学习题集》，大连工学院编，高等教育出版社
6、《水力计算》罗全胜、张耀先主编，水利水电出版社
（三）、图书资料
与课程有关的图书、刊物、资料、数字化资源可以从我校的图书馆和数字图书馆得到。
（四）、实验实训
与课程有关的实验条件有国内先进的实验设备有
（1）引进了全国优秀教师、浙江省名师毛根海教授主持下，依托于浙江大学国家优秀工科基础课程力学教学基地，研制开发的水力学与工程流体力学系列实验仪器和系列实验CAI等计算机教学软件，
（2）我校水工仿真实验室水工仿真实验室，（3）我校的水利河口研究试验基地。
这些为开展产学研合作教育等提供了良好的条件。
五、教学方法和手段
对《水力学》课程采用理论教学和实验实训教学穿插进行，课内教学和课外相结合，计算机应用和水力学课程设计相结合。
实践教学分演示实验、操作实验、综合实验、生产试验，其目的是让学生通过演示实验观察水流现象，增加感性认识，通过操作实验、提高动手能力，通过综合实验训练学生分析和解决问题的能力，通过生产项目，让学生能解决工程实际问题的能力。
并为学生学习专业课和就业打下基础。
水力学除作业外还安排一周的课程设计（综合练习），用于训练学生进行水力计算的能力。
六、考核方式
本课程通过多方面进行考核：
作业、考勤，10％；实验，10％；期末闭卷（试题库）考试，80％。
七、课程教学内容一览表
章序
教学内容
理论教学
实验
作业
1
绪论。
水力任务和研究方法、连续介质的概念。
内摩擦定律理想液体和实际液体。
3
3-6
2
水静力学。
重力作用下的静水压强基本公式，绝对压强和相对压强，真空度，作用于平面上曲面上的静水总压力。
压力体
10
1
5-8
3
液体运动的基本理论，液体运动的两种方法：
拉格朗日法和欧拉法，连续性方程能量方程及其应用条件和举例，恒定总流的动量方程及其举例
10
1
6-8
4
液流形态和水头损失。
层流和紊流判别；局部阻力和局部水头损失；沿程水头损失的一般表示；圆管中的紊流运动，边壁粗糙，水力光滑和水力粗糙、尼古拉兹试验；确定实际管道沿程阻力系数的公式或曲线图；谢才公式、曼宁公式；局部阻力和局部水头损失
6
2
8-10
5
有压管道中的恒定流。
孔口恒定自由出流基本公式；短管的水力计算；长管的水水计算；串联管路；水击现象。
8
5-7
6
明渠恒定均匀流。
明渠均匀流的水力特征和基本计算公式。
正常水深，糙率n值的确定。
明渠均匀流水力计算的基本问题、水跃现象。
4
2
8-10
7
明渠恒定非均匀流。
明渠渐变流水面曲线的定性分析。
明渠渐变流水面曲线的计算：
分段试算法。
12
2
5-8
8
堰流与闸孔出流。
堰的形式，堰流的基本公式流量系数及其影响因素，实用堰宽顶堰水力计算、堰的流量系数。
闸孔出流水力计算
7
2
5-9
9
泄水建筑物下游水流衔接与消能。
衔接形式与消能方式，底流式挑流式消能的水力计算，消力池设计流量的确定
6
3-6
10
高速水流简介。
高速明流掺气水深的计算，减轻或避免产生气蚀的措施，气穴与气穴数
2
2-5
11
相似原理与模型试验基础。
几何相似、运动相似、动力相似概念，重力相似准则、阻力相似准则。
水工模型设计原理
2
5-9
总计
72
8
80
几点说明
1．本教学大纲适用学制为三年的高等专科（职业）技术教育《水利水电工程建筑》专业。
完成本教学大纲的最少学时数为80学时。
本教学大纲按章编写，各章教学内容按知识点排列，对知识点的教学要求分三个层次——掌握、理解、了解。
其中“了解”是对知识的初步认识，要求能说出要点或利用它们进行简单的计算；“理解”是对知识点的进一步认识，要求能进行完整、大纲确切的描述，并能运用这些知识来分析有关的水力现象或进行一般的水力计算；“掌握”是对知识点的更深入的认识，是在“理解”的基础上，更全面地把握知识点的意义、使用条件、应用范围，用以分析和解决有关问题。
