水力学授课教案全集正文 _学案教案

教案课程名称：水力学总学时：80课时(其中实验12课时)系别：水利学院教研室：水力学121\n水力学教案：第1讲一、章、节题目：第0章绪论0.1学科简介0.2液体的基本特征与物理力学性质0.3连续介质和理想液体的概念0.4作用于液体的力0.5水力学的研究方法二、授课目的：1.建立水力学的概念，了解其在工程上的应用。2.掌握液体的基本特性及主要物理力学性质。三、重点、难点：1.液体的基本特性及主要物理力学性质；2．液体的粘滞性，理想液体的概念。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：9月16日，星期二，第一大节。六、参考文献：（1）四川大学，吴持恭主编《水力学》上、下册（第三版），高等教育出版社，2003年（2）清华大学董增南，余常昭主编的《水力学》上、下册，高等教育出版社，1995年。（3）武汉大学徐正凡主编《水力学》高等教育出版社出版，1993年。（4）大连工学院水力学教研室编写的《水力学解题指导及习题集》，高等教育出版社，1984年第二版。七、教学内容：第0章绪论水与人类文明（古代：恒河、尼罗、底格利斯、幼发拉底、爱琴海、黄河、新疆。现代：中东、伊泰普、万家寨、三峡、南水北调）0.1学科简介一、水力学：研究液体（以水为主）静止与运动的力学规律，及其工程应用。（为力学分支，技术科学，本专业重要的技术基础课）二、水力学的组成1、水静力学：研究液体处于静止或相对平衡状态下的力学规律。2、水动力学：研究液体宏观机械运动状态时，运动要素与力的关系、运动特性与能量转换等。121\n3、研究问题：水力荷载、过水能力、能量损失、水面曲线、水流形态以及渗流、挟沙水流等。（举例、画示意图）三、水力学的应用：（水利、工民建、交通、化工、冶金、航运等）四、水力学与其他课程的关系：（建立在物理学、理论力学基础之上，二者的有关原理定理等也完全实用于水力学。例如：牛顿定律、运动与平衡、动能定理、动量定理等。）液体的静止与运动都是外力作用的结果，但是外力的作用都要通过自身的物理性质表现出来，因此首先我们要了解液体的基本特征与物理力学性质。0.2水力学发展简史（略）0.3液体的基本特征与物理力学性质一、基本特性1、易流动性（物质有三种存在形式）固—液—气能流动、无定形。（液：内聚力小）静止时，不能承受箭切力、拉力。2、不易压缩性（分子斥力大，变形很小）△p=一个大气压，△V≯V/200003、连续介质（假定）—液体为无空隙的连续体（质点、或微团）。质点：最小研究单位。（3×1022个水分子/1cm3液体）应用：液体属性（pvTρ）——连续分布、变化，均质、各向同性。二、主要物理力学性质（一）惯性与重力特性1.惯性惯性是保持原有运动状态的特性，惯性力与液体质量和速度变化有关。密度：ρ量纲[M/L3]单位：kg/m3惯性力：量纲[F]单位：N、KN(SI制)例：水ρ=1000kg/m32.重力特性重力:量纲[F]单位：N、KN(SI制)容重：γ=G/V量纲[F/L3]单位：N/m3KN/m3(SI制)常见液体的ρ～γ见表0-1、0-2(二)、粘滞性—液体运动特性1、定义：液体运动时，质点间产生的相互阻力（粘滞力或内磨擦力）的特性。或者说运动液体内部具有抵抗质点（流层）间相对运动的特性。河流中水面流速比河底流速高，上下流层速度有差异，流层间存在摩擦力，这就是水流粘滞性作用的结果。2、粘滞性影响（存在的结果引起）：（1）产生液体流动速度的不均匀分布。（2）产生液体流动中的能量损失。下边观看一个通过平板边界的模拟流动（动画）粘滞性引起流速不均匀分布，可以用速度的变化率du/dy来表示，流速分布图：液体内部的粘滞力是如何计算的呢？我们可以采用牛顿内磨擦力定律求解流层粘滞切应力：τ=量纲[F/L2]单位：N/m2KN/m2121\n式中为随液体性质不同而异的比例系数，称为动力粘滞系数，称为液体间的流速梯度。上式可表述为：作层流运动的液体，相邻液层间单位面积上所作用的内摩擦力（或粘滞力），与流速梯度成正比，同时与液体的性质有关。由于流速梯度实质上是代表液体微团的剪切变形速度。如图可以认为dθ≈tg(dθ)=或所以又有τ=于是牛顿内摩擦定律又可表达为：液体作层流运动时，相邻液层之间所产生的切应力与剪切变形速度成正比。所以液体的粘滞性可视为液体抵抗变形的特性。粘性大的液体μ值大，粘性小的液体值小。的国际单位制为牛顿.秒/米2（N.s/m2）。液体的粘滞性还可以用另一种形式的粘滞系数来表示，它是动力粘滞系数和液体密度的比值（=/ρ），因为不包括力的量纲而仅仅具有运动的量纲（L2/T），故称为运动粘滞系数，它的国际单位为米2/秒（m2/s）。在同一种液体中或值随温度和压力而异，但随压力变化关系甚微，对温度变化较为敏感。对于水，可按下列经验公式计算ν=（0-10）式中t为水温，以°C计，ν以厘米2/秒（cm2/s）计。见表0-3所示。另外，还需要指出的是牛顿内摩擦定律只能适用于一般液体（即牛顿液体），对于某些特殊液体是不适用的（如泥浆、血浆等）。见图0-3所示。（三）压缩性及压缩系数液体不能承受拉力，但可以承受压力。液体受压后体积要缩小，压力撤消后能恢复原状，这种性质成为液体的压缩性或弹性。液体压缩性的大小是以体积压缩系数β或体积弹性系数Κ来表示。=-（1-11）式中负号是考虑到压强增大，体积缩小，所以dV与dp的符号始终是相反的，为保持为正值，加一个负号。值愈大，则液体压缩性也愈大。的单位为米2/牛顿（m2/N）。液体被压缩时其质量并不改变，故121\ndm=ρdV+Vdβ=0因而体积压缩系数又可写作：（0-12）所谓体积弹性系数K，乃是体积压缩系数的倒数，即K值愈大，表示液体愈不易压缩，K→∞表示绝对不可压缩。K的单位为牛顿/米（N/m2）。液体的种类不同，其β和K值不同。水的压缩性很小，在10ºC时体积弹性系数。K=2.10106kN/m2。也就是说，每增加一个大气压，水的体积相对压缩值约为两万分之一。所以在工程上一般不考虑水的压缩性，即认为水是不可压缩的，只在个别特殊情况下考虑水受压后的弹力作用。例如水电站高压管道中的水击现象。（四）表面张力及表面张力系数表面张力是自由表面液体分子由于受到两侧分子引力不平衡，使自由面上液体分子受有极其微小的拉力，这种拉力称为表面张力。液体的表面张力一般很微小，可以忽略不计，只有在特殊情况下，才显示其影响。表面张力大小，可用表面张力系数来度量。在20ºC时水的=0.074N/m，对于水银=0.54N/m。如图0-4玻璃管与容器中的液面不在同一水平面上，就是液体表面张力影响的结果。玻璃管越细液面高差就越大，这就是物理学中的毛细管现象。毛细管升高值h大小和管径大小及液体性质有关，所以在水力学等实验中使用的测压管内径不宜太小，以避免毛细管作用引起的观测误差。以上所介绍液体几个主要物理性质，都在不同程度上决定和影响着液体的运动，但每一种性质的影响程度并不是同等的，就一般而言，重力、粘滞力对液体运动起着重要的作用。而弹性力及表面张力，只对某些特殊水流运动发生影响。0.4连续介质和理想液体的概念一、连续介质的概念液体同任何物质一样，都是由分子组成，分子与分子之间是不连续而有空隙的。水力学研究的是液体在外力作用下的机械运动（宏观运动），由于液体分子之间的间隙极其微小，研究表明，在常温下，每立方厘米的水中约含有31022个水分子，相邻分子间距离约为310-8厘米。因此，在水力学中，把液体当作连续介质看待，即假设液体是一种连续充满其所占据空间毫无空隙的连续体。根据连续介质的假设，则液流中的一切物理量（如速度、压强、密度等）都可以视为空间坐标和时间的连续函数，这样，我们在研究液体运动规律时，就可以利用连续函数的分析方法。二、理想液体的概念由于粘滞性的存在，使得对液体运动的分析变得非常复杂，为了使问题的分析简化，我们引入了“理想液体”的概念。所谓“理想液体”，就是把水看作是绝对不可压缩、不能膨胀、没有粘滞性、没有表面张力的连续介质。（μ=0）0.5作用于液体的力为了方便研究液体的运动规律，我们作用于液体上的力按其作用的特点，归结为两大类：一类是表面力，一类是质量力。一、表面力121\n表面力是作用与液体的表面，并与受作用的表面面积成正比的力。表面力包括固体边界对液体的摩擦力、边界对液体的反作用力、相邻液体之间产生的水压力等。表示方法或用总作用力、或用单位面积上的作用力（应力）来度量。二、质量力质量力是指通过液体的每一部分质量而作用于液体的、其大小与液体的液体的质量成正比的力。如重力、惯性力就属于质量力。质量力除用总作用力来度量外，也常用单位质量力来度量。单位质量力是指作用于单位质量液体上的质量力。用来表示。即=（0-10）式中F表示总质量力，表示总质量。由于单位质量力为矢量，于是在空间坐标上的投影为：X=Y=Z=单位质量力具有和加速度一样的量纲（L/T2）0.6水力学的研究方法一、理论分析水力学是建立在经典力学理论基础上的。二、科学试验1、原型观测2、模型试验3、系统试验三、数值计算方法思考题0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6习题0.2、0.4、0.5水力学教案：第2讲一、章、节题目：第1章水静力学1.1静水压强及其特性1.2液体平衡微分方程及静水基本方程1.3等压面二、授课目的：121\n1.掌握静水压强的两个基本特性；2.理解建立静压平衡微分方程的基本思路，理解该方程的物理意义，掌握该方程的特殊解。三、重点、难点：1.静水压强的基本特性；2.静水压强基本公式：及=C3．等压面。四、教法教具：常规教学方法五、教学进程：9月18日，星期四，第2大节。六、上一讲要点回顾：1.液体的主要物理力学性质；2．τ=μ或τ=μ3.连续介质与理想液体的概念；表面力与质量力。七、教学内容：第1章水静力学1.1静水压强及其特性一、静水压力与静水压强静水压力：静止的水对其接触面的作用力。P、△P接触面为固体或液体。静水压强：1、平均静水压强：2、静水点压强：单位：N/m2、kN/m2，或Pa、kPa(国际单位制)显然，二、静水压强的特性1、静水压强垂直并指向受压面。2、任一点的静水压强的大小各个方向均相等。即121\n以上两个特性我们可以通过实例进行证明。1.2液体平衡微分方程及静水基本方程目的：研究平衡状态下的液体所受外力间的关系。即的分布规律。基本思路：取脱离体（微元体）力学分析建立平衡方程（微分方程）确定求解条件，求解方程。一、静液受力分析取微元体abcdefgh如图：微元体的形心A,该处的压强为，两竖向侧面形心坐标为这里，我们借助泰勒级数，求微元体的形心A相邻点n、m的压强。以x方向为例进行分析，则表面力：法向力质量力：二、平衡方程1、原理：外力在各坐标轴上的投影分量之和必为零。X向：（各力顺轴向为正，逆轴向为负）1、平衡方程：上面等式两边同除以，整理后得；；（1-6）（欧拉方程）方程的物理意义：平衡液体中，静压沿任一方向的变化率=单位体积质量力在该方向的分量。将上式改造，以便于理解各质量力间的制约、依赖关系，于是有全微分形式：（1-8）（全微分方程的意义：压强变率=质量力所作的元功）三、平衡方程求解——→静水压强基本公式求解式（1-8）可得—→1、当质量力仅为重力（静止液体，常规情况），如图121\n此时，单位质量力各分力为：X=0,Y=0,Z=-g代入式（1-8）有—→因为，液体不可压缩，常数，所以有：+C1—→=C(1-18)上式表明，在静止的液体中，某一点的静水压强p只与该点的铅垂位置（z）、边界条件（C）有关。在自由表面，z=z0,p=p0，代入式（1-18），则：或（1-19）（静水压强基本公式）静水压强基本公式意义与巴斯加原理：1）、静水压强由两部分组成，即一部分表面压强（p0），另一部分为h。表面压强（p0）等值传递到液体内部任何一点。（巴斯加原理）2）、静水压强与水深成线性关系。1.3等压面一、概念在平衡的液体中压强值相等点所连接而成的面，即等压面。二、等压面方程，∵∴三、等压面性质1）、∵∴2）、等压面与质量力处处正交。如图作用于点的质量力：（分别表示坐标轴上的单位矢量）点沿等压面移动的微分距离：单位质量力沿等压面移动距离所做的功：∵在等压面上，（即）121\n∴质量力必须与等压面正交。由上式可以看出，在静止的液体中（质量力仅为重力），等水深面（水平面）即为等压面。条件：质量力仅为重力的同一种连续（连通）介质（）。等水深面：自由表面、不同液体交界面等。连通器——举例：图1—8。思考题1.1、1.2水力学教案：第3讲一、章、节题目：1.4两种质量力作用下的液体平衡1.5、6压强的量度与量测1.7压强的液柱表示法、水头及单位势能二、授课目的：1.理解两种质量力作用下液体相对平衡时等压面特性；2.掌握静水压强的度量与量测；3.掌握静压的液柱表示法，建立水头及单位势能的概念。三、重点、难点：1．静水压强的度量与量测。2．静压的液柱表示法、水头。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：9月19日，星期五，第5大节。六、上一讲要点回顾：1.静水压强的基本特性，等压面；2.静水压强基本公式及=C七、教学内容：1.4两种质量力作用下的液体平衡如果121\n液体相对于地球在运动，但相对于容器仍保持静止，这种状况称为相对平衡。在这种情况下，液体内部各质点之间以及液体与容器边界之间均不存在相对运动，当把坐标系取在容器上时，则液体相对所取的坐标系而言，也处于静止状态。如图，圆筒中液体随圆筒作匀速圆周运动（相对平衡），分析其等压面形状及取任一质点：1、单位质量力=以上代入式（1-8）有：（可得作等角速度旋转运动的液体平衡微分方程）（1-20）2、等压面：等压面上∴积分：或可见该方程为旋转抛物面。即圆筒中液体随圆筒作匀速圆周运动（相对平衡），其等压面形状为旋转抛物面。（由于随圆筒作匀速圆周运动的液体所受的质量力为重力与离心惯性力，二者的合力呈倾斜状，而各质量力的合力均垂直与等压面，故圆筒中液体作匀速圆周运动时其等压面为旋转抛物面。）代入自由面最低点的值：，（），则代入等压面方程得自由面方程：或3、压强分布：将式（1-20）积分：代入自由面：—→故代入液体内部：结论：随圆筒作匀速圆周运动的液体其等深面也为等压面。[例1.1]（自看）121\n1.5、6压强的量度与量测压强的计量由来已久，方法繁杂。为了计量液体压强我们引如大气压强这一重要参数。大气压强即大气层受地球引力作用产生的压强。1个标准大气压强在国际单位制中为98223.4.N/m2（温度4°C，海平面处大气压）,在工程单位制中则为10330公斤/米2。工程上习惯用98千牛/米2（国际单位制中）或为10000公斤/米2（工程单位制）作为大气压强，称为工程大气压。即工程上：1工程大气压（）=10000kg/m2（SE制）=98kN/m2(SI制)(当地温度、高程)一、基准1、绝对压强：（以没有分子运动的绝对真空为基准）pˊ——绝对真空为零起算的压强。pˊ＞02、相对压强：p——以当地大气压作为零起算的压强。p=pˊ-如图示，对同一N点压强两种表示方法：静液相对压强公式：p=(自由面为大气压)3、真空及真空度若某点pˊ＜或p＜0时，则称为该点存在真空。真空度：pk=-pˊ（即pˊ小于大气压的数值）显然：pk=-p（pk始终为正值）（注：pk越大，pˊ（p）越小。）二、量测1、测压管：（如图）∵∴2、U形水银测压计：由基本公式：—→而∴3、差压计（比压计）由基本公式，C-C为等压面，于是又121\n∴若则若且s=0,则[例1.2]求C点的压强?解：pˊ==85+9.81=94.8kN/m2=94.8-98=-3.2kN/m2=3.2kN/m21.7压强的液柱表示法、水头及单位势能一、压强的计量单位1、应力表示：Pa(N/m2)kPa(kN/m2)(SI制)2、大气压表示：（）1kPa(常用)3、液柱高表示：∵∴（液面与大气连通）(即：一定的液柱高可以产生一定的静压，故反过来一定的压强亦可用一定的液柱高表示。某种液体任一点静压可用该液体的特征液柱高来表征。)1工程大气压=98kPa=10m水柱=0.736mm汞柱二、水头和单位势能讨论：的物理意义与几何意义——1、几何意义：Z：位置高度（单位：m量纲[L]）：压强高度（单位：m量纲[L]）2、物理意义：1）、水头——Z：位置水头；：压强水头；：测压管水头。2）、能量——：单位重量液体具有的位能。或位置势能。=：单位重量液体的压能。或压强势能。121\n：表明静液中各点的单位重量液体所具有的势能均相等。[例1.5]：如图，求AB板上的压强?解：AB上：∵底板外侧亦受作用，故底板实际受到的压强即为思考题1.3、1.4、1.5习题1.2、1.3、1.7、1.11选：1.4、1.6、水力学教案：第4讲一、章、节题目：1.9作用于平面上的静水总压力二、授课目的：1、掌握矩形平面壁上静水总压力计算的图解法；2、掌握任意平面壁上静水总压力计算的解析法。三、重点、难点：1、图解法、解析法2、压力中心的确定四、教法教具：121\n常规教学方法。五、教学进程：9月25日，星期四，第2大节。六、上一讲要点回顾：1．两种质量力作用下液体相对平衡时等压面特性；2.静水压强的度量与量测；3．静压的液柱表示法、水头及单位势能。七、教学内容：1.9作用于平面上的静水总压力水工建筑物常常都与水体直接接触。所以计算某一受压面上的静水压力是经常遇到的实际问题。由于在工程界，习惯于把静水压强简称为静水压力，而把某一受压面上所受的静水压力称为静水总压力。一、作用于矩形平面上的静水总压力——图解法静水总压力：大小、方向、作用点理论依据：（1）、（相对压强）（2）、静水压强垂直并指向接触面。基本步骤：（1）、绘制静水压强分布图。（2）、求静水压强分布图面积。（即单宽板面上的静水总压力）（3）、计算大小：（4）、P的作用线通过分布图的形心Q，且落在受压面的对称轴上。D：压力中心。限制条件：板的上缘与水面平行。压强分布图为三角形时：压强分布图为梯角形时：（注意区别三心：受压面的形心C、压强分布图的的形心Q、压力中心D。）二、作用于任意平面上的静水总压力——解析法静水总压力：大小、方向、作用点如图，任意形状的平面EF1、总压力大小任一dA上，121\n又：=由理论力学知：（均质板求LC公式）∴（1-48）上式表明：任意形状平面壁上所受的静水总压力大小，等于受压面面积与其形心（C）处静水压强（pc）的乘积。1、P的作用点位置（压力中心D）依据：合力矩=各分力矩的代数和。（理论力学）对ob轴取矩求LD：（∵）令：（平面EF对ob轴的面积惯矩）又：（平行移轴定理）将二者代入上式，于是：—→化简：（1-52）可见：LD＞LC，即D在C点之下。（∵＞0）对ob轴取矩求LD：（∵）对oL轴取矩求bD：∵（惯性积，通过材料力学的方法可求其大小）（一般，在有纵向对称轴的平面bC就在对称轴上。）习题1.11、1.14、1.16121\n水力学教案：第5讲一、章、节题目：1.10作用于曲面上的静水总压力二、授课目的：1、掌握曲面壁上静水总压力的计算方法2、掌握求曲面壁上竖向分力的压力体的绘制方法及计算。三、重点、难点：1、曲面壁上静水总压力的计算方法；2、压力体的绘制及垂直分力的方向。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：9月26日，星期五，第5大节。六、上一讲要点回顾：1、平面壁上静水总压力计算的图解法与解析法；2、压力中心：七、教学内容：1.10作用于曲面上的静水总压力在水利工程上常遇到受压面为曲面的情况，如拱坝坝面、弧形闸墩或边墩、弧形闸门等等，这些曲面多数为二向曲面（或称为柱面），所以本节分析二维曲面的静水总压力计算。如图，弧形闸门EF面上（二维曲面，即沿母线（剖面形状）的p处处相等）的静水总压力。由于EF曲面上压强分布图为二维XOZ平面上的非平行连续分布平面力系，因此，必须先将静水总压力分解为水平向与竖直向两个分力，求出二者大小后，然后再进行合成，求出静水总压力，包括大小、方向、作用点。即121\n总压力：，一、水平分力Px∵式中：—dA在铅垂面上投影面积则：∴pc—垂直投影面Ax形心处的压强即：水平分力Px=铅垂投影面（平面）上的静水总压力。（可见Px只与EF点的位置高度有关，而与曲面的形状无关。这样，曲面水压力问题转化为平面水压力问题来计算。）二、垂直分力Pz1、∵的水平投影面积，也即dPZ的作用面积。式中：—液柱体积；—EF面之上体积之和（V）。剖面积EFNM*母线长b=V—自由液面与曲面之间铅垂空间之体积：压力体即求PZ求也即：铅垂分力PZ=压力体内的液体重量。