水力建设

2024-05-17

水力建设（共12篇）

水力建设篇1

1 水利插板技术的原理阐述以及技术特点分析

1) 水利插板技术是利用高压水流对地面进行切割, 形成插板进入的槽体, 然后将预制成型的混凝土板 (水利插板) 在特殊的导向定位装置引导之下插入到预先切割好的槽体之中, 再通过一系列转悠的连接技术将每一个单块的混凝土板连接成为一个整体的混凝土堤坝或者是其他的建筑结构;

2) 水利插板技术归根结底是一种桩基础技术, 但是其余目前国内应用较为广泛的摩擦桩、灌注桩相比有着显著的优势, 首先是在底层的速度上存在着较大的差距, 由于有高压水流的切割和引导作用, 预制板能够很快的进入到底层之中, 而摩擦桩和灌注桩往往由于随着桩身进入底层的深度加深而摩擦力增大, 进入底层的速度也会随着摩擦力的增大而降低;其次水利插板技术的桩身形状更为丰富, 能够满足不同情况的施工需求, 例如水利插板技术中的桩体可以是平板形、角板形也可以是槽形、工字形等等不规则的形状, 而桩体进入底层的速度并不会由于桩体形状的不规则而发生变化, 这较比于其他两种桩施工技术有着十分明显的优势, 能够满足更加复杂地质状况的桩施工;再次水利插板技术的整体连接性较好, 水利插板技术能够将预制板通过横向、纵向以及侧向连接的方式连接成为一个整体, 也能够将地下的基础部分与地上部分连接成为一个整体, 例如在建设堤坝工程的时候, 坝体本身就包含着地上部分和基础部分, 如果采取其他的桩基础技术则很难达到这种技术要求;

3) 水利插板技术在施工过程中的综合效益是其他两种桩基础施工技术所不能比拟的, 例如在1997年我国提出水利插板技术并将这项技术付诸于实践以来, 该项技术先后在水中人工岛、停船码头、污水处理池、黄河挑流堤、提升泵站、河道防护提、海岸防潮堤以及水中栈桥等等工程中得到应用, 短短的几年时间中该项技术完成了60余项堤坝工程, 各类堤坝总长度查过了30km, 这是一个十分惊人的数字, 短短的几年时间之内该项技术完成了如此多的工程, 我们不得不承认该项技术在堤坝建设工程中的独有优势。

例如有资料统计在黄河险工段挑流堤的工程中, 经过比较以传统的建设方式建成的堤坝每延米2.5万元, 基础的深度为2.1m, 而在同一个地区采用水利插板技术建成的堤坝则为每延米仅为7 700元, 费用大幅度节省, 同时基础深度也达到了13m~16m。前者在建成之后的日常维护中需要定时向水中投入大量的毛石来加固其基础, 而用水利插板技术建成的堤坝则完全免去了这项后期的维护工作, 同时也大大减少了该地区的防洪抢险压力, 这不仅仅是在经济效益上有着明显的优势, 在社会效益上同样也是优势明显。

2 水利插板技术在堤坝建设工程中的具体应用

2.1 预制混凝土板

水利插板施工中所用的混凝土板为预制混凝土板, 在预制的时候出了要保证混凝土板的强度之外还要结合现场的情况保证插板能够满足起吊提升以及定向导入, 所以在预制的时候要事先勘察现场施工基本条件, 制定出严密的施工方案, 然后进行混凝土板的预制。

2.2 插板导入

所谓的插板导入就是将预制的混凝土板运送至现场, 然后将混凝土板导入到指定位置的底层之中, 在这个过程中要选择适当的起重设备, 将预制的混凝土板吊向空中, 然后开启水泵, 让高压水流通过预埋在混凝土板内的孔道喷射出来切割地面, 让水流喷射的作用在混凝土自重的作用下迅速达到预定的插入深度。在建设堤坝的时候一般采用水上特质浮动式的座底吊来完成这一施工环节。

2.3 连接整体

这个环节是整个水利插板施工中最为核心的环节, 在这个过程中一般采用四种施工方式:纵向连接、横向连接、侧向连接和注浆固板连接, 这四种方法能够有效的保证预制每一块混凝土板在进入到底层指定深度之后形成一个牢固的整体, 提高整个混凝土构件的承载力。在每块板的边缘都有裸露的钢筋与新增加的板绑扎在一起, 然后在浇筑成一个整体。同时在预制板进入到底层足够深度的时候, 将预先配置好的水泥浆通过预埋在混凝土构建中的孔道注入到混凝土板的底部, 这样能够将混凝土板与周围的图层粘结成一个整体, 已达到提高稳定性和承载力的目的。

目前我国水利插板建设的堤坝普遍采用双排堤和单排堤两种形式, 另外在悬臂式堤坝、支撑式堤坝、组合式堤坝以及框架式堤坝等几种形式的堤坝中也有着较多的使用, 这几种形式的堤坝几乎涵盖了我国各种地形情况下的堤坝建设, 不仅能够满足平原水库的建设, 同时还能够满足河道防护堤坝等工程的需要。尤其在普通软土层的海岸防潮堤以及江河入海口的拦门沙导疏堤, 这两种堤坝类型往往施工难度较大, 传统施工工艺不能满足混凝土构件强度和位置的需求, 但采用水利插板技术则很好的解决了这一技术性的难题, 水利插板的强度足以抵御水流对坝体的冲击, 基础也能够在软土层中达到足够的深度而为上层建筑提供足够的抗弯和抗剪的应力。

3 结论

堤坝的建设并不是仅仅满足了强度的需求就满足了所有的需求, 经济效益的指标也是很多堤坝建设方以及施工方所考虑的重要因素, 而对于地形较为复杂, 水流较为湍急同时低下土层将为松软的地带, 传统的堤坝建设方式无法满足我们对于强度指标以及经济指标的要求, 而采用水利插板施工方案则恰到好处的解决了这些问题, 不但解决了低投入高强度的施工重点目标, 同时由于其灵活多变的施工方式和出色的施工状况适应能力, 使得很多较为复杂的施工状况变得异常简单, 同时也由于该种施工方式后期维修的费用较低, 而且能够有效的降低堤坝建设区域的防洪压力, 因此该种施工方式还具有非常良好的社会效益。

摘要：水利插板技术是近些年来水利工程尤其是堤坝建设工程中最为常用的一项施工技术, 这项技术最初并不是专属于水利工程的技术, 而是应用于石油工业喷射钻井、井下冲沙以及打水泥塞等专项技术, 经过与水利工程与基建工程实际特点的完美结合而产生的一项施工技术。这种施工方法能够有效的降低堤坝工程的工程造价, 维修费用也大大降低, 最为客观的是在造价减少、维修费用降低的基础之上, 应用该项技术施工成型的坝体更加的坚固, 基础也更加的牢固, 因此这项施工技术得到了十分广泛的应用。

关键词：水利插板技术,堤坝工程,原理阐述,特点分析,应用措施

参考文献

[1]何富荣.利用水力插板技术建设堤坝工程[J].港工技术, 2001 (2) .

水力建设篇2

水

利

系

《水力学》课程教案

制作人：克里木江

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第一章绪论

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生了解水力学的任务及应用领域，掌握流体的连续介质理论和流体的主要物理力学性质以及作用在流体上的力的两种形式。

基本要求：掌握流体的连续介质模型、流体的主要物理性质：易流动性、密度与重度、粘性与理想流体模型、压缩性与不可压模型、表面张力特性、汽化压强特性；掌握作用在流体上的力的两种形式：质量力与表面力

2.本章各节的教学内容及学时分配： §1-1工程水力学的任务及发展史 0.25学时 §1-2连续介质假定 0.5学时 §1-3 液体的基本特性 0.25学时 §1-4流体的主要力学性质 1学时 §1-5 作用在流体上的力 0.5学时共2.5学时，课外3学时 3.本章教学内容的重点和难点：

重点：流体的连续介质模型、密度与重度、粘性与理想流体模型、牛顿内摩擦定律、压缩性与不可压模型、质量力与表面力

难点：连续介质模型、牛顿内摩擦定律、质量力与表面力 4.本章教学内容的深化和拓宽：

深化：连续介质模型的应用、牛顿内摩擦定律应用、质量力与表面力的应用拓宽：牛顿内摩擦定律推广

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题：教学方式：讲授

注意问题：概念理解、记忆并能应用。6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

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6.本章的主要参考书目：

思考题：2-

1、2-

2、2-

3、2-

6、2-

17、2-23习题：2-

5、2-

8、2-

9、2-

13、2-

15、2-

16、2-

18、2-

19、2-

21、2-22 教学单元授课教案编写的具体内容：单元2 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§1-5 作用在流体上的力 0.5学时，课外0.75学时 1）质量力 2）表面力

§2-1静水压强及其特性 0.5学时，课外0.75学时 1）静水压强 2）静水压强的特性

§2-2液体的平衡微分方程 1学时，课外1.5学时 1）液体平衡微分方程一般式 2）综合式

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题：2-

1、2-

2、习题：2-

3、2-5 单元3 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

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§2-3重力场的液体平衡 1学时，课外1.5学时 1）水静力学的基本方程 2）静水压强分布规律

§2-4静水压强的计算与测量 1学时，课外1.5学时 1）绝对压强 2）相对压强 3）真空度

4）压强的计量单位

5）测量压强的仪器：测压管、U形测压计 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题： 2-4习题： 2-

8、2-6 单元4 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§2-4静水压强的计算与测量 1学时，课外1.5学时 6）测量压强的仪器：差压计 7）静水压强分布图

§2-5液体的相对平衡 1学时，课外1.5学时

1）等加速直线运动 2）等角速旋转运动

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

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4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置：思考题： 2-6习题： 2-

