PDF《水利水电工程系》

2012-2013 学年度本科课程介绍

1 水利水电工程系

00040022 地球与人类环境

2 学分

32 学时 The Earth and Human Being'

s Environment 地球和地壳,矿物和岩石,内动力地质作用,外动力地质作用,地质年代,地球历史,地球的大气圈及其 环境问题,地球的水圈及其环境问题,类的活动对地表生态的影响,固体废弃物,灾害地质现象及环境地 质问题,人口与资源,环境保护和可持续发展.

00040032 水科学及水工程

2 学分

32 学时 Seminar on Hydro-Science and Hydro-Engineering 本课程讲授国内外对水科学和水工程的需求历史和现状,从水生态环境、水资源需求、防洪工程到水信息 化来阐述水科学和水工程有关工作的主要内容和任务;

讲授从事水科学及水工程工作所需要的主要知识结 构和主干课程之间的内在联系;

讲授研究水科学与水工程的主要方法,论述理论研究、实验室物理模型试 验和计算机数值模拟仿真之间的内在联系.

00040041 水资源与水危机

1 学分

16 学时 Water Resource and Water Crisis (1)水循环概念、水资源的自然特性和社会经济特性;

(2)全球变化条件下的世界和我国的水危机现状及 趋势;

(3)我国的水资源管理现状和未来;

(4)水资源危机带来的生态与环境问题;

(5)小组报告、辩论;

(6)课外交流;

(7)课外参观.

00040061 水环境与水安全

1 学分

16 学时 Seminar on Water Environment and Water Security 水是生命之源,人类靠水而居,既需要良好的水生态环境,也需要保障生产及生活用水的安全.同时,经 济社会的可持续发展需要水资源可持续利用的有效支撑.本课程将从水环境与水景观、水灾害与水安全、 水历史与水文化、水资源与水经济等多角度进行专题研讨,内容既包括城市亲水建设、密云水库、三峡工 程、都江堰、堰塞湖治理等具体工程案例的分析,也包括紊流特性与水流水质模拟等方面创新的研究思路 与方法.通过课程学习一方面可以了解本学科领域的前沿内容和培养学术研究的兴趣,另一方面也可以赏 析人水相亲、自然和谐的优美景致.

00040091 潮汐发电-效益和环境影响

1 学分

16 学时 Tidal power-Benefits and Environmental Impacts 作为可再生的清洁能源,潮汐能越来越受到重视.潮汐发电具有不用移民,无一次能源消耗,对生态平衡 和环境影响相对较小等优越性.本课程首先介绍潮流现象、浅海潮波的传播、潮波的能量和在潮汐发电研 究方面的主要最新成果. 然后通过资料查询,组织专题小组对各种新型潮汐发电形式进行研究.讨论电站 工程建设关键问题、发电效益和生态环境的影响.

20040043 弹性力学与有限元

3 学分

48 学时 Elastic Mechanics and Finite Element Analysis 本课程对弹性力学的基本理论和有限单元法进行了介绍,主要包括弹性力学的基本概念、平面问题的基本 理论、变分原理等.有限单元法部分则主要介绍了线弹性力学问题的有限单元法的基本理论和方法,并以 三角形三结点单元为例,介绍了有限元计算和编程的整个过程,并介绍了矩形四结点等参单元和八结点单 元等参单元;

最后对有限元前沿的网格自适应剖分进行了介绍.

20040083 流体力学(1)

3 学分

48 学时 Fluid Mechanics (1) (1)流体主要物理性质和流体模型概念,主要包括流体主要物理性质,特别是粘性和牛顿内摩擦定律,作 用于流体上的力,连续介质、理想流体和实际流体、可压缩和不可压缩流体的概念. (2)流体静力学,主 要包括流体静压强的概念及其性质,流体平衡微分方程及其在相对平衡中的应用,点压强和总压力的计算. (3) 流体动力学理论基础, 主要包括描述流体运动的两种方法、 建立以流场为对象的描述流体运动的概念, 流体运动的微元分析法,连续性微分方程和欧拉方程,流体微团运动的基本形式,有势流动和有旋流动, 速度势函数和流函数, 流网, 势流叠加原理, 纳维-斯托克斯方程及各项物理意义, 流体运动的总流分析法, 2012-2013 学年度本科课程介绍

2 综合运用连续性方程,能量方程和动量方程计算总流问题. (4)量纲分析和相似理论基础,主要包括量纲 分析法,力学相似概念和主要相似准则的意义及应用. (5)流动阻力和能量损失,主要包括流体运动的型 态及判别,圆管中层流的运动规律,紊流的特征,紊流时均化概念,附加切应力及混合长度理论,边界层 概念和边界层分离现象及绕流阻力,沿程能量损失的成因、阻力系数变化规律及计算方法,局部能量损失 的成因及计算方法等.

