《水力学与桥涵水文》 杨红霞 教案大纲

“水力学与桥涵水文”课程教学大纲（质量标准）课程编号070207课程名称水力学与桥涵水文授课学期第四学期课程类别学科基础课总学时40（其中实验4）学分2.5适用专业土木工程专业课程性质必修先导课理论力学后续课桥梁工程隧道工程学习目标知识目标支撑的可考核指标点1.4.1掌握理论力学、材料力学、结构力学、土力学、水力学（流体力学）、弹性力学等知识。知识目标具体内容1.掌握流体的主要物理性质及重力作用下静水压强分布规律；2.掌握欧拉法基本概念，恒定流总流连续方程、能量方程、动量方程；3.掌握流体运动流态，水流阻力和水头损失概念；4.掌握有压管道、孔口出流、管嘴出流的水力特性；5.掌握明渠均匀流、非均匀流的水力特性；6.掌握渗流定律；7.掌握河川水文基础知识、水文统计的基本原理和方法；8.掌握桥涵设计流量及设计水位推算方法；9.掌握大、中桥位及小桥涵勘察设计内容；10.熟悉堰流及其分类；11.熟悉波浪理论；12.熟悉水力学实验原理及水文资料收集、观测方法；13.了解势流基本理论。能力目标支撑的可考核指标点2.3.3土木工程设计能力。根据工程项目要求，能选择合理的结构体系、结构形式和计算方法，正确设计土木工程基本构件；能根据工程特点和建设场地的地质情况进行一般土木工程基础选型和设计；能够根据规划、使用功能、地质条件等完成典型道路、桥梁施工图设计，并能正确表达设计成果；能进行简单工程结构的抗震设计。能力目标具体内容1.能分析作用在流体上的力，计算作用在结构物上的静水总压力；2.能进行有压管道、孔口出流、管嘴出流的水力计算；3.具有矩形、梯形、圆形断面明渠水力计算能力；4.具有明渠恒定渐变流水面曲线的分析能力；5.会宽顶堰水力计算，普通井及井群渗流计算；6.会根据流量观测、洪水调查资料推算大、中桥设计水位和设计流量，能根据设计规范，确定大、中桥孔径及桥面设计高程；7.会计算桥梁墩台冲刷深度,能确定桥下河槽最低冲刷线高程及基础底面埋置高程；8.能利用暴雨资料推算小桥涵设计水位和设计流量，具有初步估算小桥、涵洞孔径的能力；9.具有水力学实验、河川水文资料的收集、观测和分析能力。素养目标支撑的可考核指标点3.3.2具有终身学习和解决问题的能力；积极推广应用新技术，紧跟行业发展。素养目标具体内容1.具有独立学习和文献查阅能力，更新扩容提升专业知识；2.具有应用法律、行业标准、规范、规程、标准解决问题的能力；3.具备收集、检索和分析信息的能力；4.初步具备撰写工程技术报告的能力；5.具有一定的书面和口头表达能力，能够正确使用图、表等技术语言表达与沟通；6.具有工程建设项目安全、质量、环保意识。学习成果要求1.掌握土木工程设计中水力计算问题；2.能确定桥涵设计参数；3.能参与水工模型试验，完成试验报告编写；4.为后续课程的学习奠定基础；5.为公路、市政、建筑工程建造工程师资格考试储备知识。对先修课应知应会的要求先修课一《理论力学》完成后应知应会静力平衡理论；动力学基础；力矩等效原理；惯性矩平行移轴公式；5.质量、能量守恒定律及动量定律。先修课二《概率论与数理统计》完成后应知应会1.随机变量、频率分布曲线、累积频率、统计参数等基本概念及计算；2.相关分析。本课程完成后学生应知应会具体要求单元一水静力学1.认识液体的主要物理性质；2.会分析作用于液体上的力；3.知道静水压强、静水压力、压力体的概念，静水压强的特性，重力作用下静水压强分布规律；4.知道水面下任意点压强的计算与测量方法；5.会绘制静水压强分布图，会计算作用于平面、曲面上的静水总压力。通过本单元学习，掌握静水压强概念及其特性,重力作用下静水压强分布规律，能分析计算作用于建筑物上的静水总压力。单元二水动力学1.认识水动力学的基本概念；2.知道液体的势流理论；3.知道恒定流总流连续方程、能量方程、动量方程的表达式及意义；4.认识水流阻力、水头损失的概念及其分类；5.知道水流运动的两种型态—层流和紊流及其判别；6.会确定沿程、局部阻力系数，会计算水头损失；7.会有压管道、孔口出流、管嘴出流的水力计算。