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项目一智者乐水——水流认知
子曰:“智者乐水,仁者乐山”。水是生命的源泉,是农业的命脉,也是工业的血液。研究水,就要先认识水。水是易流动、不易压缩的连续介质,它具有惯性、万有引力特性、粘滞性、压缩性、表面张力等五个物理力学性质。
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●1.1水流认知
子曰:“智者乐水,仁者乐山”。水是生命的源泉,是农业的命脉,也是工业的血液。研究水,就要先认识水。水是易流动、不易压缩的连续介质,它具有惯性、万有引力特性、粘滞性、压缩性、表面张力等五个物理力学性质。
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项目二水则载舟——静水压力计算
古人云:“水则载舟,水则覆舟”。水的内部是有压力和压强的,且随深度的增加而增加。水利工程中的建筑物淹没在水面下,水流会对其产生作用力,比如平板闸门和弧形闸门,其静水压力计算的大小、方向、作用点都是不一样的。
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●2.1静水压强认知
主要介绍静水压强、静水压力的概念,重点介绍静水压强的特性,引导学生通过思考、讨论等方式,充分认识水流,了解我国水利工程建设的巨大成就。
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●2.2水静力学基本方程解析
主要介绍静水压强的计算方法,通过连通器原理、帕斯卡原理的学习,训练学生科学的思维方法,提高发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力。
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●2.3静水压强测算
主要介绍测压管、比压计的工作原理,培养学生具备认真仔细、吃苦耐劳精神。
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●2.4平面壁上静水压力计算
主要介绍平面静水压力大小、方向、作用点的计算方法,通过平板闸门水压力的计算提高解决实际工程问题的能力。
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●2.5曲面壁上静水压力计算
主要介绍曲面静水压力大小、方向、作用点的计算方法,通过弧形闸门水压力的计算提高解决实际工程问题的能力。
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项目三流水不腐——水流运动解析
“流水不腐,户枢不蠹”。流动的水与静止的水计算方法是不一样的,运动水流解析利用的是连续性方程、能量方程和动量方程三大方程。
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●3.1水流运动认知
主要介绍研究水流运动的方法、水流运动要素、水流运动类型,通过拉格朗日法、欧拉法的学习,培养学生自主学习的意识,树立终身学习的理念。
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●3.2恒定总流的连续性方程解析
主要介绍水流运动的连续性方程的推导、应用,通过都江堰等水利工程介绍,让学生了解我国古代水利工程建设的伟大成就,培养学生民族自豪感以及对传统水利文化的载承。
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●3.3能量方程解析
主要介绍水流对弯管、平面闸门、变直泾管道的冲击力,进一步熟练应用动量方程解决实际工程问题。
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●3.4能量方程应用示例
主要介绍水流运动的能量方程的推导、注意事项、应用条件,了解水电站发电的原理,具有较强的自我知识及技术更新能力。
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●3.5动量方程解析
主要介绍孔口与管嘴出流、毕托管测速、文丘里流量计测流的原理、方法,进一步熟练应用能量方程解决实际工程问题。
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项目四逆水行舟——水头损失计算
逆水行舟,不进则退”。水在流动的过程中会产生能量损失(水头损失),解决了水头损失问题,自来水可以由一楼送到顶楼,水库的水可以经过各级渠道送到农田,南水北调工程实现“一江清水送北京”。
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●4.1水头损失认知
主要介绍水头损失产生的原因、类型,充分认识水头损失,理解和掌握水头损失对生产、生活的影响。
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●4.2水流运动形态划分
主要介绍雷诺实验的原理、设备、方法、步骤,能够熟练测算雷诺数,能够准确填写实验报告
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●4.3沿程水头损失计算
主要介绍沿程水头损失的计算,充分认识沿程水头损失,理解和掌握工程中沿程水头损失的计算方法。
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●4.4局部水头损失计算
主要介绍局部水头损失的计算,充分认识局部水头损失,理解和掌握工程中局部水头损失的计算方法。