20040104 流体力学

4 学分

64 学时 Fluid Mechanics (1)绪论, (2)流体静力学, (3)流体运动学, (4)流体动力学基础, (5)有旋流动和有势流动, (6)流 动阻力和能量损失, (7)量纲分析和相似原理, (8)边界层理论基础及绕流运动, (9)孔口、管嘴出流和 有压管流, (10)一元气体动力学基础, (11)紊动射流和紊流扩散.

20040113 计算流体力学

3 学分

48 学时 Computational Fluid Mechanics 上半学期教学内容主要为基础理论和方法,流体运动数学模型的建立及其数学模型的分类,有限差分法的 概念与基本格式,变分理论与伽辽金加权余量法、伽辽金有限元方法;

代数方程的求解方法.下半学期教 学内容主要研究各种流体力学问题的不同数值解法,侧重于有限元解法.详细讨论不可压非粘性和粘性流 体流动问题的数值解法,讨论对流扩散问题的有限元解法,以及讨论势波运动的有限元解法.在介绍各种 流体力学问题的计算时,均附有计算实例.这些实例取之于国内外近几年或经典的计算成果,可帮助读者 对各种流体力学问题的理解,同时可供读者进行数值计算时参考.

20040122 流体力学(2)

2 学分

32 学时 Fluid Mechanics (2) (1)有压管流,主要包括简单短管、简单长管、复杂长管及沿程均匀泄流管道中的有压流计算方法,管网 水力计算,非恒定有压管流中的水击. (2)明渠流,主要包括明渠均匀流定义、特征、形成条件及基本计 算问题及方法,水力最优断面,明渠流流动型态和基本概念,局部水力现象―水跃和水跌,恒定明渠非均 匀渐变流动的基本微分方程,棱柱体渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线型式分析及计算,非恒定明渠流等. (3) 孔口、 管嘴、 闸孔和堰流, 主要包括薄壁小孔口自由出流, 薄壁大孔口自由出流, 薄壁孔口淹没出流;

管嘴出流,闸孔出流,薄壁堰溢流,实用堰溢流等. (4)紊流射流和扩散基本理论,主要包括射流的分类 和紊流淹没射流的特性,圆形断面淹没射流,平面淹没射流,分子扩散,层流扩散,紊流扩散,剪切流的 离散. (5)渗流,主要包括土壤的水力特性,渗流模型,渗流基本定律,地下明渠中的恒定均匀渗流和非 均匀渐变渗流,浸润曲线型式的分析和计算,单井的渗流,渗流的基本微分方程,井群. (6)可压缩流体 的流动,主要包括一维可压缩流体的基本方程和可压缩气体在管中的流动等.

20040133 流体力学

3 学分

48 学时 Fluid Mechanics

1 绪论;

2 流体静力学;

3 一元流体动力学基础;

4 流动阻力和能量损失;

5 孔口、管咀出流和有压管流;

6 气体射流;

7 流体动力学基础;

8 绕流运动;

9 一元气体动力学基础;

10 因次分析和相似原理.

30040042 结构动力学

2 学分

32 学时 Structure Dynamics 本课程以单自由度体系、多自由度体系的动力方程建立及求解为主线,讲授结构动力学的基本方法,主要 内容包括:绪论,单自由度体系,多自由度体系,振型和频率的计算,振型迭加法求解运动方程,多自由 度体系的直接积分,结构动力分析的频域方法,总复习和考试.

30040083 水力学(2)

3 学分

48 学时 Hydrodynamics (2) 本课程内容主要包括明槽恒定均匀流、明槽恒定非均匀渐变流,明槽恒定急变流,明槽非恒定流,堰流及 闸孔出流,水工建筑物泄流衔接与消能,渗流等.明槽水流是指水体的周边不完全为固体边界,部分边界 与大气接触可以自由变动.明槽水流可分为恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流.本部分内容主要掌握 明槽水流的运动规律,研究明槽水流的水力计算方法.闸孔出流和堰流是工程中极为常见的水流现象,其 水力计算的主要任务是研究过流能力问题.本部分内容将应用流体力学的基本原理,分析闸堰出流的水力 特性. 水工建筑物的泄流衔接和消能主要利用水跃消能的原理, 阐述泄洪水流和下游河道水流的衔接形式, 推求泄流出口处收缩断面的水力要素.重点讲解简单消能池水力计算的基本方程、迭代求解步骤.研究渗 2012-2013 学年度本科课程介绍

3 流的目的主要是揭示地下水在土壤中的运动规律,以便提出相应的工程措施.