2、压力体的构成：1）、曲面本身。2）、液面或液面的延长面（如图1-30、31）。3）、曲面四个边缘向上所作铅垂面。3、PZ指向——实压力体（有水充满），虚压力体（无水虚体积）。或V与液压同侧（曲面）（实压力体）V与液压异侧（曲面）（虚压力体）。过压力体的形心。又：对于复式曲面—分段画（每一段为单一曲面）—合成。（分析图1-32）三、静水总压力121\n1、P：1、P力的方向及作用点：（Pz过压力体形心，Px过Ax压力图形心）或：P与曲面交点——D（压心），Px与Pz交点——K。3、推论：1）、三维曲面：方向角：2）、潜体静水总压力：作AB投影面：同理：铅垂面——阿基米德原理,，V——潜体体积对于某一潜体，当：（则随遇而安）；（下沉）；（上浮）。小结：曲面P或——平面壁静水总压力——压力体图绘制，判别方向。合成，P指向曲面回转体的轴心。思考题1.6习题1.18、1.19、1.20水力学教案：第6讲一、章、节题目第2章液体运动的流束理论2．1描述液体运动的两种方法2．2~2．5液体运动的基本概念和分类2．6恒定一元流的连续方程121\n一、授课目的：1．了解描述液体运动两种方法的特点。2．掌握液体运动的基本概念、分类和特征。3.熟练掌握恒定总流的连续性方程。三、重点、难点：1．液体运动的基本概念、分类和特征。2．恒定总流的连续性方程。Q=v1A1=v2A2四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：9月28日，星期日（国庆节补第三周周二），第1大节。六、上一讲要点回顾：1．作用在平面壁上的静水总压力计算；2．作用在曲面壁上的静水总压力计算。七、教学内容：第2章液体运动的流束理论水力学中描述液体运动状态的物理量，如流速、压强、流量、能量、动量等，通称为液体的运动要素。水动力学研究液体运动要素随时间和空间的变化规律，以及把这些规律应用于解决工程实际问题。由于粘滞性将对液体运动产生影响，引起机械能的耗散，使水动力学研究变得十分复杂。所以工程上常以忽略粘滞性的理想液体作为研究对象，然后再根据实验或实测结果对其进行修正，使之能用于解决实际工程问题。本章首先从介绍描述液体运动的两种方法入手，引入有关液体运动的基本概念。然后从微小流束出发，建立一维恒定总流的连续方程、能量方程和动量方程以及它们的应用。2.1描述液体运动的两种方法水力学中描述液体运动有两种方法，即拉格朗日法和欧拉法。（注意区分液体质点与空间点的概念：）一、拉格朗日法即：以液体质点为研究对象，观察其运动的轨迹、速度和加速度，描述液体运动。（也称质点系法）。例如：某质点M起始时刻t0位置坐标为（a,b,c）如图2—1。到另一时刻t，该质点所占有的空间点坐标为（x,y,z121\n）（运动坐标）。显然，质点的运动坐标：式中a、b、c、t是自变量，称为拉格朗日变数，而x、y、z是拉格朗日变数的函数。将上式对t求偏导数，可得该质点在x、y、z坐标上的速度分量：将上式继续对时间求偏导数，可得液体质点的加速度拉格朗日法从了解每个液体质点的运动入手，从而得到整个液体的运动情况，物理概念清楚，简明易懂。但是液体是由无穷多个质点组成，运动轨迹十分复杂，要描述每个质点的运动情况，数学上将会遇到很多困难。二、欧拉法即：把液体当作连续介质，考察不同液体质点通过流场中各空间固定点时运动要素的分布和变化规律。（也称流场法或空间点法。）用欧拉法描述液体运动，运动要素是空间坐标x、y、z和时间变量t的连续函数。例如某一时刻t，通过流场空间任意点（x,y,z）的液体质点的流速在坐标轴上的投影可表示为对某个确定的空间点，位置坐标x、y、z为常数，上式表示不同时刻通过该点的液体质点的速度变化情况。对于确定的时刻，t为常数，不同的x、y、z值，上式表示某瞬时流场中不同空间点的流速分布情况。同样，有：对于加速度（根据复合函数求导数）为：由于得同理上式表明，用欧拉法描述液体质点的加速度由两部分组成，第一项、、称为当地加速度（或时变加速度）；等号右侧后三项是位置变化而引起的加速度，称为迁移加速度（或位变加速度）。同样对于压强和密度有121\n2.2~2.5液体运动的基本概念和分类1．恒定流与非恒定流运动要素不随时间而改变的水流称为恒定流。即水流的运动要素仅仅是空间坐标的函数，而与时间无关。各速度分量可表示为运动要素随时间而变化的水流称为非恒定流。（显然，恒定流时，当地加速度为零。非恒定流时，当地加速度不为零，但迁移加速度是否等于零，要看液体质点从一空间点运动到另一空间点时流速是否改变，即要根据流场的非均匀性而定。）如图，恒定流时A、B两点流速保持不变，即无当地（时变）加速度。但对于a管，由于管径逐渐变小，流速沿程逐渐加快，即存在迁移（位变）加速度。对b管，由于管径不变，A、B点的流速相等，故既无当地加速度又无迁移加速度。非恒定流时对于（a）管，随着管径变小流速增大，因此存在迁移加速度，（b）管只有当地加速度而无迁移加速度。质点的加速度=当地加速度+迁移加速度（非恒定性引起）（非均匀性引起）（自然界和工程中的水流大多数是非恒定流。当非恒定流中的运动要素随时间变化比较缓慢，或者在一段时间内水流运动要素几乎不变；可以近似地当作恒定流处理。）2．流线与迹线（1）．迹线液体质点在运动过程中的轨迹称为迹线。（它是由质点在不同时刻所占据的空间点连接而成的。迹线是拉格朗日法引出的概念。）（2）．流线流线是某个瞬时在流场中绘出的一条曲线，位于该曲线上所有各空间点处质点的速度都与这条曲线相切。（流线是欧拉法引出的概念。）（3）．流线的性质（1）流线具有瞬时性。（2）恒定流时，流线与迹线重合。（恒定流中运动要素不随时间改变，不同时刻通过A点的速度不变，流线的形状不随时间改变。因此通过A点的流线与经过A点的某质点的轨迹线完全重合。）（3）流线不能相交、不能转折，为光滑曲线。（即某瞬时通过流场中固定点只能有一条流线。如果流线相交或转折，那么在交点处或转折处意味着同时有两个速度，这是不可能的。）（4）流线与边界的关系：（如图是几种水流运动的流线图。从图中可见，流线的形状与流动的边界密切相关。）对于平顺的边界，固体壁面可以看作一条流线；边界急剧变化处，液体质点受惯性作用会脱离固体边界，主流与边界之间产生旋涡区。而且随着边界的变化，流线有疏有密，流线密，表示流速大，流线疏，表示流速小。因此流线的疏密反映了流场中流速大小的分布情况。121\n3．流管、微小流束、总流，过水断面、流量与断面平均流速（1）流管与微小流束在水流中任取一条不与流线重合的微小封闭曲线，通过曲线上每一点作一条流线，这些流线组成一个封闭的管状表面，称为流管，如图2-5所示。充满以流管为边界的水流称为元流，元流也叫作微小流束。由于横断面积很小，因此在元流横断面上各点的运动要素（流速、压强等）可以看作是相等的。（2）总流由无数个元流所组合成的实际宏观水流称为总流。（如管道和明渠中的水流，它们都具有一定尺寸的边界（图2—5）。）。（3）过水断面垂直于所有流线的水流横断面称为过水断面。或为平面（流线互相平行），或为曲面（流线互相不平行）。如图2—5所示。（4）流量单位时间内通过某一过水断面的液体体积称为流量，用符号Q表示。单位：（m3/s）或（l/s）。总流中任取一个元流（见图2—5），dA上各点的流速u可以认为是相等的，其方向与过水断面垂直，单位时间内流经过水断面dA的液体体积就是该元流的流量，即dQ=udA通过总流过水断面A的流量Q，就等于全部元流流量之和，即（5）断面平均流速（由于总流过水断面上各点的流速大小是不同的，给水力设计计算带来很大的困难。因此我们引入断面平均流速的概念。）设想有这样一个流速v，如果总流过水断面上各点的流速都等于v时，这时通过的流量与实际分布不均匀的流速通过的流量相等，即我们把v定义为断面平均流速。总流的流量等于断面平均流速v与过水断面面积A的乘积。4．一维流、二维流、三维流（按照水流运动要素与空间坐标有关的个数（维数），可以把水流分为一维流、二维流、三维流。）当水流运动要素只与一个空间坐标有关，称为一维流。（例如引入断面平均流速的管流和明槽水流就是一维流，即v=v（s）；元流的u=u（s），也是一维流。）当水流运动要素是两个空间坐标的函数，称为二维流。（例如宽浅矩形断面的顺直明渠水流，因渠较宽，两侧边壁对水流的影响可忽略不计，水流中任一点的运动要素，例如流速，只与流程坐标x和水深方向位置z有关，）即u=u（x,z），如下图。当水流运动要素与三个坐标有关时，称为三维流。如下图。即u=u（x,y,z）。2.6恒定一元流的连续性方程（液体运动必须遵循质量守恒规律，水流的连续性方程就是质量守恒定律的一种具体形式。下面推导如下：）121\n如图2.9从恒定总流中取出1—2流段进行分析，有：A1与A2。从中任取一微小流束来研究，有：dA1和dA2，相应的流速为u1和u2。在dt时段内，从dA1流入的质量为ρ1u1dA1dt，从dA2流出的质量为ρ2u2dA2dt。因为液体不可压缩，即ρ1=ρ2=ρ，根据质量守恒定律，在dt时段内流入的液体质量应等于流出的质量，即ρ1u1dA1dt=ρ2u2dA2dt化简得u1dA1=u2dA2因udA=dQ，故dQ=u1dA1=u2dA2上式就是不可压缩恒定微小流束的连续性方程。总流由无数元流组成，将上式沿总流过水断面积分，得引入v1和v2，得Q=v1A1=v2A2（2.12）上式就是恒定一元流的连续性方程，它表明恒定总流任意两个过水断面上所通过的流量相等。式（2.12）还可以写成（2.13）上式说明，在恒定总流的任意两个过水断面上，其平均流速与过水断面面积成反比。，思考题2.1、2.2习题2.1121\n水力学教案：第7讲一、章、节题目2．7理想液体与实际液体恒定流微小流束的能量方程2．8均匀流与非均匀流，非均匀流渐变流与急变流二、授课目的：1．理解理想液体与实际液体恒定流微小流束与总流的能量方程的推导方法。2．掌握微小流束与总流的能量方程的特性与物理意义。3．掌握非均匀流渐变流与急变流的特性。重点、难点：1．微小流束的能量方程的特性与物理意义。2．非均匀流渐变流与急变流的特性。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：10月8日，星期日，第2大节。六、上一讲要点回顾：121\n1．液体运动的基本概念、分类和特征；2．恒定总流的连续性方程。Q=v1A1=v2A2及七、教学内容：2.7理想液体与实际液体恒定流微小流束的能量方程式一、理想液体恒定流微小流束的能量方程式用动能定理来推求理想液体恒定微小流束的能量方程。根据物理学的动能定理：运动物体在某一时段内动能的增量等于作用在该物体上的外力所作的功，即：如图所示，在微小流束上任取1-1和2-2两个断面之间的水体来分析。1.动能增量设E1-2为流段起始时刻具有的动能；E1ˊ-2ˊ为流段经dt后达到位置1ˊ-2ˊ时的动能。则dt内：△E=E1ˊ-2ˊ-E1-2=（E1ˊ-2+E2-2ˊ）-（E1-1ˊ+E1ˊ-2）对于恒定流，E1ˊ-2始终保持不变，故有：△E=E2-2ˊ-E1-1ˊ1-1ˊ和2-2ˊ的体积分别为dV1和dV2，且dV1=dV2=dV。则2.外力所作的功作用在流段1-2上的力有：重力、周围边界的水压力，水体流动中受到的摩擦阻力。（1）重力作功W1：W1=γdV(z1-z2)（2）压力作功W2:W2=p1dA1u1dt-p2dA2u2dt=(p1-p2)dV3.流段动能的增量应等于所有外力作的功即将上式除以γdV，即得单位重量液体能量方程：整理后：（2-18）这就是理想液体恒定微小流束的能量方程，也称伯诺里（Bernoulli）方程。它反映了恒定流中沿元流各点的z、p和u之间的变化规律。式中：z——为单位重量液体相对于基准面的位能，称为位置水头；——为单位重量液体所具有的压能，称为压强水头；——为单位重量液体具有的总势能，称为测压管水头。——称为流速水头。为单位重量液体所具有的动能：——称为总水头，它代表单位重量液体的总机械能。二、实际液体恒定流微小流束的能量方程式121\n实际液体存在粘滞性，水流运动需克服阻力，阻力总是对水流作负功。设为微小流束单位重量液体从1-1断面流到2-2断面克服阻力消耗的能量，称为水头损失。则：这就是不可压缩实际液体恒定微小流束的能量方程。2.8均匀流与非均匀流、非均匀渐变流与急变流1.定义凡是运动要素不随流程而改变的流动称为均匀流；反之则为非均匀流。或者说，流线是互相平行直线的水流为均匀流；如果流线不平行或者不是直线，这种流动为非均匀流。在非均匀流中，根据流线不平行或弯曲的程度又分为两类：渐变流与急变流。如图2-13所示。2.均匀流的特性各过水断面均为平面，并且形状和尺寸沿流程不变。各过水断面上流速分布相同，断面平均流速相等。3）同一过水断面上各点的测压管水头常数，即动水压强分布规律与静水压强分布规律相同。2．渐变流渐变流是流线接近于互相平行的直线，即流线间的夹角较小，流线的曲率半径较大。由于渐变流的流速沿程变化较慢，过水断面上离心惯性力的影响可以忽略，过水断面动水压强分布规律和均匀流的情况基本相同，可以近似看作与静水压强分布规律一样。3．急变流急变流中由于流线显著弯曲，过水断面上动水压强将受到离心惯性力的作用而不能忽略。如图2-15、图2-16所示分别为流线上凸或下凹的急变流。n-n为过水断面，由于存在离心惯性力，当离心惯性力与重力方向反向时，过水断面上的动水压强小于静水压强；反之，过水断面上的动水压强大于静水压强。需要指出，均匀流或渐变流过水断面上常数的结论，必须对于有固体边界约束的水流才适用。如果水流的过水断面失去固体边界的依托，如管道或孔口的出口，水流流入大气，虽然在出口断面处的流线也近于平行，可视为渐变流（如表示过水断面“单重液体”所具有的机械能平均值，习惯上也表示为E。总流(E.E)与元流(e.e)比较：相同点都反映单重液体的能量转化关系。不同点附加渐变流断面条件限制；各项均为平均值。思考题2.3、2.4习题2.2、2.3水力学教案：第8讲一、章、节题目：121\n第2章液体运动的流束理论2．9实际液体恒定总流的能量方程二、授课目的：1．理解恒定总流能量方程推导过程与方法。2．掌握恒定总流能量方程的物理意义和几何意义。3．建立总水头线与测压管水头线的概念。三、重点、难点：1．2．的物理意义和几何意义3．总水头线与测压管水头线，J四、教法教具：常规教学方法五、教学进程：10月9日，星期一，第1大节。六、上一讲教学要点回顾：1．（实际液体元流能量方程的物理意义、特性）2．渐变流与急变流七、教学内容：121\n2．9实际液体恒定总流的能量方程一、方程推导：Z1Z2A1A222OOu2u1dQ11（2）（1）（1）（2）（3）（1）第一类积分：在均匀流或渐变流断面上（2）第二类积分：＞动能修正系数的大小取决于流速分布均匀程度，渐变流时可取1.05~1.10。为元流单重液体从1-1断面运动至2-2断面克服阻力消耗的能量，仅与该流段长度有关。而为总流中各元流能耗求和，与各流段长度及其位置有关。这是水力学最重要、最基本的水动力学方程。表示过水断面“单重液体”所具有的机械能平均值，习惯上也表示为E。总流(E.E)与元流(e.e)比较：相同点都反映单重液体的能量转化关系。不同点附加渐变流断面条件限制；各项均为平均值。由于z、、都具有长度量纲，可以用几何高度“水头”来反映过水断面单重液体所具有的能量。令：——动能修正系数渐变流时，（3）第三类积分：设hw：为各元流单重液体从1-1断面至2-2断面所消耗能量的平均值——平均单位能耗121\n则：于是：两边同除以，得总流的能量方程(E.E)（2.28）二、方程意义及图示1．物理意义：能量守恒与转换（E1=E2+hw）2．几何意义：（）：测压管水头能量方程的几何形式。为了形象地反映总流中各种能量的变化规律，可把能量方程图示出来。受边界、位置的影响控制，单位势能与单位动能相互转化。为了反映总水头线变化状况引入水力坡度J这一重要参数。J即为总水头线斜率，反映沿程单位长度上能量损失的大小。由于dH为负值，而J始终为正值，故这里加一负号。我们把恒定总流量方程推导过程中的附加条件和限制条件归纳起来即得到方程的“应用条件”渐变流断面可以保证。两计算断面之间可为急变流。基准面的选取以方便计算为原则。或高或低不影响计算结果。——单位机械能：总水头hw——平均单位能耗（m）：水头损失于是：总水头线：各断面H的连线。恒为沿程下降，（存在hw）测压管水头线:各断面HP的连线。沿程或升或降。水力坡度J（总水头线坡度，能坡）：单位流程上的水头损失。H线为直线时：121\nH线为曲线时：1122测压管水头线总水头线Z2Z1hw我们把这三点简称“三选”。正确把握这“三选”可简化计算过程，也是正确解题的保证。取相对压强或绝对压强不影响解题结果，但取相对压强计算简便。此外，对于流段中出现流量汇入或输出（如两支河流汇合或河流分叉）的能量方程问题，以及有外界能量加入或输出（如流段中设有水泵或发电机）的能量方程问题，我们下次课再展开讨论。三、方程应用条件及注意点1．应用条件：（1）Q=C（2）只受重力作用，质量力仅为重力；（3）计算断面为渐变流断面。（4）沿程无流量汇入或流出。2．注意点：（1）选基准面：基面统一，位置任选。（2）选断面：渐变流段上，同时满足解题需要。（3）选代表点：任选。一般（4）：取相对压强。（5）一般取112233121\n水力学教案：第9讲一、章、节题目：2.10能量方程式应用举例二、授课目的：掌握恒定总流能量方程式应用的方法与步骤。三、重点、难点：1．比托管测流速、文丘里流量计。2．孔口出流、管嘴出流。3．流程中有能量输入或输出时的能量方程。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：10月13日，星期五，第2大节。六、上一讲要点回顾：1．（实际液体元流能量方程的物理意义、特性）。2．渐变流与急变流。3．的物理意义和几何意义。4．总水头线与测压管水头线，J七、教学内容：2.10能量方程式应用举例一、毕托管（PitotTube）测流速121\n毕托管是利用能量转化原理，用作测量流速的仪器。如图，测A点的流速u，将一根两端开口的细管（动压管）弯成90°，一端放在测点A处，正对来流的方向，另一端垂直向上。这时，在管口A处水流受到顶托，管内水面上升水流的动能全部变为压能，压强升高为pA，管中水面上升至h2。再将一根前端封闭的90°细弯管（静压管），侧面开孔，把小孔置于A处，孔口与流速平行，这时弯管水面上升到h1，。相对于基准面，A点处水流总能量由于A点的总能量不变，所以即所以，A点流速为实际的毕托管测速时式中μ为修正系数，一般为0.98～1.0。二、文丘里（Veturi）流量计文丘里流量计是用于测量管道中流量的装置，它由两段锥形管和一段较细的喉管组成。欲测管中流量就把文丘里流量计接在管段中，在收缩段进口和喉管分别设置测压管（比压计），由测压管水位差值，根据能量方程，可计算管道中的流量。图2.24为一文丘里管，设管道内的水流是恒定流，分析如下：断面1—1和2—2满足渐变流条件，取0—0平面为基准面，建立1—1和2—2断面的能量方程式由于断面1—1和2—2相距很近，暂不考虑水头损失，令hw1-2=0，且取α1=α2=1，则能量方程变为：又两测压管水面差h，即于是有由连续方程：式中d1为管道直径，d2为喉管直径。将上式代入能量方程，得因此管中的流量121\n令则K称为文丘里管常数，其值取决于文丘里管的d1和d2。实际流量应为根据实测，流量系数μ值一般约为0.95~0.98。如果测压管采用水银比压计，可以推得：三、孔口出流的计算1.孔口恒定出流现象：如图2-26所示。2.孔口恒定出流计算：分析薄壁小孔口出流：在惯性作用下，在距孔口约0.5d的C-C断面，水流收缩至最小断面。此后由于空气阻力的影响，流速减小，横断面开始扩散。C-C断面称为收缩断面，在该断面上流线近似平行，可以当作渐变流。用能量方程进行计算。三选如图，建立能量方程：式中z1=H，，v0为行近流速；，所以有：流经孔口的水头损失hw，可表示为（为孔口的局部水头损失系数）令（称为全水头）解得：令（流速系数）于是通过孔口的流量为式中Ac为C-C收缩断面的面积，设孔口的面积为A，并且令121\n为孔口断面收缩系数，或者表示为因此或式中，，称为孔口出流的流量系数。根据实验，小孔口的=0.63～0.64，=0.97～0.98，=0.60～0.62。3.孔口非恒定出流在工程上经常会遇到放空水池或往水池充水的情况，计算放水或充水所需要的时间，如船闸的泄、放水过程，这些水流都是非恒定流。