9、2-13 单元5 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§2-6作用在平面上的静水总压力 2学时，课外3学时 1）图解法 2）解析法 3）例题分析

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题： 2-

17、2-23习题： 2-

15、2-18 单元6 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§2-7作用在曲面上的静水总压力 2学时，课外3学时 1）水平分力 2）垂直分力 3）压力体 4）例题分析

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

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4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题： 2-19习题：2-

21、2-22

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第三章水动力学理论基础

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生理解连续性微分方程、理想液体运动微分方程、实际流体的运动微分方程，掌握恒定总流连续性方程、理想液体元流的能量方程与实际液体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

基本要求：理解连续性微分方程、理想液体运动微分方程、实际流体的运动微分方程；牢固掌握，并灵活应用恒定总流连续性方程、理想液体元流的能量方程与实际液体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

2.本章各节的教学内容及学时分配： §3-1描述液体质点运动的两种方法 1学时

§3-2流线、迹线、流管、流束、元流、过流断面、断面平均流速 1学时 §3-3流动分类 1学时

§3-4液体微团运动的基本形式 1学时 §3-5有涡流与无涡流 1学时 §3-6液体连续性微分方程 1学时 §3-7恒定总流连续性方程 1学时 §3-8理想液体运动微分方程 1学时 §3-9实际液体运动微分方程 1学时 §3-10恒定元流伯诺里方程 1学时 §3-11恒定总流伯诺里方程 2学时 §3-12恒定气体伯诺里方程 1学时 §3-13恒定总流动量方程 2学时 §3-14恒定平面势流 1学时共16学时

3.本章教学内容的重点和难点：

重点：连续性微分方程，理想液体运动微分方程，实际流体的运动微分方程，恒定总流连续性方程，理想液体元流的能量方程与实际流体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

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难点：连续性微分方程，实际液体的运动微分方程，实际液体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

4.本章教学内容的深化和拓宽：

深化：理想液体元流的能量方程的推广，实际流体总流的能量方程在实际工程中的应用，恒定总流动量方程在实际工程中的应用，恒定平面势流的实际意义。

拓宽：实际流体的运动微分方程在三维流场中的数值计算，理想液体元流的能量方程的推广，实际流体总流的能量方程在实际工程中的应用，恒定总流动量方程在实际工程中的应用，平面势流的应用。

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题：教学方式：讲授——提问——讲授——习题课——实验

注意问题：1）概念、原理、计算方法的理解、掌握。注意实际流体能量方程和动量方程计算断面的选取，以及解题步骤与方法；注意有涡流与势流

2）注意复习高等数学的导数、微分与曲线积分等基本方法 6.本章的主要参考书目：

思考题：3-

1、3-

3、3-

10、3-

13、3-

24、3-

26、3-30、3-

31、3-

38、3-

39、3-41习题：3-

2、3-

5、3-

6、3-

7、3-

8、3-

11、3-

17、3-

19、3-

22、3-

23、3-

26、3-

29、3-31、、3-

32、3-

37、3-

39、3-40、3-

42、3-43 单元教案7 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-1描述液体质点运动的两种方法 1学时 1）欧拉法 2）拉格朗日法

§3-2流线、迹线、流管、流束、元流、过流断面、断面平均流速 1学时 1）流线与迹线 2）流管、流束、元流

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3）流量 4）过流断面 5）断面平均流速。

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题：3-1习题：3-2 单元教案8 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-3流动分类 1学时 1）恒定流与非恒定流 2）均匀流与非均匀流 3）一元流与二元流、三元流 4）有压流与无压流、射流

§3-4液体微团运动的基本形式 1学时 1）微团的四种运动形式 2）速度分解定理

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：讲授提问——学生思考——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题：3-3习题：3-6

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单元教案9 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-5有涡流与无涡流 1学时 1）有涡流 2）无涡流

§3-6液体连续性微分方程 1学时 1）液体连续性微分方程 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题： 3-

10、3-13习题： 3-11 单元教案10 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-7恒定总流连续性方程 1学时 1）恒定元流连续性方程 2）恒定总流连续性方程。

§3-8理想液体运动微分方程 1学时 1）理想液体的特点 2）理想液体运动微分方程 3）理想液体的能量方程

4）理想液体能量方程的应用（比托管）2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授——习题——实验

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4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置：思考题： 3-

24、3-26习题：3-

11、3-

17、3-19 单元教案11 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-9实际液体运动微分方程 1学时 1）实际液体的特点

2）实际液体微团应力分析（本构关系）3）实际液体的运动微分方程。§3-10恒定元流伯诺里方程 1学时 1）恒定元流伯诺里方程 2）恒定元流伯诺里方程的意义 3）总水头线与测验管水头线 4）水力坡度

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置：思考题：3-21习题： 3-

22、3-25 单元教案12 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-11恒定总流伯诺里方程 2学时 1）均匀流与渐变流的压强分布规律 2）恒定总流伯诺里方程（即能量方程）3）能量方程各项意义

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4）能量方程的应用条件与注意事项

5）能量方程的应用（文丘里管）：例题分析

（一）6）能量方程的推广（有分流的能量方程与水泵）：例题分析

（二）2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授、实验 3.本单元师生活动设计：

讲授——实验演示

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置：思考题：3-24习题：3-

23、3-

27、3-28 单元教案13 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-12恒定气体伯诺里方程 1学时 1）恒定不可压气体的伯诺里方程 §3-13恒定总流动量方程 1学时 1）恒定元流动量方程 2）恒定总流动量方程。3）动量方程适用条件 4）动量方程的解题要点与步骤 5）例题分析

（一）2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置：思考题： 3-

38、3-

37、3-41习题： 3-

32、3-

36、3-

39、3-40、新疆水利水电学校

单元教案14 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-13恒定总流动量方程 1学时 1）恒定总流动量方程：例题分析

（二）§3-14恒定平面势流 1学时 1）势流函数的性质 2）流函数的性质

3）势函数与流函数的关系

4）流网 5）复合势流

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授——习题——实验 4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：

思考题： 3-

8、3-

38、3-

39、3-41习题：3-

9、3-

42、3-43

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第四章相似原理与量纲分析

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生掌握流动相似的基本概念，动力相似准则及理解模型设计的基本方法，能应用量纲的和谐原理进行量纲分析。

基本要求：理解几何、运动、动力、初始与边界条件相似的基本概念，掌握各种动力相似准则，特别是重力相似准则、粘性力相似准则，能灵活应用模型律进行模型设计；理解量纲与单位的基本概念，量纲的和谐原理，掌握量纲的基本分析方法：瑞利法与定理。

2.本章各节的教学内容及学时分配： §4-1流动相似的基本概念 1学时 §4-2相似准则 1学时 §4-3模型实验 0.5学时

§4-4量纲分析的概念和量纲和谐原理 1学时 §4-5量纲分析 1.5学时 5学时课外7.5学时

3.本章教学内容的重点和难点：

重点：重力相似准则、粘性力相似准则，模型设计；量纲的和谐原理，瑞利法与定理。难点：动力相似准则，量纲分析：瑞利法与定理 4.本章教学内容的深化和拓宽：深化：模型设计与模型实验

拓宽：模型实验的工程实际问题：三峡工程的模型实验研究 5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题：教学方式：讲授——提问——讲授——习题

注意问题：物理量的量纲单位的记忆；注意观察实际工程的模型实验。6.本章的主要参考书目：

-******

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蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

思考题： 7-

1、7-

2、7-

4、7-

5、7-

14、7-15习题： 7-

3、7-

6、7-

7、7-

9、7-

11、7-12 单元教案27 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §7-1明渠均匀流的水力特征 0.5学时 1）明渠均匀流

2）明渠均匀流产生的条件 3）明渠均匀流的水力特征 §7-2明渠均匀流的计算公式 1学时 1）湿周 2）水力半径 3）谢才公式 4）曼宁公式 5）巴浦勒夫斯基公式

§7-3水力最优断面及允许流速 0.5学时 1）水力最优断面 2）水力最优断面条件

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题： 7-

1、7-2习题： 7-3 单元教案28

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1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §7-3水力最优断面及允许流速 0.5学时 2）允许流速 3）最大允许流速

§7-4明渠均匀流水力计算的几类问题 1学时 1）过流能力的水力计算 2）底坡的水力计算 3）粗糙系数的水力计算 4）渠道断面形式的设计

§7-5无压圆管均匀流水力计算 0.5学时 1）充满度

2）无压圆管的水力要素 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题：7-

4、7-5习题： 7-

6、7-

7、7-9 单元教案29 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §7-5无压圆管均匀流水力计算 0.5学时 3）无压圆管的最大流速与流量 4）无压圆管均匀流的水力计算

§7-6复式断面明渠均匀流水力计算 0.5学时 1）复式断面的水力要素 2）复式断面的水力计算

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2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题： 8-

14、8-15习题： 8-

11、8-12

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思考题： 8-

1、8-4习题： 8-

2、8-

3、8-

5、8-6 单元教案30 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §8-1明渠水流的三种流态、佛汝德数 0.5学时 5）佛汝德数判别流态

§8-2断面比能（单位能量）与临界水深 1.5学时 1）断面比能 2）比能曲线 3）临界水深 4）临界流与临界底坡 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题：8-1习题：8-

2、8-3 单元教案31 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §8-3明渠非均匀渐变流微分方程 2学时 1）明渠非均匀渐变流微分方程 2）明渠非均匀渐变流水面曲线分析 3）明渠非均匀渐变流水面曲线的绘制 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

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讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题： 8-4习题： 8-5 单元教案32 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §8-4水跃与跌水 1学时 1）水跃的组成 2）水跃的功能与作用 3）跃前与跃后水深的计算 4）跌水