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项目五跋山涉水——管流水力计算
管流一般为有压流,具有节水、省地、省工等优点, 且容易满足节水灌溉,在工程中广泛使用。管流按管轴线布设可分为简单管路与复杂管路,按出口水力特征范围自由出流与淹没出流,按水头损失还可分为长管与短管。
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●5.1管流认知
主要介绍管流的特点、类型,充分认识管流,理解管流在水利工程中的应用。
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●5.2简单短管水力计算
主要介绍短管自由出流和淹没出流水力计算的原理、方法,理解管流在水利工程中的重要性。
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●5.3简单短管水力计算示例
主要介绍虹吸管、倒虹吸管、水泵等水工建筑物水力计算的原理、方法,掌握不同管流的水力计算方法。
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项目六水到渠成——渠道水力计算
明渠水流是水利工程中一种常见的水流现象,包括人工渠道和天然河道。渠道的水力计算分为明渠均匀流水力计算和明渠非均匀流水力计算两部分,主要进行渠道过水能力、底坡、断面尺寸、水跃等水力计算。
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●6.1明渠水流认知
主要介绍明渠水流的特点、类型,充分认识明渠水流,通过“南水北调工程”、“关中八惠”等的学习,了解渠道输水的优点。
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●6.2明渠均匀流计算公式解析
主要介绍明渠均匀流水力计算的类型、方法、步骤,掌握水利工程中梯形渠道、U型渠道的水力计算方法。
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●6.3明渠均匀流计算问题探究
主要介绍明渠非均匀流的特点、类型,充分认识明渠非均匀流,了解渠道水流流态。
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●6.4明渠均匀流水力计算
主要介绍水跃的特点、类型,水跃长度与高度的计算,掌握水跃在工程中的计算方法。
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●6.5明渠非均匀流认知
主要介绍明渠均匀流计算的谢才公式,通过谢才这个人物学习,培养学生爱国爱校、敬业奉献、诚信立身、友善待人,牢固树立社会主义核心价值观。
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●6.6水跃水力计算
主要介绍水力最佳断面、允许流速、综合糙率、复试断面的水力计算,掌握不同问题的水力计算方法。
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项目七水来土“堰”——堰闸水力计算
堰流和闸孔出流都是因为溢流坝或水闸等建筑物壅高了上游水位,在重力作用下形成的流动。堰流水面线是一条光滑的降落曲线,而闸孔出流水面线不连续。堰流可分为薄壁堰流、实用堰流和宽顶堰流;闸孔出流可分为平顶坎上的闸孔出流和曲线坎上的闸孔出流。
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●7.1堰闸认知
主要介绍堰流、闸孔出流的特点、类型,充分认识堰流和闸孔出流。
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●7.2薄壁堰水力计算
主要介绍薄壁堰的类型、水力计算的方法、步骤,充分认识薄壁堰流,掌握薄壁堰水力计算方法。
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●7.3实用堰水力计算
主要介绍实用堰的类型、剖面形状、水力计算的方法、步骤,充分认识实用堰流,掌握实用堰水力计算方法。
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●7.4宽顶堰水力计算
主要介绍宽顶堰的类型、水力计算的方法、步骤,充分认识宽顶堰流,掌握宽顶堰水力计算方法。
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●7.5闸孔出流水力计算
主要介绍闸孔出流的类型、水力计算的方法、步骤,充分认识闸孔出流,掌握闸孔出流水力计算方法。
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项目八水落归槽——消能水力计算
泄水建筑物下游水流具有流量集中、流速大、冲刷力强的特点,需要采取消能措施。常见的消能方式有底流式、挑流式和面流式三种,工程中采用较多的为底流式消能。底流式消能通过水跃完成,需要修建消力池,需进行池深和池长计算。
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●8.1水流衔接计算
主要介绍泄水建筑物下游水流衔接消能的方式、计算方法,充分认识泄水建筑物下游消能防冲的重要性。
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●8.2底流式消能水力计算
主要介绍消力池池深、池长的计算方法,了解三峡大坝等水利工程的消能形式,培养学生服务意识,训练学生和工程单位的有效沟通。