设容器截面积为Ω，孔口面积为A，孔口水头为H，若行进流速不计，由式（2—56）可得在dt时段内，经孔口出流的水体积为。在同一时段内，容器内水位H1H2HdH00HdHH2H3，水位变化dH，水的体积变化为-ΩdH（负号是因为在dt时段内水位变化dH为负值）。在一时同段内，从孔口出流的水体积因应等于容器中水体积的变化量，即或若水头从H1变化到H2，对上式进行积分，得当放空容器，即H2=0，使容器中水位降至最底；或向容器充水，使水位涨至与上游水位齐平时所需时间为式中ΩH1为放空或充满容器的水量，为孔口在水头H1作用下的恒定出流量。4.管嘴恒定出流如果在孔口连接一段长度为(3～4)d的短管（d为孔径），水流经短管流入大气，这种现象称为管嘴自由出流。121\n如图2-28所示，孔口外接一圆柱形管嘴。水流进入管嘴和孔口出流一样，因流线弯曲形成收缩断面C-C，然后再扩散至整个管嘴。与孔口出流的分析相类似，取通过管嘴中心的水平面0-0为基准面，写出1-1断面与C-C面的能量方程同样令,从（3—64）式中解出vc为上式中称为管嘴的流速系数。通过管嘴的流量或或（2-62）上式中A为管嘴的横断面积，ε为收缩系数，μ为管嘴的流量系数。对C-C断面和管嘴出口断面2-2建立能量方程，位置水头相同，则因为管嘴很短，可以不计损失，且p2=pa，上式整理后为由于C-C收缩断面面积小于2-2断面，显然vC﹥v2，所以上式等号右边大于0，即>0这说明pc<0，即收缩断面存在真空，并因此增加了通过管嘴的流量。为了保证管嘴内存在真空，必须使管嘴有一定的长度，取L=(3～4)d为宜。管嘴短了，真空可能被破坏；管嘴太长了，会增大阻力，影响管嘴的过流能力。四、有能量输入或输出的能量方程以水泵为例，推导出有能量输入或输出的能量方程。图2—21为一离心泵站，设水泵给予单重水流的能量为Ht。以吸水池水面为基准面0—0，建立1—1和2—2断面的能量方程式中则在上式中，z为水泵的提水高度，hw1-2是整个管路的水头损失，Ht称为水泵的扬程，是单重水体流经水泵所获得的能量。如抽水量为Q，单位时间内通过水泵的水流重量为γQ，从水泵获得的能量为：γQHm。水泵的轴功率Np为：121\n式中η为水泵的效率，η＜1。习题2.6、2.9、2.10水力学教案：第10讲一、章、节题目2．11实际液体恒定总流的动量方程式2．12总流动量方程式应用举例二、授课目的：1．理解实际液体恒定总流动量方程式的推导过程。2．掌握恒定总流动量方程式应用条件。3.熟练应用恒定总流动量方程式计算急变流段水力学问题。三、重点、难点：1恒定总流动量方程式的推导过程。2恒定总流动量方程式应用条件及方法。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程:10月16日，星期一，第1大节。六、上一讲要点回顾：能量方程的应用：毕托管测流速、孔口与管嘴出流、文丘里流量计、流程中有能量输入或输出的能量方程的问题。七、教学内容：2.11实际液体恒定总流的动量方程式连续方程,能量方程在水利工程中得到广泛的应用,但无法确定水流对急变流段边界的作用力,如水流通过弯管的作用力、水流对于喷嘴的作用力、射流的冲击力、泄流时水流作用于闸门和溢流坝面上的动水压力等，这些问题需要动量方程来解决。一、恒定总流动量方程的推导物理学中,动量为运动物体的质量与速度的乘积.。物体的动量沿某一方向上的变化，等于作用在该物体上所有外力冲量在该方向上投影的代数和。假设有质量为M的物体，速度为v，则该物体的动量为P=Mv。动量定律可表示为或P1为物体初始动量，P2为物体末瞬时动量。根据动量定律，推导恒定总流动量方121\n在恒定总流中取出1—2流段分析。设经过dt后,1—2流段移动到1'—2'位置，现分析它的动量变化与作用力之间的关系。1.动量变化△P=P1'—2'-P1—2考虑到流段1'—2'由1'—2和2—2'组成，流段1—2由1—1'和1'—2组成，即P1'—2'=P1'—2-P2—2'；P1—2=P1—1'-P1'—2上两式中的P1'—2虽各属不同瞬时水体的动量，由于水流恒定，P1'—2不随时间而改变，所以△P=P1'—2'-P1—2=P2—2'-P1—1'式中P2—2'为dt时段内从断面2流出的水体具有的动量，P1—1'为dt时段内从断面1流入的水体具有的动量，可按如下方法计算：动量修正系数β表示单位时间内通过过水断面水体的实际动量与用断面平均流速计算的水体动量的比值。可以证明，故β>1。在渐变流中，β=1.02~1.05，通常取β=1。同理，总流2—2'流段的动量为：于是有：——恒定总流动量方程总流动量方程表明，单位时间内流出与流入控制体的液体动量差，等于作用于控制体上的外力之和。2．作用在液体上的力（1）作用于流段两端断面上的动水压力。计算断面是渐变流的条件，因此可以按静水压强分布规律计算动水总压力。（2）作用在总流周界上的动水压力和摩擦力。周界上动水压强和摩擦力分布较复杂，一般把它们合并成一个合力R'，它与水流对固体边界的作用力R，大小相等，方向相反。（3）作用于流段上的重力G。二．动量方程的应用条件和注意点通过以上推导可得动量方程应用条件和注意点：（1）水流是恒定流。（2）所选流段的计算断面为渐变流断面。（3）动量方程是矢量方程，应注意力和速度在选定坐标轴投影的正负号。（4）动量方程式右端的动量改变值，必须是流出液体的动量减去流入液体的动量。（5）动量方程中的合外力应包括作用在所取流段的全部外力，即两端压力、边界反力和重力。其中边界反力是未知力，方向假设。根据计算结果确定其实际方向。（6）动量方程只能求解一个未知数，如果未知数多于一个，必须与能量方程和连续方程联合求解。（7）动量方程的推导可以推广到有流量汇入与分出的情况。为作用在分叉管流上的合外力，则动量方程为：应用动量方程求解水流对边界作用力的计算步骤如下：（1）分析水流运动，围取控制体。（2）建立坐标系（3）分析作用在水流控制体上所有外力，并假设边界作用力R的方向。（4）建立动量方程，求边界对水流的作用力R。（5）求得水流对边界的作用力R'，它与R大小相等,方向相反。121\n2.12恒定总流的动量方程式应用举例一、弯管内水流对管壁的作用力如图2.33所示一转角为α的弯管，管轴线位于铅垂平面上。弯管两端过水断面面积为A1和A2，流速为v1和v2，形心压强为p1和p2，通过流量Q，试分析水流对弯管的作用力。在弯管进出口渐变流处，取断面1—1和2—2，并取两断面间的总流控制体进行分析。作用在此水体上的外力包括：（1）两端断面上的动水压力：（2）弯管对水流的反作用力R。将其分解成Rx和Ry，并假定其方向如图所示。（3）重力。G=γV，V为弯管控制体内水的体积。列x方向动量方程所以列y方向动量方程弯管对水流作用力的合力为R与水平轴的夹角θ为水流对弯管的作用力。思考题2.6习题2.11、2.12、2.13水力学教案：第11讲一、章、节题目3．4液体运动的两种型态3．5圆管层流运动及其沿程水头损失的计算二、授课目的1．掌握层流和紊流的运动特征，理解雷诺数的物理意义。2．认识圆管层流的运动特征，理解其沿程水头损失计算式的推导过程，掌握其沿程阻力系数的计算。三、重点、难点：1．层流和紊流的运动特征及雷诺数的物理意义。2．圆管层流的流速分布及沿程阻力系数计算。四、教法教具：常规教学方法。121\n五、教学进程：10月18日，星期三，第3大节六、上一讲要点回顾1．2．及3．及七、教学内容：3.4液体运动的两种型态一、雷诺试验（1883年）如图3.7所示试验装置。当阀开度小，流速低时，管中有细直的带色流束，且与周围清水互不混合。图3.8（a）。各流层质点互不混掺，有序运动：层流。颜色水K1水11Δh22K2当加大阀门，流速增大，带色流束失稳、颤抖——波动、轮廓不清——混掺。图3.8（b）（c）。各流层质点形成涡体，彼此混掺，无序紊乱运动：紊流。雷诺试验是可逆的。但从紊流——层流时的断面平均流速，比由层流——紊流时的断面平均流速为小。两种流态转换点的流速分别称作下临界流速，和上临界流速。121\n图3.8图3.9量测1-2之间的水头损失hf，（两断面间的测压管水头差），并在对数纸上绘出试验数据，得到hf和的关系曲线如图3.9。从图中可见在直线段有：即：(l)AB段,＜，层流，θ1=45°，直线斜率m1=1。即。(2)DE段，＞，紊流，θ2=60.25°～63.43°，m2=1.75～2.0。即1.75～2.0(3)B(C)D段，。此段流态很不稳定，或层流，或紊流，流态极易受外界环境的影响，称做过渡区。二、液流型态的判别雷诺试验表明：流态不仅与流速有关，还与水流的、和管径d有关。综合考虑这些影响因素，可用雷诺数（流态判别数）来判别。对于管流：对于明槽水流：对于圆流：Rek2000对于明槽水流：Rek500当实际液流的Re＜Rek，为层流；当实际液流的Re＞Rek，为紊流。三、紊流形成过程的分析从紊流内部结构看，充满了大小不等的涡体——相互混掺。涡体的形成是液体粘滞性和外界干扰共同作用的结果。如图3.10中，考察处于层流状态的任一流层，其上、下承受的粘滞切应力总是反向的，构成力偶使流层发生旋转的倾向。当边壁凸凹不平、外界的微小干扰时，使流层局部性波动，如图3.11（b）所示。由伯努里方程可知：在流线的波峰上部流线被挤压，流速增大，相应压强减少；波峰下部因流线扩散，流速减少而使压强增大。流线的波谷处，情况则与之相反。于是在该流层各段便出现了方向不同，成对作用的横向压力F，如图3.11（b）所示。这种横向压力使流线进一步扭曲，波峰更凸、波谷更凹。——在横向压力和切应力共同作用下，波峰与波谷扭曲重叠——形成自身旋转的涡体。涡体形成后，旋转方向和流速一致的一侧流速增大、压强减小，如图3.12所示；而相反的一侧则流速减小、压强增大——在涡体上、下两侧产生的压差——升力。这种升力使涡体具有了进入其他流层混掺的可能。同时涡体还受到水流粘性的控制。一旦升力大于粘滞力——涡体混掺：形成紊流。从力学角度看，涡体的升力取决于水流和涡体旋转的速度，故可用水流（或涡体）的惯性力表征；而流层内的阻抗作用则可以用水流的粘滞力表征。流速越大，惯性力越强，涡体才能挣脱本流层的约束，进入邻层——混掺。当流速小，水流惯性力就弱，相对增强的粘滞力控制涡体留在原流层——121\n层流。由此可见，惯性力是使水流保持和强化小扰动，促使其进一步发展成为紊流的动力；而粘滞力则是抑制扰动，起着促使水流趋于稳定、保持层流状态的作用。因此水流的流态，实质是水流惯性力和粘滞力作用处于一定对比关系时的表现。3.5圆管中的层流运动及其沿程水头损失的计算一、圆管均匀层流的流速分布圆管均匀层流是轴对称流动，其流层是一系列同心圆筒簿层。管內的流速分布与流层状况有关，下边从分析流层间的作用力入手，探讨层流流速分布的特点。如果采用径向为r，纵向为x的圆柱坐标系，则圆管内任一流层的切应力可表示为：由于各流层的纵向流速ux总是随半径r增大而递减，故dux/dr恒为负值。对于圆管均匀流动，任一(半径为r)流层的切应力也应满足:联立(3.)和(3.)两式，经整理后可得：沿径向积分，则由于在固体边界(管壁)上处：即=时,ux=0。代入上式得：于是圆管均匀层流的流速分布公式：可见流速为抛物线分布。选取dr的环形面积为微元面积dA，将(3.)式沿径向积分，可得到断面平均流速：式中d为管径。从上式中可知，管中最大流速在管轴心=0处，并且有：由上式知：，这说明圆管层流速分布很不均匀。二、圆管层流沿程水头损失的计算由前式可得，；对于均匀流且有，于是可以推出：上式中表明和的一次方成比例，这与雷诺试验的结论完全一致。若用达西公式来表示均匀流沿程水头损失则：对比可得:可见λ值只是与雷诺数成反比，而与边壁的粗糙状况无关。121\n思考题3.1、3.2习题3.2、3.3水力学教案：第12讲一、章、节题目3．6紊流特征二、授课目的：1．了解紊流运动要素的脉动性；2．理解水流紊动产生的附加切应力及其计算方法；3．理解紊流中存在的粘性底层，掌握紊流断面流速分布规律。三、重点、难点：1．水流紊动产生的附加切应力；2．紊流中的粘性底层及断面流速分布规律。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：10月20日，星期五，第2大节。六、上一讲要点回顾：1．层流和紊流的运动特征及雷诺数的物理意义；2．圆管层流的流速分布及沿程阻力系数计算。七、教学内容：3.6紊流的特性一、运动要素的脉动紊流是由许多大小不同、旋转强度各异的涡体组成。它们在沿总流方向运动中相互混掺、碰撞，处于不停的旋转、震荡、分解、组合状态。由于涡体的形状、位置、流速都在不停地改变，所以对紊流流场中的任一点而言，当参差不齐的涡体通过该点时，就使得该点处的流速、压强等运动要素(大小和方向)随时间变化。流场在该点的瞬时运动要素具有随时间的波动性——脉动现象。通常，把某一瞬间通过某点的流速称做该点的瞬时流速。该瞬时流速随时间不断变化，但从较长的时段看，这种变化总是在某一时间平均值上、下波动。即紊流各运动要素存在脉动现象和统计规律。利用时均值这一特性，紊流可看成是时均流动和脉动流动的叠加。若瞬时流速为，脉动流速为，则有121\n显然这样同样，有：在紊流过水断面上，各处的脉动强弱并不一样。对于明渠:靠近水面附近紊动较弱，而靠近槽底附近紊动较强。如图3.15。因为近壁区流速梯度和切应力都较大，壁面粗糙度干扰的影响也较强，所以槽底附近最易形成涡体，是涡体的发源地。脉动对紊流的影响主要表现在水流能量损失和流速分布等方面。二、紊动产生的附加切应力紊流不同于层流，除了沿纵向有相对运动外，还存在横、竖向质点的混掺运动。这种运动的结果使紊流除存在（粘滞切应力）还存在（附加切应力）。如图3.16，由于纵向流层间存在相对运动，则使各流层界面上产生切向的粘性内摩擦力；又由于紊动使流层间质点混掺——质点间的动量交换——在流层界面上还产生附加切应力。于是紊流流层间的时均总切应力则为：式中：为时均粘滞切应力；为时均紊动附加切应力。对于：在恒定均匀的二元紊流条件下，可表示为：式中——时均纵向流速。 对于：推求思路——首先肯定必然和造成质点混掺的脉动流速是有关——建立两者的联系——寻求混掺中脉动流速和时均流速的关系——最终找出附加应力和时均流速梯度间的关系。三、紊流中存在粘性底层在紊流固体边界附近，受边壁附着力制约，紊动迅速衰减，流线平顺。在这一薄层中，粘滞切应力起控制作用，为层流。即在边界表面存在一很薄的层流底层：粘性底层。其上流体质点的紊动混掺作用渐强，经一薄层过渡后，水流呈紊动混掺起主导作用的紊流：紊流核心区。如图3.17。图3.17为了研究粘性底层的特点，引入反映边界摩阻特征的物理量—摩阻流速。具有流速量纲，它反映了边界摩阻作用对流速的影响，121\n，可得摩阻流速与平均流速的关系为：根据粘性底层的流速分布特点和尼古拉兹的试验结果，可得粘性底层的厚度为：管道中：明渠中：固体边壁的粗糙度即壁面凹凸不平状况，用△表示（称绝对粗糙度）。△一定的壁面，流速不同时呈以下三种状态：(1)水力光滑面：。也称紊流处于水力光滑区。（当Re较小时，较厚，完全淹没了边壁的凹凸不平，如图3.18(a)所示。边界对水流的阻力主要是粘滞阻力。其实际效果可认为与边界的△无关——水力光滑面）。(2)水力粗糙面：。也称紊流处于水力粗糙区。（当Re很大时，极薄，边界的凹凸不平已伸入到紊流核心区，如图3.18（b）所示。紊流在经过边壁凸起时，不断在凸起点背后产生水流脱离和小漩涡——阻力——加剧水流紊动——△对能量损失产生决定性影响。）（3）过渡粗糙面：。也称紊流处于过渡粗糙区。（当Re介于前两者之间的过渡状态。此时边壁粘滞作用和粗糙干扰作用都对紊流产生影响。如图3.18（c）所示。）四、紊动使流速分布均匀化紊流由于混掺，使过水断面上流速分布均匀化。目前常用的有——1.指数型流速分布公式——（普朗特提出）对于管流：式中指数与Re有关。当时，n=1/7。见图3.19。当Re>105时，其值在1/8～1/10。2.对数型流速分布公式——（a）对于充分紊动的紊流核心区（附加切应力完全起主导作用）：图3.19121\n（b）根据萨特凯维奇的研究成果：式中称卡门常数，清水可取0.4。（c）对于圆管流：，如图3.19所示。于是即：积分有上式即为紊流核心区对数型流速分布公式的一般形式。（1）紊流光滑区——光滑管（2）紊流粗糙区——粗糙管实践证明，对数型流速分布公式在紊流核心区能较好地反映紊流的流速分布规律。指数型公式结构简单、易用，而且具有相当精度，因而在实际中得到较广泛的应用。思考题3.3、3.4习题3.4、3.5、3.6121\n水力学教案：第13讲一、章、节题目3．7沿程阻力系数的变化规律3．8计算沿程水头损失的经验公式——谢齐公式二、授课目的：1．理解尼古拉兹试验原理及试验成果图，建立当量粗糙度的概念；2．掌握沿程阻力系数的变化规律；3．掌握沿程水头损失的经验公式——谢齐公式。三、重点、难点：1．沿程阻力系数的变化规律；2．沿程水头损失的经验公式——谢齐公式。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：10月30日，星期一，第1大节。六、上一讲要点回顾：1．水流紊动产生的附加切应力及其计算方法；2．紊流中存在的粘性底层及紊流断面流速分布规律。七、教学内容：3.7沿程阻力系数的变化规律在达西公式中：或对于层流，而紊流由于水流结构复杂，至今尚无的理论公式。一、沿程阻力系数的分析—尼古拉兹试验1933年尼古拉兹采用人工管（不同粒径的人工砂粘贴在不同直径的管道内壁上），模拟管壁粗糙状况进行了一系列管道试验。砂粒直径与管道直径的比值为相对粗糙度，而则称为相对光滑度。尼古拉兹用相对光滑度=15，30.6，60，126，252，507等六组试验资料绘成曲线，（1）当时，水流为层流。所有试验点据都落在直线Ⅰ上，表明值与相对光滑度无关。此时，与圆管层流理论公式一致。（2）当时，这一段是层流向紊流转化的过渡区，范围很窄，值基本上只受控制。（3）时，水流已处于紊流状态，值具有三种不同的变化规律。1)当较小时，>（3～4），属紊流光滑区。此时壁面的121\n对紊流核心区的阻力损失不起作用，不受的影响。不同相对光滑度的试验点据都落在同一直线Ⅱ上。只是边壁较粗糙的点据，其容易脱离掩盖，因而较早脱离直线Ⅱ（光滑区）进入紊流过渡粗糙区；所以，=，而与无关。2)当很大时，2000,，或紊流存在粘性底层或（1），，水力光滑区，（2），，水力粗糙区，也叫阻力平方区。（3）0.166，，，过渡粗糙区。五、的经验公式：，——阻力平方区的水流。—糙率六、，—局部水头损失系数习题3.10121\n水力学教案：第15讲一、章、节题目：第4章有压管中的恒定流4.1简单管道水力计算的基本公式4.2简单管道水力计算的基本类型二、授课目的：1．理解简单管道水力计算基本公式的推导过程，掌握简单管道自由出流与淹没出流基本公式；能够区别两种出流流量系数的不同点。2．能够正确绘制总水头线与测压管水头线。三、重点、难点：1．简单管道自由出流与淹没出流基本公式；2．总水头线与测压管水头线的绘制。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：11月3日，星期五，第2大节。六、上一讲要点回顾：1．沿程水头损失计算；2．局部水头损失计算。七、教学内容：第4章有压管中的恒定流4.0概述前面我们讨论了水流运动的基本原理,介绍了水流运动的三大方程,水流形态和水头损失,从第4章开始,我们进入实用水力学的学习,本章研究有压管道的恒定流。1．管流的特点：水流充盈整个管道的横截面，没有自由水面的有压流。特点（1）管道的周界即为湿周；（2）靠压力作用而流动；（3）恒定流时、不随时间变化。2．管流的分类：（1）根据、、所占比重分长管短管——121\n当，可忽略：长管；当，二者一并计算：短管。（2）根据管道的布置形式分简单管路和复杂管路——简单管路：管径不变，且无分支；复杂管路：：管径有变化，或有分支。4.1简单管道水力计算的基本公式一、自由出流如图4.1所示（管道出口流入大气，水股四周为大气压）。以0-0为基准，建立1—1面，2—2面能量方程：=++式中H+=++令（全水头）该式表明：管道的总水头将全部消耗于管路的水头损失和保持出口动能。即：令：（流速系数）则：当则：二、淹没出流如图4.2所示。以下游水面为基准，建立1—1面、2—2面的能量方程：=++121\n式中很小时，=该式表明：管道的总水头将全部消耗于管路的水头损失。