§8-5棱柱体渠道非均匀渐变流水面曲线的计算 1学时 1）道非均匀渐变流水面曲线的计算 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题：习题： 8-6

新疆水利水电学校

第九章堰流

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生了解薄壁堰、实用堰、宽顶堰的基本功能与用途，掌握堰流基本的水力计算公式。

基本要求：了解薄壁堰、实用堰、宽顶堰的基本功能与用途，能进行堰流的流量计算。2.本章各节的教学内容及学时分配：

§9-1堰流的基本公式 1学时 §9-2薄壁堰 0.5学时 §9-3实用堰 0.5学时 §9-4宽顶堰 1学时共3学时

3.本章教学内容的重点和难点：重点：堰流基本的水力计算公式难点：堰的流量系数的计算。4.本章教学内容的深化和拓宽：深化：堰的流量系数的影响因素拓宽：工程应用

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题：教学方式：讲授——提问——讲授注意问题：堰的流量系数公式的选取。6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等思考题：9-

1、9-

2、9-3习题：9-

4、9-5 单元教案33

536

新疆水利水电学校

单元教案35 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §10-2渗流模型与达西渗透定律 1学时 1）渗流模型 2）达西渗透定律

§10-3地下水渐变渗流分析 1学时 1）地下水均匀渗流 2）裘皮衣公式

3）渐变声渗流基本微分方程 4）渐变渗流的侵润曲线 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题：10-

1、10-

2、10-3习题：10-

4、10-5

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本课程实验

本课程实验学时共10学时，设5个实验，分别如下：实验一：静水压强特性实验实验二：伯努利方程实验实验三：动量定律实验实验四：雷诺数实验实验五：水击综合演示实验

水力机械蜗壳的研究篇3

关键词：蜗壳；离心泵；水轮机

中图分类号：TH311 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0038-02

1 水力机械蜗壳简介

所谓的蜗壳具体是指蜗壳式引水室，由于该设备的外形与蜗牛壳极为相似，故此常被简称为蜗壳。蜗壳是反击式水轮机当中应用非常普遍的一种引水室，它的主要作用是向导水机构均匀供水，为了确保这一作用的实现，蜗壳的断面都是逐渐减小。较为常见的蜗壳有金属蜗壳和混凝土蜗壳两种，本文重点对金属蜗壳进行研究。金属蜗壳常被应用于高水头的水轮机当中，按照制造方法的不同，金属蜗壳又分为焊接、铸焊和铸造三种类型，其结构类型与水轮机的水头和尺寸有着非常密切的关系。通常情况下，铸焊型和铸造型金属蜗壳多用于直径小于3m的高水头混流式水轮机，由于蜗壳本身的受力情况较为复杂，所以必須根据内水压力进行相应的强度计算，在这一过程中需要假定蜗壳内部的水压力全部由其自身承受，由此确定出蜗壳钢板的实际厚度，保证蜗壳能够正常工作。

对于焊接蜗壳而言，其节数不宜过少，不然有可能影响到蜗壳本身的水力性能，但是这样一来会给制造和安装增添一定的难度，从而导致焊接蜗壳的经济性较差，这也是制约其应用的主要原因之一；铸造蜗壳最为显著的特点是刚度较大，正因如此使其能够承受一定的外压力，所以常被用作水轮机的支撑点并在其上布置导水机构和传动装置；铸焊蜗壳的外壳一般都是采用钢板压制而成，固定导叶和座环则是先铸造再将它们焊接成整体。

2 水力机械蜗壳的相关问题研究

在水力机械中，蜗壳是非常重要的组成部分之一，正因如此，使得国内外的专家学者对蜗壳进行了大量的研究工作，研究的侧重点一般都是在提高蜗壳的水力效率上。

2.1 外特性试验方面的相关问题

利用外特性试验能够获得过流部件的几何参数对水力机械性能的影响规律。以离心泵为例，蜗壳的几何参数具体包括断面形状、隔舌与叶轮外缘的间隙、喉部面积等等。较为常用的蜗壳截面形状大体上有以下四种：矩形、梯形、圆形和梨形。在梯形与梨形断面的蜗壳中，液流主要是从叶轮的出口进入到压水室当中，在这一过程中，液流处于逐步扩大状态，其水力性能相对较为良好，与梨形断面蜗壳相比，梯形断面的蜗壳在结构上更加简单，故此它的应用也比较广泛。因矩形断面蜗壳具有梯形断面蜗壳的所有优点，可适用于各种比转数的泵，其工艺性在这些断面形状中是最好的一种，而圆形断面蜗壳最为显著的优点是受力情况好，适用于大型的高压泵，但水力损失相对较大。有关专家通过试验，对梨形和矩形断面的蜗壳进行比较分析，结果显示，对于低比转数的中小型泵而言，应用矩形断面形状的蜗壳或是梨形蜗壳对泵的水力性能影响不大，所以，具体采用哪一种断面形状的蜗壳可以按照泵的实际结构以及生产制造工艺而定。此外，还有部分专家通过试验论证了蜗壳喉部面积对泵性能的影响，结论如下：当蜗壳喉部面积增大且流量相应增大时，水力损失较小，能够使泵的最高效率点无限偏向于大流量，当蜗壳喉部面积减小且流量也相应减小时，水力损失也会有所减小，此时则能够使泵的最高效率无限偏向于小流量，由此可见，通过改变蜗壳的喉部面积，能够使泵的最高效率点位置发生改变，换言之，改变蜗壳喉部面积可以使泵的性能发生改变，这种做法显然要比改变叶轮的结构参数更加简单易行。

2.2 数值模拟工具

在对水力机械进行研究时，数值模拟是一种非常实用的工具。近年来，随着计算机技术的发展和进步，使流动计算模型和数值求解技术获得了进一步完善，数值计算也随之受到业内专家学者的关注和重视，因其能够模拟出流场的真实情况，所以可对水力机械的性能设计进行指导。常用的流场计算一般都是基于NS方程，并通过建立相应的模型来封闭NS方程，随后采用数值的方法进行离散求解，进而获得流场。通常情况下，对于离心泵蜗壳的计算都是建立在标准的双方程紊流模型这一基础之上。现如今，更多的专家学者开始倾向于将叶轮与蜗壳的流场进行联合计算，从而获得更为符合实际情况的结果，在这一过程中，需要考虑的因素是怎样处理好叶轮与蜗壳之间的相互影响。有的专家对螺旋型叶轮的泵进行了数值仿真计算，并联合计算了蜗壳、叶轮以及顶端间隙的三维流场，在计算过程中采用的是CFX商用软件，通过试验比较和计算结果进一步验证了其准确性。对于计算中蜗壳与叶轮的相互影响方面，采用了一个商用程序，即瞬时滑移界面，它实质上属于一种约束条件，在具体计算过程中能够确保在每个时间步长中将蜗壳与叶轮这两者的计算数据相互传递，并且还能保证动量与流量守恒。

2.3 蜗壳水力设计

对于水力机械而言，蜗壳设计的优劣直接关系到水力机械的整体性能。传统的蜗壳设计主要有以下两种方法：一种是等速度矩法，另一种是等周向平均速度法。这两种方法各具优缺点，采用等速度矩法设计出来的蜗壳具有出流均匀、成轴对称分布等优点，其缺点是蜗壳尾部的过流面积相对较小，致使液流的摩擦损失较大，并且还非常容易形成二次流动；等周向平均速度法与等速度矩法恰恰相反，用该方法设计出来的蜗壳尾部断面较宽，水力的损失相对较少，但出流角沿周向分布不够均匀，导水机构环量沿周向分布也不均匀，从而使得固定导叶的翼型不同。由此可见，若是采用传统的方法进行蜗壳设计，则很难进一步提高水力机械的整体性能，为此，对蜗壳优化设计方法的研究成为水力机械设计人员的非常感兴趣的课题。通常情况下，一个比较完整的优化水力设计程序包括以下内容：初步设计、流场分析、性能预测以及优化设计。在这些内容中，优化设计是最为关键的环节之一，通过对大量相关的文献进行研究发现，有很大一部分优化设计采用的是损失极值法，该方法具体是指建立各个损失与相关参数之间的关系，并在确保设计工况的流量与扬程不变的基础上，通过参数的不同组合方式来使水力损失达到最小值。

3 结语

综上所述，水力机械蜗壳的研究是一项较为复杂且系统的工作，由于该领域中涉及的内容既多且广，所以还有许多问题值得深入具体的研究。因超低比转数蜗壳效率对于水力机械具有非常重要的作用，应进一步加大对其的研究力度。除此之外，还应加强对蜗壳内的两相流动机理及设计方法的研究，这对于提高水力机械的性能具有非常重要的现实意义。

参考文献

[1] 郭鹏程，罗兴锜，刘胜柱.离心泵内叶轮与蜗壳间耦合流动的三维紊流数值模拟[J].农业工程学报，2008，（5）.

[2] 孟瑞锋.基于UG的离心泵蜗壳参数化三维造型软件二次开发的研究[D].兰州理工大学，2012.

[3] 袁建平，付燕霞，刘阳，张金凤.基于大涡模拟的离心泵蜗壳内压力脉动特性分析[J].排灌机械工程学报，2010，（7）.

[4] 陈婧，张运良，马震岳，王洋.不同埋设方式下巨型水轮机蜗壳结构动力特性研究[J].大连理工大学学报，2009，（7）.