30040142 岩石力学

2 学分

32 学时 Rock Mechanics 本课程以水利水电工程、土木工程、岩土工程、建筑工程、环境工程专业的学生为对象,系统介绍了作为 建筑物地基基础和建筑物组成部分的岩石介质的物理力学特性、力学分析方法和工程应用,主要包括:岩 石的物理性质和结构、岩石强度和变形、岩体应力分布和计算、地下洞室稳定分析方法、有压隧洞分析、 坝基和边坡稳定分析方法、岩石工程分析方法.同时注重实际应用,介绍工程建设中的岩石力学问题及工 程措施.

30040162 基础工程

2 学分

32 学时 Foundation Engineering 内容包括:地基勘查,天然浅基础设计,条形、筏形和箱形基础,桩基础和深基础,地基处理,地基施工 中的土力学问题,特殊土地基,地基抗震.

30040182 环境水力学

2 学分

32 学时 Environmental Hydraulics 环境水力学主要研究示踪物质在水体中的扩散与输移规律,探求各种流动条件下污染物浓度随空间和时间 的变化关系.所谓 示踪物质 ,是指某种在水体内不发生化学和生化反应的物质,并且它的存在不引起流 场特性的改变.根据污染物在水流内迁移的三个阶段,即射流、扩散和随流离散,本课程主要内容有:分 子扩散, 扩散方程的求解;

紊动扩散的二种研究方法及方程求解;

剪切流的离散及各种流动条件下的求解;

射流、羽流和浮射流的基本特点及浓度变化规律;

水质模型介绍初步.

30040242 水力学(1)

2 学分

32 学时 Hydrodynamics (1) 教学内容包括绪论,流体静力学,流体运动学,流体动力学基础,层流、紊流及其能量损失,孔口、管嘴 出流与有压管流,明渠均匀流,渗流.教学过程中贯穿介绍流体力学处理问题的基本方法和常用方法,在 介绍基本概念时,力求严格、确切、形象、清晰,在介绍基本原理时,既着重物理观点的阐述,又对必要 的数学处理给予扼要的推导过程,并指出适用的范围和条件,在介绍基本理论的应用时,提出关键、要点 和带规律性的应用方法、步骤,力求思路清晰,物理概念明确,理论联系实际.

30040263 土力学(1)

3 学分

48 学时 Soil Mechanics (1) 内容包括绪论;

土的物理性质;

土的渗透性;

土体中的应力;

土的压缩性和地基沉降计算;

土的抗剪强度. 试验内容:土的抗剪强度.试验内容:土的物理性质试验;

土的压缩与固结试验;

土的强度试验.还有习 题讨论课.

30040283 水资源学基础

3 学分

48 学时 Fundamentals of Water Resources 从水资源的概念和内涵开始,讲解水资源的定义和特点,水资源的影响因素,人类活动对水资源的影响, 水资源的可持续发展;

针对中国水资源面临的问题,讲解应对措施和新的治水思路;

结合全国水资源综合 规划,讲解水资源评价、规划的基本理论和方法,以及所用到的新的技术手段;

从机构、体制、法规等方 面,介绍用水、需水等水资源管理问题,包括水价、水费等.讲课内容贯彻人与自然和谐相处、以及水资 源的可持续利用支持经济社会可持续发展的治水新思路, 并介绍国外典型问题和当今水资源界的热点问题.

30040292 海岸科学与工程概论

2 学分

32 学时 An introduction to coastal science and engineering 课程内容宽广,涵盖水动力学、泥沙动力学、海岸演变、海洋资源及开发和海岸结构设计的基本理论和方 法以及最新研究成果;

为了让学生增强海岸动力学的认识和牢固掌握海岸动力学理论,加强实践教学,自 行设计的实验水槽可演示各种海岸动力学过程.另外,所完成数值波浪水槽软件,虚拟各种海岸动力学过 程,让学生对有关现象有足够感性认识.从而让同学们在有限的学时内切实掌握水动力学、泥沙动力学、 海岸演变、海洋资源及开发和海岸结构设计的基本理论和方法及最新研究成果.

30040312 土力学(2)

2 学分

32 学时 2012-2013 学年度本科课程介绍

4 Soil Mechanics (2) 土力学

2 中介绍了以下内容:1 如何确定作用在挡土墙上的土压力,设计合理的挡土墙结构;

2 如何评价 土坡稳定性,如何选择合理措施加固边坡;

3 如何确定地基承载力;

4 如何进行有效的地基勘查;

5 如何在 天然地基上合理设计安全经济的浅基础;

6 如何设计桩基础;

7 天然地基不满足承载力要求时,如何选择地 基处理方法等;

8 结合课程学习,提供两次课程设计和现场测试设备与演示.

30040323 水力学(1)

3 学分

48 学时 Hydrodynamics (1) 本课程为水力学课程中的基础理论部分.内容包括:流体的物理行政;

流体静力学;

流体运动学;

流体动 力学基础;

有旋流动及有势流动;

量纲分析与相似理论,实际流体的流动,管道恒定流动和孔口、管啃出 流,................