令：则：或三、长管与短管短管自由出流长管自由出流<5%，可忽略，则：又(有压管路的水流多为紊流：阻力平方区)令——流量模数（）同时，（）或或查表4.2。：修正系数（当时，水流属于过渡粗糙区，C值需修正）4.2简单管计算的基本类型一、已知布置形式L，断面尺寸A，作用水头H，糙率n，计算Q。二、已知布置形式L，断面尺寸A，流量Q，计算H与。三、已知布置形式L，流量Q，作用水头H，糙率n，确定断面尺寸（d或A）。121\n在确定断面尺寸时，主要确定管道直径，在确定时一般从技术和经济两方面综合考虑，影响因素较多。从技术要求上讲，若采用的d值较小，则v较大，单位长度造价低，安装容易，但水头损失较大，当Q一定时，H的要求较高，则管长增加，工程费用（水塔增高）及抽水机的功率增大，设备费和电费增加；反之，d大v小，运行费用和水塔高度减小，所以在满足Q要求和水流中的泥沙沉积的前提下按投资运行费用总和最小的原则确定d和允许流速。根据经验，一般：水电站压力隧洞v=2.5~3.5m/s，压力钢管v=3~4m/s或；给水管道d=0.1~0.2m，v=0.6~1.0m/s；d=0.2~0.4m，v=1.0~1.4m/s。抽水机吸水管v=1.2~2.0m/s（）抽水机压水管v=1.5~2.5m/s（）即先定四、己知布置形式d、H、Q确定沿管道各断面的压强通过总水头线与测压管水头线来先定性确定。如图4.6所示。1、总水头线的绘制：（注意的画法）2、测压管水头线的绘制：=可见测压管水头线比总水头线少一个流量水头。如果测压管水头线在断面中心上方，则为正值，在下方为负值。如果管道中存有较大负压，水流流态不稳定，容易产生空化现象，使管道遭受破坏，调整管道中心的压强分布=（）－ｚ＝测压管水头－位置水头。由此可见，越大，管道位置越高，越小；反之亦然。因此当出现负压时要进行调整，比较有效的方法是降低管线的位置高度，以提高管道中压强的大小。思考题4.1、4.2习题4.2、4.3、4.4水力学教案：第16讲一、章、节题目：4.3简单管道水力计算特例4.4简单管道水力计算的基本公式4.5简单管道水力计算的基本类型4.6分叉管道的水力计算121\n二、授课目的：1．掌握虹吸管及水泵装置的水力计算方法，正确理解允许安装高度、吸水管、压水管及扬程的概念；2．理解串联管、并联管的计算方法，了解分叉管的计算方法。三、重点、难点：1．虹吸管：2．水泵装置：及3．串联管的流量计算及流量系数。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：11月6日，星期一，第1大节。六、上一讲要点回顾：1．简单管道自由出流与淹没出流基本公式；2．总水头线与测压管水头线的绘制。七、教学内容：4.3简单管道水力计算特例一、虹吸管的水力计算1、装置：跨越河堤土坝或高地的输水装置，管长不大，为简单管路。2、工作原理：将管中空气排出形成真空，进口处形成压差，水流由压强大的地方向压强小的地方流动。3、安装要求：为保证虹吸管正常工作，虹吸管的真空值不能太大，一般限制在7~8米水柱以下。即：~8m否则，产生汽化——破坏水流的连续性于是：二、水泵装置的水力计算1、组成：吸水管，水泵，压水管；2、工作原理：在吸水管内形成真空；3、计算内容：1）吸水管及泵的安装高度121\n（若过大，则）泵的安装高度取决于，列0-0及2-2面的能量方程，否则易产生汽化，降低抽水效率。2）压水管的计算（x一般为0.8~1.2）d——一般较吸水管管径要小，承受的水压强大，可节省造价。3）确定水泵扬程及动力机械功率列0-0、4-4面的能量方程：：水泵做功使单位水重液体获得的机械能，势能。水泵单位时间做功为：水泵动力机械的效率：，设效率系数为则：（KW）4.4串联管路的水力计算一、供水管网——一般按长管计算。如图4.11所示。，联立以上二式，可求、、等问题。二、若为短管（如水工中的有压隧洞，或某些管道）如图4.12代入上式121\n4.5并联管道的水力计算两条以上的管道在同一处分出，以后又在另一处汇合，这样组合的管路称为并联管路。如图4.13中A、B两点间的三条管道构成了一组并联管路。由于A、B两点间的水头差是一定的，故有：===（当为长管时）对于每一条支管，有：当各支管的长度、直径和糙率不相同时，则通过的流量也不同。由连续性方程当总流量及各并联管段的长度、直径和糙率已知时，可联立求解。又：若,则于是，大者，则，小；小者，则，大。即4.6分叉管道的水力计算如图4.14所示，由干管分出两条以上支管的管道系统为分叉管路。例如机组电站的引水管管路系统，从干管起点到各任一分叉管道的终点，都可视为一条串联管道，所以分叉管道的水力计算按串联管道的计算。于是，、、显然ABC、ABD可视为串联管。121\nABC：ABD：解得：思考题4.3、4.4习题4.5、4.6、4.9水力学教案：第17讲一、章、节题目：第5章明渠恒定均匀流5.1明渠的类型及其对水流运动的影响5.2明渠均匀流特性及其产生条件5.3明渠均匀流的计算公式5.4水力最佳断面及允许流速二、授课目的：1．了解明渠的类型对水流运动的影响；掌握明渠均匀流特性及其产生条件；2．掌握明渠均匀流的计算公式；3．理解水力最佳断面及允许流速的概念。三、重点、难点：1．均匀流特性：及产生条件；2．均匀流的计算公式：；3．水力最佳断面。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：11月15日，星期三，第3大节。六、上一讲要点回顾：121\n1．虹吸管及水泵装置的水力计算方法，允许安装高度、扬程；2．串联管、并联管的计算方法。七、教学内容：第5章明渠恒定均匀流5.0概述、1．明渠水流：具有自由表面的无压水流。如渠、槽、河道等，有天然、人工修筑之分。2．明渠恒定均匀流：、、沿程不变，流线为平行直线。3．明渠均匀流的力学本质：如图5.1所示，取单位长度流段ABCD来分析产生均匀流的力学本质。由于是匀速直线运动，由得：因为所以有——产生明渠均匀流的条件即：产生明渠均匀流的力学本质是明渠水流所受到摩擦力与水流重力在水流方向上的分力相等。5.1明渠的类型及其对水流运动的影响一、明渠的横断面明渠横断面的形状有很多种，人工修的明渠为便于施工和管理，一般为规则断面。如梯形、矩、圆、U、复式断面等，采用哪种型式主要与建筑材料有关。天然河道一般为无规则，不对称断面，分为主槽与滩地。梯形的断面一般土质渠槽。1．梯形：如图5.2：边坡系数，见表5.1：宽深比2．矩形、圆形：见表5.23．棱柱体渠道的概念：即渠道的断面形状，尺寸沿流程保持不变，定义为棱柱体渠道。A=f(h)（与流程无关）4．非棱柱体渠道的概念：即渠道的断面形状，尺寸沿程改变，定义为非棱柱体渠道。121\nA=f(h，L)（与流程有关）二、明渠的底坡1.底坡：渠底高程沿流程单位长度下降的倾斜程度称为底坡，用表示。当较小时（水深用铅直水深代替）2．底坡分类顺坡（可产生均匀流）平坡（不可产生均匀流）逆坡（不可产生均匀流）5.2明渠均匀流的特性及其产生条件一、明渠均匀流的特性1．各水力要素沿程不变。（v、h、A.等）2．（三线平行或三坡相等）3．一般较小，，水深可用铅直水深代替。如图5.5所示。二、明渠均匀流产生的条件1、水流为恒定流，无支流分入和分出；2、且沿程不变，长直的棱柱体渠道，且糙率沿程不变；3、渠中无局部干扰（如闸、坝、跌水等建筑物）。（以上几个条件任一个不满足时，将发生非均匀流，但在实际工作中绝对的均匀流不存在，但只要几个条件相差不大，可近看成明渠均匀流，人工渠道一般沿程不变的棱柱体渠道，基本满足均匀流的条件。天然河道一般为非均匀流，个别较为顺直整齐的糙率基本一致，且河床稳定的河段，可视为均匀流段）5.3明渠均匀流的计算公式一般采用谢才公式：均匀流时=即=所以=令（）——流量摸数K：流量模数又叫特征流量，反映m.、b、n对的影响。通常将均匀流时水深叫正常水深用表示，相应地水力要素分别用表示。工程中明渠水流大多处于阻力平方区，可用曼宁公式来确定C，将C代入公式：121\nQ=A=利用上式进行渠道水力计算时，需对槽率n进行慎重选择，n对计算结果影响很大。由可见C直接影响V和Q。由公式知道C与n成反比，与成正比。而对C的影响要比R对C的影响要大得多。所以在渠道设计中，选用n值应合理。若n选用偏小，计算A偏小，则流速较大，水流有可能冲刷渠道；若n选用偏大，计算A偏大，则流速较小，水流挟带的泥沙有可能造成渠道淤积。表5.3渠道及天然河道的粗糙系数值（同看）5.4水力最佳断面及允许流速一、水力最佳断面由明渠均匀流公式：分析可知：在渠道的面积、底坡和糙率一定时，要想Q最大，必须使X最小。于是，把渠道的过水断面面积、底坡、糙率一定时，具有最大Q或最小X的断面叫“水力最佳断面”；或者把渠道的底坡、糙率、流量一定时，具有最小A或最小X的断面叫“水力最佳断面”。在面积相同情况下，由几何学知道，X最小的断面是圆形成半圆行，但由于建筑材料施工经济和管理等方面的原因，工程中常见的为梯形断面。条件：常数，最小即：梯形：A=(b+mh)h以上二式联立，消去，则：该式表明：梯形水力最佳断面的值仅与边坡系数有关。于是，把代入、，再代入上式，则有：即：梯形水力最佳断面的水力半径为水深的一半。对于矩形m=0==2b=2h121\n不难证明矩形、梯形渠道的水力最佳断面实际上为半圆的外切多边形。水力最佳断面与水力经济断面的关系：对不同边坡系数的梯形断面，当>1.0时，<1.0，<，即为窄深式断面。这种水深大，底宽小的窄深断面，虽然工程省、占地少，流量大等特点，但在施工中由于开挖深，土方单价高，边坡稳定性易受地质条件的影响，运用，管理不便，所以并不经济实用。故对于没有村砌的大型土渠不宜采用水力最佳断面的形式，通常采用接近水力最佳断面的形式或适当的宽浅型断面。二、渠道的允许流速渠道在通过各种Q时，V是不同的，为保障渠道能正常运行，使其在使用过程中，不发生淤积和冲刷，即要求渠中的允许流速应满足不冲不淤的要求。<<——渠道不发生淤积时允许能过的最小流速，其大小与水流条件及挟沙情况等多方面的因素有关，可参考有关水力计算手册。——渠道不发生冲刷时允许通过的最大流速，其大小与渠道的建筑材料，Q、h、及挟沙情况有关，可参考表5.4（一）、（二）：或思考题5.1、5.2习题5.1、5.2水力学教案：第18讲一、章、节题目：5.5明渠均匀流的水力计算5.6粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算二、授课目的：1．通过对明渠均匀流不同问题解题的分析，掌握明渠均匀流水力计算的方法；2．理解粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算方法。三、重点、难点：1．明渠均匀流不同问题解题的分析与方法运用；2．粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算。四、教法教具：121\n常规教学方法。五、教学进程：11月17日，星期五，第二大节。六、上一讲要点回顾：1．均匀流特性：及产生条件；2．均匀流的计算公式：；3．水力最佳断面。七、教学内容：5.5明渠均匀流的水力计算一、求解问题及方法以工程上常见的梯形渠道为例——可见六个变量：，但一般可由经验来确定，剩下四个变量，可预先选定某三个，求另一个变量。有以下几种情况。1.已知：，求。（即校核已建渠道的过流能力）2.已知：,，求——一般采取试算法或查图法（1）试算法：设一系列——求相应的，画出~曲线（见图5.10），从该曲线中查得：时，（2）图解法：方法是：由及值，查附图Ⅱ（P）——以为参数的的关系曲线，查得或由及值，查附图Ⅰ（P）——以为参数的的关系曲线，查得121\n3.已知：,，求——方法同上，采取试算法或查图法4.已知：,，求由计算式5.已知：,，求（即设计渠道断面：）5.6粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算一、粗糙度不同的明渠均匀流的计算水利工程中，为满足特殊地形条件和地质条件的要求，渠底和边壁采用不同的材料。即断面各部分湿周不同为非均质渠道，如图示5.14（a）（b）。对于这种渠道进行水力计算时，要求用综合糙率等效代替湿周的不同；将不同糙率的渠道断面化简为均质渠道进行水力计算。综合糙率常用以下两种方法计算：==二、复式断面明渠均匀流的计算在水利工程中，大型的宽浅式渠道或宽浅式河道往往是复式断面，对于复式断面的明渠均匀流需要沿过水断面将水流分为几部分进行计算。（使每一部分的湿周不致因水深的略为增大而产生急剧的增加——使流量不增反而减少，与实际情况矛盾）即分为主槽段、滩地段，计算各段水力要素，过流能力，然后求和。如图5.16所示。注意各段湿周应为水流与固体边界接触的周长。本章小结1．均匀流特性：及产生条件；2．均匀流的计算公式：；121\n3．水力最佳断面及允许流速：及<<4．明渠均匀流不同问题解题的分析与方法运用；5．粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算：综合糙率与分为几部分进行计算。.思考题5.4、5.5习题5.8、5.10、5.13水力学教案：第19讲一、章、节题目：第6章明渠恒定非均匀流6．1明渠水流的三种流态6．2断面比能与临界水深二、授课目的：1．通过对明渠中波的传播的分析，建立缓流、急流、临界流的概念；2．掌握流态判别数佛劳德数的物理意义，并能够进行流态判别；3．理解断面比能的特性，理解推求临界水深的分析过程，掌握临界水深的影响因素。三、重点、难点：1．三种流态与佛劳德数；2．临界水深及其影响因素的分析。四、教法教具：常规教学方法。121\n五、教学进程：11月20日，星期一，第1大节。六、上一讲要点回顾：1．明渠均匀流不同问题解题的分析与方法运用；2．粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算。七、教学内容：6明渠恒定非均匀流6.0概述一、明渠恒定非均匀流的特点：沿程变化，，（即底坡线、水面线、总水头线互不平行）如图6.1所示。水面线为曲线，或壅水曲线，或降水曲线。分为——非均匀渐变流（流线间夹角小，接近于平行直线）非均匀急变流（流线间夹角大，一般距离较短，局部水流现象，由试验确定）二、非均匀流产生原因：凡是不满足产生恒定均匀流条件的明渠水流都将形成非均匀流。均匀流水深叫正常水深，用表示。三、本章任务：对非均匀渐变流水面线进行分析与计算。6.1明渠水流的三种流态一、明渠中波的传播及三种流态1．波的现象：在静水投一小石子，分析干扰波在静水中的传播——如图6.2（a）。在运动水中投一小石子，水流速度为，干扰波相对岸边的波速为（），会出现三种情况，如图6.2（b）（c）（d）。2．三种流态：（1）缓流，干扰波能向上游传播；（2）临界流，干扰波不能向上游传播处于临界状态；（3）急流，干扰波不能向上游传播。3．微波的波速：121\n如图6.3所示，由连续方程由能量方程，不计摩擦阻力：h+=h++=+解得：因为是微波，所以有=因为<缓流，即<1.0（<1.0）=临界流，即=1.0（=1.0）>急流，即>1.0（>1.0）4．流态判别数：令称为佛劳德数。（极其重要的判别数，无量纲数）的物理意义：（将变形有）F===水位缓流时单重平均势能>2单重平均动能；水位急流时单重平均势能<2单重平均动能。用量纲来分析惯性力与重力的对比关系——惯性力量纲重力=可见反应了惯性力与重力的对比关系。6.2断面比能与临界水深一、断面比能、比能曲线从能量角度来分析水流流态，引入断面单位能量的概念。如图6.4所示。1、断面比能的定义：以过水断面底部（渠底）为基准—121\n所得到的单重液体所具有的机械能。用来表示。即2、与的区别：E在整个流程上为同一基准面所以E总是沿程减小的；的基准面为断面最低点，沿程可升、沿程可降或沿程不变。3、断面比能曲线分析：=h+=h+=E分列绘~h、~h然后叠加可得比能曲线。从图中可见比能曲线特点：随着水深从小到无穷大，由小到无穷大，从到无穷大。而由无穷大经过一最小值再到无穷大。（详图6.5）即，将对求导数有：缓流时，＜1.0，则＞0，为曲线上半支，＞，则。急流时，＞1.0，则＜0，为曲线下半支，＜，则临界流时，=1.0，则=0，为曲线的k点，＝，。于是临界水深又提供一种流态判别标准，即时，水流为缓流时，水流为急流时，水流为临界流二、临界水深由121\n即1--一般写为：（即明渠临界水深与断面形状，尺寸，Q有关，而渠道的底坡无关）1、矩形断面明渠：由，，代入上式得其中，（单宽流量）或所以或也即2、任意断面明渠——试算法从可知，当流量一定时，为一定值，而为的函数。设一系列值，可以得到相应的值。当=时，则该值即为所求临界水深。也可以做出~关系曲线，由值，从该曲线上查得。3、等腰梯形断面明渠——查图法可以利用现成的梯形断面明渠临界水深求解图，由值查得。思考题6.1、6.2、6.3、6.4、6.5习题6.1、6.2121\n水力学教案：第20讲一、章、节题目：6．3临界底坡、缓坡与陡坡6．4临界水深的一些实例6．5.明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式二、授课目的：1．建立临界底坡、缓坡与陡坡的概念；能够正确分析临界底坡的影响因素；2．理解水跃与水跌水流现象，并能够进行正确判别；3．理解非均匀渐变流的微分方程式推导目的与方法。三、重点、难点：1．临界底坡、缓坡与陡坡；2．水跃与水跌水流现象。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：11月24日，星期五，第2大节。六、上一讲要点回顾：1．缓流、急流、临界流的概念；佛劳德数的物理意义；121\n2．断面比能的概念及其特性，临界水深与影响因素。七、教学内容：6.3临界底坡、缓坡与陡坡一、临界底坡由均匀流公式可知，当断面形状、尺寸和流量一定时，调整明渠的底坡i，相应的均匀流水深也随之改变，这种对应关系如图6.9所示。其中使均匀流水深恰好等于临界水深的底坡被定义为临界底坡，用表示。这时均匀流为临界流。的推求（1）均匀流条件（1）（2）临界流条件（2）联立二式，解得：上式分析：可见临界坡度与明渠的断面形状、尺寸、流量及糙率有关。（即同一渠道通过时，为缓坡，而通过时，可能为陡坡。）根据临界底坡可把顺坡渠道分为以下三类坡：①，缓坡，如果发生明渠均匀流，必是缓流。②，陡坡，如果发生明渠均匀流，必是急流。③，临界坡，如果发生明渠均匀流，必是临界流。（如果出现非均匀流，则它究竟是缓流还是急流，须按6.6节和6.7节进行具体的分析和计算来确定。由于临界流动是不稳定的，在进行渠道设计时，应尽量避免渠道的实际底坡接近于临界底坡。）6.4临界水深的一些实例（分析明渠水流问题时，了解哪些场合出现具有重要意义。临界水深在实际工程中的应用：可以利用作为控制水深分析、计算水面线、计算流量。明渠水流因边界条件改变，水深自大于过渡到小于，或水深自小于过渡到大于，必须经过——）一、水跃如图6.10所示，水流从陡坡渠道过渡到缓坡渠道，发生了水面突然跃起旋滚的水力现象——121\n水跃。即水跃是明渠水流从急流过渡到缓流状态时水面突然跃起的局部水力现象。在堰、闸、溢流坝等泄水建筑物的下游，以及从陡坡渠道过渡到缓坡渠道，一般都会形成水跃。水跃：水流自急流（缓流（）（水跃现象下一章专门讨论）二、水跌如图6.11所示，水流从缓坡渠道过渡到陡坡渠道，发生了水面沿程跌落的水力现象，在坡度改变处水深近似等于临界水深，该水流现象即是水跌。又如具有跌坎的明渠水流（图6.12）在跌坎处发生水跌现象（在跌坎处的实际水深，一般为方便分析近似认为）；水流自水库流入陡坡渠道也将产生水跌现象（图6.13）。水跌：水流自缓流（急流（）（在工程计算中，通常认为跌坎处或由缓坡变成陡坡渠道的衔接断面处，其水深等于临界水深，对于断面形状、尺寸、流量一定的明渠，其临界水深是可以计算出来的。因此把临界水深或已知的断面称为控制断面。控制断面在明渠恒定非均匀渐变流的分析中十分重要，是分析和计算水面曲线的重要条件。）6.5.明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式前面介绍了明渠非均匀流的基本概念与特征，下面介绍明渠非均匀渐变流水面曲线的分析和计算，首先要建立非均匀渐变流的基本方程。即推导出水面线的斜率表达式？一、明渠恒定非均匀渐变流的基本微分方程式如图6.14所示，为底坡较小的明渠非均匀渐变流。取一较小微段ds来分析，以0-0为基准，建立1-1，2-2断面的能量方程：对于，略去二阶小量，则。