水力建设篇4

关键词：民主,管理,推进,企业

1 开展企业民主管理工作的基本情况

1.1 职代会基本情况

大唐岩滩水力发电有限责任公司(简称岩滩公司)于1995年6月独立建制,1996年1月成立工会组织。工会组织自成立以来,严格按照《工会法》和《职工代表大会制度》的有关规定,每5年召开一次职工代表大会(简称职代会)进行工委会任期届满换届选举,保证职代会的工作机构能真正体现广大职工的意愿;每年年初召开一次职代会,履行国家法律赋予职代会的职责和权利,为职工参与企业民主管理和行使民主管理权力搭建规范、有序的平台。

1.2 组织开展职代会日常工作

岩滩公司成立建制以来,积极按照《职工代表大会制度》的规定和要求,在成立和完善工委会七个专门委员会负责组织机构的基础上,深入扎实地开展职代会的日常工作。

1.2.1 结合实际切实抓好职代会制度建设

岩滩公司以《工会法》《中国工会章程》《职工代表大会条例》《职工代表大会工作规范》《企业民主管理规定》等国家法律和上级制度、规范为依据,不断完善职代会制度建设,为建立规范、有序的民主管理和监督秩序提供强有力的制度保障和政策支撑,保证了公司职代会各项职能运作的正常化、规范化和制度化。

1.2.2 通过职代会积极维护职工权益,推进民主决策

(1)通过每年定期召开职代会,重点听取、审议和通过总经理、党委、工会三大报告,审议财务、审计、业务招待费用及年度预算报告等,落实职工对企业生产和经营管理的知情权、建议权及监督权。

(2)通过开展提案和合理化建议征集工作,征集职工对公司生产、经营、科技、人才、劳动保障、后勤服务等各方面的建议,为广大职工参与企业民主管理提供了合法渠道,为了解职工的需求及心声提供了有效途径。

(3)通过职代会联席会议制度,明确在职代会闭会期间,公司重大问题和涉及职工切身利益的重大决策方案必须提交职代会联席会议讨论决定,切实维护职工参与民主管理和民主决策的权益,提高职工主人翁地位和作用。

(4)明确各专门委员会的职责并落实到位,确保广大职工享有生活福利和劳动保护,确保广大职工对干部工作的监督权、评议权、表决权及对劳动争议和劳动纪律的申诉权、话语权等,都能得到有效行使和保障。

1.3 扎实推进厂务公开,强化制度建设力度

岩滩公司紧紧围绕“落实职工对厂务的知情权”这个关键核心,形成党政齐抓共管、各部门团结协作、广大职工共同监督的良好局面,使厂务公开制度得到认真实践和不断深化,扩大了企业的民主范围,拓宽了企业的民主渠道,打造了和谐、阳光的民主文化,进一步推进了企业的管理和发展。

岩滩公司对公司经营、管理、改革、改制等重大决策方案,以及工程项目、财务费用、物资采购供应、工资和奖金分配、用工和福利制度、干部人事任免、民主评议干部、领导干部廉洁自律、发展党员、人才评价、公寓房安排、业务招待费用、电话费用等厂务公开内容进行不断地调整、充实、完善、丰富,进一步创新以职代会为基本形式的职代会联席会议方式,对需要公开的内容在规定时间、规定范围、规定形式下向职工发布、公示和公告,保证公开内容的及时性、真实性和有效性。

1.4 进一步完善职工董事、监事制度机制

一是加强组织建设。岩滩公司原为电厂模式管理,2007年进行公司化改组并组建董事会和监事会,设职工董事和职工监事各1名,由职工代表大会民主选举产生。第一届职工董事因两次人员调离先后进行了增补;职工监事经提名并选举,由现任工会主席担任至今。

二是规范运作机制。公司的经营机制虽然改变,但职工参与民主管理的权利不变。岩滩公司改制以来,通过贯彻落实职工董事、职工监事制度,使职工董事、监事工作常态化,让职工董事、职工监事以职工利益代表者和维护者的特殊身份参与民主决策、民主管理和民主监督,发挥了以下3个方面的积极作用:一是源头参与作用。由职工董事、职工监事负责把职代会对重大决策、重要事项的审议意见、职工群众普遍关心的热点问题及职工代表的有关意见和要求,直接反馈到公司的高级管理层,参与制定重大决策和重大事项的决定,并提交股东会审议通过执行。二是源头维护作用。关注并维护好企业整体利益和职工的经济权利、民主权利,把源头维护作用的文章做好、做实,落实到具体事项中。三是源头监督作用。充分利用职工监事对董事会、经理层、高管层决策过程的全程监督、对高层干部职务行为的合法监督和对重大事项的跟踪监督,确保公司合法经营、规范管理、高效运作及国有资产的保值增值。

2 开展民主管理工作的难点与启示

随着民主管理在企业发展建设中的作用不断显现,其受到企业重视的程度越来越高。为了进一步改进工作,扩大企业民主管理的成效,下面就岩滩公司在具体工作中遇到的难点和问题做总结,并给予一些启示。

2.1 职代会提案工作存在的问题及启示

一是收集到的提案呈现“三多三少”状态:涉及后勤、服务、保障方面的提案偏多,涉及生产、科技、安全方面的提案偏少;发牢骚、提意见的偏多,建设性、可行性的意见偏少;小改良的点子偏多,出高效益的金点子偏少。二是提案落实工作存在难度,因提案一般涉及众多复杂因素,牵扯和需要协调的事项多,致使部分责任部门有畏难情绪,落实提案不积极或敷衍了事。

启示:提案能否得到及时、有效的落实,关键取决于管理层的重视程度、职能部门的协调跟踪到位程度和责任部门的态度3个因素。

2.2 职代会代表结构存在的问题及启示

《企业民主管理规定》中规定:中层以上管理人员和领导人员一般不得超过职工代表总数的20%。但在实际操作中发现,领导人员作为职代会的代表参加会议,有利于他们与职工的零距离交谈,使职工感觉更真实,使工作效果更真切;有利于领导解释其在工作中的想法和做法,力求赢得职工的理解和共鸣;有利于领导了解职工的意见和真实想法,有针对性地改进工作。

启示:有利于工作开展和解决问题,有利于增进了解和促进关系,有利于企业和个人实现共赢,这是民主管理工作的出发点和归宿。

2.3 职代会民主评议领导干部工作存在的问题及启示

职代会民主评议领导干部与干部管理部门的年度干部考核工作很难达到时间和工作安排上的统一。事实上,目前公司领导班子和领导成员的年度考核工作是由分公司统一部署和安排,考核测评结果也是由分公司进行汇总、统计及考评,并在一定范围内反馈。职代会民主测评领导干部的功能仅仅表现为“听取述职报告和参与测评打分”,却无法知晓考评结果和对领导人员提出奖惩建议。

启示:需要上级部门与基层企业共同做好沟通、协调和对接工作。

2.4 选举工作存在的问题及启示

因经验不足和准备不够充分,公司首届工会主席的选举遭遇首选失败,给后来几届选举工作敲响警钟。

启示:选举工作是一项深入、广泛和具有群众性特点的工作,做好民意调查和前期的筹备、组织、发动工作至关重要。

2.5 厂务公开存在的问题及启示

在实际工作中,工会作为日常检查、监督部门,常常受专业知识限制、获取信息渠道有限及其他因素的影响,对某一具体事项或内容的公开难以准确把握其程度、范围或形式,导致检查和监督不到位,让职工心中有疑问和不理解。

启示:工会干部应加强业务工作及与关联部门的沟通协作,应积极配合相关部门做好公开项目情况的解释说明工作。

2.6 职工董事、监事制度的落实过程中存在的问题及启示

一是公司“新三会”和“老三会”之间的矛盾关系依然存在,职工对“新三会”的运作过程不了解,对职工董事、监事的身份和职权不清楚,影响和妨碍了职工董事、监事的履职效能。二是“新三会”对职工董事、监事参与议事的规则不明确、不清晰,导致职工董事、监事参与议政得不到合法的话语权,在代表和维护职工的权益上打了折扣。

启示:完善职工董事、监事议事规则,深入开展《公司法》、公司章程的学习宣传活动,有助于提高职工的认识,进而全面、有效地落实职工董事、监事制度。

3 开展企业民主管理建设的主要体会

岩滩公司独立建制近二十年来,始终坚持依靠广大职工的智慧和力量办好企业,做优企业,不折不扣地按照国家法律、法规及相关规定开展民主管理制度和机制建设,坚决维护好职工的主人翁地位和合法权益,营造民主文化的大气候、大环境,使企业在发展中和谐,在和谐中进步,在进步中做强做优。主要体会和收获概括为以下“五个坚持”。

(1)坚持大局方向。自觉接受党的领导,围绕企业中心,服务企业大局,创造性地开展工作,是企业民主管理工作的基本前提和根本方向。

(2)坚持主体作用。企业实行民主管理必须全心全意依靠全体职工,发挥职工的主人翁和主力军作用。企业脱离职工群众,把职工群众放在一边自己干事情,与职工不同心、不同道、不契合,其后果只能是职工群众也把企业的事情撂在一边,把高层撂在一边,把企业想干的事搞砸、弄糟。

(3)坚持核心内容,紧盯“三个必须”不放松。在企业的民主管理工作中,必须突出和发挥工会的维护和监督职能,切实维护和代表职工的合法权益,坚决依法监督各项民主权利的有效落实。只有这样,才能真正让企业的民主管理落到实处,得民心、服众望。

(4)坚持制度支撑。健全各项民主管理制度,坚持依法治企、依法行政、依法经营,能够有效地保证职工参与企业决策和监督企业管理的常态化和制度化,提高企业民主管理的科学化水平。

(5)坚持地位提升。只有主管部门经常深入基层,加强领导和对具体工作的检查、指导,并着力为基层企业呼吁领导重视和在解决难点问题上给予政策支持和帮助,才能使基层工会组织在企业中有地位、受重视、说得上话、办得成事,才能有效贯彻落实企业的各项民主管理规定,实现真正意义上的民主管理和民主监督,有力地推动企业科学发展。

