本书共十五章,内容包括:绪论,水静力学基础,水动力学基础,水流阻力与水头损失,有压管流与孔口、管嘴出流,明渠水流,堰流、闸孔出流及泄水建筑物下游的衔接与消能,渗流等。
《水力学与桥涵水文》(第3版)是教材编写与教学实践研究的成果。书名是原全国路桥专业指导委员会指定,本书第1版编写大纲由本人起草,经全国会议讨论通过,并经原全国路桥专业指导委员会认定本人为主编,东南大学闻德荪教授为主审。编者初心是希望编一本中国式且适合路桥专业用的专业基础课教材,从20世纪50年代至90年代的数十年间才算完成了基本设想,编成了这本独一无二的教材,并延续至今。
在20世纪50年代“水力学与桥涵水文”引用的是苏联的教材,共三门课:“水力学”“水文学”“桥涵水文”,后合并为“水力学”“桥涵水文”,我们称为传统的“水力学”,传统的“桥涵水文”。这两门课,风格各异,彼此搭接过多,有的公式只介绍结果不介绍由来,教学矛盾不少。为了提高这两门课的教学效果,20世纪50年代作者和学生“三同”,参加学生的生产实习,实习中带领学生讲现场课,参加洪水调查,了解专业课,作为编教材的准备。直到20世纪末期,为贯彻落实教育部关于“压缩课程门数与周学时”的决定,湖南大学率先在教学改革中将这两门课合二为一,这给了我们好机会,随即编写了合二为一的讲义《桥涵水力水文基础》,并在一些兄弟院校中交流应用数届,这就奠定了本书的基本编写思路与教材内容编排框架。约在1993年,本人在全国院校会议上被推选为《水力学及桥涵水文》(专科用)的主编,并通过了我起草的编写大纲;约在1997年,本人又在全国院校会议上被推选为《水力学与桥涵水文》(本科用)的主编,并通过了我起草的编写大纲,这又给我一个良好的机会,使我“不忘初心、牢记设想”,编撰了一本颇具特色的二合一教材。
《水力学与桥涵水文》的第1、第2版完成了水力学与桥涵水文两部分内容的有机优化组合,不仅加强了两者之间的有机关系,而且加强了教材的理论性与专业应用的针对性。水力学作为基本理论贯穿全书,水文学作为本书的第二基本理论并为水力计算数据之源,水力水文计算则为桥涵有关专业设计的理论依据,三者关系紧密,节约了过多课时搭接,突出了专业基础课应有的理论特色,本书独具创新特色之处在于以下8个方面:
(1)这本二合一教材是国内首创,减少了课程门数,减少了周学时,减少了过多的课程搭接学时,是一门专业基础课程。
(2)明渠非均匀流,至今仍是水力学的一大难点。传统水力学从“断面比能”入手,介绍急流、缓流与临界流等有关概念,长期实践结果表明,该部分内容抽象难懂,难教、难学。本人通过多年教材编写与教学实践研究,第一个提出从“微波波速传播特性”入手,介绍急流、缓流与临界流等有关概念,建立了明渠非均匀流的一套新体系,内容深入浅出,简明形象,多年来的教学实践证明难点被分散,效果良好,易懂、易学。
(3)经验累计频率公式,传统水文学从来不讲公式的由来,只讲公式的用法,同学们误认为是“经验”公式,本人根据多年教材编写与教学实践经验,利用“简法”推证出公式,简明易懂。
第一章 绪论
第一节 水力学与桥涵水文的性质与任务
第二节 水力学的研究方法
第三节 液体的主要物理性质
第四节 作用在液体上的力
习题
第二章 水静力学基础
第一节 静水压强及其特性
第二节 静水压强分布规律
第三节 重力作用下水静力学基本方程
第四节 点压强测量
第五节 作用在平面壁上的静水总压力
第六节 作用在曲面壁上的静水总压力
习题
第三章 水动力学基础
第一节 描述液体运动的两种方法
第二节 欧拉法的基本概念
第三节 恒定流连续性方程
第四节 恒定流元流能量方程(元流伯诺里方程)
第五节 恒定流实际液体总流能量方程(总流伯诺里方程)
第六节 恒定流总流动量方程
习题
第四章 水流阻力与水头损失
第一节 水流阻力与水头损失的类型
第二节 液体运动的两种流动形态——层流与紊流
第三节 沿程水头损失计算
第四节 圆管层流沿程阻力系数
第五节 圆管紊流沿程阻力系数
第六节 局部水头损失计算
习题
第五章 有压管流与孔口、管嘴出流
第一节 有压管路水力计算
第二节 孔口出流
第三节 管嘴出流
习题
第六章 明渠水流
第一节 明渠几何特征与容许流速
第二节 明渠均匀流特性………………………………………………Il
第三节 明渠均匀流基本公式
第四节 明渠均匀流水力计算基本问题
第五节 明渠非均匀流
第六节 急流、缓流及临界流的判别标准
第七节 明渠三种水流状态的水力特性
第八节 明渠急变流
第九节 明渠恒定渐变流基本微分方程
第十节 棱柱形渠道恒定渐变流水面曲线定性分析
第十一节 明渠恒定渐变流水面曲线计算(分段求和法)
习题
第七章 堰流、闸孔出流及泄水建筑物下游的衔接与消能
第一节 堰的类型及流量公式
第二节 堰的流量系数、侧收缩系数及淹没系数
第三节 宽顶堰水力计算
第四节 闸孔出流
第五节 泄水建筑物下游的衔接与消能
习题
第八章 渗流
第一节 渗流达西定律
第二节 无压恒定渐变渗流浸润线方程
第三节 集水廊道及井的渗流计算
习题
第九章 河流概论
第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法
第二节 河流及流域
第三节 河川径流
第四节 河川水文资料的收集与整理方法
第五节 河流的泥沙运动
第六节 河床演变
习题
第十章 水文统计的基本原理与方法
第一节 水文统计的基本概念
第二节 经验累积频率曲线
第三节 理论累积频率曲线
第四节 现行频率分析方法
第五节 相关分析
习题
第十一章 桥涵设计流量及水位推算
第一节 按实测流量资料推算
第二节 按洪水调查资料推算
第三节 按暴雨资料推算
第四节 桥位断面设计流量和设计水位推算
习题
第十二章 大中桥位勘测设计
第一节 桥涵分类及一般规定
第二节 桥位选择
第三节 桥位勘测
第四节 大中桥孔计算
第五节 桥面高程计算
第六节 调治构造物
习题
第十三章 桥梁墩台冲刷计算
第一节 墩台冲刷类型
第二节 桥下断面一般冲刷深度
第三节 墩台局部冲刷深度
第四节 桥下河槽最低冲刷线
习题
第十四章 小桥涵勘测设计
第一节 小桥涵勘测设计内容
第二节 小桥涵位置选择
第三节 小桥涵勘测与调查
第四节 小桥涵类型选择与布置
第五节 小桥孔径计算
第六节 涵洞孔径计算
第七节 小桥及涵洞构造
第八节 涵洞进出口沟床的加固与防护
习题
第十五章 相似原理与量纲分析方法
第一节 相似概念
第二节 相似准则
第三节 模型设计
第四节 量纲分析方法
习题
附录
参考文献