代入上式并化简后可得：+对于上式：（1）取（2）=（3）若，（一般明渠皆较小）（3）=（4）（非均匀流）即在微分流段内可近似按谢齐公式121\n计算，且令，则算，且令，则：将以上各值代入并整理后得：（6.28）上式就是明渠恒定非均匀渐变流的基本微分方程式。二、水深沿流程变化的基本微分方程式研究明渠非均匀流的主要目的是探求明渠中水深沿程的变化规律，因此需要将基本微分方程式转化为水深沿流程变化关系的形式。将式（6.28）各项除以并移项得（6.29）式中（6.30）对于非棱柱体明槽，其过水断面面积A是水深和流程的函数，即，因而有（6.31）其中，。将式（6.30）（6.31）代入式（6.29）并化简整理得到非棱柱体明渠非均匀流水深沿程变化的基本微分方程式对于棱柱体明槽，，上式便化简成棱柱体明渠非均匀渐变流基本微分方程（6.34）三、水位沿流程变化的基本微分方程式在天然河道，与人工渠道不同，由于河道底部不平，水深沿程变化无一定的规律，而水位沿程变化却有一定的规律可循。因此，需推导出水位沿流程变化的基本微分方程式。如图6.14121\n又所以将该式代入式（6.28）（取）并整理得该式适用于分析天然河道水流的水位变化规律。思考题6.6、6.7习题6.4、6.5水力学教案：第21讲一、章、节题目：6．6棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析二、授课目的：1．明确棱柱体明渠水面曲线分析的目的，理解两类水深线与三个流区；2．掌握不同流区水面线的特性，并能够进行正确判别。三、重点、难点：1．不同流区水面线的特性分析与运用这些特性正确判别水面线。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：11月29日，星期三，第3大节。六、上一讲要点回顾：1．临界底坡、缓坡与陡坡；水跃与水跌水流现象。121\n2．七、教学内容：6.6棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析一、水面曲线分析的任务定性分析为定量计算提供依据。（1）＝？>0（壅水曲线）、或<0（降水曲线）、或＝0（均匀流）（2）两端的趋势（衔接形式）。二、讨论分析为了分析讨论首先对水面线进行分类与分区——1、水面线与底坡分类（首先对水面线进行分类）（1）水面线分类>0壅水曲线<0降水曲线＝0均匀流（2）底坡分类（如图6.16所示）缓坡，陡坡，临界坡平坡，<0逆坡2、两类水深线及三个流区（如图6.16所示）正常水深线——线临界水深线——线定义：（1）线与线以上区域为区，位于该区域的水面线为型水面线；（2）线与线之间区域为区，位于该区域的水面线为型水面线；（3）线与线以下区域为区，位于该区域的水面线为型水面线；根据以上分区可以把五种底坡上的水面线进行相应的分区分型：共分为12种。即在缓坡渠道上为、、型水面线；在陡坡渠道上为、、型水面线；在临界坡渠道上为、型水面线；在平坡渠道上为、型水面线；在逆坡渠道上为、型水面线。经过水面线分析可知：型水面线与型水面线为壅水曲线，型水面线为121\n降水曲线。水面线落在哪个区域，就为该区域型号的水面线，具有该型号水面线的特性，在该区域只有量变，没有质变。3、水面线分析由进行分析——为了便于分析，将该式变形引入正常水深，令（均匀流，该流动对于顺坡渠道是存在的），于是所以可见，即与、、、有关。其中分子反映水流的不均匀程度，若其等于0，表示为均匀流，若其不等于0，表示为非均匀流。分母反映水流的急、缓程度，若其等于0、大于0、小于0则分别表示临界流、缓流、急流。(1)<<(缓坡)如图6.18所示：如图6.18（a）所示，>>，>，<1.0>0壅水曲线；上游：，，，分子0；>，<1.0，1->0，，趋近于均匀流。（以线为渐近线）下游：，，，1－，0，趋近于水平线。（以水平线为渐近线）：如图6.18（b）、6.19所示，>>，<，<1.0，<0降水曲线121\n上游：，，，分子0；>，<1.0，1->0，，趋近于均匀流。（以线为渐近线）下游：，1.0，与线垂直（实际上并不存在，因为该处已经是急变流）。：如图6.18（c）、6.20所示<，<，<，>1.0>0壅水曲线；上游：＝，（已知控制水深，不可能为0，否则流量为0，该值由计算决定）下游：，1.0，与线垂直（实际上并不存在，因为该处也已经是急变流）。(2)>(陡坡)：如图6.21所示>>，>，<1.0，>0壅水曲线上游：，>，1.0，分母0；＝（与水跃相连）下游：，，0，（趋近于水平线）：如图6.21所示（同学们自己推算）<<，>，>1.0，<0降水曲线上游：，<，1.0，分母0，＝（与线垂直）下游：，，>1.0，（趋近于均匀流）121\n：如图6.21所示（同学们自己推算）<<，<，>1.0，>0壅水曲线上游：＝（控制水深）下游：，，>1.0，（趋近于均匀流）(3)＝(临界坡)可以证明：：（呈水平线）；：（呈水平线）；如图6.21所示。(4)＝0（平坡）可以证明：：壅水曲线；：降水曲线(5)<0（逆坡）可以证明：：壅水曲线；：降水曲线以上12种水面曲线的分析结果见图6.21所示。根据以上分析得出四点结论：（1）凡是型、型水面线都是壅水曲线，凡是型水面线都是降水曲线；（2）凡是趋近于线——正交（＝除外），凡是趋近于线——渐近；（3）趋向足够远时（非均匀流影响不到的地方）——趋向均匀流；（4）急流从上游控制水深断面向下游推算，缓流从下游控制水深断面向上游推算。思考题6.8习题6.6、6.7、6.8121\n水力学教案：第22讲一、章、节题目：6．7明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线的计算——逐段试算法6．8河渠恒定非均匀流的流量与糙率的计算二、授课目的：1．掌握明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线计算的方法步骤；2．了解河渠恒定非均匀流的流量与糙率的计算方法。三、重点、难点：1．明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线计算的方法步骤。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：12月1日，星期五，第二大节。六、上一讲要点回顾：棱柱体明渠12种水面曲线的特性，及分析判别方法。七、教学内容：6.7明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线的计算——逐段试算法问题提出：根据明渠水面线的定性分析，对水面线进行定量计算。由于直接用水面曲线微分方程式进行积分非常困难，所以常采用逐段试算法。一、基本计算公式121\n由微小流段能量方程式（6.28）：因为是渐变流，，取，则：或式中：、、当较小时，可将上式改为差分形式，且用（当较小时，可用该流段内的平均水力坡度代替）于是——逐段试算法基本公式式中：：下游断面比能；：上游断面比能或者其中：或或一、计算方法1、水面曲线定性分析（a、b、c）；2、找控制断面（已知水深的断面）；3、划分计算流段（不一定等分）；4、逐段计算（1）棱柱体渠道可以分段直接进行：已知、假设值（由水面线性质来设定大小）求（不用试算，该法只适用于棱柱体渠道）。（2）非棱柱体渠道需分段试算：已知、假设值求（由于的位置不确定，则无法求，所以要试算）。试算方法是：设值及值试算值，若＝，则为所求；若不等，再重设值再试算值，直至试算值与假设121\n值相等为止。需要说明：采用分段求和法进行曲线计算，方法简单，但是计算量较大。用以上差分方程代替微分方程，在流段内视、线性变化，因而计算精度与大小有关。一般不宜过长，愈小精度愈高，但计算工作量也越大。（2）计算水面曲线：采用分段求和法计算已知闸前水深，因型水面曲线是壅水曲线，其水深向上游逐渐减小，以N—N线为渐近线。取上游各断面的水深分别为、、、、、、和，逐段向上推算，可求得相应流段的长度，最终推算出渠道进口处的水深。计算公式如下：式中：，，，，6.8河渠恒定非均匀流的流量与糙率的计算一、流量的计算若已知河道或渠道的水面线、断面尺寸、底坡I，估算其流量（例如根据洪水痕迹估算洪水流量——洪水调查）由式（6.36）（明渠恒定非均匀流基本微分方程的另一种形式）将其改为差分方程（有关变量用流段平均要素代替）由上式解得：式中：为下游断面水位，为上游断面水位，为下游断面面积，为上游断面面积。二、粗糙系数的计算若已知河道或渠道的流量、水面线、断面尺寸、底坡I，估算其粗糙系数n121\n值（评估河、渠的过流能力）。水流属于非均匀流，由式（6.36）的差分形式式中：解得[例6.8]（P261）求流量(自看)[例6.9]（P262）求糙率(自看)习题6.9、6.12水力学教案：第23讲一、章、节题目：6．9河道水面曲线的计算6．10弯道水流二、授课目的：1．了解河道水面曲线计算的依据与原理；2．理解弯道水流的特性及产生的主要原因。三、重点、难点：弯道水流的特性及产生的主要原因。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：12月4日，星期一，第一大节。121\n六、上一讲要点回顾：明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线计算的方法步骤。七、教学内容：6.9河道水面曲线的计算一、天然河道水流的特点天然河道水流为非恒定流，但较小的时段内可以认为是恒定流；天然河道的纵断面、横断面沿流程是变化的。但在较小的流段内只要划分合理，可以认为是规则的。天然河道水流为缓流（从计算情况来看），仅计算廻水曲线。但在计算之前，需要完整的水文、地形等资料。因此，计算天然河道水面曲线需要合理地划分流段与时段。二、划分流段的注意点（1）内：过水断面、糙率、底坡变化不大；（2）内：水位差不大——平原河道为0.2～1.0m，山区河道为1.0～3.0m；（并不是越小越好，否则加大累计误差）（3）内：流量保持不变，即没有新的流量的流出或流入。三、关于局部水头损失的确定（1）对于逐渐收缩的流段取0；（2）对于扩散的流段取。其中逐渐扩散段取为-0.3，突然扩散段取-1.0。四、河道水面曲线基本方程式由式（6.36）：将上式变为差分的形式:其中：，，五、河道水面曲线计算方法1、试算法（自看）2、图解法（自看）121\n6.10弯道水流人工渠道和天然河道都存在弯道，弯道水流因流线弯曲，而属于明槽非均匀急变流。弯道内的水流既可以是急流也可以是缓流。这里只介绍弯道缓流的一些基本概念。弯道水流的特点：（如图6.33、6.34）1、缓流经弯道时，其水质点受重力与离心惯性力共同作用；2、水流运动复杂：（1）纵向流速（主流）；（2）径向、竖向流速（副流）；二者相叠加，构成螺旋流运动；同时，使凹岸冲刷，凸岸淤积。3、水面存在横向比降。本节研究内容：弯道水流自由水面的形状，纵向及横向流速分布，能量损失等。一、弯道横向自由水面方程及超高估算缓流经弯道时，其液体质点除受重力外，还受到离心惯性力的作用。这时，过水断面上的水面不再是水平的，而是弯道凹岸的水面比凸岸的水面高出，从而形成水面的横向坡度，河道曲率越大，水流流速越大，则横向超高越大，从而水面的横向坡度也越大。通过受力分析，可以得到横向超高的近似计算公式。二、弯道副流的成因在横断面上任取一微分水柱进行受力分析及副流成因分析：作用在柱体上的横向力有离心惯性力和动水压力。离心惯性力的大小正比于纵向流速的平方，流速沿水深递减，惯性也呈二次曲线关系减小（如图6.36（a）所示）。液柱两侧动水压强分布如图6.36（b）所示，两侧压强差如图6.36（c），离心惯性力与压强差的合力如图6.36(d)所示。由合力分布可知，它的上部指向凹岸，而下部指向凸岸，构成旋转力矩，使水流沿横断面产生旋转运动：横向环流——弯道副流的成因。弯道横向环流运动的结果，使得流向凹岸的表层水流在与重力的共同作用下，流速增大，冲刷凹岸；同时，又将冲起的泥沙挟带到凸岸。在凸岸环流速度方向与重力方向相反，流速降低，这样又导致在凸岸形成泥沙淤积。三、弯道水流的水头损失弯道水流的水头损失主要以局部水头损失为主，因为螺旋运动增加了涡漩使增大。式中——见第3章表3.3中，渠弯：五、弯道水流对于水利工程的影响(1)弯道水流使凹岸冲刷，凸岸淤积——导致河床发生演变；(2)设在河道的引水口：应设在河道的凹岸，以保证引水质量与可靠性；(3)弯道两岸的堤防：凹岸堤防应略高，凸岸堤防可略低。习题6.15121\n水力学教案：第24讲一、章、节题目：第7章水跃7.1棱柱体水平明渠的水跃方程7.2棱柱体水平明渠中、的计算7.3水跃方程的实验验证二、授课目的：1.认识水跃的水流特点，理解水跃方程的推导过程；2.掌握水跃共轭水深的特性，掌握共轭水深的计算方法（试算法、公式法）；3.理解水跃消能机理及消能计算。三、重点、难点：1．水跃共轭水深的特性；2．共轭水深的计算方法（试算法、公式法）。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：12月8日，星期五，第二大节。六、上一讲要点回顾：1．明渠非均匀流水面曲线特性；2．明渠非均匀流水跃与水跌现象。七、教学内容：第7章水跃一、研究对象及任务：（如图7.1）（1）水跃现象：急流→临界流→缓流121\n（1）水跃构成：：跃前水深；：跃后水深（跃高：）：跃长h1hkh2lj（2）水跃特点：能耗很大，消能率达60%～70%（表面旋滚、质点混掺、掺气碰撞、底部急流区—质量交换）；,共轭关系（具有相同的函数值）。（3）水跃类型：完全水跃（自由水跃）；波状水跃（图7.2）（5）本章任务：计算，，及能耗。[推论]：水流从（急流）→（缓流）必发生水跃。如图：(若水流平顺过渡)，取基准0－0在渠底，则有，若不发生水跃，而是平顺过渡到，可存在：，矛盾！必发生水跃（即不存在上述比能曲线，为急变流旋滚区）。因为发生水跃后，在hk处由于水流旋滚，流速有正有负，用平均值（偏小）计算流速水头，则动能偏小。7.1棱柱体水平明渠的水跃方程如图7.3，在推求与相互关系时不能用能量方程，因为在急变流中，λ、很大且无法确定，所以利用动量方程来推求它们之间的关系。取1－1～2－2之间水体分析——（图7.3）控制体受力有：、、、121\n写x方向动量方程：1－1、2－2为渐变流断面：因1－1、2－2之间间距j较小，则可取，又，,于是有：（水跃方程）若令——水跃函数上式表明，即当明渠断面的形状、尺寸及流量一定时，水跃方程左右两边都仅为水深的函数，因此可用以上水跃函数来表示左右两边。则该方程我们称之为水跃方程，即跃前水深及跃后水深具有相同的函数值。、为共轭水深，也即当Q一定时，给定一个，必有唯一一个与之对应，必须由上式给出。7.2棱柱体水平明渠中的计算一、一般方法（任意断面）1、试算法：可见方程中A、是或的复杂函数，不易直接求解，因此用试算法。我们先由求，由求的方法与之相同。方法：由已知的→→，设一个→→，看是否等于，若相等则此即为所求。反之，再设，直到＝为止，即得。2、图解法：（图7.5）作水跃函数h～J(h)曲线，由查得（或121\n）。（具体运用时可只画曲线的一半。）h～J(h)曲线特性：（图7.4）①J(h)min对应；②当h>时，J(h)随着h的增大而增大，随着的增大而减小；当h<时，J(h)随着h的增大而减小，随着的增大而减小。解：列动量方程得：①无坎时，而有坎与无坎时的流量及跃前水深均相同（因为它们都是急流）由①式得：或即水跃函数值（跃后水深）减小了由水跃函数曲线知：水跃函数值与成正比，与成反比。利用这个方法可减少消力池挖深及边墙高度。二、梯形明渠共轭水深的计算：试算法或图解法或查图法查图法：通过中间变量及，建立～关系曲线，查附图Ⅳ（P368）三、矩形明渠～由，，，代入水跃方程：于是：（可见该方程具有对称性）121\n解得：又，（）得：同理可得或η为共轭水深比，该值随着的增大而增大。7.3水跃方程的实验验证因推导水跃方程时，取，忽略，该方程用或是否存在误差。100多年来各国工程界对矩形平底水跃的、进行大量的实验验证，结果表明：理论计算与实测值相当接近，说明该方程具有相当高的精度。实测、，求η与理论计算值（原型与模型）的对比关系，见η～曲线（图7.11）。7.4棱柱体水平明渠中水跃的能量损失（水跃能量损失机理：旋滚、掺气、摩擦、碰撞。附加切应力τ2）能量损失：E=Ej+Ejj=〔（）-()〕+〔()-()〕=()-()∵(矩形断面明渠连续方程)而,∴121\n将以上代入Ej、Ejj、E得：水跃段而(经验公式，可见随着)跃后段：总损失：.(∵)(绘～曲线,从曲线可见,当)消能率:～见图(～)，一般：(a)强水跃（消能率高，但水面波动大）（b）稳定水跃（%~70%）（水跃稳定，水面平稳，）(c)(d)(<1.7时,消能效果更差！)7.5水跃跃长lj一．矩形121\nC=6(斯米顿那)CC=6.9（勤弗托斯）C=（吴持恭）二、.梯形:(经验公式)思考题7.1、7.2、7.3作业7.1、7.2、7.5水力学教案：第25讲一、章、节题目：第8章堰流与闸孔出流8.1堰流的类型及计算公式8.2薄壁堰流的水力计算二、授课目的：1.建立堰流与闸孔出流的概念，认识二者的水流特点、主要区别及转化条件；理解堰流的分类；2.理解堰流计算公式的推导过程，掌握堰流基本公式的物理意义及应用条件；3.理解薄壁堰流的水力计算方法。三、重点、难点：1．堰流计算公式的推导过程；2．堰流基本公式的物理意义及应用条件。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：121\n12月11日，星期一，第1大节。六、上一讲要点回顾：1．水跃方程及共扼水深特性，平底坡矩形断面共扼水深计算；2．水跃消能机理及消能计算。七、教学内容：第8章堰流及闸孔出流8.0概述工程中，为满足引水发电灌溉等需求，需修建溢流堰和水闸等水工建筑物，对水流产生影响。1、堰——凡对水流有局部约束且顶部溢流的建筑物——堰流闸——通过闸门开启控制水位，调节流量的建筑物——闸孔出流2、二者共同点：①缓流→急流（从能量观点来看，是势能→动能）②流态为急变流③水头损失以为主3、二者区别：水面线是否光滑连续。光滑连续者为堰流，反之为闸孔出流。4、二者界限：（或者就在一定条件下二者可以相互转化）平顶堰：，为闸孔出流；，为堰流。曲线型堰：，为闸孔出流；，为堰流。5、计算任务：①②断面尺寸计算③一定：一定：8.1堰流的类型及计算公式一、堰流的类型：根据堰顶厚度与大小的比值分为：1、薄壁堰流：——下泄不受的影响（因为水舌下缘与堰只有线的接触）2、实用堰流：——下泄受的影响，但不大。（水舌与堰呈面接触，受到其约束）3、宽顶堰流：——下泄受的影响，且较大。（水舌与堰呈面接触，且较实用堰要大，约束及顶托作用更强）121\n注意：当则为明渠流。一、堰流的基本公式：（），（1-1断面的和）如图：列0-0~1-1面的能量方程令：——全水头令：，（：为某一修正系数，该式表示大小与成正比）∴即：——流速系数∵一般为矩形，设其宽为，1-1面水舌厚为，令：垂直收缩系数，反映堰顶水舌垂直收缩的程度，与堰断面形状有关系。：反映与成正比。令：——流量系数则：——堰流的基本公式，反映影响堰流过水能力的综合因素的系数，不同堰型其值不同。：反映的影响；：反映堰顶水舌垂直收缩的程度。：反映堰顶侧压管水头平均值与全水头的比例关系。注意：①上式适用于各种堰型。②上式应用条件：（自由出流）没有侧向收缩，无下游淹没。121\n8.2薄壁堰流的水力计算特点：有稳定的水头与流量关系，常用于水力学模型试验或野外测量中的量水工具。有矩形和三角形两种（过水断面）一、矩形薄壁堰流无侧收缩，非淹没出流时：或令：，则的经验公式：条件：，否则溢流水舌受表面张力作用，出流很不稳定。及，另：水舌下面应与大气相通。二、直角三角形薄壁堰流特点：所测值较矩形堰的更小，即当用矩形堰，因较小，误差增大，可改用三角形量水堰。，流量系数式中：引渠宽当：，，，上式计算的误差思考题8-1、8-2作业8-1121\n水力学教案：第26讲一、章、节题目：8.3实用堰流的水力计算8.4宽顶堰流的水力计算二、授课目的：1.理解实用堰剖面形状对过流能力的影响，理解堰顶剖面曲线方程推导过程；2.掌握实用堰与宽顶堰流量计算公式；3.掌握流量系数、侧收缩系数、淹没系数的影响因素与确定方法。三、重点、难点：1．实用堰剖面曲线方程的推导；2．