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1、福州大学土木工程学院本科实验教学示范中心学生实验教学大纲适用年级 2006一、课程中英文名称中文名称 水工模型试验（课程实验）英文名称 Hydraulic Model Practice二、授课对象与学时授课对象 06 级水利水电工程总学时 30 学时 其中实验（上机）学时 20 学时三、本课程与其他课程的联系先修课程 高等数学、水力学、结构力学、材料力学后续课程四、课程的教学目的水流运动是一种非常复杂的自然现象，对各种作用力存在的情况和它们发展的规律可通过水工模型实验来复演或预演原型的复杂水流现象，通过方案比较和修改可获得水工建筑物的优化布置和体型，从而为水利工程规划、设计、运行、管理提供科学
2、的理论和技术的指导。目前在许多领域里采用水工模型以解决工程问题已成为公认的标准方法。（1）通过学习学生要了解水力模型试验的基本原理，掌握相似性试验理论。（2）了解相似性力学定床和动床河流模型水库模型定床和动床潮汐模型波生现象模型水工建筑物模型管道模型和地下水模型等模型设计原理。（3）了解相似性力学定床和动床河流模型水库模型定床和动床潮汐模型波生现象模型水工建筑物模型管道模型和地下水模型等模型试验技术及工程实例说明。（4）了解水力模型试验的现状与学术水平。五、课程教学的主要内容（一）实验项目 1：水工模型试验量测仪器的参观与操作认识实习（必修）知识点：通过参观、学习，了解各种量测仪器的工作原理、
3、用途，掌握使用方法，介绍流速量测仪器的种类和各种应用条件，介绍国内外水工模型试验的基本方法。重 点：各种水工模型试验量测仪器的认识、适用条件和使用方法；各种量测仪器的工作原理和用途及选择；实验操作规程难 点：国内外水工模型试验的基本方法认识，多点流速测量系统和 ADV 测速系统的使用方法实验项目 2：水工建筑物模型泄水建筑物消能型式（必修）知识点：运用模型试验基本原理，掌握按重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法，制作与设计水工建筑物模型，测量泄水建筑物的水流流态、流速、压力等水力参数，并根据设计的泄水建筑物体型，计算该泄水建筑物的消能率，并分析设计方案的可行性和合理性，并应用所学
4、数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大，且实验项目涉及内容多，比较复杂。重 点：重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法，制作与设计水工建筑物模型，测量泄水建筑物的水流流态、流速、压力等水力参数，计算该泄水建筑物的消能率，并分析设计方案的可行性和合理性，并应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。难 点：并应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议实验项目 3：水工建筑物模型泄水建筑物过流能力（必修）知识点：运用模型试验基本原理，掌
5、握按重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法，制作与设计水工建筑物模型，测量泄水建筑物的水流流态、流速、压力等水力参数，并根据设计的泄水建筑物体型，计算该泄水建筑物的过流能力；认识水工建筑物模型试验材料的选择和相似原理的应用；掌握模型方案设定的方法以及验证试验、比较试验和终结试验三个步骤；学会应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大，且实验项目涉及内容多，比较复杂。重 点：按重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法，制作与设计水工建筑物模型，测量泄水建筑物的水流流态、流速、压力等水力参数，计算该泄水建筑物的过
6、流能力，认识水工建筑物模型试验材料的选择和相似原理的应用；掌握模型方案设定的方法以及验证试验、比较试验和终结试验三个步骤。难 点：应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议实验项目 4：定床河流模型（必修）知识点：运用定床模型试验基本原理，掌握按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法，制作与设计定床河流模型断面，测量水流流态、流速、水面线等水力参数；掌握模型方案设定的方法；学会应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大，且实验项目涉及内容多，比较复杂。重 点：按重力相似准则
7、设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法，制作与设计定床河流模型断面，测量水流流态、流速、水面线等水力参数；掌握模型方案设定的方法；学会应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议难点：变态时模型比尺的选择方法；处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议实验项目的 5：动床河流模型（选修）知识点：运用动床模型试验基本原理，掌握按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法，测量水流流态、流速、水面线等水力参数；了解动床模型试验动床材料的选择和相似原理的应用，测定冲刷坑的深度，并绘制冲坑等高线；掌握模型方案设定的方法；学
8、会应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大，且实验项目涉及内容多，比较复杂。重 点：按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法，测量水流流态、流速、水面线等水力参数；了解动床模型试验动床材料的选择和相似原理的应用，测定冲刷坑的深度，并绘制冲坑等高线；掌握模型方案设定的方法；学会应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议难 点：变态时模型比尺的选择方法；绘制冲坑等高线；处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议实验项目 6：输移物质和热量传输模型（
