《水力學(xué)與橋涵水文》 楊紅霞 教案大綱

“水力學(xué)與橋涵水文”課程教學(xué)大綱（質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)）課程編號(hào)070207課程名稱水力學(xué)與橋涵水文授課學(xué)期第四學(xué)期課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課總學(xué)時(shí)40（其中實(shí)驗(yàn)4）學(xué)分2.5適用專業(yè)土木工程專業(yè)課程性質(zhì)必修先導(dǎo)課理論力學(xué)后續(xù)課橋梁工程隧道工程學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)支撐的可考核指標(biāo)點(diǎn)1.4.1掌握理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)、水力學(xué)（流體力學(xué)）、彈性力學(xué)等知識(shí)。知識(shí)目標(biāo)具體內(nèi)容1.掌握流體的主要物理性質(zhì)及重力作用下靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律；2.掌握歐拉法基本概念，恒定流總流連續(xù)方程、能量方程、動(dòng)量方程；3.掌握流體運(yùn)動(dòng)流態(tài)，水流阻力和水頭損失概念；4.掌握有壓管道、孔口出流、管嘴出流的水力特性；5.掌握明渠均勻流、非均勻流的水力特性；6.掌握滲流定律；7.掌握河川水文基礎(chǔ)知識(shí)、水文統(tǒng)計(jì)的基本原理和方法；8.掌握橋涵設(shè)計(jì)流量及設(shè)計(jì)水位推算方法；9.掌握大、中橋位及小橋涵勘察設(shè)計(jì)內(nèi)容；10.熟悉堰流及其分類；11.熟悉波浪理論；12.熟悉水力學(xué)實(shí)驗(yàn)原理及水文資料收集、觀測(cè)方法；13.了解勢(shì)流基本理論。能力目標(biāo)支撐的可考核指標(biāo)點(diǎn)2.3.3土木工程設(shè)計(jì)能力。根據(jù)工程項(xiàng)目要求，能選擇合理的結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)形式和計(jì)算方法，正確設(shè)計(jì)土木工程基本構(gòu)件；能根據(jù)工程特點(diǎn)和建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)情況進(jìn)行一般土木工程基礎(chǔ)選型和設(shè)計(jì)；能夠根據(jù)規(guī)劃、使用功能、地質(zhì)條件等完成典型道路、橋梁施工圖設(shè)計(jì)，并能正確表達(dá)設(shè)計(jì)成果；能進(jìn)行簡(jiǎn)單工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。能力目標(biāo)具體內(nèi)容1.能分析作用在流體上的力，計(jì)算作用在結(jié)構(gòu)物上的靜水總壓力；2.能進(jìn)行有壓管道、孔口出流、管嘴出流的水力計(jì)算；3.具有矩形、梯形、圓形斷面明渠水力計(jì)算能力；4.具有明渠恒定漸變流水面曲線的分析能力；5.會(huì)寬頂堰水力計(jì)算，普通井及井群滲流計(jì)算；6.會(huì)根據(jù)流量觀測(cè)、洪水調(diào)查資料推算大、中橋設(shè)計(jì)水位和設(shè)計(jì)流量，能根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，確定大、中橋孔徑及橋面設(shè)計(jì)高程；7.會(huì)計(jì)算橋梁墩臺(tái)沖刷深度,能確定橋下河槽最低沖刷線高程及基礎(chǔ)底面埋置高程；8.能利用暴雨資料推算小橋涵設(shè)計(jì)水位和設(shè)計(jì)流量，具有初步估算小橋、涵洞孔徑的能力；9.具有水力學(xué)實(shí)驗(yàn)、河川水文資料的收集、觀測(cè)和分析能力。素養(yǎng)目標(biāo)支撐的可考核指標(biāo)點(diǎn)3.3.2具有終身學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的能力；積極推廣應(yīng)用新技術(shù)，緊跟行業(yè)發(fā)展。素養(yǎng)目標(biāo)具體內(nèi)容1.具有獨(dú)立學(xué)習(xí)和文獻(xiàn)查閱能力，更新擴(kuò)容提升專業(yè)知識(shí)；2.具有應(yīng)用法律、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)解決問(wèn)題的能力；3.具備收集、檢索和分析信息的能力；4.初步具備撰寫工程技術(shù)報(bào)告的能力；5.具有一定的書面和口頭表達(dá)能力，能夠正確使用圖、表等技術(shù)語(yǔ)言表達(dá)與溝通；6.具有工程建設(shè)項(xiàng)目安全、質(zhì)量、環(huán)保意識(shí)。學(xué)習(xí)成果要求1.掌握土木工程設(shè)計(jì)中水力計(jì)算問(wèn)題；2.能確定橋涵設(shè)計(jì)參數(shù)；3.能參與水工模型試驗(yàn)，完成試驗(yàn)報(bào)告編寫；4.為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)；5.