流量系数、侧收缩系数、淹没系数的影响因素与确定方法。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：12月13日，星期三，第3大节。六、上一讲要点回顾：1.堰流基本公式及其理意义与应用条件；2.薄壁堰流的计算公式。七、教学内容：8.4宽顶堰流的水力计算实用堰（）：折线型、曲线型（如水工建筑物中的溢流坝）如图8.7：,∵有边墩，闸墩，堰流有侧向收缩，过流宽度减少。，当下游水位高出堰顶：，则。（过堰水流受到下游水位的顶托作用，流速降低），即：121\n一、曲线型实用堰的剖面形状——（应合理：则其，堰面无过大负压，经济，稳定好）一般由（四段组成）：：直线段，垂直或倾斜：曲线段，对过流能力影响很大（由薄壁堰水舌下缘形状修改而成）：直线段，由坝体稳定及强度决定。中小型溢流坝1：0.7~1：0.6，即：，：设计水头，一般取：反弧段，其作用是使下泄水流与下游河床平顺连接，有利消能等。分析段剖面形状：以薄壁堰水舌下缘曲线来分析——（分析一个水质点的运动轨迹）或，可见为抛物线方程，确定，，，即得，但由，未知，不可求。该处为急变流，水舌内部压强也不等于大气压，即作用于液体的力，不仅有重力，还有其它力。（如离心惯性力等）一般通过试验研究决定堰面形状：①克—奥（克里格—奥菲采洛夫）剖面——该剖面略显肥大，且用坐标点连线绘制，施工不便控制，较少采用。②WES（美国陆军工程兵团水道试验站）剖面——剖面由曲线方程表示，便于控制，且体型较瘦可节省工程量，堰面压强分布比较理想，负压不大，对安全有利。③渥奇（美国内务部垦务局）关于：一般取二、曲线型实用堰的流量系数WES型：若为高堰，，，当时，当时，，（）当时，，（）若为低堰，121\n，一、侧收缩系数——边墩头部形状影响系数，取0.1（与砼坝相连），或取0.2（与土石坝相连）；——闸墩头部形状影响系数，取决于及闸墩头部型式，以及闸墩头部与上游堰面的相对位置。二、淹没系数及下游护坦高程对的影响淹没条件：或（即，高度较小，即使下游水位低于堰顶，也会受到下游护坦的影响，使，其效果类似淹没出流）查图8-16（P324）三、曲线型低堰的水力设计简介四、折线性实用堰8-4宽顶堰流的水力计算宽顶堰流：——下泄受的影响，且较大。（水舌与堰呈面接触，且较实用堰要大，约束及顶托作用更强）分为有坎宽顶堰流与无坎宽顶堰流两种。如图8.21（a）（b）（c）宽顶堰流流量计算公式：（同前）即：一、有坎宽顶堰流（一）．流量系数：取决于堰的进口形状和上游堰高与堰顶水头的比值。1．.堰顶入口为直角的宽顶堰（图8.21a）2．堰顶入口为圆角的宽顶堰（图8.22）121\n（二）．侧收缩系数：主要与闸墩（边墩）头部的形状及堰的进口形状有关。=1-—反映墩头形状对水流侧收缩影响的系数。矩形，=0.19圆弧形，=0.10多孔时利用上式求出中孔边墩再求（三）．宽顶堰的淹没条件与淹没系数淹没条件淹没系数由的比值查表8-2。思考题8-3、8-4、8-5作业8-3、8-4、8-5水力学教案：第27讲一、章、节题目：8.4宽顶堰流的水力计算8.5窄深堰流的水力计算8.6闸孔出流的水力计算121\n二、授课目的：1.认识无坎宽顶堰流水流特征，掌握无坎宽顶堰流量计算公式及流量系数确定方法。2.理解闸孔出流流量计算公式推导过程，掌握闸孔出流流量计算公式；3.理解闸孔出流流量系数及淹没系数的确定方法。三、重点、难点：1．无坎宽顶堰流量计算公式及流量系数2．闸孔出流流量计算公式及流量系数及淹没条件与四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：12月15日，星期五，第2大节。六、上一讲要点回顾：1．实用堰剖面形状及曲线方程（WES堰）；2．实用堰流及有坎宽顶堰流的计算公式及、、。七、教学内容：8.4宽顶堰流的水力计算二、无坎宽顶堰流由于水流侧向受到约束而形成的宽顶堰流现象。（图8.21（b）（c））（一）流量系数：（取决于翼墙的形式及平面收缩的程度）1、单孔：①直角式翼墙（查表8-3）②八字形翼墙（查表8-4）③圆弧式翼墙（查表8-5）2、多孔：取各孔的加权平均值：（二）淹没系数：同有坎宽顶堰近似。121\n8.5窄深式堰流的水力计算（同学们自学）8.6闸孔出流的水力计算一、底坎为宽顶堰型的闸孔出流闸孔自由出流：，不受的影响（如图8.30（）（））闸孔淹没出流：，随的增大而减小（如图8.30（））1、自由出流：列0-0~c-c面的能量方程：，令：（全水头）则：∵又：——垂直收缩系数设——闸孔出流的基本流量系数将上式进一步变形（更便于实际应用，更简单）式中：——宽顶堰型闸孔出流流量系数侧收缩系数一般为1.0①平板闸门：（经验公式）②弧形门：2、淹没出流：∵，c-c处：121\n∴即：，为淹没系数二、底坎曲线型实用堰的闸孔出流：特点：水流收缩比平底闸孔充分和完善，出闸后，水舌在重力作用下，紧贴溢流面下泄，不像平底闸孔那样存在明显的收缩断面，其闸下出流较多为自由出流。（如溢流坝闸孔出流等）如图8.35。列0-0~c-c面的能量方程：，1-1面平均测压管水头：（——势能修正系数）——流量系数（实用堰闸孔出流）当：时，如p较高，，的影响因素有：闸门型式、、门位置、堰的剖面曲线形状等。经验公式：平板门：弧形门：见表8-9作业:8-6、8-7水力学教案：第28讲一、章、节题目：第9章泄水建筑物下游的水流衔接与消能9.1底流消能的水力计算121\n二、授课目的：1．了解泄水建筑物下泄水流的特性，了解泄水建筑物下游水流衔接与消能的常用形式；2．理解底流消能的机理与消力池的结构形式，掌握挖深式消力池的水力计算方法。三、重点、难点：1．挖深式消力池的水力计算方法；2．挖深式消力池设计流量的确定。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：12月18日，星期一，第1大节。六、上一讲要点回顾：1．堰流及闸孔出流流量计算公式程；2．堰流及闸孔出流的（）、、。七、教学内容：第9章泄水建筑物下游的水流衔接与消能一、问题提出如图9.1溢流坝泄洪，ΔE很大，需消除。消能即用工程手段（短距离）促使下泄的急流（具有很大的动能，冲刷能力很强）与下游水流较理想的衔接，消除多余的能量，以保护大坝的安全，并保持正常流态（缓流）。二、水流衔接与消能的主要方式1、底流式衔接——水跃消能（如图9.2）消能率K=Ej/E1=40%~70%2、挑流式消能（因势利导）（如图9.3）〈1〉空中掺气〈2〉水垫消能3、面流式消能（如图9.4）4、消力戽：以上三种方式的综合，“三滚一浪”。（如图9.5）9．1底流式消能的水力计算本节任务：判别泄水建筑物下游水流的衔接形式（水跃发生的位置：远驱式、临界式、淹没式），确定必需的消能工程措施（消力池）。一泄水建筑物下游收缩断面水深hc的计算如图9.6（P4）列0-0断面与C-C断面的能量方程121\nE0=hc+αcvc2/2g+hw即令(流速系数)则一般收缩断面AC为矩形面积即AC=bhc于是一般、E0、q已知（可查表9.1），求hc→试算法、图解法图解法：矩形断面—用hk除以上式以为参数，绘出曲线（见附图）由及查读曲线→得→由水跃方程对于闸孔出流二、水跃衔接形式的判断因为hc——只与q及上游水力要素有关。ht——只与q及下游河床要素有关。由→，若：远驱式水跃（不利）（图9.8（a））（图9.9（a））：临界式水跃（不稳定）（图9.8（b））（图9.9（b））121\n：淹没式水跃（有利，但淹没度不宜过大）（图9.8（c））（图9.9（c））令：—淹没系数工程上一般取=1.05~1.10（较佳：消能率K高且稳定可靠）三、消力池的水力计算消力池——控制水跃位置的工程措施，促使远驱式水跃或临界式水跃→淹没式水跃，且=1.05~1.10消力池的形式：（1）挖深式（2）消力坎式（3）综合式1、挖深式消力池（即降低护坦高程形成的消力池）（1）池深d：为促使淹没式水跃产生①淹没系数=1.05~1.10同时：②将①代入②得：求Δz：列1-1、2-2断面能量方程：消力池出口的流速系数，一般取令：以代入上式则：而：由→求具体计算：试算法或图解法（以d的估计值为依据，假设若干个d值，代入d的计算式，试算d值，直至假设d值与试算d值相等为止）d的估算式：121\n（2）消力池池长Lk（0.7～0.8）：自由水跃长度（3）消力池设计流量Q设（q设）不同，、及、不同，为了使不同工况下皆产生淹没水跃→选择一个设计流量Q设（q设）对于：如图取对应的Q（q）为Q设（q设）；对于：一般取思考题9.1、9.2、9.3作业9.3、9.4水力学教案：第29讲一、章、节题目：9.1底流消能的水力计算9.2挑流消能的水力计算9-3面流及消力戽消能简介二、授课目的：1．理解消力坎式消力池工作原理，掌握消力坎消力池的水力计算方法；2．了解挑流消能机理及其水力计算主要内容与方法。三、重点、难点：121\n消力坎消力池的水力计算方法。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：12月25日，星期一，第1大节。六、上一讲要点回顾：1．泄水建筑物下游水流衔接与消能的常用形式；2．挖深式消力池的水力计算方法；3．挖深式消力池设计流量的确定。七、教学内容：9.1底流式消能的水力计算任务：判别下游水流的衔接形式（水跃发生的位置），确定必要的工程措施（消力池）。一泄水建筑物下游收缩断面水深hc的计算二水跃衔接形式的判断三消力池的水力计算消力池—控制水跃位置的工程措施，致使远驱式水跃或临界式水跃→淹没式水跃=1.05~1.10水力学教案：第31讲一、章、节题目：9.1底流消能的水力计算9.2挑流消能的水力计算9-3面流及消力戽消能简介二、授课目的：1．理解消力坎式消力池工作原理，掌握消力坎消力池的水力计算方法；2．了解挑流消能机理及其水力计算主要内容与方法。三、重点、难点：消力坎消力池的水力计算方法。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：12月27日，星期三，第3大节。六、上一讲要点回顾：121\n1．泄水建筑物下游水流衔接与消能的常用形式；2．挖深式消力池的水力计算方法；3．挖深式消力池设计流量的确定。七、教学内容：9.1底流式消能的水力计算任务：判别下游水流的衔接形式（水跃发生的位置），确定必要的工程措施（消力池）。一泄水建筑物下游收缩断面水深hc的计算二水跃衔接形式的判断三消力池的水力计算消力池—控制水跃位置的工程措施，致使远驱式水跃或临界式水跃→淹没式水跃=1.05~1.10消力池的形式：（1）挖深式（2）消力坎式（3）综合式1、降低护坦高程形成挖深式消力池（见上一讲）2、在护坦末端修建消力坎形成消力池当河床不易开挖或开挖太深造价不经济时，修建消力坎式消力池，通过消力坎壅高水位，形成淹没水跃。计算内容：坎高C及池长Lk（如图9.13）⑴计算：∵坎多为折线坎或曲线坎，坎顶水头可由堰流公式计算：取1.0，可取为0.42（按折线堰考虑），淹没条件：，查表9-2∵，∴用试算法求121\n即：先按自由出流求①→→，使↑，→设②(<①)→②(②)→→→校核⑵坎后水流衔接的校核计算坎后→⑶设计流量的确定⑷池长LK：计算同前9.2挑流式消能的水力计算1、挑流消能的特点：①空中掺气②水垫消能2、任务：①挑距②坑深③选择挑坎型式，确定挑坎高程，反弧半径r，挑射角一、（挑流射程的计算）挑距（图9.19）（因为一般很小，可以忽略）1、空中射程连续式挑坎：（按质点自由抛射运动轨迹，并忽略空气阻力）假定1-1中点为由图（图9.19）可见：当时，，则：121\n式中：，，图9-19设1-1面流速均布：即列0-0面与1-1面能量方程：代入上式：对于高坎：，可忽略（），于是：式中：——坝面流速系数。当时，需计入空中分散、掺气、空气阻力的影响。（以上计算未计入，可采用原型观测整理→求值。）根据《长办》——的经验公式，该式用于在0.004~0.15之间，当时，取，根据《东勘院》：见书P312、水下射程（图9.19）（水舌自2-2进入下游水体后，属于射流的潜没扩散运动，与质点自由抛射运动有一定区别，近似认为是直线运动。），入水角：对式（9-22）求一阶导数，略去：121\n∴二、冲刷坑深度的估算1、沙卵石河床：式中各值见书：——流速脉动系数，可取1.5~2.0——下游水面的流速——河床颗粒的水力粗度2、岩石河床3、允许后坡：，当安全——岩基特性系数，见表9-3，P34三、挑坎型式及尺寸的选择1、挑坎高程：若坎较低，则,,工程量↓，造价↓；但若坎过低，低于下游水位时，则挑不出去。故挑坎一般等于或略低于下游最高尾水位。2、反弧半径：（，则反弧段，离心力↑，部分动能→势能→；同时起挑流量）。至少大于，一般取。（反弧段最低点水深）3、挑角：，但（∵），变化不大。且。（而且当时，由动能不足，水流挑不出去，在反弧段行成漩涡）所以，挑角不宜过大。故一般9.3面流及消力戽消能简介一、面流消能消能机理：一定时，随着下游从小→大，消能形态如图9.22所示——a、底流;b、自由面流;c、自由混合流;d、淹没混合流;e、淹没面流f、恢复底流二、消力戽消能：如图9.23所示。121\n作业9.5水力学教案：第30讲一、章、节题目：第10章有压管中的非恒定流10.1闸门突然关闭时有压管路中的水击二、授课目的：1．建立水击的概念，理解水击形成的物理本质；2．理解水击波在有压管传播过程中压强、密度变化特性，掌握直接水击压强的计算方法。3．理解水击波速计算及水击的分类，理解避免直接水击的工程措施。三、重点、难点：1.水击波传播过程中压强、密度变化特性，直接水击压强的计算方法；2．水击波速计算及水击的分类，避免直接水击的工程措施。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：12月29日，星期五，第2大节。六、上一讲要点回顾：1．挖深式消力池的水力计算方法；2．消力坎消力池的水力计算方法。七、教学内容：第10章有压管中的非恒定流10.0概述非恒定流：（或）=（s，t）水击现象：有压管中因流速急剧变化，而引起压强迅速交替升降的现象。（犹如水锤的敲击。）121\n例如电水站负荷的突然变化(关闸门时负荷减小；开闸门时负荷增大)，将引起压力钢管内水压强的突然大幅度升高或突然大幅度降低，其危害甚至是破坏性的。水击现象的物理本质：动量定理——有压管中运动水体动量的变化必须由外力所促成。也即有压引水管内液体动量的突然改变必然伴随着压强的急剧变化。10.1闸门突然关闭时有压管路中的水击一、水击现象水击产生的原因：1．边界条件的改变。这是外在的因素。2．液水的弹性（可压缩性），就像水弹簧。这是其内在的因素。讨论如下：（一般情况下，为方便研究，而往往忽略流速水头和水头损失。）例如：某时刻，突然关闭闸门——如图10.2（a）当0≤t≤，为水击波传播第一阶段，其中为水击波速。水击波A→B，增压逆波，直接波（弹性波）→（），液体压缩。液体的运动特征：减速增压。同时，管壁膨胀。（b）当t=时，水击波到达B点，该断面水击压强迅速降（反射）为0。（c）当＜t＜时，为水击波传播第二阶段。水击波B→A，降压顺波，（），反射波，（弹性波）。液体密度复原（+△）→，管壁复原。（d）当t=时，反射波到达A断面，水压强与密度恢复原状，但液体以流速从A→B流动。令：称为相长。（e）T=——间接水击；阀门处，小于直接水击的。为了避免直接水击：（1）使阀门时间Ts↑；（2）使引水管道长度减少；或设调压塔，使L↓。思考题10.1、10.2、10.3作业10.1121\n水力学教案：第31讲一、章、节题目：第15章渗流15.1渗流的基本概念15.2渗流的基本定律——达西定律15.3地下河槽中恒定均匀渗流和非均匀渐变渗流15.4棱柱体地下河槽中恒定渐变渗流的浸润曲线二、授课目的：1．建立渗流的基本概念，理解渗流模型作用及建立渗流模型的基本原则；2．掌握渗流的达西定律及其适用条件，理解渗透系数物理本质；3．理解非均匀渐变渗流的杜比公式，了解棱柱体地下河槽中渐变渗流浸润曲线计算方法。三、重点、难点：1.渗流模型作用及建立渗流模型的基本原则；2．渗流的达西定律及其适用条件；非均匀渐变渗流的杜比公式。四、教法教具：常规教学方法。五、教学进程：1月5日，星期五，第2大节。六、上一讲要点回顾：1.水击波传播过程中压强、密度变化特性，直接水击压强的计算方法；2．水击的分类及避免直接水击的工程措施。七、教学内容：第15章渗流15.0概述渗流，即流体在孔隙介质中的流动，也称地下孔隙流。常见问题：（1）挡水建筑物的渗流；（2）水工建筑物地基中的渗流；（3）集水建筑物的渗流，如集水井；（4）水库及河渠中的渗流。本章任务：研究渗流流场、、等。121\n15.1渗流的基本概念一、水在土中的存在形式气态水：数量微少，可忽略。吸着水：数量微少，可忽略薄膜水：数量微少，可忽略毛细水：数量微少，可忽略重力水：受重力作用在土壤孔隙中移动的水，是本章研究对象。二、土的渗流特性1、孔隙率：—土体中孔隙体积—土体总体积2、不均匀系数：越大，土粒越不均匀。—占土体总重量60%的土粒所能通过的筛孔孔径；—占土体总重量10%的土粒所能通过的筛孔孔径；3、均质土与非均质土：三、渗流模型用假想的渗流模型来代替真实的渗流。引入渗流模型目的是为了便于进行渗流分析。即认为渗流是充满整个孔隙介质的连续水流，无土粒骨架存在—渗流模型（可将其视为连续介质运动，故可用连续函数来分析）建立渗流模型遵循原则：（1）Q模=Q真，（2）F模=F真，（3）四、渗流类型：恒定与非恒定渗流、均匀与非均匀渗流、渐变与急变渗流、有压与无压渗流等。15.2渗流的基本定律—达西定律一、达西定律（1852～1855年）实验装置：如图15.2所示。均匀渗流：或式中：—渗透系数（cm/s）—渗透模型的平均流速—水力坡度，121\n任意点流速：对于渗流：（∵渗流很小，2/2g可忽略）二、达西定律的适用条件（1）可见，——均匀层流渗流对非层流渗流：当紊流时，取2.0（2）渗流的临界雷诺数：=7～9（其中为的粒径（cm））（层流），（紊流）。三、渗透系数反映土的渗透特性的综合指标，取决于土的颗粒大小、形状、不均匀系数等。当=1.0，（cm/s）见表15—1，如粗砂：15.3地下河槽中恒定均匀渗流和非均匀渐变渗流地下河槽水流分为：（1）均匀渗流；（2）非均匀渗流：渐变渗流、急变渗流。一、均匀渗流i=J（在很多情况下，地下河槽很宽，其可视为矩形）二、非均匀渐变渗流基本公式—杜比公式（法国，1857年）如图，降水曲线某点：一般可视为常量：∵渐变流1-1、2-2两测压管水头差均为dH，各微小流束dS也近似相等。∴（杜比公式）该式表明：（1）渐变渗流过水断面上的各点流速相等，流速分布为矩形。（2）不同断面上流速大小不相等。121\n15.4棱柱体地下河槽中恒定渐变渗流的浸润曲线一、基本微分方程如图15.8所示地下河槽非均匀渐变渗流，由能量方程即：∴有又由杜比公式：（基本微分方程）由上式可求：，积分可得均匀流时：非均匀流时：二式联立：（∵，）∴可见随着i的不同，的值各异。二、正坡（i>0）地下河槽中浸润线当，a区，，壅水曲线；上游端（均匀流）；下游端（水平线）。当，b区，，降水曲线；上游端均匀流）；下游端这不可能）应为已知水深。现在求，令，则代入有：121\n积分：其中：，三、平坡（i=0）地下河槽中浸润线将i=0代入基本微分方程有或∵∴，降水曲线；上游端，（水平线）；下游端，（实为已知水深，不可能为0）（垂直）对于矩形断面：则：积分得：（利用该式可进行平底地下河槽浸润线的有关计算）思考题15.1、15.2、15.3、15.4、15.5作业15.1121\n同志们：现在，我代表第十七届中央委员会向大会作报告。中国共产党第十八次全国代表大会，是在我国进入全面建成小康社会决定性阶段召开的一次十分重要的大会。大会的主题是：高举中国特色社会主义伟大旗帜，以邓小平理论、“三个代表”重要思想、科学发展观为指导，解放思想，改革开放，凝聚力量，攻坚克难，坚定不移沿着中国特色社会主义道路前进，为全面建成小康社会而奋斗。此时此刻，我们有一个共同的感觉：经过九十多年艰苦奋斗，我们党团结带领全国各族人民，把贫穷落后的旧中国变成日益走向繁荣富强的新中国，中华民族伟大复兴展现出光明前景。我们对党和人民创造的历史伟业倍加自豪，对党和人民确立的理想信念倍加坚定，对党肩负的历史责任倍加清醒。当前，世情、国情、党情继续发生深刻变化，我们面临的发展机遇和风险挑战前所未有。