4 结语

水力学学习心得篇5

转眼之间，这学期就过完了大半的日子。我们这学期的课程就要完成了，回头想想，还真是感慨万千啊。

我们这学期的水力学是由韩老师教授的。他是一个非常风趣的人，他知道我们学土木房建的人不是特别的重视这门课程，所以在上课的时候，为了提高我们的听课率，他就会不时的给我们讲一些他自己的人生故事或者说一些他在工作中与我们这个专业相关的工作经历来启迪我们。韩老师是一个很会讲故事的人，因为每次讲故事时我们都听得很认真，比听课认真多了，总是逗得我们全班哈哈大笑。我们也跟随着韩老师的脚步，学会了什么是静水压、什么是恒定流和非恒定流、什么是水头损失、什么是倒虹吸、什么是谢才公式，我们也学会了在大学阶段要做的三件大事：学好自己的专业，它将是我们立足社会的“天斧神兵”；锻炼好自己的身体，它是将来革命的本钱；找个女朋友，不要总是宅在寝室里，谈一场轰轰烈烈的恋爱。

下面就是我学完水力学这门课程后对它的一些浅薄的认识。首先，我已经清楚的明白了水力学主要是研究以水为代表的液体的平衡和机械运动规律及其实际应用的一门科学。从学科的角度来看，水力学是介乎基础科学和工程技术之间的一门科学。一方面根据基础科学中的普遍规律，结合水流特点，建立理论基础，同时又紧密联系工程实践发展科学内容。另外我还知道水力学的应用是非常广泛的，在各类工科中都有它的身影。

1、一方面，它在水利建设中非常的重要。水力学在水利建设中的主要任务是研究水流与边界的相互作用，分析在各种相互作用条件下所形成的各种水流现象和边界上的各种力的作用（例如，水流与堰作用，形成各种形式的堰流与闸门作用形成闸孔出流等），为水利工程的勘测、规划、设计、施工和运转管理等方面提供合理的水力学依据。

2、另一方面，它在土木工程的各个领域也有大量的涉猎。当修建大坝时，必须考虑当渲泄洪水时，要确定校核大坝所能够通过的流量，以确保大坝安全泄洪；或已知泄量，确定大坝的溢流宽度。在围堰修建、桥渡设计、基坑排水、地基抗渗稳定、给水与排水管渠及给水与污废水处理、构筑物的设计和给排水系统的运行管理等过程都会遇到一系列的水力学问题。所以只有学好水力学课程，才能正确地解决工程中所与到的水力学方面的设计计算、运行管理与测试等问题。我们对水力学的主要研究方法有理论分析法、试验研究法和数值模拟法，三种方法相互结合，为发展水力学理论和解决复杂的水力学问题奠定了基础。

我们还清楚的知道水力学是以研究水为代表的液体的宏观机械运动规律，及其在工程技术中的应用。水力学包括水静力学和水动力学。

水静力学研究液体静止或相对静止状态下的力学规律及其应用，探讨液体内部压强分布，液体对固体接触面的压力，液体对浮体和潜体的浮力及浮体的稳定性，以解决蓄水容器，输水管渠，挡水构筑物，沉浮于水中的构筑物，如水池、水箱、水管、闸门。堤坝、船舶等的静力荷载计算问题。

水动力学研究液体运动状态下的力学规律及其应用，主要探讨管流、明渠流、堰流口流、射流多孔介质渗流的流动规律，以及流速、流量、水深、压力、水工建筑物结构的计算，以解决给水排水、道路桥涵、农田排灌、水力发电、防洪除涝、河道整治及港口工程中的水力学问题。

水力学作为学科而诞生始于水静力学。在国内，据记载，4000多年前的上古时代就有大禹治水。在战国末代至秦代更是修建了都江堰、郑国渠和灵渠三大水利工程。在国外，公元前250年，阿基米德在《论浮体》中，阐明了浮体和潜体的有效重力计算方法。1586年德国数学家斯蒂文提出水静力学方程。十七世纪中叶，法国帕斯卡提出液压等值传递的帕斯卡原理。至此水静力学已初具雏形。水动力学的发展是与水利工程兴建相联系的。公元前三世纪末，中国秦代修建规模巨大的都江堰、灵渠和郑国渠。汉初利用山溪水流作动力。此后在历代防洪及航运工程上积累了丰富的经验。但是液体流动的知识，在中国相当长的时间内，在欧洲直至15世纪以前，都被认为是一种技艺，而未发展为一门科学。文艺复兴期间，意大利人达·芬奇在实验水力学方面获得巨大的进展，他用悬浮砂粒在玻璃槽中观察水流现象，描述了波浪运动、管中水流和波的传播、反射和干涉。

十八世纪初叶，经典水动力学有迅速的发展.欧拉和丹尼尔第一·伯努利是这一领域中杰出的先驱者。十八世纪末和整个十九世纪，形成了两个相互独立的研究方向：一是运用数学分析的理论流体动力学；一是依靠实验的应用水力学。开尔文、瑞利、斯托克斯、兰姆等人的工作使理论水平达到相当的高度，而谢才、达西、巴赞、弗朗西斯、曼宁等人则在应用水力学方面进行了大量的实验研究，提出了各种实用的经验公式。十九世纪末，流体力学的发展扭转了研究工作中的经验主义倾向，这些发展是：雷诺理论及实验研究；雷诺的因次分析；弗劳德的船舶模型实验；空气动力学的迅速发展。二十世纪初的重要突破是普朗特的边界层理论，它把无粘性理论和粘性理论在边界层概念的基础上联系起来。

自从二十世纪以来蓬勃发展的经济建设提出了越来越复杂的水力学问题：高浓度泥沙河流的治理；高水头水力发电的开发；输油干管的敷设；采油平台的建造；河流湖泊海港污染的防治等。使水力学的研究方向不断发展，从定床水力学转向动床水力学；从单向流动到多相流动；从牛顿流体规律到非牛顿流体规律；从流速分布到温度和污染物浓度分布；从一般水流到产生渗气、气蚀，引起振动的高速水流。以电子计算机应用为主要手段的计算水力学也得到了相应的发展。水力学作为一门以实用为目的的学科将逐渐与流体力学合流。

水动力学的数理分析首先是根据问题的客观条件和生产任务或理论要求，对所研究的液体建立力学模型，提出假设，使分析简化。最常用的力学模型有连续介质模型，将由分子组成、分子之间有空隙的的非连续液体看作分子紧密相依没有空隙的连续介质；不可压缩流体模型，将受压收缩、受热膨胀、有弹性的液体，看作无弹性密度不变的不可压缩流体；无粘性流体模型，将流动时因粘性作用产生内摩擦力的液体，看作粘性不起作用，无内摩擦力的流体；理想液体模型，不可压缩无粘性的液体。力学模型确定后，以相适应的运动学和动力学基本方程式为工具，结合起始条件和边界条件，进行各种流动的质量平衡、动量平衡和能量平衡分析，求出所需要的各种变量。以上就是我所知道的一些水力学方面的知识，至于一些水力学中所学到的公式和计算方法等，我就不详细的说明了。

通过对水力学的学习，使我开始真正的认识了这门学科，我发现我也越来越喜欢这门学科了，因为通过使用其中的知识我们可以解决一些我们日常生活中与它有关联的问题。

“干式水力按摩舱”等10则篇6

这是一种新型干式水力按摩舱。它的特点是使用者与水隔离，可着衣按摩。采用瀑布式36道喷射水柱，从头部到脚趾来回做立体三面按摩。按摩区域可设定在身体的任何一个单点或部位，以加强局部按摩效果。

该按摩舱采用微电脑自行操控，可根据使用者设定的不同温度、水柱压力、频率做表层、中层或深层按摩。使用者也可根据需要仰卧、俯卧或侧躺进行按摩。可以用一般水温按摩，也可用40℃温水按摩，以提高疗效。按摩一次10-20分钟，即可达到全身指压按摩的效果，可以使您迅速消除疲劳，令您神采再现。

硬币兑换机

在地铁车站、公用电话、无人售货机或者其他服务性机器只接收硬币的场所，当你需要办事而又没有硬币可兑换的时候，你一定很着急。如图所示的硬币兑换机可解除你的烦恼，只要你把5～10元人民币放入兑换机的口内，相同金额的硬币就会从硬币口出来，十分方便。硬币兑换机内设有2个硬币钱箱，总容量为12000枚的1元硬币。换币速度10元为3秒，5元为2秒。该机内还设有纸币识别器，对纸币进行1200个点阵光谱扫描，以确保纸币真伪的分辨。

“玉米随身听”

日本索尼公司近日宣布，该公司采用了以植物为主要原料的塑料制造电子设备外壳的技术，并且计划在一款头戴式立体声耳机“随声听”中采用。植物原料的塑料以从玉米中提炼的聚乳酸为基本原料。在过去，此类材料的物理特性使其不足以作为耐用电子消费品的外壳。经过改进，聚乳酸的耐久性、耐热性、耐冲击性以及可成形性得到了提高，从而成功地用于电子设备外壳。

植物原料塑料在废弃以后，可在微生物和氧化的作用下缓慢地被分解，最终成为二氧化碳、水以及无机物质。由于该材料不含有卤素物质，因此在焚烧时不用担心产生二恶英。事实上，该材料还可以回收再利用，如果热成形为透明薄膜则可以用作包装材料。

固体也能轻如烟

美国国家宇航局研制出一种新型气凝胶，这种气凝胶呈半透明淡蓝色，重量极轻，因此人们也把它称为“固态烟”。它的主要成分和玻璃一样也是二氧化硅，但因为它99．8%都是空气，所以密度只有玻璃的1‰。

别看这种气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200℃时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。由于具备这些特性，气凝胶便成为航天探测中不可替代的材料，俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行热绝缘。