為公路、市政、建筑工程建造工程師資格考試儲(chǔ)備知識(shí)。對(duì)先修課應(yīng)知應(yīng)會(huì)的要求先修課一《理論力學(xué)》完成后應(yīng)知應(yīng)會(huì)靜力平衡理論；動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)；力矩等效原理；慣性矩平行移軸公式；5.質(zhì)量、能量守恒定律及動(dòng)量定律。先修課二《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》完成后應(yīng)知應(yīng)會(huì)1.隨機(jī)變量、頻率分布曲線、累積頻率、統(tǒng)計(jì)參數(shù)等基本概念及計(jì)算；2.相關(guān)分析。本課程完成后學(xué)生應(yīng)知應(yīng)會(huì)具體要求單元一水靜力學(xué)1.認(rèn)識(shí)液體的主要物理性質(zhì)；2.會(huì)分析作用于液體上的力；3.知道靜水壓強(qiáng)、靜水壓力、壓力體的概念，靜水壓強(qiáng)的特性，重力作用下靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律；4.知道水面下任意點(diǎn)壓強(qiáng)的計(jì)算與測(cè)量方法；5.會(huì)繪制靜水壓強(qiáng)分布圖，會(huì)計(jì)算作用于平面、曲面上的靜水總壓力。通過(guò)本單元學(xué)習(xí)，掌握靜水壓強(qiáng)概念及其特性,重力作用下靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律，能分析計(jì)算作用于建筑物上的靜水總壓力。單元二水動(dòng)力學(xué)1.認(rèn)識(shí)水動(dòng)力學(xué)的基本概念；2.知道液體的勢(shì)流理論；3.知道恒定流總流連續(xù)方程、能量方程、動(dòng)量方程的表達(dá)式及意義；4.認(rèn)識(shí)水流阻力、水頭損失的概念及其分類；5.知道水流運(yùn)動(dòng)的兩種型態(tài)—層流和紊流及其判別；6.會(huì)確定沿程、局部阻力系數(shù)，會(huì)計(jì)算水頭損失；7.會(huì)有壓管道、孔口出流、管嘴出流的水力計(jì)算。通過(guò)本單元學(xué)習(xí)，掌握水動(dòng)力學(xué)基本概念和基本理論，能進(jìn)行有壓管道、孔口出流、管嘴出流的水力計(jì)算；了解液體的勢(shì)流理論。單元三明渠水流1.認(rèn)識(shí)明渠水流、明渠底坡、橫斷面形式及其過(guò)水?dāng)嗝嫠σ兀?.認(rèn)識(shí)明渠均勻流的特性，明渠均勻流基本公式，水力最佳斷面及允許流速，會(huì)計(jì)算明渠均勻流流量、流速和渠道底坡、糟率等相關(guān)參數(shù)；3.認(rèn)識(shí)明渠非均勻流的三種流態(tài)及其判別，斷面比能、臨界水深、臨界底坡的概念及計(jì)算；4.認(rèn)識(shí)明渠恒定急變流—水躍和水跌現(xiàn)象；5.會(huì)明渠恒定漸變流水面曲線的分析；6.認(rèn)識(shí)堰流，堰的類型，堰流流量計(jì)算公式，寬頂堰流量計(jì)算。通過(guò)本單元學(xué)習(xí)，掌握明渠均勻流、非均勻流水力特性及計(jì)算，會(huì)明渠恒定漸變流水面曲線分析；熟悉寬頂堰水力計(jì)算。單元四滲流1.認(rèn)識(shí)滲流現(xiàn)象及其達(dá)西定律；2.知道滲透系數(shù)及其確定方法；3.認(rèn)識(shí)滲流微分方程及其求解；4.會(huì)普通井及井群的滲流計(jì)算。通過(guò)本單元學(xué)習(xí)，掌握滲流現(xiàn)象、滲流定律及滲透系數(shù)的確定方法；熟悉普通井及井群的滲流計(jì)算；了解滲流微分方程。單元五波浪理論基礎(chǔ)1.知道波浪現(xiàn)象及分類；2.認(rèn)識(shí)波浪理論；3.認(rèn)識(shí)波浪運(yùn)動(dòng)基本方程。通過(guò)本單元學(xué)習(xí)，掌握波浪基本概念和基本理論；了解波浪運(yùn)動(dòng)基本方程。單元六河川水文基礎(chǔ)1.認(rèn)識(shí)河川水文現(xiàn)象及其特點(diǎn)；2.知道河流、流域、河川徑流的概念；3.會(huì)河川水文資料的收集、觀測(cè)及整理；4.認(rèn)識(shí)河流泥砂運(yùn)動(dòng)規(guī)律和河床演變規(guī)律。通過(guò)本單元學(xué)習(xí)，掌握河川水文現(xiàn)象的基本概念；理解河流泥砂運(yùn)動(dòng)和河床演變規(guī)律；熟悉河川水文資料收集、觀測(cè)及整理方法。單元七大、中橋橋位設(shè)計(jì)1.認(rèn)識(shí)水文統(tǒng)計(jì)的基本概念；2.知道推求設(shè)計(jì)流量的基本原理；3.會(huì)隨機(jī)變量之間的相關(guān)分析；4.會(huì)根據(jù)流量觀測(cè)資料、洪水調(diào)查資料推算橋涵設(shè)計(jì)流量；5.知道橋涵分類，橋孔長(zhǎng)度、標(biāo)準(zhǔn)跨徑、橋面高程的概念；6.會(huì)用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算橋孔長(zhǎng)度；7.會(huì)確定非通航河流、通航河流橋面設(shè)計(jì)高程；8.知道橋梁墩臺(tái)沖刷的概念和類型；9.