内 容 简 介

本书是高等本科学校土木工程专业“水力学”课程教学用书。书中结合大土木环境下，新的教学内容增多、总学时却严重缩减的特点，精选最优化的教学内容，理论联系实际，包括丰富案例。全书共8章，内容包括：绪论，水静力学，水动力学基础，水流形态与水头损失，孔口、管嘴出流和有压管流，明渠流动，堰流，渗流等。

本书主要作为高等院校土建类的道路、桥梁、隧道与地下工程、工业与民用建筑、铁道、市政工程等各专业的教材，也可作为水利等专业的参考教材，同时可供相关专业工程技术人员参考使用。

 

前  言
国家土木建设事业的发展为土木工程专业提供了广阔的发展空间，对土木工程专业人才的培养提出了新的要求。同时，土木工程的专业教育也转向为厚基础、宽口径的大土木模式。为解决学时少和教学内容多的矛盾，满足“大土木”的教学要求，编者编写了本书，突出短学时特点，深入浅出地介绍了水力学的基本概念、基本原理及其在工程中的应用。
为了便于学生课后的复习和自学，在每章的书后编写了一定量的思考题供学生独立思考，以加深对所学基本概念的理解。本书的编写目的是帮助在校学生和工程技术人员加深对水力学基本内容的理解，并进一步熟练解决工程计算技能方面所遇到的问题。
全书共8章。第1～3章由于贺编写；第4～6章由孙海霞编写；第7章由栾宇编写；第8章由李明飞编写。全书由于贺和孙海霞统稿。
由于编者水平有限，书中疏漏在所难免，敬请批评指正。
编  者 

 

目   录
第1章  绪论 1
1.1  水力学的研究内容 2
1.1.1  水力学的定义和任务 2
1.1.2  水力学的发展概况 2
1.2  液体的连续介质模型 9
1.3  液体的基本物理性质 9
1.3.1  惯性、质量和密度 10
1.3.2  黏滞性和黏度系数 11
1.3.3  压缩性和表面张力 12
1.4  作用于液体的力 13
1.4.1  液体的质量力 13
1.4.2  液体的表面力 14
本章小结 14
习题 15
第2章  水静力学 17
2.1  液体的静压强及特性 18
2.1.1  静水压力与静水压强 18
2.1.2  静水压强的特性 19
2.2  液体的平衡微分方程 20
2.2.1  液体平衡微分方程 21
2.2.2  压强分布公式与等压面 22
2.3  水静力学基本方程 22
2.3.1  重力作用下的水静力学基本方程 23
2.3.2  压强的量度 24
2.3.3  水静力学基本方程式的意义 25
2.3.4  静水压强的量测 26
2.3.5  静水压强的分布图 28
2.4  非惯性系的液体平衡 29
2.5  平面上的静水总压力 31
2.5.1  压力图法 31
2.5.2  解析法 32
2.6  曲面上的静水总压力 36
本章小结 37
习题 37
第3章  水动力学基础 41
3.1  描述液体运动的两种方法 42
3.1.1  拉格朗日法 42
3.1.2  欧拉法 44
3.2  液体运动的基本概念 45
3.2.1  恒定流和非恒定流 45
3.2.2  流线和迹线 46
3.2.3  流管、元流和总流 46
3.2.4  一元流、二元流和三元流 47
3.2.5  均匀流和非均匀流 48
3.3  恒定总流的连续方程 49
3.4  恒定总流的能量方程 50
3.4.1  理想液体恒定元流的能量方程 51
3.4.2  实际液体恒定元流的能量方程 52
3.4.3  实际液体恒定总流的能量方程 53
3.5  恒定总流动量方程 56
本章小结 59
习题 60
第4章  水流形态与水头损失 65
4.1  水的层流运动与紊流运动 66
4.1.1  水流边界性质对水头损失的影响 66
4.1.2  水头损失分类 67
4.1.3  雷诺实验 68
4.2  圆管层流沿程水头损失 71
4.2.1  均匀流动方程式 72
4.2.2  圆管层流过流断面上的切应力分布 73
4.2.3  圆管层流过流断面上的流速分布 74
4.2.4  圆管层流沿程水头损失的计算 75
4.3  紊流的沿程水头损失 77
4.3.1  紊流的特征 77
4.3.2  紊流的沿程水头损失的计算 80
4.4  沿程水头损失的经验公式——谢才公式 84
4.5  局部水头损失 87
4.5.1 圆管突然扩大的局部水头损失 91
4.5.2  圆管断面突然收缩的局部水头损失 93
本章小结 95
习题 98
第5章  孔口、管嘴出流和有压管流 101
5.1  孔口出流 102
5.1.1  薄壁小孔口恒定出流 103
5.1.2  薄壁大孔口恒定出流 106
5.2  水流经管嘴的恒定出流 106
5.2.1  圆柱形外管嘴的恒定出流计算 107
5.2.2  圆柱形外管嘴内的真空度 109
5.2.3  圆柱形外管嘴的出流条件 110
5.3  简单管道水力计算 111
5.3.1  短管的水力计算 112
5.3.2  长管的水力计算 117
5.3.3  简单管道水力计算的应用 117
本章小结 121
习题 125
第6章  明渠流动 127
6.1  明渠的几何特性 128
6.1.1  概述 128
6.1.2  横断面形式 129
6.1.3  底坡 131
6.2  明渠均匀流 132
6.2.1  明渠均匀流的形成条件及特征 132
6.2.2  明渠均匀流的水力计算基本公式 134
6.2.3  明渠水力最优断面和允许流速 134
6.2.4  明渠均匀流的水力计算 138
6.2.5  复式断面渠道的水力计算 142
6.2.6  无压圆管均匀流的水力计算 145
6.3  明渠流动状态 147
6.3.1  微波波速和弗汝德数 148
6.3.2  断面比能和临界水深 151
6.3.3  临界底坡 155
6.3.4  水跃与水跌 157
6.4  棱柱形渠道非均匀渐变流水面曲线变化分析 162
6.4.1  棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程 162
6.4.2  水面曲线分析 164
6.4.3  水面曲线分析总结 169
6.4.4  明渠非均匀渐变流水面曲线的计算 174
本章小结 177
习题 183
第7章  堰流 185
7.1  堰流的基本公式 187
7.1.1  基本公式 187
7.1.2  淹没影响 188
7.1.3  侧收缩影响 189
7.2  薄壁堰 190
7.3  实用堰 191
本章小结 192
习题 195
第8章  渗流 197
8.1  渗流的基本概念 198
8.1.1  多孔介质 198
8.1.2  渗流形态分类 199
8.1.3  渗流模型 199
8.2  渗流基本规律——达西定律 200
8.2.1  达西定律 200
8.2.2  达西定律的适用范围 201
8.2.3  渗透系数及其确定方法 202
8.3  地下水的渐变渗流 203
8.3.1  无压均匀渗流 204
8.3.2  裘皮幼公式 205
8.4  井的渗流 205
本章小结 208
习题 208
参考文献 211