医用智能金属支架

朝鲜科研人员最近开发出以智能金属材料制成的医用支架，并成功地用于人体心血管扩张术和尿道扩张术。

科研人员经过长期研究，首先开发成功“形状识别合金”，然后掌握了金属支架的加工和制作方法。接着，科研人员研制出各种规格的合金丝，并将热处理识别方法导入合金丝，使之能感应人体温度并主动调整形状。然后，他们将合金丝制成各种医用金属支架，还制造出了将这种医用金属支架导人体内的设备。

经过试验，这种金属支架安全可靠，适应各种身体状况。鉴于此，科研人员最近将这种智能金属支架，用于部分心脏病患者的冠状动脉扩张术和前列腺肥大患者的尿道扩张术，这些手术均获得成功。

数码打印自动贩卖机

数码影像相对于传统影像的最大好处就是“所见即所得，所得即所有”。眼下，在国外一些大城市，街头自助打印数码照片的设备已经应运而生。富士公司最近推出“数码打印自动贩卖机”，它的外形酷似自动提款机，机体上设有SM卡、CF卡、记忆棒的读取设备。它可以放在街头、景区或者商场内，十分方便。

该数码打印终端采用了一种全新打印方式：光固着型直接感热记录。同时，它还采用了新开发的图像处理方法，可以实现高清晰度打印。为了便于操作，显示器采用了触摸屏。

为了方便使用者将手中的普通银盐照片转化为数码照片打印出来，它还配备有一个扫描平台，用户可以直接将普通照片扫描输入后，用标准纸和富士数码打印专用纸打印出来。

电子感应垃圾桶

这种垃圾桶靠红外感应，桶盖可自动开启或关闭。当人的手或物体接近投料口(感应窗)约15厘米时，桶盖会自动开启；垃圾投入完毕后，桶盖又会自动关闭。该垃圾桶也可手动开启或关闭。这种产品使用干电池，以一个垃圾桶每天开启和关闭20次计算，4节1号电池可用6个月左右。

纳米造手机屏幕摔不坏

据报道，台湾工研院目前正在运用纳米技术开发手机等小型电子产品用“微型燃料电池”。它可以让物质在纳米尺寸时产生极大的能量，但目前如何控制热能是开发中的技术瓶颈，即如何获得大量能量，又不让电池烫伤使用者。

除用纳米技术研发手机电池外，科研人员还打算将它用到LCD显示屏中，取代玻璃材料，从而改善LCD显示屏的强度。在保证高透光性的同时，保证它有韧性、不易摔破。预计所有采用LCD显示屏的电子产品均将得益于这一技术，手机当然也不例外。

斟酒机器人

万代开发出了能够向杯中斟酒的机器人“释斟”。这款机器人具有简单的语音识别功能，可以一边问候顾客一边往杯中倒饮料，还可以进行100句以上的模拟对话。

这种新款机器人放置在一个小型吧台处，它的手臂从手腕处开始安装着可放饮罐的托架。如果按一下前面设置的“斟酒按钮”，手臂会旋转并开始斟酒，当听到“噢，好了”的声音或者按下结束按钮时，手臂会转回原处停止斟酒。其大小为宽260×长265×高300mm，不包括电池重约1500g。使用两节2号电池驱动。可以放入的饮料罐的大小为350mL和500mL。

万能蒸烤箱

万能蒸烤箱拥有全自动的测量功能和精确的烹调程序，能自动精确测量食物的质地、水分、色泽、香脆度等，从而自动调节出最理想的火候，达到十全十美的烹饪效果，而且能同时烹煮几道菜。

食物是否美味，炉子调节的火候足决定性的因素。万能蒸烤箱的控制仪能同时配合各种菜式。

该蒸烤箱还具有自动清洗功能，每当烹调工作一结束，便可自动清洗，您只需指头轻轻一按，蒸烤箱就可以自动清洗干净，十分卫生，而且最顽固的污渍也能清洗干净。

土石坝水力劈裂篇7

笔者认为, 水力劈裂破坏是一种“局部破坏”, 这种局部破坏形成的必要条件是存在局部的应力集中, 它是由局部过大的水力梯度引起, 表面水压力则相当于水力梯度无穷大。土石坝心墙水力劈裂的发生, 必须同时具备两个物质条件, 即心墙中存在强透水的渗透弱面[裂缝或缺陷) , 以及心墙材料的渗透性要足够的小。心墙是用来防渗的, 后者自然满足。假设心墙是由完全均质的材料组成的.且无任何裂缝或缺陷存在, 即心墙内各点的渗透性完全相同。无论高水位或是低水位, 库水压力总是垂直于心墙上游面的。由于心墙内各点的渗透性完全相同, 渗入心墙水体形成的浸润线形态必然是光滑曲线。无论是蓄水初期还是稳定渗流期, 心墙内浸润线以下各点的孔隙水压力沿竖向坝轴向分布必然是连续变化的, 即不会出现集中的水头梯度, 也就不可能产生使心墙开裂的应力状态。如心墙是非均质的, 且在上游面存在局部裂缝或碾压软弱区形成局部渗透弱面, 则由于裂缝或缺陷的渗透性比周围心墙材料的渗透性大得多, 蓄水时, 水迅速进入该裂缝或软弱带, 产生作用于裂缝两边的水压力, 形成水楔。当作用于裂缝或缺陷边界的水压力足够大并达到土体抗拉强度的临界值时, 裂缝就会扩展, 从而水力劈裂发生。相反, 如心墙料的渗透系数较大, 则进入裂缝或缺陷的水很快就渗入心墙内部, 并形成稳定渗流, 难以形成集中的水力梯度, 当然也就不会发生水力劈裂。实际工程中, 由于高坝应力拱效应较强, 可能导致心墙局部裂缝, 同时由于工程量巨大, 心墙施工碾压时, 出现局部碾压不够密实的情况是很有可能的, 因此, 前面提到的两个物质条件中的第一个也是能满足的。

2 水力劈裂分析新方法

由上面分析可知, 水力劈裂的力学条件是进入裂缝水体形成水压楔劈效应。因此, 判定水力劈裂的发生与否和模拟水力劈裂的发展过程, 就必须分析库水进入裂缝后对裂缝周围土体的楔劈作用, 合理考虑水压力的形成和分布形式。

心墙裂缝通常并不一定是真正意义上的裂缝, 更多情况应该是具有较强透水性的缺陷。库水进入裂缝的过程中存在着水头损失, 造成作用于裂缝两侧的水压力沿裂缝长度的分布并不是均匀的。另外, 水体进入裂缝后, 还会向裂缝两侧土体中渗流, 这使得作用于裂缝面的水压力梯度减小, 在一定程度上降低了楔劈效应。很明显, 水压力梯度的大小与水库蓄水速率、心墙土料的物质组成、力学特性和库水水温等许多因素有关。要全面考虑这些因素, 目前还存在不少困难为使问题简化, 同时也便于说明, 这里假定库水进入裂缝过程中没有水头损失, 而且忽略水体向裂缝两侧土体的渗流, 再假定裂缝面是水平面或竖直平面。这时可假定裂缝内的水压力为均匀分布, 且大小等于相同高程处的库水静水压力, 见图1。这种假定应该偏安全。在裂缝扩展过程中, 水体进入新扩展的裂缝区域与新裂缝的形成不是同步的, 而是新裂缝的形成先于水体的进入, 使得新裂缝区域水压力的分布沿裂缝应是减小的。对于裂端而言, 由于空隙狭小和水体进入的滞后, 可以假定水压力为零, 也就是可以假定裂端若干裂缝单元裂缝面上的水压力为三角形分布。

在土石坝的有限元分析中, 常进行三维计算分析其应力变形。如果利用三维有限元分析水楔引起的水力劈裂, 将十分麻烦。为此, 本文建议了一种平面应变条件下的水力劈裂判定方法。

三维有限元计算结果显示, 心墙中一般竖向应力接近大主应力, 坝轴向应力接近中主应力, 上下游方向应力接近小主应力。即使小主应力小于上游水压力, 也不致产生贯通上下游的裂缝;而如果中主应力小于上游水压力, 则有可能产生垂直于坝轴线的竖直水力劈裂缝, 并且, 可能贯通上游心墙。因此, 该方法针对各水平剖面进行分析, 该平面的一个方向为上下游方向, 另一个方向沿坝轴向 (如图2) 。要判定的是心墙是否会沿垂直于坝轴线的面 (中主应力面) 劈裂。

水力劈裂的计算分析具体步骤如下: (l) 用三维有限元方法计算模拟坝体施工、蓄水过程, 获得坝体应力场。

(2) 建立水力劈裂分析的平面有限元模型。在坝体的三维有限元网格内截取不同高程的水平面 (如可分别在坝高的1/5, 2/5, 3/5和4/5处各取一个水平面) , 水平面沿坝轴向的宽度不大于坝顶长度的1/3, 且位于坝体中部 (如图2所示) 。依据材料分区, 对所截取的水平面即图2所示的范围进行网格自动剖分, 生成用于水力劈裂分析的二维有限元网格。对预裂缝部位, 网格适当加密。

(3) 平面有限元模型单元信息赋值。依据三维有限元的计算成果, 用二元拉格朗日插值方法对生成的二维有限元网格中的各单元赋值, 包括单元的材料参数和应力应变状态。

有限元模型的建立与常规有限元方法相同, 即坝体结构不同部位的单元为4结点等参单元。裂缝单元也用4结点等参单元, 只是裂缝单元的材料取为软材料。事实上, 在有限元模拟中用软材料代替结构中的无材料部分是常用的处理方法。况且, 土石坝心墙中的裂缝或缺陷可能是张开的, 更可能是透水性很强的充填松软上体的区域。因此, 只要裂缝材料的力学性能取得远小于周围土体的力学性能, 用裂缝软材料模拟裂缝的方法, 所引起的计算误差是可以忽略的。