9、选修）知识点：运用模型试验基本原理，掌握输移物质和热量传输模型的模型比尺选择方法，了解水力混掺模型的典型任务，掌握输移物质和热量传输模型紊动相似准则的应用条件，并通过模型实验掌握输移物质和热量传输模型的模拟技术和测量方法；学会应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大，且实验项目涉及内容多，比较复杂。重 点：输移物质和热量传输模型的模型比尺选择方法，了解水力混掺模型的典型任务，掌握输移物质和热量传输模型紊动相似准则的应用条件，并通过模型实验掌握输移物质和热量传输模型的模拟技术和测量方法；学会应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并
10、根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。难 点：输移物质和热量传输模型的模型比尺选择方法；输移物质和热量传输模型紊动相似准则的应用条件；输移物质和热量传输模型的模拟技术和测量方法；处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议序号 实验名称 内容提要或要求实验学时每组人数实验类型主要仪器设备1量测仪器的参观与操作练习通过参观、学习，了解各种量测仪器的工作原理、用途，掌握使用方法2 10 演示毕托管流速仪；数字流速流向仪；多点流速测量系统；自动水位跟踪仪；20点动态应变仪；各种压力传感器；全自动供水控制柜；数据采集系统；ADV测量系统2水工建筑物模型泄水建筑物消
11、能型式运用模型试验基本原理，掌握按重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法，制作与设计水工建筑物模型，测量泄水建筑物的水流流态、流速、压力等水力参数，并根据设计的泄水建筑物体型，计算该泄水建筑物的消能率，并分析设计方案的可行性和合理性，并应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大，且实验项目涉及内容多，比较复杂。3 10 综合毕托管流速仪；数字流速流向仪；多点流速测量系统；自动水位跟踪仪；20点动态应变仪；ADV 流速场测量系统；各种压力传感器；全自动供水控制柜；数据采集系统；自动安平水准仪；光学经纬仪；水位测针；电烤箱
12、；电动闸阀；有机玻璃试件3水工建筑物模型泄水建筑物过流能力运用模型试验基本原理，掌握按重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法，制作与设计水工建筑物模型，测量泄水建筑物的水流流态、流速、压力等水力参数，并根据设计的泄水建筑物体型，计算该泄水建筑物的过流能力；认识水工建筑物模型试验材料的选择和相似原理的应用；掌握模型方案设定的方法以及验证试验、比较试验和终结试验三个步骤；学会应用所学3 10 综合毕托管流速仪；数字流速流向仪；多点流速测量系统；自动水位跟踪仪；20点动态应变仪；ADV 流速场测量系统；各种压力传感器；全自动供水控制柜；数据采集系统；自动安平水准仪；光学经纬仪；水位测针；
13、电烤箱；电动闸阀；有机玻璃试件数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大，且实验项目涉及内容多，比较复杂。4 定床河流模型运用定床模型试验基本原理，掌握按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法，制作与设计定床河流模型断面，测量水流流态、流速、水面线等水力参数；掌握模型方案设定的方法；学会应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大，且实验项目涉及内容多，比较复杂。3 10 设计毕托管流速仪；数字流速流向仪；多点流速测量系统；自动水位跟踪仪；20点动态应变仪；ADV
14、流速场测量系统；各种压力传感器；全自动供水控制柜；数据采集系统；自动安平水准仪；光学经纬仪；水位测针；电烤箱；电动闸阀；有机玻璃试件5 动床河流模型运用动床模型试验基本原理，掌握按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法，测量水流流态、流速、水面线等水力参数；了解动床模型试验动床材料的选择和相似原理的应用，测定冲刷坑的深度，并绘制冲坑等高线；掌握模型方案设定的方法；学会应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大，且实验项目涉及内容多，比较复杂。4 10 设计毕托管流速仪；数字流速流向仪；多点流速测量系统；自动水位跟踪仪；
15、20点动态应变仪；ADV 流速场测量系统；各种压力传感器；全自动供水控制柜；数据采集系统；自动安平水准仪；光学经纬仪；水位测针；电烤箱；电动闸阀；有机玻璃试件6输移物质和热量传输模型运用模型试验基本原理，掌握输移物质和热量传输模型的模型比尺选择方法，了解水力混掺模型的典型任务，掌握输移物质和热量传输模型紊动相似准则的应用条件，并通过模型实验掌握输移物质和热量传输模型的模拟技术和测量方法；学会应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大，且实验项目涉及内容多，比较复杂。5 10 设计毕托管流速仪；数字流速流向仪；多点流速测量系统；自动
16、水位跟踪仪；20点动态应变仪；ADV 流速场测量系统；各种压力传感器；全自动供水控制柜；数据采集系统；自动安平水准仪；光学经纬仪；水位测针；电烤箱；电动闸阀；有机玻璃试件六、教材和主要参考资料教材 Helmut Kobus 主编， 水力模拟 ，清华大学出版社，1988 年。参考资料武汉大学主编， 水力模型试验基础 ，水利出版社，北京，1998 年；左东启等著， 模型试验的理论和方法 ，水利电力出版社，1984 年；水利水电科学研究院、南京水利科学研究院， 水工模型试验（第二版） ，水利电力出版社，1985 年；吴持恭主编， 水力学下册，高等教育出版社，2003 年。福州大学土木工程学院自编， 水工模型试验指导书 ，福大印刷厂执笔人：张挺审核人：填写日期：2007-7-27