全党一定要牢记人民信任和重托，更加奋发有为、兢兢业业地工作，继续推动科学发展、促进社会和谐，继续改善人民生活、增进人民福祉，完成时代赋予的光荣而艰巨的任务。一、过去五年的工作和十年的基本总结十七大以来的五年，是我们在中国特色社会主义道路上奋勇前进的五年，是我们经受住各种困难和风险考验、夺取全面建设小康社会新胜利的五年。十七大对推进改革开放和社会主义现代化建设、实现全面建设小康社会宏伟目标作出全面部署。为贯彻十七大精神，中央先后召开七次全会，分别就深化行政管理体制改革、推进农村改革发展、加强和改进新形势下党的建设、制定“十二五”规划、推进文化改革发展等关系全局的重大问题作出决定和部署。五年来，我们胜利完成“十一五”规划，顺利实施“十二五”规划，各方面工作都取得新的重大成就。经济平稳较快发展。综合国力大幅提升，二〇一一年国内生产总值达到四十七点三万亿元。财政收入大幅增加。农业综合生产能力提高，粮食连年增产。产业结构调整取得新进展，基础设施全面加强。城镇化水平明显提高，城乡区域发展协调性增强。创新型国家建设成效显著，载人航天、探月工程、载人深潜、超级计算机、高速铁路等实现重大突破。生态文明建设扎实展开，资源节约和环境保护全面推进。改革开放取得重大进展。农村综合改革、集体林权制度改革、国有企业改革不断深化，非公有制经济健康发展。现代市场体系和宏观调控体系不断健全，财税、金融、价格、科技、教育、社会保障、医药卫生、事业单位等改革稳步推进。开放型经济达到新水平，进出口总额跃居世界第二位。人民生活水平显著提高。改善民生力度不断加大，城乡就业持续扩大，居民收入较快增长，家庭财产稳定增加，衣食住行用条件明显改善，城乡最低生活保障标准和农村扶贫标准大幅提升，企业退休人员基本养老金持续提高。民主法制建设迈出新步伐。政治体制改革继续推进。实行城乡按相同人口比例选举人大代表。基层民主不断发展。中国特色社会主义法律体系形成，社会主义法治国家建设成绩显著。爱国统一战线巩固壮大。行政体制改革深化，司法体制和工作机制改革取得新进展。文化建设迈上新台阶。社会主义核心价值体系建设深入开展，文化体制改革全面推进，公共文化服务体系建设取得重大进展，文化产业快速发展，文化创作生产更加繁荣，人民精神文化生活更加丰富多彩。全民健身和竞技体育取得新成绩。社会建设取得新进步。基本公共服务水平和均等化程度明显提高。教育事业迅速发展，城乡免费义务教育全面实现。社会保障体系建设成效显著，城乡基本养老保险制度全面建立，新型社会救助体系基本形成。全民医保基本实现，城乡基本医疗卫生制度初步建立。保障性住房建设加快推进。加强和创新社会管理，社会保持和谐稳定。国防和军队建设开创新局面。中国特色军事变革取得重大成就，军队革命化现代化正规化建设协调推进、全面加强，军事斗争准备不断深化，履行新世纪新阶段历史使命能力显著增强，出色完成一系列急难险重任务。港澳台工作进一步加强。香港、澳门保持繁荣稳定，同内地交流合作提高到新水平。推动两岸关系实现重大转折，实现两岸全面直接双向“三通”，签署实施两岸经济合作框架协议，形成两岸全方位交往格局，开创两岸关系和平发展新局面。外交工作取得新成就。坚定维护国家利益和我国公民、法人在海外合法权益，加强同世界各国交流合作，推动全球治理机制变革，积极促进世界和平与发展，在国际事务中的代表性和话语权进一步增强，为改革发展争取了有利国际环境。党的建设全面加强。党的执政能力建设和先进性建设继续推进，思想理论建设成效明显，学习实践科学发展观活动取得重要成果，党的建设改革创新迈出重要步伐。党内民主进一步扩大。干部队伍建设取得重要进展，人才工作开创新局面。创先争优活动和学习型党组织建设深入进行，基层党组织不断加强。党风廉政建设和反腐败斗争取得新成效。同时，必须清醒看到，我们工作中还存在许多不足，前进道路上还有不少困难和问题。主要是：发展中不平衡、不协调、不可持续问题依然突出，科技创新能力不强，产业结构不合理，农业基础依然薄弱，资源环境约束加剧，制约科学发展的体制机制障碍较多，深化改革开放和转变经济发展方式任务艰巨；城乡区域发展差距和居民收入分配差距依然较大；社会矛盾明显增多，教育、就业、社会保障、医疗、住房、生态环境、食品药品安全、安全生产、社会治安、执法司法等关系群众切身利益的问题较多，部分群众生活比较困难；一些领域存在道德失范、诚信缺失现象；一些干部领导科学发展能力不强，一些基层党组织软弱涣散，少数党员干部理想信念动摇、宗旨意识淡薄，形式主义、官僚主义问题突出，奢侈浪费现象严重；一些领域消极腐败现象易发多发，反腐败斗争形势依然严峻。对这些困难和问题，我们必须高度重视，进一步认真加以解决。过去五年的工作，是十六大以来全面建设小康社会十年实践的重要组成部分。这十年，我们紧紧抓住和用好我国发展的重要战略机遇期，战胜一系列重大挑战，奋力把中国特色社会主义推进到新的发展阶段。进入新世纪新阶段，国际局势风云变幻，综合国力竞争空前激烈，我们深化改革开放，加快发展步伐，以加入世界贸易组织为契机，变压力为动力，化挑战为机遇，坚定不移推进全面建设小康社会进程。前进过程中，我们战胜突如其来的非典疫情，认真总结我国发展实践，准确把握我国发展的阶段性特征，及时提出和全面贯彻科学发展观等重大战略思想，开拓了经济社会发展的广阔空间。二〇〇八年以后，国际金融危机使我国发展遭遇严重困难，我们科学判断、果断决策，采取一系列重大举措，在全球率先实现经济企稳回升，积累了有效应对外部经济风险冲击、保持经济平稳较快发展的重要经验。我们成功举办北京奥运会、残奥会和上海世博会，夺取抗击汶川特大地震等严重自然灾害和灾后恢复重建重大胜利，妥善处置一系列重大突发事件。在十分复杂的国内外形势下，党和人民经受住严峻考验，巩固和发展了改革开放和社会主义现代化建设大局，提高了我国国际地位，彰显了中国特色社会主义的巨大优越性和强大生命力，增强了中国人民和中华民族的自豪感和凝聚力。十年来，我们取得一系列新的历史性成就，为全面建成小康社会打下了坚实基础。我国经济总量从世界第六位跃升到第二位，社会生产力、经济实力、科技实力迈上一个大台阶，人民生活水平、居民收入水平、社会保障水平迈上一个大台阶，综合国力、国际竞争力、国际影响力迈上一个大台阶，国家面貌发生新的历史性变化。人们公认，这是我国经济持续发展、民主不断健全、文化日益繁荣、社会保持稳定的时期，是着力保障和改善民生、人民得到实惠更多的时期。我们能取得这样的历史性成就，靠的是党的基本理论、基本路线、基本纲领、基本经验的正确指引，靠的是新中国成立以来特别是改革开放以来奠定的深厚基础，靠的是全党全国各族人民的团结奋斗。在这里，我代表中共中央，向全国各族人民，向各民主党派、各人民团体和各界爱国人士，向香港特别行政区同胞、澳门特别行政区同胞和台湾同胞以及广大侨胞，向一切关心和支持中国现代化建设的各国朋友，表示衷心的感谢！总结十年奋斗历程，最重要的就是我们坚持以马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论、“三个代表”重要思想为指导，勇于推进实践基础上的理论创新，围绕坚持和发展中国特色社会主义提出一系列紧密相连、相互贯通的新思想、新观点、新论断，形成和贯彻了科学发展观。科学发展观是马克思主义同当代中国实际和时代特征相结合的产物，是马克思主义关于发展的世界观和方法论的集中体现，对新形势下实现什么样的发展、怎样发展等重大问题作出了新的科学回答，把我们对中国特色社会主义规律的认识提高到新的水平，开辟了当代中国马克思主义发展新境界。科学发展观是中国特色社会主义理论体系最新成果，是中国共产党集体智慧的结晶，是指导党和国家全部工作的强大思想武器。科学发展观同马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论、“三个代表”重要思想一道，是党必须长期坚持的指导思想。面向未来，深入贯彻落实科学发展观，对坚持和发展中国特色社会主义具有重大现实意义和深远历史意义，必须把科学发展观贯彻到我国现代化建设全过程、体现到党的建设各方面。全党必须更加自觉地把推动经济社会发展作为深入贯彻落实科学发展观的第一要义，牢牢扭住经济建设这个中心，坚持聚精会神搞建设、一心一意谋发展，着力把握发展规律、创新发展理念、破解发展难题，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、可持续发展战略，加快形成符合科学发展要求的发展方式和体制机制，不断解放和发展社会生产力，不断实现科学发展、和谐发展、和平发展，为坚持和发展中国特色社会主义打下牢固基础。必须更加自觉地把以人为本作为深入贯彻落实科学发展观的核心立场，始终把实现好、维护好、发展好最广大人民根本利益作为党和国家一切工作的出发点和落脚点，尊重人民首创精神，保障人民各项权益，不断在实现发展成果由人民共享、促进人的全面发展上取得新成效。必须更加自觉地把全面协调可持续作为深入贯彻落实科学发展观的基本要求，全面落实经济建设、政治建设、文化建设、社会建设、生态文明建设五位一体总体布局，促进现代化建设各方面相协调，促进生产关系与生产力、上层建筑与经济基础相协调，不断开拓生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。必须更加自觉地把统筹兼顾作为深入贯彻落实科学发展观的根本方法，坚持一切从实际出发，正确认识和妥善处理中国特色社会主义事业中的重大关系，统筹改革发展稳定、内政外交国防、治党治国治军各方面工作，统筹城乡发展、区域发展、经济社会发展、人与自然和谐发展、国内发展和对外开放，统筹各方面利益关系，充分调动各方面积极性，努力形成全体人民各尽其能、各得其所而又和谐相处的局面。解放思想、实事求是、与时俱进、求真务实，是科学发展观最鲜明的精神实质。实践发展永无止境，认识真理永无止境，理论创新永无止境。全党一定要勇于实践、勇于变革、勇于创新，把握时代发展要求，顺应人民共同愿望，不懈探索和把握中国特色社会主义规律，永葆党的生机活力，永葆国家发展动力，在党和人民创造性实践中奋力开拓中国特色社会主义更为广阔的发展前景。二、夺取中国特色社会主义新胜利回首近代以来中国波澜壮阔的历史，展望中华民族充满希望的未来，我们得出一个坚定的结论：全面建成小康社会，加快推进社会主义现代化，实现中华民族伟大复兴，必须坚定不移走中国特色社会主义道路。道路关乎党的命脉，关乎国家前途、民族命运、人民幸福。在中国这样一个经济文化十分落后的国家探索民族复兴道路，是极为艰巨的任务。九十多年来，我们党紧紧依靠人民，把马克思主义基本原理同中国实际和时代特征结合起来，独立自主走自己的路，历经千辛万苦，付出各种代价，取得革命建设改革伟大胜利，开创和发展了中国特色社会主义，从根本上改变了中国人民和中华民族的前途命运。以毛泽东同志为核心的党的第一代中央领导集体带领全党全国各族人民完成了新民主主义革命，进行了社会主义改造，确立了社会主义基本制度，成功实现了中国历史上最深刻最伟大的社会变革，为当代中国一切发展进步奠定了根本政治前提和制度基础。在探索过程中，虽然经历了严重曲折，但党在社会主义建设中取得的独创性理论成果和巨大成就，为新的历史时期开创中国特色社会主义提供了宝贵经验、理论准备、物质基础。以邓小平同志为核心的党的第二代中央领导集体带领全党全国各族人民深刻总结我国社会主义建设正反两方面经验，借鉴世界社会主义历史经验，作出把党和国家工作中心转移到经济建设上来、实行改革开放的历史性决策，深刻揭示社会主义本质，确立社会主义初级阶段基本路线，明确提出走自己的路、建设中国特色社会主义，科学回答了建设中国特色社会主义的一系列基本问题，成功开创了中国特色社会主义。以江泽民同志为核心的党的第三代中央领导集体带领全党全国各族人民坚持党的基本理论、基本路线，在国内外形势十分复杂、世界社会主义出现严重曲折的严峻考验面前捍卫了中国特色社会主义，依据新的实践确立了党的基本纲领、基本经验，确立了社会主义市场经济体制的改革目标和基本框架，确立了社会主义初级阶段的基本经济制度和分配制度，开创全面改革开放新局面，推进党的建设新的伟大工程，成功把中国特色社会主义推向二十一世纪。新世纪新阶段，党中央抓住重要战略机遇期，在全面建设小康社会进程中推进实践创新、理论创新、制度创新，强调坚持以人为本、全面协调可持续发展，提出构建社会主义和谐社会、加快生态文明建设，形成中国特色社会主义事业总体布局，着力保障和改善民生，促进社会公平正义，推动建设和谐世界，推进党的执政能力建设和先进性建设，成功在新的历史起点上坚持和发展了中国特色社会主义。在改革开放三十多年一以贯之的接力探索中，我们坚定不移高举中国特色社会主义伟大旗帜，既不走封闭僵化的老路、也不走改旗易帜的邪路。中国特色社会主义道路，中国特色社会主义理论体系，中国特色社会主义制度，是党和人民九十多年奋斗、创造、积累的根本成就，必须倍加珍惜、始终坚持、不断发展。 中国特色社会主义道路，就是在中国共产党领导下，立足基本国情，以经济建设为中心，坚持四项基本原则，坚持改革开放，解放和发展社会生产力，建设社会主义市场经济、社会主义民主政治、社会主义先进文化、社会主义和谐社会、社会主义生态文明，促进人的全面发展，逐步实现全体人民共同富裕，建设富强民主文明和谐的社会主义现代化国家。中国特色社会主义理论体系，就是包括邓小平理论、“三个代表”重要思想、科学发展观在内的科学理论体系，是对马克思列宁主义、毛泽东思想的坚持和发展。中国特色社会主义制度，就是人民代表大会制度的根本政治制度，中国共产党领导的多党合作和政治协商制度、民族区域自治制度以及基层群众自治制度等基本政治制度，中国特色社会主义法律体系，公有制为主体、多种所有制经济共同发展的基本经济制度，以及建立在这些制度基础上的经济体制、政治体制、文化体制、社会体制等各项具体制度。中国特色社会主义道路是实现途径，中国特色社会主义理论体系是行动指南，中国特色社会主义制度是根本保障，三者统一于中国特色社会主义伟大实践，这是党领导人民在建设社会主义长期实践中形成的最鲜明特色。建设中国特色社会主义，总依据是社会主义初级阶段，总布局是五位一体，总任务是实现社会主义现代化和中华民族伟大复兴。中国特色社会主义，既坚持了科学社会主义基本原则，又根据时代条件赋予其鲜明的中国特色，以全新的视野深化了对共产党执政规律、社会主义建设规律、人类社会发展规律的认识，从理论和实践结合上系统回答了在中国这样人口多底子薄的东方大国建设什么样的社会主义、怎样建设社会主义这个根本问题，使我们国家快速发展起来，使我国人民生活水平快速提高起来。实践充分证明，中国特色社会主义是当代中国发展进步的根本方向，只有中国特色社会主义才能发展中国。发展中国特色社会主义是一项长期的艰巨的历史任务，必须准备进行具有许多新的历史特点的伟大斗争。我们一定要毫不动摇坚持、与时俱进发展中国特色社会主义，不断丰富中国特色社会主义的实践特色、理论特色、民族特色、时代特色。在新的历史条件下夺取中国特色社会主义新胜利，必须牢牢把握以下基本要求，并使之成为全党全国各族人民的共同信念。——必须坚持人民主体地位。中国特色社会主义是亿万人民自己的事业。要发挥人民主人翁精神，坚持依法治国这个党领导人民治理国家的基本方略，最广泛地动员和组织人民依法管理国家事务和社会事务、管理经济和文化事业、积极投身社会主义现代化建设，更好保障人民权益，更好保证人民当家作主。——必须坚持解放和发展社会生产力。解放和发展社会生产力是中国特色社会主义的根本任务。要坚持以经济建设为中心，以科学发展为主题，全面推进经济建设、政治建设、文化建设、社会建设、生态文明建设，实现以人为本、全面协调可持续的科学发展。——必须坚持推进改革开放。改革开放是坚持和发展中国特色社会主义的必由之路。要始终把改革创新精神贯彻到治国理政各个环节，坚持社会主义市场经济的改革方向，坚持对外开放的基本国策，不断推进理论创新、制度创新、科技创新、文化创新以及其他各方面创新，不断推进我国社会主义制度自我完善和发展。——必须坚持维护社会公平正义。公平正义是中国特色社会主义的内在要求。要在全体人民共同奋斗、经济社会发展的基础上，加紧建设对保障社会公平正义具有重大作用的制度，逐步建立以权利公平、机会公平、规则公平为主要内容的社会公平保障体系，努力营造公平的社会环境，保证人民平等参与、平等发展权利。——必须坚持走共同富裕道路。共同富裕是中国特色社会主义的根本原则。要坚持社会主义基本经济制度和分配制度，调整国民收入分配格局，加大再分配调节力度，着力解决收入分配差距较大问题，使发展成果更多更公平惠及全体人民，朝着共同富裕方向稳步前进。——必须坚持促进社会和谐。社会和谐是中国特色社会主义的本质属性。要把保障和改善民生放在更加突出的位置，加强和创新社会管理，正确处理改革发展稳定关系，团结一切可以团结的力量，最大限度增加和谐因素，增强社会创造活力，确保人民安居乐业、社会安定有序、国家长治久安。——必须坚持和平发展。和平发展是中国特色社会主义的必然选择。要坚持开放的发展、合作的发展、共赢的发展，通过争取和平国际环境发展自己，又以自身发展维护和促进世界和平，扩大同各方利益汇合点，推动建设持久和平、共同繁荣的和谐世界。——必须坚持党的领导。中国共产党是中国特色社会主义事业的领导核心。要坚持立党为公、执政为民，加强和改善党的领导，坚持党总揽全局、协调各方的领导核心作用，保持党的先进性和纯洁性，增强党的创造力、凝聚力、战斗力，提高党科学执政、民主执政、依法执政水平。我们必须清醒认识到，我国仍处于并将长期处于社会主义初级阶段的基本国情没有变，人民日益增长的物质文化需要同落后的社会生产之间的矛盾这一社会主要矛盾没有变，我国是世界最大发展中国家的国际地位没有变。在任何情况下都要牢牢把握社会主义初级阶段这个最大国情，推进任何方面的改革发展都要牢牢立足社会主义初级阶段这个最大实际。党的基本路线是党和国家的生命线，必须坚持把以经济建设为中心同四项基本原则、改革开放这两个基本点统一于中国特色社会主义伟大实践，既不妄自菲薄，也不妄自尊大，扎扎实实夺取中国特色社会主义新胜利。只要我们胸怀理想、坚定信念，不动摇、不懈怠、不折腾，顽强奋斗、艰苦奋斗、不懈奋斗，就一定能在中国共产党成立一百年时全面建成小康社会，就一定能在新中国成立一百年时建成富强民主文明和谐的社会主义现代化国家。全党要坚定这样的道路自信、理论自信、制度自信！三、全面建成小康社会和全面深化改革开放的目标综观国际国内大势，我国发展仍处于可以大有作为的重要战略机遇期。我们要准确判断重要战略机遇期内涵和条件的变化，全面把握机遇，沉着应对挑战，赢得主动，赢得优势，赢得未来，确保到二〇二〇年实现全面建成小康社会宏伟目标。根据我国经济社会发展实际，要在十六大、十七大确立的全面建设小康社会目标的基础上努力实现新的要求。——经济持续健康发展。转变经济发展方式取得重大进展，在发展平衡性、协调性、可持续性明显增强的基础上，实现国内生产总值和城乡居民人均收入比二〇一〇年翻一番。科技进步对经济增长的贡献率大幅上升，进入创新型国家行列。工业化基本实现，信息化水平大幅提升，城镇化质量明显提高，农业现代化和社会主义新农村建设成效显著，区域协调发展机制基本形成。对外开放水平进一步提高，国际竞争力明显增强。——人民民主不断扩大。民主制度更加完善，民主形式更加丰富，人民积极性、主动性、创造性进一步发挥。依法治国基本方略全面落实，法治政府基本建成，司法公信力不断提高，人权得到切实尊重和保障。——文化软实力显著增强。社会主义核心价值体系深入人心，公民文明素质和社会文明程度明显提高。文化产品更加丰富，公共文化服务体系基本建成，文化产业成为国民经济支柱性产业，中华文化走出去迈出更大步伐，社会主义文化强国建设基础更加坚实。——人民生活水平全面提高。基本公共服务均等化总体实现。全民受教育程度和创新人才培养水平明显提高，进入人才强国和人力资源强国行列，教育现代化基本实现。就业更加充分。收入分配差距缩小，中等收入群体持续扩大，扶贫对象大幅减少。社会保障全民覆盖，人人享有基本医疗卫生服务，住房保障体系基本形成，社会和谐稳定。——资源节约型、环境友好型社会建设取得重大进展。主体功能区布局基本形成，资源循环利用体系初步建立。单位国内生产总值能源消耗和二氧化碳排放大幅下降，主要污染物排放总量显著减少。森林覆盖率提高，生态系统稳定性增强，人居环境明显改善。全面建成小康社会，必须以更大的政治勇气和智慧，不失时机深化重要领域改革，坚决破除一切妨碍科学发展的思想观念和体制机制弊端，构建系统完备、科学规范、运行有效的制度体系，使各方面制度更加成熟更加定型。