通过本单元学习，掌握水动力学基本概念和基本理论，能进行有压管道、孔口出流、管嘴出流的水力计算；了解液体的势流理论。单元三明渠水流1.认识明渠水流、明渠底坡、横断面形式及其过水断面水力要素；2.认识明渠均匀流的特性，明渠均匀流基本公式，水力最佳断面及允许流速，会计算明渠均匀流流量、流速和渠道底坡、糟率等相关参数；3.认识明渠非均匀流的三种流态及其判别，断面比能、临界水深、临界底坡的概念及计算；4.认识明渠恒定急变流—水跃和水跌现象；5.会明渠恒定渐变流水面曲线的分析；6.认识堰流，堰的类型，堰流流量计算公式，宽顶堰流量计算。通过本单元学习，掌握明渠均匀流、非均匀流水力特性及计算，会明渠恒定渐变流水面曲线分析；熟悉宽顶堰水力计算。单元四渗流1.认识渗流现象及其达西定律；2.知道渗透系数及其确定方法；3.认识渗流微分方程及其求解；4.会普通井及井群的渗流计算。通过本单元学习，掌握渗流现象、渗流定律及渗透系数的确定方法；熟悉普通井及井群的渗流计算；了解渗流微分方程。单元五波浪理论基础1.知道波浪现象及分类；2.认识波浪理论；3.认识波浪运动基本方程。通过本单元学习，掌握波浪基本概念和基本理论；了解波浪运动基本方程。单元六河川水文基础1.认识河川水文现象及其特点；2.知道河流、流域、河川径流的概念；3.会河川水文资料的收集、观测及整理；4.认识河流泥砂运动规律和河床演变规律。通过本单元学习，掌握河川水文现象的基本概念；理解河流泥砂运动和河床演变规律；熟悉河川水文资料收集、观测及整理方法。单元七大、中桥桥位设计1.认识水文统计的基本概念；2.知道推求设计流量的基本原理；3.会随机变量之间的相关分析；4.会根据流量观测资料、洪水调查资料推算桥涵设计流量；5.知道桥涵分类，桥孔长度、标准跨径、桥面高程的概念；6.会用经验公式计算桥孔长度；7.会确定非通航河流、通航河流桥面设计高程；8.知道桥梁墩台冲刷的概念和类型；9.会计算桥梁墩台一般冲刷深度和局部冲刷深度；10.会确定桥下河槽最低冲刷线高程和基础底面埋置高程。通过本单元学习，掌握推算桥涵设计流量方法，能根据各种影响因素，合理的确定大、中桥桥孔长度及桥面设计高程；掌握桥梁墩台冲刷类型及冲刷深度计算，能确定桥下河槽最低冲刷线高程及基础底面埋置高程。单元八小桥、涵洞孔径计算1.认识小桥、涵洞设计流量推算的推理公式和经验公式；2.知道小桥、涵洞泄流方式；3.会用水力学方法计算小桥、涵洞孔径；4.知道小桥、涵洞进出口加固与防护。通过本单元学习，理解小桥、涵洞设计流量推算方法；熟悉小桥、涵洞孔径计算方法；了解小桥、涵洞进出口加固与防护。单元九水力学实验（共4项实验，各1课时）实验1水静力学实验1.认识实验设备；2.知道实验目的、原理；3.会水表面不同压强作用下，水下任意点静水压强测量。实验2能量方程实验1.认识实验设备；2.知道实验目的、原理；3.会测量过水断面的流量及测管水头,会计算过水断面的流速、动能、势能及总能量；4.知道能量沿程变化规律。实验3雷诺实验1.认识实验设备；2.知道实验目的、原理；3.观察层流、紊流状态，会计算临界流速及临界雷诺数。实验4水头损失实验1.认识实验设备；2.知道实验目的、原理；3.会观测计算沿程、局部水流阻力系数。通过本单元学习，熟悉实验设备；理解水力学实验原理；掌握实验操作方法；能独立完成相关参数的观测、记录、分析计算及实验报告的编写。评价与考核考核项目评分方式平时考核（30%）出勤情况（10%）课堂点名平时作业（5%）批阅课堂练习（10%）批阅课堂实验（5%）实验操作和实验报告期末应知（70%）期末考试批阅师资标准条件1.具有土木工程及相关专业讲师以上职称或博士研究生学历。2.具有高校教师资格证书。3.具备“双师型”教师，有扎实的水力学和桥涵水文理论基础和丰富的工程实践经验，关注本学科的发展趋势。4.熟悉高等教育规律，有一定教学经验，具备课程开发和专业研究能力，遵循应用型本科教学规律，正确分析、设计、实施及评价课程。5.校外兼职教师，具有土木工程及相关专业本科及以上学历，并长期从事水力学理论研究和公路桥涵设计、施工，有一定理论基础的工程一线技术骨干，熟悉本行业的国家标准、行业规范，有一定的口头表达能力。教