小学常用歇后语
1.八仙过海--------各显神通2.不入虎穴--------焉得虎子
3.蚕豆开花--------黑心4.车到山前--------必有路
5.打破砂锅--------问到底6.和尚打伞--------无法无天
7.虎落平阳--------被犬欺8.画蛇添足--------多此一举
9.箭在弦上--------不得不发10.井底青蛙--------目光短浅
11.大海捞针--------没处寻12.竹篮打水--------一场空
13.打开天窗--------说亮话14.船到桥头--------自会直
15.飞蛾扑火-----自取灭亡16.百米赛跑--------分秒必争
17.拔苗助长-----急于求成18.仇人相见--------分外眼红
19.芝麻开花----节节高20.新官上任--------三把火
21.瞎子点灯--------白费蜡22.兔子尾巴--------长不了
23.偷鸡不成----蚀把米24.王婆卖瓜--------自卖自夸
25.老虎屁股----摸不得26.老虎拉车--------谁敢
27.老鼠过街-----人人喊打28.麻雀虽小--------五脏俱全
29.墙上茅草----随风两边倒30.三十六计--------走为上计
31.塞翁失马----焉知祸福32.壶中无酒--------难留客
33.丈二和尚----摸不着头脑34.有借有还--------再借不难
35.猫哭耗子---假慈悲36.铰子破皮--------露了馅
37.扁担挑水---一心挂了两头38.对牛弹琴--------白费劲
39.八仙聚会--------神聊40.霸王敬酒--------不干也得干
41.板上订钉--------跑不了42.背鼓上门--------讨打
43.草把做灯-----粗心（芯）44.竹笋出土--------节节高
45.菜刀切豆腐----两面光46.钉头碰钉子--------硬碰硬
47.高山上敲鼓--四面闻名（鸣）48.铁打的公鸡-----一毛不拔
49.关公走麦城----骄必败50.狗咬吕洞宾--------不识好人心
51.鸡蛋碰石头----不自量力52.姜太公钓鱼--------愿者上钩
53.脚踏西瓜皮--滑到哪里是哪里54.孔夫子搬家--------净是书
55.老鼠钻风箱-----两头受气56.留得青山在--------不怕没柴烧
57.门缝里看人---把人看扁了58.泥菩萨过河--------自身难保
59.泼出去的水----收不回60.骑驴看唱本--------走着瞧
61.千里送鹅毛--礼轻情意重62.肉包子打狗--------有去无回
63.山中无老虎---猴子称大王64.司马昭之心--------路人皆知
65.外甥打灯笼---照旧（舅）66.王八吃年糕--------铁了心
67.王小二过年---一年不如一年68.小葱拌豆腐-----一清二白
69.小和尚念经----有口无心70.周瑜打黄盖--------两厢情愿
71.赶鸭子上架----吃力不讨好72.擀面杖吹火------一窍不通
73.瞎子戴眼镜----装饰74.猴子捞月亮--------空忙一场
75.秀才遇到兵----有理讲不清76.三个臭皮匠--------顶个诸葛亮
77.黄牛追兔子---有劲使不上78.和尚训道士--------管得宽
79.过年娶媳妇----双喜临门80.聋子见哑巴--------不闻不问
六字短语
81.铜钣上钉铆钉---一是一，二是二82.里弄里扛竹竿---直来直去
83.苦水里泡黄连----苦上加苦84.驴唇不对马嘴----答非所问
85.猪鼻子里插葱-----装象
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