會(huì)計(jì)算橋梁墩臺(tái)一般沖刷深度和局部沖刷深度；10.會(huì)確定橋下河槽最低沖刷線高程和基礎(chǔ)底面埋置高程。通過(guò)本單元學(xué)習(xí)，掌握推算橋涵設(shè)計(jì)流量方法，能根據(jù)各種影響因素，合理的確定大、中橋橋孔長(zhǎng)度及橋面設(shè)計(jì)高程；掌握橋梁墩臺(tái)沖刷類型及沖刷深度計(jì)算，能確定橋下河槽最低沖刷線高程及基礎(chǔ)底面埋置高程。單元八小橋、涵洞孔徑計(jì)算1.認(rèn)識(shí)小橋、涵洞設(shè)計(jì)流量推算的推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式；2.知道小橋、涵洞泄流方式；3.會(huì)用水力學(xué)方法計(jì)算小橋、涵洞孔徑；4.知道小橋、涵洞進(jìn)出口加固與防護(hù)。通過(guò)本單元學(xué)習(xí)，理解小橋、涵洞設(shè)計(jì)流量推算方法；熟悉小橋、涵洞孔徑計(jì)算方法；了解小橋、涵洞進(jìn)出口加固與防護(hù)。單元九水力學(xué)實(shí)驗(yàn)（共4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，各1課時(shí)）實(shí)驗(yàn)1水靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備；2.知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理?.會(huì)水表面不同壓強(qiáng)作用下，水下任意點(diǎn)靜水壓強(qiáng)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)2能量方程實(shí)驗(yàn)1.認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備；2.知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃恚?.會(huì)測(cè)量過(guò)水?dāng)嗝娴牧髁考皽y(cè)管水頭,會(huì)計(jì)算過(guò)水?dāng)嗝娴牧魉?、?dòng)能、勢(shì)能及總能量；4.知道能量沿程變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)3雷諾實(shí)驗(yàn)1.認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備；2.知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理?.觀察層流、紊流狀態(tài)，會(huì)計(jì)算臨界流速及臨界雷諾數(shù)。實(shí)驗(yàn)4水頭損失實(shí)驗(yàn)1.認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備；2.知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃恚?.會(huì)觀測(cè)計(jì)算沿程、局部水流阻力系數(shù)。通過(guò)本單元學(xué)習(xí)，熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備；理解水力學(xué)實(shí)驗(yàn)原理；掌握實(shí)驗(yàn)操作方法；能獨(dú)立完成相關(guān)參數(shù)的觀測(cè)、記錄、分析計(jì)算及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫。評(píng)價(jià)與考核考核項(xiàng)目評(píng)分方式平時(shí)考核（30%）出勤情況（10%）課堂點(diǎn)名平時(shí)作業(yè)（5%）批閱課堂練習(xí)（10%）批閱課堂實(shí)驗(yàn)（5%）實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告期末應(yīng)知（70%）期末考試批閱師資標(biāo)準(zhǔn)條件1.具有土木工程及相關(guān)專業(yè)講師以上職稱或博士研究生學(xué)歷。2.具有高校教師資格證書。3.具備“雙師型”教師，有扎實(shí)的水力學(xué)和橋涵水文理論基礎(chǔ)和豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，關(guān)注本學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)。4.熟悉高等教育規(guī)律，有一定教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，具備課程開發(fā)和專業(yè)研究能力，遵循應(yīng)用型本科教學(xué)規(guī)律，正確分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施及評(píng)價(jià)課程。5.校外兼職教師，具有土木工程及相關(guān)專業(yè)本科及以上學(xué)歷，并長(zhǎng)期從事水力學(xué)理論研究和公路橋涵設(shè)計(jì)、施工，有一定理論基礎(chǔ)的工程一線技術(shù)骨干，熟悉本行業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范，有一定的口頭表達(dá)能力。教