本书是由中国建筑工业出版社出版的高等学校规划教材《水力学》的续书。
全书分为6章。内容包括:明渠非恒定流、船闸输水系统水力计算、泥沙运动的基本原理、波动水力学、泄水建筑物下游的水流衔接与消能、高速水流。
本书强调基本概念、基本原理和基本方法,注重培养学生解决实际问题的能力。各章深入浅出,循序渐进。各章均有一定量的例题,每章有小结,并有一定量的思考题和习题。
本书是为港口航道与海岸工程、水利水电工程等专业“水力学”课程编写的教材,亦可作为其他相近专业的教材或参考书,并可供有关专业工程技术人员参考。

第11章 明渠非恒定流
在明渠中,如各断面的水力要素如流量Q、流速v、水位z以及过水断面面积A等沿流程随时间t而变化,则称这种流动为明渠非恒定流动。明渠非恒定流动比明渠中的恒定流动概括了更多的自然界的水流现象,例如河道中的洪水涨落、潮汐水流等自然现象;大型船闸的灌泄水、电站日调节、溃坝等,都将在河道中引起非恒定流动。
本章主要阐述明渠非恒定流的特征和分类、明渠非恒定渐变流动的基本方程组以及求解方法。
11.1 明渠非恒定流动的特征和分类
明渠非恒定流动具有如下主要特征:
(1)水流运动要素随时间与流程而变化是非恒���流的基本特征。如流速、流量、过水断面、水位或水深等都是时间t和流程s的函数。因此,明渠非恒定流必定是非均匀流。
(2)明渠非恒定流也是一种波动现象。有压管道中的非恒定流现象,如水击波是弹性波,水体的弹性力和惯性力起着主要作用;而明渠非恒定流是重力波,它是惯性力和重力这两个主要因素所决定的,波传到之处就使该处断面的流量(流速)及水位(水深)发生变化。波传到之处,水面高出或低于原水面的空间称为波体,波体的前锋称为波锋(或波额),如图11-1所示。波锋推进的速度称为波速,用vw表示。波锋顶点到原水面的高度称为波高,用ε表示。v为过水断面上水流平均流速。
明渠中的非恒定流的波动与海洋、湖泊以及河流表面因风吹起的波浪运动有本质的区别。波浪中,水质点基本上沿着一定的轨迹作往复循环运动,几乎没有流量的传递,各质点之间有一相位差,形成水面波形的推进,这种波动称为推进波(或振动波)。明渠非恒定流中,不但波形向前传播,同时水质点也向前移动,在波所及区域内,引起当地水位和流量的改变,这种波称为位移波(或传递波)。
……

第11章 明渠非恒定流
11.1 明渠非恒定流动的特征和分类
11.2 明渠非恒定渐变流的基本方程
11.3 初始条件及边界条件
11.4 特征线法
11.5 直接差分解法
本章小结
思考题
习题
第12章 船闸输水系统水力计算
12.1 船闸输水系统
12.2 短廊道输水系统的水力计算
12.3 孔口输水系统灌泄水的水力计算
12.4 分散式输水系统灌泄水的水力计算
12.5 惯性力影响的计算
12.6 廊道阀门后动水压强随时间的变化
本章小结
思考题
习题
第13章 泥沙运动的基本原理
13.1 泥沙的特性
13.2 泥沙运动的形式
13.3 泥沙的起动
13.4 沙波运动
13.5 推移质运动
13.6 悬移质运动
本章小结
思考题
习题
第14章 波动水力学
14.1 势波的概念
14.2 微幅波理论
14.3 斯托克斯(Stokes)有限振幅波理论
14.4 作用在直立墙上的波浪力
14.5 作用在孤立结构物上的波压力
本章小结
思考题
习题
第15章 泄水建筑物下游水流的衔接与消能
15.1 水流衔接与消能的主要方式
15.2 泄水建筑物下游收缩断面水深的汁算
15.3 底流消能的水力计算
15.4 挑流消能的水力计算
15.5 面流消能及戽流消能
本章小结
思考题
习题
第16章 高速水流
16.1 高速水流的脉动压强与水工建筑物的振动
16.2 高速水流的空化与水工建筑物的空蚀
16.3 高速水流的掺气
16.4 急流冲击波
本章小结
思考题
习题
附录 矩形断面明槽收缩断面水深及水跃共轭水深求解图
参考文献

本书是中国建筑工业出版社出版的高等学校规划教材《水力学》的续书。已出版的《水力学》共10章,本书共6章,主要内容包括:明渠非恒定流、船闸输水系统水力计算、泥沙运动的基本原理、波动水力学、泄水建筑物下游水流衔接与消能、高速水流。本教材在编写过程中,贯彻精选内容、理论联系实际、深入浅出、循序渐进的原则,努力做到让学生学以致用,培养分析问题和解决问题的能力。本书强调基本概念、基本原理和基本方法。各章均有一定量的例题,每章有小结,并有一定量的思考题和习题。本书适用于港口航道与海岸工程、水利水电工程等专业,亦可作为其他相近专业的教材或参考书,并可供有关专业工程技术人员参考。