要加快完善社会主义市场经济体制，完善公有制为主体、多种所有制经济共同发展的基本经济制度，完善按劳分配为主体、多种分配方式并存的分配制度，更大程度更广范围发挥市场在资源配置中的基础性作用，完善宏观调控体系，完善开放型经济体系，推动经济更有效率、更加公平、更可持续发展。加快推进社会主义民主政治制度化、规范化、程序化，从各层次各领域扩大公民有序政治参与，实现国家各项工作法治化。加快完善文化管理体制和文化生产经营机制，基本建立现代文化市场体系，健全国有文化资产管理体制，形成有利于创新创造的文化发展环境。加快形成科学有效的社会管理体制，完善社会保障体系，健全基层公共服务和社会管理网络，建立确保社会既充满活力又和谐有序的体制机制。加快建立生态文明制度，健全国土空间开发、资源节约、生态环境保护的体制机制，推动形成人与自然和谐发展现代化建设新格局。如期全面建成小康社会任务十分艰巨，全党同志一定要埋头苦干、顽强拼搏。国家要加大对农村和中西部地区扶持力度，支持这些地区加快改革开放、增强发展能力、改善人民生活。鼓励有条件的地方在现代化建设中继续走在前列，为全国改革发展作出更大贡献。四、加快完善社会主义市场经济体制和加快转变经济发展方式以经济建设为中心是兴国之要，发展仍是解决我国所有问题的关键。只有推动经济持续健康发展，才能筑牢国家繁荣富强、人民幸福安康、社会和谐稳定的物质基础。必须坚持发展是硬道理的战略思想，决不能有丝毫动摇。在当代中国，坚持发展是硬道理的本质要求就是坚持科学发展。以科学发展为主题，以加快转变经济发展方式为主线，是关系我国发展全局的战略抉择。要适应国内外经济形势新变化，加快形成新的经济发展方式，把推动发展的立足点转到提高质量和效益上来，着力激发各类市场主体发展新活力，着力增强创新驱动发展新动力，着力构建现代产业发展新体系，着力培育开放型经济发展新优势，使经济发展更多依靠内需特别是消费需求拉动，更多依靠现代服务业和战略性新兴产业带动，更多依靠科技进步、劳动者素质提高、管理创新驱动，更多依靠节约资源和循环经济推动，更多依靠城乡区域发展协调互动，不断增强长期发展后劲。坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路，推动信息化和工业化深度融合、工业化和城镇化良性互动、城镇化和农业现代化相互协调，促进工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展。（一）全面深化经济体制改革。深化改革是加快转变经济发展方式的关键。经济体制改革的核心问题是处理好政府和市场的关系，必须更加尊重市场规律，更好发挥政府作用。要毫不动摇巩固和发展公有制经济，推行公有制多种实现形式，深化国有企业改革，完善各类国有资产管理体制，推动国有资本更多投向关系国家安全和国民经济命脉的重要行业和关键领域，不断增强国有经济活力、控制力、影响力。毫不动摇鼓励、支持、引导非公有制经济发展，保证各种所有制经济依法平等使用生产要素、公平参与市场竞争、同等受到法律保护。健全现代市场体系，加强宏观调控目标和政策手段机制化建设。加快改革财税体制，健全中央和地方财力与事权相匹配的体制，完善促进基本公共服务均等化和主体功能区建设的公共财政体系，构建地方税体系，形成有利于结构优化、社会公平的税收制度。建立公共资源出让收益合理共享机制。深化金融体制改革，健全促进宏观经济稳定、支持实体经济发展的现代金融体系，加快发展多层次资本市场，稳步推进利率和汇率市场化改革，逐步实现人民币资本项目可兑换。加快发展民营金融机构。完善金融监管，推进金融创新，提高银行、证券、保险等行业竞争力，维护金融稳定。（二）实施创新驱动发展战略。科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。要坚持走中国特色自主创新道路，以全球视野谋划和推动创新，提高原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力，更加注重协同创新。深化科技体制改革，推动科技和经济紧密结合，加快建设国家创新体系，着力构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系。完善知识创新体系，强化基础研究、前沿技术研究、社会公益技术研究，提高科学研究水平和成果转化能力，抢占科技发展战略制高点。实施国家科技重大专项，突破重大技术瓶颈。加快新技术新产品新工艺研发应用，加强技术集成和商业模式创新。完善科技创新评价标准、激励机制、转化机制。实施知识产权战略，加强知识产权保护。促进创新资源高效配置和综合集成，把全社会智慧和力量凝聚到创新发展上来。 （三）推进经济结构战略性调整。这是加快转变经济发展方式的主攻方向。必须以改善需求结构、优化产业结构、促进区域协调发展、推进城镇化为重点，着力解决制约经济持续健康发展的重大结构性问题。要牢牢把握扩大内需这一战略基点，加快建立扩大消费需求长效机制，释放居民消费潜力，保持投资合理增长，扩大国内市场规模。牢牢把握发展实体经济这一坚实基础，实行更加有利于实体经济发展的政策措施，强化需求导向，推动战略性新兴产业、先进制造业健康发展，加快传统产业转型升级，推动服务业特别是现代服务业发展壮大，合理布局建设基础设施和基础产业。建设下一代信息基础设施，发展现代信息技术产业体系，健全信息安全保障体系，推进信息网络技术广泛运用。提高大中型企业核心竞争力，支持小微企业特别是科技型小微企业发展。继续实施区域发展总体战略，充分发挥各地区比较优势，优先推进西部大开发，全面振兴东北地区等老工业基地，大力促进中部地区崛起，积极支持东部地区率先发展。采取对口支援等多种形式，加大对革命老区、民族地区、边疆地区、贫困地区扶持力度。科学规划城市群规模和布局，增强中小城市和小城镇产业发展、公共服务、吸纳就业、人口集聚功能。加快改革户籍制度，有序推进农业转移人口市民化，努力实现城镇基本公共服务常住人口全覆盖。（四）推动城乡发展一体化。解决好农业农村农民问题是全党工作重中之重，城乡发展一体化是解决“三农”问题的根本途径。要加大统筹城乡发展力度，增强农村发展活力，逐步缩小城乡差距，促进城乡共同繁荣。坚持工业反哺农业、城市支持农村和多予少取放活方针，加大强农惠农富农政策力度，让广大农民平等参与现代化进程、共同分享现代化成果。加快发展现代农业，增强农业综合生产能力，确保国家粮食安全和重要农产品有效供给。坚持把国家基础设施建设和社会事业发展重点放在农村，深入推进新农村建设和扶贫开发，全面改善农村生产生活条件。着力促进农民增收，保持农民收入持续较快增长。坚持和完善农村基本经营制度，依法维护农民土地承包经营权、宅基地使用权、集体收益分配权，壮大集体经济实力，发展农民专业合作和股份合作，培育新型经营主体，发展多种形式规模经营，构建集约化、专业化、组织化、社会化相结合的新型农业经营体系。改革征地制度，提高农民在土地增值收益中的分配比例。加快完善城乡发展一体化体制机制，着力在城乡规划、基础设施、公共服务等方面推进一体化，促进城乡要素平等交换和公共资源均衡配置，形成以工促农、以城带乡、工农互惠、城乡一体的新型工农、城乡关系。（五）全面提高开放型经济水平。适应经济全球化新形势，必须实行更加积极主动的开放战略，完善互利共赢、多元平衡、安全高效的开放型经济体系。要加快转变对外经济发展方式，推动开放朝着优化结构、拓展深度、提高效益方向转变。创新开放模式，促进沿海内陆沿边开放优势互补，形成引领国际经济合作和竞争的开放区域，培育带动区域发展的开放高地。坚持出口和进口并重，强化贸易政策和产业政策协调，形成以技术、品牌、质量、服务为核心的出口竞争新优势，促进加工贸易转型升级，发展服务贸易，推动对外贸易平衡发展。提高利用外资综合优势和总体效益，推动引资、引技、引智有机结合。加快走出去步伐，增强企业国际化经营能力，培育一批世界水平的跨国公司。统筹双边、多边、区域次区域开放合作，加快实施自由贸易区战略，推动同周边国家互联互通。提高抵御国际经济风险能力。我们一定要坚定信心，打胜全面深化经济体制改革和加快转变经济发展方式这场硬仗，把我国经济发展活力和竞争力提高到新的水平。五、坚持走中国特色社会主义政治发展道路和推进政治体制改革人民民主是我们党始终高扬的光辉旗帜。改革开放以来，我们总结发展社会主义民主正反两方面经验，强调人民民主是社会主义的生命，坚持国家一切权力属于人民，不断推进政治体制改革，社会主义民主政治建设取得重大进展，成功开辟和坚持了中国特色社会主义政治发展道路，为实现最广泛的人民民主确立了正确方向。政治体制改革是我国全面改革的重要组成部分。必须继续积极稳妥推进政治体制改革，发展更加广泛、更加充分、更加健全的人民民主。必须坚持党的领导、人民当家作主、依法治国有机统一，以保证人民当家作主为根本，以增强党和国家活力、调动人民积极性为目标，扩大社会主义民主，加快建设社会主义法治国家，发展社会主义政治文明。要更加注重改进党的领导方式和执政方式，保证党领导人民有效治理国家；更加注重健全民主制度、丰富民主形式，保证人民依法实行民主选举、民主决策、民主管理、民主监督；更加注重发挥法治在国家治理和社会管理中的重要作用，维护国家法制统一、尊严、权威，保证人民依法享有广泛权利和自由。要把制度建设摆在突出位置，充分发挥我国社会主义政治制度优越性，积极借鉴人类政治文明有益成果，绝不照搬西方政治制度模式。（一）支持和保证人民通过人民代表大会行使国家权力。人民代表大会制度是保证人民当家作主的根本政治制度。要善于使党的主张通过法定程序成为国家意志，支持人大及其常委会充分发挥国家权力机关作用，依法行使立法、监督、决定、任免等职权，加强立法工作组织协调，加强对“一府两院”的监督，加强对政府全口径预算决算的审查和监督。提高基层人大代表特别是一线工人、农民、知识分子代表比例，降低党政领导干部代表比例。在人大设立代表联络机构，完善代表联系群众制度。健全国家权力机关组织制度，优化常委会、专委会组成人员知识和年龄结构，提高专职委员比例，增强依法履职能力。（二）健全社会主义协商民主制度。社会主义协商民主是我国人民民主的重要形式。要完善协商民主制度和工作机制，推进协商民主广泛、多层、制度化发展。通过国家政权机关、政协组织、党派团体等渠道，就经济社会发展重大问题和涉及群众切身利益的实际问题广泛协商，广纳群言、广集民智，增进共识、增强合力。坚持和完善中国共产党领导的多党合作和政治协商制度，充分发挥人民政协作为协商民主重要渠道作用，围绕团结和民主两大主题，推进政治协商、民主监督、参政议政制度建设，更好协调关系、汇聚力量、建言献策、服务大局。加强同民主党派的政治协商。把政治协商纳入决策程序，坚持协商于决策之前和决策之中，增强民主协商实效性。深入进行专题协商、对口协商、界别协商、提案办理协商。积极开展基层民主协商。（三）完善基层民主制度。在城乡社区治理、基层公共事务和公益事业中实行群众自我管理、自我服务、自我教育、自我监督，是人民依法直接行使民主权利的重要方式。要健全基层党组织领导的充满活力的基层群众自治机制，以扩大有序参与、推进信息公开、加强议事协商、强化权力监督为重点，拓宽范围和途径，丰富内容和形式，保障人民享有更多更切实的民主权利。全心全意依靠工人阶级，健全以职工代表大会为基本形式的企事业单位民主管理制度，保障职工参与管理和监督的民主权利。发挥基层各类组织协同作用，实现政府管理和基层民主有机结合。（四）全面推进依法治国。法治是治国理政的基本方式。要推进科学立法、严格执法、公正司法、全民守法，坚持法律面前人人平等，保证有法必依、执法必严、违法必究。完善中国特色社会主义法律体系，加强重点领域立法，拓展人民有序参与立法途径。推进依法行政，切实做到严格规范公正文明执法。进一步深化司法体制改革，坚持和完善中国特色社会主义司法制度，确保审判机关、检察机关依法独立公正行使审判权、检察权。深入开展法制宣传教育，弘扬社会主义法治精神，树立社会主义法治理念，增强全社会学法尊法守法用法意识。提高领导干部运用法治思维和法治方式深化改革、推动发展、化解矛盾、维护稳定能力。党领导人民制定宪法和法律，党必须在宪法和法律范围内活动。任何组织或者个人都不得有超越宪法和法律的特权，绝不允许以言代法、以权压法、徇私枉法。（五）深化行政体制改革。行政体制改革是推动上层建筑适应经济基础的必然要求。要按照建立中国特色社会主义行政体制目标，深入推进政企分开、政资分开、政事分开、政社分开，建设职能科学、结构优化、廉洁高效、人民满意的服务型政府。深化行政审批制度改革，继续简政放权，推动政府职能向创造良好发展环境、提供优质公共服务、维护社会公平正义转变。稳步推进大部门制改革，健全部门职责体系。优化行政层级和行政区划设置，有条件的地方可探索省直接管理县（市）改革，深化乡镇行政体制改革。创新行政管理方式，提高政府公信力和执行力，推进政府绩效管理。严格控制机构编制，减少领导职数，降低行政成本。推进事业单位分类改革。完善体制改革协调机制，统筹规划和协调重大改革。（六）健全权力运行制约和监督体系。坚持用制度管权管事管人，保障人民知情权、参与权、表达权、监督权，是权力正确运行的重要保证。要确保决策权、执行权、监督权既相互制约又相互协调，确保国家机关按照法定权限和程序行使权力。坚持科学决策、民主决策、依法决策，健全决策机制和程序，发挥思想库作用，建立健全决策问责和纠错制度。凡是涉及群众切身利益的决策都要充分听取群众意见，凡是损害群众利益的做法都要坚决防止和纠正。推进权力运行公开化、规范化，完善党务公开、政务公开、司法公开和各领域办事公开制度，健全质询、问责、经济责任审计、引咎辞职、罢免等制度，加强党内监督、民主监督、法律监督、舆论监督，让人民监督权力，让权力在阳光下运行。（七）巩固和发展最广泛的爱国统一战线。统一战线是凝聚各方面力量，促进政党关系、民族关系、宗教关系、阶层关系、海内外同胞关系的和谐，夺取中国特色社会主义新胜利的重要法宝。要高举爱国主义、社会主义旗帜，巩固统一战线的思想政治基础，正确处理一致性和多样性的关系。坚持长期共存、互相监督、肝胆相照、荣辱与共的方针，加强同民主党派和无党派人士团结合作，促进思想上同心同德、目标上同心同向、行动上同心同行，加强党外代表人士队伍建设，选拔和推荐更多优秀党外人士担任各级国家机关领导职务。全面正确贯彻落实党的民族政策，坚持和完善民族区域自治制度，牢牢把握各民族共同团结奋斗、共同繁荣发展的主题，深入开展民族团结进步教育，加快民族地区发展，保障少数民族合法权益，巩固和发展平等团结互助和谐的社会主义民族关系，促进各民族和睦相处、和衷共济、和谐发展。全面贯彻党的宗教工作基本方针，发挥宗教界人士和信教群众在促进经济社会发展中的积极作用。鼓励和引导新的社会阶层人士为中国特色社会主义事业作出更大贡献。落实党的侨务政策，支持海外侨胞、归侨侨眷关心和参与祖国现代化建设与和平统一大业。中国特色社会主义政治发展道路是团结亿万人民共同奋斗的正确道路。我们一定要坚定不移沿着这条道路前进，使我国社会主义民主政治展现出更加旺盛的生命力。六、扎实推进社会主义文化强国建设文化是民族的血脉，是人民的精神家园。全面建成小康社会，实现中华民族伟大复兴，必须推动社会主义文化大发展大繁荣，兴起社会主义文化建设新高潮，提高国家文化软实力，发挥文化引领风尚、教育人民、服务社会、推动发展的作用。建设社会主义文化强国，必须走中国特色社会主义文化发展道路，坚持为人民服务、为社会主义服务的方向，坚持百花齐放、百家争鸣的方针，坚持贴近实际、贴近生活、贴近群众的原则，推动社会主义精神文明和物质文明全面发展，建设面向现代化、面向世界、面向未来的，民族的科学的大众的社会主义文化。建设社会主义文化强国，关键是增强全民族文化创造活力。要深化文化体制改革，解放和发展文化生产力，发扬学术民主、艺术民主，为人民提供广阔文化舞台，让一切文化创造源泉充分涌流，开创全民族文化创造活力持续迸发、社会文化生活更加丰富多彩、人民基本文化权益得到更好保障、人民思想道德素质和科学文化素质全面提高、中华文化国际影响力不断增强的新局面。（一）加强社会主义核心价值体系建设。社会主义核心价值体系是兴国之魂，决定着中国特色社会主义发展方向。要深入开展社会主义核心价值体系学习教育，用社会主义核心价值体系引领社会思潮、凝聚社会共识。推进马克思主义中国化时代化大众化，坚持不懈用中国特色社会主义理论体系武装全党、教育人民，深入实施马克思主义理论研究和建设工程，建设哲学社会科学创新体系，推动中国特色社会主义理论体系进教材进课堂进头脑。广泛开展理想信念教育，把广大人民团结凝聚在中国特色社会主义伟大旗帜之下。大力弘扬民族精神和时代精神，深入开展爱国主义、集体主义、社会主义教育，丰富人民精神世界，增强人民精神力量。倡导富强、民主、文明、和谐，倡导自由、平等、公正、法治，倡导爱国、敬业、诚信、友善，积极培育和践行社会主义核心价值观。牢牢掌握意识形态工作领导权和主导权，坚持正确导向，提高引导能力，壮大主流思想舆论。（二）全面提高公民道德素质。这是社会主义道德建设的基本任务。要坚持依法治国和以德治国相结合，加强社会公德、职业道德、家庭美德、个人品德教育，弘扬中华传统美德，弘扬时代新风。推进公民道德建设工程，弘扬真善美、贬斥假恶丑，引导人们自觉履行法定义务、社会责任、家庭责任，营造劳动光荣、创造伟大的社会氛围，培育知荣辱、讲正气、作奉献、促和谐的良好风尚。深入开展道德领域突出问题专项教育和治理，加强政务诚信、商务诚信、社会诚信和司法公信建设。加强和改进思想政治工作，注重人文关怀和心理疏导，培育自尊自信、理性平和、积极向上的社会心态。深化群众性精神文明创建活动，广泛开展志愿服务，推动学雷锋活动、学习宣传道德模范常态化。（三）丰富人民精神文化生活。让人民享有健康丰富的精神文化生活，是全面建成小康社会的重要内容。要坚持以人民为中心的创作导向，提高文化产品质量，为人民提供更好更多精神食粮。坚持面向基层、服务群众，加快推进重点文化惠民工程，加大对农村和欠发达地区文化建设的帮扶力度，继续推动公共文化服务设施向社会免费开放。建设优秀传统文化传承体系，弘扬中华优秀传统文化。推广和规范使用国家通用语言文字。繁荣发展少数民族文化事业。开展群众性文化活动，引导群众在文化建设中自我表现、自我教育、自我服务。开展全民阅读活动。加强和改进网络内容建设，唱响网上主旋律。加强网络社会管理，推进网络依法规范有序运行。开展“扫黄打非”，抵制低俗现象。普及科学知识，弘扬科学精神，提高全民科学素养。广泛开展全民健身运动，促进群众体育和竞技体育全面发展。（四）增强文化整体实力和竞争力。文化实力和竞争力是国家富强、民族振兴的重要标志。要坚持把社会效益放在首位、社会效益和经济效益相统一，推动文化事业全面繁荣、文化产业快速发展。发展哲学社会科学、新闻出版、广播影视、文学艺术事业。加强重大公共文化工程和文化项目建设，完善公共文化服务体系，提高服务效能。促进文化和科技融合，发展新型文化业态，提高文化产业规模化、集约化、专业化水平。构建和发展现代传播体系，提高传播能力。增强国有公益性文化单位活力，完善经营性文化单位法人治理结构，繁荣文化市场。扩大文化领域对外开放，积极吸收借鉴国外优秀文化成果。营造有利于高素质文化人才大量涌现、健康成长的良好环境，造就一批名家大师和民族文化代表人物，表彰有杰出贡献的文化工作者。我们一定要坚持社会主义先进文化前进方向，树立高度的文化自觉和文化自信，向着建设社会主义文化强国宏伟目标阔步前进。七、在改善民生和创新管理中加强社会建设加强社会建设，是社会和谐稳定的重要保证。必须从维护最广大人民根本利益的高度，加快健全基本公共服务体系，加强和创新社会管理，推动社会主义和谐社会建设。加强社会建设，必须以保障和改善民生为重点。提高人民物质文化生活水平，是改革开放和社会主义现代化建设的根本目的。要多谋民生之利，多解民生之忧，解决好人民最关心最直接最现实的利益问题，在学有所教、劳有所得、病有所医、老有所养、住有所居上持续取得新进展，努力让人民过上更好生活。加强社会建设，必须加快推进社会体制改革。要围绕构建中国特色社会主义社会管理体系，加快形成党委领导、政府负责、社会协同、公众参与、法治保障的社会管理体制，加快形成政府主导、覆盖城乡、可持续的基本公共服务体系，加快形成政社分开、权责明确、依法自治的现代社会组织体制，加快形成源头治理、动态管理、应急处置相结合的社会管理机制。（一）努力办好人民满意的教育。教育是民族振兴和社会进步的基石。要坚持教育优先发展，全面贯彻党的教育方针，坚持教育为社会主义现代化建设服务、为人民服务，把立德树人作为教育的根本任务，培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，121