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绪论　水力分析与计算概述1

情境0.1　水力分析与计算的任务、研究对象及发展概况1

情境0.2　液体的主要物理力学性质3

情境0.3　作用于液体上的力7

技能训练题9

项目1　水工建筑物壁面静荷载分析与计算10

情境1.1　静水压强及其特性10

情境1.2　重力作用下静水压强分布规律12

1.2.1　重力作用下静水压强的基本公式12

1.2.2　压强的量度13

1.2.3　水头和单位势能15

1.2.4　压强的量测和点压强的计算15

情境1.3　平面上的静水总压力17

1.3.1　静水压强分布图17

1.3.2　利用压强分布图求矩形平面上的静水总压力18

1.3.3　用解析法求任意平面上的静水总压力19

情境1.4 曲面上的静水总压力21

技能训练题24

项目2　有压管道的水力分析与计算29

情境2.1　有压管道水力分析一29

2.1.1　水流运动基本概念及其分类29

2.1.2　恒定流的连续性方程31

情境2.2　有压管道水力分析二32

情境2.3　有压管道水力分析三36

2.3.1　水头损失产生的原因及其分类36

2.3.2　沿程水头损失的分析与计算37

情境2.4　有压管道水力分析四41

2.4.1　恒定流动量方程式的建立41

2.4.2　动量方程的应用条件和解题步骤42

情境2.5　有压管道水力分析五43

2.5.1　管流的定义、特点44

2.5.2　管流的分类44

2.5.3　管流的计算类型45

情境2.6　有压管道中简单管道的水力计算45

2.6.1　简单短管的水力计算45

2.6.2　管径的确定47

2.6.3　总水头线和测压管水头线的绘制49

情境2.7　有压隧洞的水力计算51

2.7.1　有压隧洞的计算公式52

2.7.2　有压隧洞的水力计算内容52

情境2.8　倒虹吸管的水力计算54

2.8.1　工程案例55

2.8.2　工程案例分析55

2.8.3　工程案例计算57

情境2.9　水泵的工作原理分析与计算58

2.9.1　离心泵工作原理58

2.9.2　基本工作参数58

2.9.3　基本方程及特性曲线59

情境2.10　长管的水力计算63

2.10.1　简单管路63

2.10.2　串联管路68

2.10.3　并联管路69

技能训练题70

项目3　渠（河）道水力分析与计算77

情境3.1　渠道水力分析77

3.1.1　明渠的分类77

3.1.2　明渠均匀流的特征和形成条件79

情境3.2　明渠均匀流的基本公式79

3.2.1　基本公式79

3.2.2　过水断面的水力要素80

情境3.3　明渠水力计算中的几个问题82

3.3.1　糙率n的选定82

3.3.2　水力最佳断面和实用经济断面84

3.3.3　渠道的允许流速86

情境3.4　渠道过流能力计算及断面尺寸设计88

3.4.1　直接求解法88

3.4.2　试算法89

情境3.5　复式断面渠道的水力计算90

情境3.6　渡槽水力计算92

3.6.1　槽身段的水力计算92

3.6.2　进口渐变段的水力计算93

3.6.3 出口渐变段的水力计算94

3.6.4　进出口底板高程的确定94

情境3.7　明渠水流的三种流态96

情境3.8　断面比能与临界水深99

3.8.1　面比能、比能曲线99

3.8.2　临界水深102

3.8.3　临界底坡、缓坡和陡坡103

情境3.9　水跃与水跌105

3.9.1　水跃105

3.9.2　水跌110

情境3.10　明渠恒定非均匀渐变流的基本微分方程110

3.10.1　微分方程讨论111

3.10.2　水深沿流程变化的微分方程111

情境3.11　棱柱形渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线分析112

3.11.1　渐变流水面线的变化规律113

3.11.2　渐变流水面曲线分析步骤115

情境3.12　棱柱形渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线计算118

3.12.1　人工渠道水面曲线的计算118

3.12.2　工程案例介绍119

3.12.3　工程案例计算119

技能训练题121

项目4　堰、闸泄流能力分析与计算125

情境4.1　堰流特性与类型的分析判断125

情境4.2　堰流基本公式的理解与分析126

情境4.3　实用堰流过流能力计算128

情境4.4　宽顶堰流基本公式的应用129

情境4.5 闸下出流基本公式的应用132

技能训练题134

项目5　泄水建筑物下游消能计算136

情境5.1　泄水建筑物下游水流衔接与消能的形式确定136

情境5.2　底流式衔接与消能的水力计算138

5.2.1　收缩断面水深的hc计算138

5.2.2　水跃衔接形式的判断141

情境5.3 消力池水力计算142

5.3.1　挖深式消力池的水力计算143

5.3.2　坎式消力池的水力计算146

5.3.3　底流式衔接与消能微机求解法简介148

5.3.4　底流式消能的其他形式及辅助设施153

技能训练题156

项目6　渗流基础157

情境6.1　概述157

6.1.1　渗流理论的工程应用157

6.1.2　水在土壤中的状态157

6.1.3　岩土分类及其渗透性质158

情境6.2　渗流基本定律158

6.2.1 渗流模型158

6.2.2　达西定律159

6.2.3　细管概化模型159

6.2.4　渗流系数的确定160

情境6.3　均匀渗流和非均匀渗流160

6.3.1 恒定均匀渗流和非均匀渐变渗流流速沿断面均匀分布160

6.3.2　渐变渗流的基本微分方程和浸润曲线161

情境6.4　井和集水廊道164

6.4.1　集水廊道164

6.4.2　潜水井（无压井）164

6.4.3 自流井166

6.4.4　大口井与排水基坑167

6.4.5　渗水井与河边井167

技能训练题169

附录170

附录Ⅰ 梯形和矩形断面明渠正常水深求解图170

附录Ⅱ 梯形和矩形断面明渠底宽求解图171

附录Ⅲ 梯形、矩形、圆形断面明槽临界水深求解图172

附录Ⅳ 建筑物下游河槽为矩形时收缩断面水深及其共轭水深求解图173

参考文献174