水力學

本書為高職高專院校水利水電工程、水利工程專業編寫，是一本適用於高中入學兩年制、初中入學五年制專業需要的規劃教材和國家級精品課程教材。

全書共十章，內容包括緒論、水靜力學、水流運動的基本原理、水流型態和水頭損失、有壓管道恆定流、明渠恆定均勻流、明渠恆定非均勻流、堰流和閘孔出流、水工建築物下游水流銜接與消能、高速水流簡介。

本書也適用於水文水資源工程、給水排水、水利工程監理、水利工程施工、道路與橋樑、水土保持、水電站動力設備、治河防洪、環境水利、水務工程等專業，特別是對少學時水利類專業和成人教育專科層次更為適宜，還可供水利水電工程技術人員參考。

第一章 緒論

第一節 水力學的任務及其在水利水電工程中的應用

第二節 液體的基本特性和主要物理力學性質

一、液體的基本特性

二、液體的主要物理力學性質

第三節 理想液體的概念

第四節 作用於液體上的力

一、面積力

二、質量力

第五節 水力學的研究方法

一、理論分析法

二、試驗研究法

三、數值計演演算法

習題

第二章 水靜力學

第一節 靜水壓強及其特性

一、靜水壓強

二、靜水壓強的特性

第二節 靜水壓強的基本規律

一、靜水壓強的基本方程

二、靜水壓強方程式的意義

三、壓強的表示方法

第三節 壓強的單位和量測

一、壓強的單位

二、壓強的測量及計算

第四節 作用於平面壁上的靜水總壓力

一、靜水壓強分布圖

二、矩形平面壁上的靜水總壓力的圖解法

三、作用於任意形狀平面壁上的靜水總壓力

第五節 作用於曲面壁上的靜水總壓力

一、靜水總壓力的兩個分力

二、曲面壁上的靜水總壓力

三、作用於物體上的靜水總壓力

習題

第三章 水流運動的基本原理

第一節 水流運動的一些基本概念

一、描述水流運動的兩種方法

二、流管、微小流束、總流、過水斷面

三、水流的運動要素

四、水流運動的類型

第二節 恆定總流連續性方程

第三節 恆定總流的能量方程

一、微小流束的能量方程

二、恆定總流中動水壓強的分佈規律

三、恆定總流的能量方程

四、能量方程的意義

第四節 能量方程的應用條件及應用舉例

一、能量方程的應用條件及注意事項

二、能量方程的應用舉例

第五節 恆定總流的動量方程

一、動量方程的推導

二、動量方程式的適用條件

三、動量方程的應用舉例

習題

第四章 水流型態與水頭損失

第一節 水頭損失的類型及邊界的影響

一、產生水頭損失的原因及水頭損失的分類

二、液流邊界幾何條件對水頭損失的影響

第二節 水流運動的兩種流態

一、雷諾試驗

二、水流型態的判別

三、水流流動型態和水頭損失關係

四、雷諾數的物理意義

五、紊流的形成過程

第三節 層流運動的特點

第四節 紊流運動

一、紊流的基本特徵——脈動現象

二、紊流的切應力

三、紊流中的黏性底層

四、紊流的流速分佈

第五節 沿程水頭損失的分析和計算

一、沿程水頭損失的經驗公式——謝才（Chèzy)公式

二、沿程水頭損失計算的公式——達西？魏茲巴赫（Darcy Weisbach)公式

三、沿程阻力係數λ的測定與分析

第六節 局部水頭損失的分析與計算

第七節 繞流阻力與升力

習題

第五章 有壓管道中的恆定流

第一節 概述

一、管流的定義和分類

二、管流的計算類型

第二節 簡單短管的水力計算

一、自由出流

二、淹沒出流

三、管徑的確定

四、氣穴與氣蝕

五、總水頭線和測壓管水頭線的繪製

第三節 簡單短管應用舉例

一、虹吸管的水力計算

二、水泵裝置的水力計算

三、倒虹吸管的水力計算

第四節 簡單長管的水力計算

一、簡單長管的水力計算

二、簡單長管水力計算的類型

三、枝狀管路水力計算

第五節 水擊現象簡介

習題

第六章 明渠恆定均勻流

第一節 概述

一、明渠的邊界特性

二、明渠的底坡

第二節 明渠均勻流的特性及其產生條件

一、明渠均勻流的特性

二、明渠均勻流的產生條件

第三節 明渠均勻流的計算公式

第四節 明渠均勻流計算中的幾個問題

一、水力最佳斷面

二、渠道中的允許流速

三、河渠的糙率問題

四、複式斷面渠道的水力計算

第五節 渠道的水力計算

一、渠道的設計流量

二、渠道底坡的確定

三、渠道邊坡係數的確定

四、渠道超高的確定

五、渠道斷面尺寸的確定

習題

第七章 明渠恆定非均勻流

第一節 概述

第二節 明渠非均勻流的一些基本概念

一、干擾波的傳播與明渠水流的三種流態

二、斷面比能（斷面單位能量）

三、臨界水深hk

四、陡坡、緩坡、臨界坡

第三節 水跌與水躍

一、水跌

二、水躍

第四節 明渠恆定非均勻漸變流基本方程式

第五節 稜柱體渠道中非均勻漸變流水面曲線的分析

一、建立水深沿程變化的微分方程

二、水麵線的分類

三、稜柱體渠道中水面曲線的定性分析

四、明渠中水麵線連接問題及分析實例

第六節 稜柱體渠道中非均勻漸變流水面曲線的計算

一、明渠中恆定非均勻漸變流斷面比能沿流程變化的微分方程

二、稜柱體渠道中水面曲線計算的分段求和法

三、實例計算

第七節 彎道水流簡介

習題

第八章 堰流和閘孔出流

第一節 概述

第二節 閘孔出流

一、閘孔出流流態的判別

二、平頂堰上閘孔自由出流

三、平頂堰上的閘孔淹沒出流

四、曲線坎上閘孔自由出流

第三節 堰流

一、堰流的基本公式

二、薄壁堰流的水力計算

三、實用堰流的水力計算

四、寬頂堰流的水力計算

習題

第九章 水工建築物下游水流銜接與消能

第一節 概述

一、底流式消能

二、挑流式消能

三、面流式消能

第二節 底流式銜接與消能

一、判別建築物下游底流式銜接的形式

二、收縮斷面水深計算

三、消力池的水力計算

四、底流式銜接與消能中的其他設施

第三節 挑流消能的水力計算

一、挑距的計算

二、沖刷坑深度的估算

三、連續式挑坎尺寸的擬定

習題

第十章 高速水流簡介

第一節 高速水流的壓強脈動現象及對建築物的影響

一、高速水流的脈動現象及脈動壓強

二、壓強脈動對水工建築物的影響

三、減輕脈動壓強的措施

第二節 水工建築物的氣蝕問題

一、水工建築物的氣蝕現象

二、氣蝕的成因

三、避免或減輕氣蝕的措施

第三節 明渠高速水流摻氣

一、水流的摻氣現象

二、水流摻氣對水工建築物的影響

第四節 明渠急流衝擊波現象

一、衝擊波現象

二、衝擊波的成因

三、避免和減輕衝擊波的措施

四、陡槽中的滾波簡介

五、霧化水流

習題

附錄

附錄一 求解圖

附錄二 常用水力學符號表

附錄三 各章習題部分參考答案

參考文獻