(4) 计算分析发生水力劈裂的可能性。依据建立的平面有限元模型, 根据上游水位计算裂缝两面上的水压力进行有限元演算, 得坝体应力变形, 确定裂缝端部单元的应力。如果计算得到裂端出现拉应力, 并且超过心墙土体抗拉强度的临界值, 即可判定发生水力劈裂。裂缝扩展后, 水体进入新扩展的裂缝, 水压力也作用于新的裂缝面, 则在有限元计算中将裂缝端部沿裂缝方向的非裂缝单元改为裂缝单元, 同时调整裂缝内的水压力分布, 并重新计算结构的应力变形。如此反复计算结构应力变形和判断水力劈裂是否发生, 直至不再发生水力劈裂或裂缝已经贯穿心墙。

3 结语

一般认为, 心墙坝水力劈裂的产生主要是由于应力拱效应导致心墙应力降低而引起。由于坝壳较硬, 心墙较软, 心墙沉降大, 其部分自重应力会传递到坝壳而导致心墙内应力下降, 尤其是竖向应力。竖向应力减小严重时, 导致竖向应力出现拉应力, 心墙会直接出现水平分布的拉裂缝, 不严重时也可能出现上游水压力超过心墙应力的情况, 从而水压力将心墙劈裂拉开。对于低土石坝水力劈裂判断己经积累了大量的经验, 而且, 低坝水头较低, 心墙拱效应轻, 发生水力劈裂司能性相对较小。心墙堆石坝越高, 心墙拱效应就越强烈, 水力劈裂发生的可能性就越大, 严重时甚至导致溃坝事故, 后果将不堪设想。因此, 研究更为合适的分析方法来判断高土石坝心墙是否发生水力劈裂变得尤为重。

摘要：我国现有水库8.7万多座, 大型水库的大坝70%以上是土石坝, 而中小型水库的大坝90%以上是土石坝。随着施工技术的逐步发展以及大型施工机械的应用, 坝高不断增加。在我国, 己有多座200m甚至300m以上的高土石坝正在建设或设计论证之中。对低坝, 经验比较成熟, 而高坝建设中仍有不少问题有待解决, 其中水力劈裂就是一个非常重要的问题。

关键词：土石坝,水力劈裂,分析

参考文献

[1]黎汉皋, 陈江.小浪底水利枢纽主坝施工技术[J].中国水力发电年鉴, 2000/01/01.

供热系统水力失调篇8

1.1供热系统水力失调是指供热管网各热力站 (或热用户) 在运行中的实际流量与规定流量的不一致现象。也就是说, 供热管网不能按用户 (热力站或热用户) 需要的流量 (热量) 分配给各个用户, 导致不同位置的冷热不均的现象。1.2供热系统水力失调的程度用水力失调度来衡量。水力失调度定义为热力站 (或热用户) 的实际流量与规定流量的比值, 其数学表达式是:X=G/G0式中, X为水力失调度;G为实际流量 (m3/h) ;G0为规定流量 (m3/h) 。1.3水力失调有三种情况:当系统各个用户的水力失调度分别都大于或小于1时, 称为一致失调。当系统各个用户的水力失调度有的大于1, 有的小于1时, 称为不一致失调。当系统各个用户的水力失调度分别都相等时, 称为等比失调。无论是哪种情况的水力失调, 其结果不是导致用户过热就是导致用户过冷。要解决水力失调问题首先要了解产生水力失调的原因。

2 供热系统水力失调产生原因。

2.1工程设计是根据水力学理论进行计算而选取相应的数据, 而实际管材的数值与标准是有差别的。2.2由于施工条件的限制, 使管路的实际情况与设计情况有很大的不同, 供热管网在实际运行中不能达到平衡。2.3管网建成后系统中用户的增加或减少, 使原有的水力平衡遭到破坏, 要求管网流量重新分配而导致水力失调。2.4系统中用户用热量的增加或减少, 即用户流量要求的变化, 也要求网路流量重新分配而导致水力失调。2.5管网维护不当, 使管网水力平衡受到影响。

3 水力失调调节方法。

在实际水力平衡调节中, 我们通过学习, 考察。根据管网现状先后实际运用了调节阀法, 平衡阀法, 自力式流量控制阀法, 现介绍如下:3.1调节阀法。在供暖工作中, 经常应用是闸阀、截止阀, 而这两种阀门的调节性均较差, 做不到线性调节, 如闸阀当开度达到50%后, 其流量基本就不再随开度而增大了。因此, 近年来能够做到线性调节的调节阀在供暖行业得到广泛的应用, 调节阀通过改变阀芯与阀座的节流面积, 做到了开度与流量的线性关系, 再配以便携式超声波流量计, 可以完成水力工况的初调节, 但由于单位面积流量的严格控制和热网系统面积比较大 (二网换热站面积在10万m2~18万m2) 这种方法效果就不太明显了。3.2平衡阀法。平衡阀是一种具有良好调节流量功能的阀门, 它借助专用仪表, 使该阀成为定量的调节装置。但是这种方法只能在管网系统压差稳定的前提下才能做到流量平衡调节。如遇压差变化或负荷增减时, 全系统又需要重新做流量平衡调节, 这种阀不能进行动态下的平衡, 因此对于二次网来说使用起来不是很方便。3.3自力式流量控制阀法。自力式流量控制阀是一种利用管道系统自身具有的压差, 机械的作用在自动调节的阀瓣上, 不需要外加动力, 既可以自动消除系统剩余压头, 确保调节流量恒定的功能。它的调试也很方便简单, 即打开刻度尺密码保护罩套后, 根据单体楼房所需循环流量把流量值调到所需流量刻度线即可, 流量一经设定后, 不受管道系统压差变化或负荷增减的影响, 可以始终保持恒定。它的流量精度在4%, 失调度可在0.9~1.1范围内。

为了使我们的供热质量迅速提高, 供暖达到小康, 供热单位都在力所能及的使用一些较先进的设备和技术。二次网的水力调节是影响供暖质量的重要因素之一。在二次网单个换热站面积较小时可采用调节阀或平衡阀来调节流量, 当二次网单个换热站面积较大或水力工况较复杂时采用自力式流量控制阀调节流量。

参考文献

[1]贺平, 孙刚.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 1993.

水力喷砂射孔参数设计优化篇9

一、水力喷砂射孔技术

1. 主要机理。

水力喷砂射孔是将流体通过喷射工具, 将高压能量转换成动能, 产生高速射流冲击 (或切割) 套管或岩石形成一定直径和深度的孔眼。为了达到好的射孔效果, 在流体中加入石英砂或陶粒等, 如图1所示。

2. 技术特点。

(1) 和常规射孔相比, 水力喷砂射孔技术克服了射孔弹的压实作用, 减少了对油藏的污染和伤害。

(2) 套管孔眼、地层孔道直径和深度增大, 可以分别达到16～20 mm, 100～160 mm, 800 mm以上。

(3) 有一定的压裂效应和造缝功能, 提高地层渗流面积。

(4) 一孔的产量相当于炮眼的3～5倍。

(5) 每米一对缝的有效渗流面积相当于127射孔枪30孔/m的渗流面积。

二、水力喷砂射孔参数优化设计

1. 喷嘴选择。

喷嘴是水力喷砂射孔发生装置的执行元件。喷嘴的作用是通过喷嘴内孔横截面的收缩, 将高压水的压力能量聚集并转化为动能, 以获得最大的射流冲击力, 作用于井底岩石上进行破碎或切割, 因此, 其必须要具有较高的流量系数。同时, 喷射过程中喷嘴容易受到砂粒的冲蚀, 所以喷嘴也必须要具有良好的耐磨性。

(1) 喷嘴内部形状选择。喷嘴的几何参数主要有收缩角a、入口和出口过渡形状及倒角的曲率半径、出口直径d和圆柱段长度L。圆锥收敛型喷嘴容易加工, 但射流密集性差。曲线型喷嘴 (指数型、流线型等) 虽然其流量系数大, 能量损失小, 但加工困难。目前连续水射流最常用的一种喷嘴是圆锥带圆柱出口段喷嘴, 其是在圆锥收敛型喷嘴的基础上发展起来的, 增加了圆柱出口段长度, 从而提高喷嘴流量系数。

(2) 喷嘴几何参数选择。工程应用中水射流的基本参数有射流压力、射流流量、流速、功率等。根据理论公式推导, 可得出喷嘴几何参数之间的关系式为:

式 (1) 中, A为射流的出口截面积, mm2;At为喷嘴的出口截面积, mm2;ε为喷嘴截面收缩系数;v为射流出口速度, m/s;vt为射流出口理论流速, m/s;μ为喷嘴的速度系数。

通过计算, 确定喷嘴上部与喷头水眼部分的外径为20 mm, 长度为16 mm, 出口直径为6 mm。

2. 压力、流速。水力喷砂压裂的工作压头为:

式 (2) 中, Η为工作压头, Pa;V为射流速度, m/s;ψ为流速系数。

水力喷射作业时, 喷嘴出口处的射流理论功率为:

式 (3) 中, Q为通过喷嘴的流量, m3/min。Q=Vω。整理可得:

工作压头又可以表示为:H=P/γ。式中, P为工作压力, Pa。所以,

上式证明, 当喷嘴的截面一定时, 喷嘴出口处的射流理论功率W与工作压力P的3/2次方成正比。经试验证明, 当通过喷嘴的流速保持在120 m/s, 工作压力12 MPa以上时, 可以达到较好的切割效果。

3. 喷射时间。

根据试验和理论分析, 对于水力喷砂射孔过程的喷射时间、喷射深度、压力之间存在如下关系:

式 (6) 中, ΔΡ为喷嘴孔眼压差, Pa;ρ为喷射液密度, kg/m3;Q为喷射排量, m3/min;n为喷嘴个数;d为喷嘴直径, mm;Cd为孔眼流量系数;V0为喷射速度, m/s;Lmax为最大喷射深度, mm;Vth为临界喷射速度, m/s;ΔVΡ为在喷射孔处由于回流导致的速度损失, m/s;H为材料的布氏硬度;t为喷射时间, s。

在一定的工作压力下, 当射流达到一定深度后, 继续延长喷射时间是无意义的。喷射时间一般在15～20 min, 液体利用率最高。

4. 含砂浓度。

含砂量越高, 砂粒在单位时间内冲击岩石的次数越多, 切割效果越好。但在一定范围的排量和压力下, 砂粒在较高的浓度时的速度比在较低浓度时的速度低。同时, 过多的含砂量容易引起砂堵, 并在管道内相互碰撞, 相互干涉, 减少有效冲击次数, 从而影响喷射效果。在现场应用时, 应当首先进行模拟试验得出砂粒浓度最佳值从而尽可能地减少浪费。最佳浓度范围为6%-8%。

5. 砂粒直径。

砂粒直径越大, 质量越大, 冲击力越大。一般讲, 砂粒直径取喷嘴直径的1/6为最佳, 确定选用40-70目陶粒或20-40目石英砂均可。

6. 围压。

围压对射流的影响是超乎想象的, 在其他条件完全相同的条件下, 有围压时的射孔深度要大大降低。在实际施工过程中不可避免地存在围压, 这给磨料射孔带来很难困难。如何能尽可能地减少围压的影响将是磨料射流在现场应用效率的非常关键的因素之一。

三、结论及建议

1. 喷嘴是水力喷砂射孔的主要元件, 因此, 喷嘴的优化选择对射孔效率的提高起着至关重要的作用。而喷嘴的选择主要是内部形状和几何参数的选择。

简析水力学能量方程篇10

一、单位位能

位置势能即水 (本文以最常见的水来代表液体) 在地球重力场中处于一定的位置而具有的能量, 它与所选取的水体 (研究对象) 相对于基准面的高度有关。若以G表示研究对象的重力, z表示研究对象相对于基准面 (图1中0—0面) 的高度, 其位能为:E1=G×z。

但是, 水没有固定的形状, 而且容易流动, 造成相互渗透分散, 其重力不好把握, 因而选取某一重力下的水体作为研究对象, 其位能也不好计算。在水力学中, 我们以单位重力下水体所具有的能量来进行研究, 可以很好地解决这个问题。即单位位能, 求得:

二、单位压能

压力势能是指一定深度的水中, 受到各个方向的水压力所具有的能量, 它与水深有关。可以假设液体中某点A的压强为p (如图1) , 若在与A点相对于基准面同样高度的容器边缘处开口, 并设置一个测压管, 在A点压强p的作用下, 测压管中的液面会马上升到一定高度h才停下来 (如图2) 。若研究对象是重力为G的液体, 其能够被压力升到h的高度, 则其压力势能为:E2=G×z。

同样, 选取单位重力下水体的压能来进行研究, 求得:。

不过, 在实际工作中, 可能更多的情况会要用压强来处理数据, 因而需要用压强的形式来表示其单位压能。根据等压面原理, 我们可以知道, 测压管高度h的数值与A点的水深的数值相等, 而A点的压强可根据静水压强的计算公式得出p=ρgh, 即。则单位压能为:

三、单位动能

动能是水做机械运动所具有的能量, 它与所选研究对象的质量m、运动速度v有关。根据动能公式, 动能的大小定义为物体质量与速度平方乘积的一半, 即:。则单位动能为:

四、单位能量损失及能量方程

由上述单位位能、单位压能、单位动能可知, 单位水体在某处拥有的总能量可由 (1) (2) (3) 式表示, 即:

但水流在运动的过程中必然有各种形式的能量损失, 若用hW表示单位重力下水体从截面1流到截面2间的能量损失, 则水流的能量方程可以表达为:

(a1、a2为水流在截面1、2处的动能修正系数)

五、静水势能守恒

从能量方程可以看出, 流水在任意两点间的总能量守恒。但是若水是静止的, 能量方程会有什么变化呢?很明显, 在静止水中, 两点流速V1、V2都等于零。同时, 两点间也不存在能量损失, 所以hW也为零。于是, 由方程 (5) 可以得到:

但是, 对于上式, 由于水是静止的, 就不能看做同一水体 (研究对象) 在两个位置的能量守恒。因为已知是静止的, 就是说它不动, 怎么可能运动到两个位置呢?

我们最好从另一个方面来理解。在图2中任意位置选一点B, 即使B点相对于基准面0—0的高度与A点不同, 但A、B两点所处的水池中, 水面线是平的, 也就是说任意两点的单位位能和单位压能之和必然相等。由图2可以直接得到其公式的表达形式:

由之前所提到的静水压强计算公式, 可以转换得到, 所以 (6) 式也可以由 (7) 式证明得到。此时, 对于 (6) 式或 (7) 式, 其物理意义应为:静止水体中任意一点对同一基准面的单位势能为一常数。它从另一个角度反映了静止水体内部的能量守恒定律。h=—ρg

水力发电的现状和前景篇11

【关键词】水力发电；现状；前景

【中图分类号】TM622【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0414-01

水力发电是电力工业中一个重要的组成部分，在电力工业中发挥着非常重要的作用。就目前来看，我国水能资源非常的丰富，很多水能资源都能对其进行有效的开发，但是我国在水能资源利用这一方面，还需要进一步的完善，因为还有大部分能够开发利用的水能资源，都还没有得到相应的利用。水力发电这一种利用水能资源进行发电的方式，在我国水资源利用过程中占据着非常重要的位置，在我国电力行业的发展中发挥着重要的作用，水力发电的前景十分广阔，特别是在我国经济不断的发展，各个能源的需求量以及消耗量都在呈现上升的趋势，例如：石油资源、煤炭资源等，在这一形势下对新能源进行有效的开发与利用就显得非常的重要。

一、我国水力发电的现状

我国在水力发电这一方面，通过几代水电工作者的奋斗、努力，我国水力发电的技术性、规模性、先进性在不断的强化，从改革开放以来，我国在水力发电这一方面的发展更为迅猛，水力发电工程的建设正在逐步的完善。

我国在50年代，主要是对一些水力发电站以及丰满大坝进行修复，对古田、龙溪河等一些小型的水力发电工程进行续建，开始对一些小型水力发电站与中性发电站进行建设，例如：黄坛口、淮河、流溪河等一些中小型水力发电站。我国在50年代之后，由于经济的逐渐好转、科学技术的进一步发展，在水力发电这一方面中的建设条件逐渐成熟，我国对一部分河流区域采取了梯田这一形式进行开发，例如：新安江、猫跳河、以礼河、盐锅峡、新丰江、狮子滩、西津等一些水力发电工程。我国在60年代到70年代这一期间，开始建设的一些中小型水力发电站也非常的多，例如：乌江渡、映秀湾、白山、凤滩、大化、龙羊峡、碧口、龚嘴等。我国在70年代，对刘家峡水电站进行建设，刘家峡水电站是我国第一座规模超过了1000MW的水力发电站。葛洲坝水电站，这座容量为2710MW的水力发电站，在我国80年代期间建成，这一座水力发电站的建成对我国在水力发电这一方面的发展具有极其重要的历史意义，随着这座水力发电站的建成，我国水力发电站的规模逐渐的扩大。我国从1994年12月14日开始对三峡水力发电站进行建设，2006年5月20日三峡水力发电站正式建成，这是一座让全世界都为之震惊的水电工程，三峡水力发电站是目前世界上最大的水力发电站，在全球所有水电工程中占据着非常重要的位置，这一座水力发电站的建成，标志着我国在水电工程这一领域中步入了一个新的发展阶段。我国在水力发电这一方面还处于一个逐渐完善的阶段，还在探索中寻求发展，还面临着一系列的难题与挑战，在发展过程中也还存在着一些不足与缺陷。

就目前来看，我国水力发电在管理体制上还不完善，电力工业中的体制在一定程度上制约了水利发电的发展。在我国，电力部门负责对电力进行管理，水利部门负责对水利进行管理，水力发电是电力与水利这两个方面综合起来的一项工程，但是电力部门中的所有事项都归于火电系统，电力企业对电力进行全方位的控制，这就造成电力行业的垄断，直接导致水电资源无法得到有效的开发与利用，而且在水电这一方面的电价要远远低于火电中的电价，我国一些部门因为经济效益而重视火电行业的发展，忽略水电行业的发展，这在很大程度上浪费了水电资源。我国水力发电在技术这一方面中的发展，也存在着一些问题，水力发电中的调峰相对而言比较容易，在很短的时间里就可以起动大型水电机组进行发电，火力机组则需要较长的时间完成起动，这就导致在对大电网进行调度的过程中，一般都会选择水电机组来进行调峰，在水流量非常充足的时候，通过泄洪这种方式来代替发电，忽略了水电机组在常规状态下的运行与使用，导致对水电资源的浪费。我国水利发电中存在的这些问题，从根本上来看是因为我国相关部门还没有充分的重视水力发电的发展，没有认识到水力发电的紧迫性以及必要性，只关注眼前的利益，没有从长远的利益出发，这就造成了水力发电的发展滞后。

二、我国水力发电的前景

随着我国经济的快速发展，我国电力行业在发展过程面临着新的发展形势，电力市场中出现了新的变化，由以往的电量与容量不足转变为电量过剩以及容量缺乏调峰，这一新的形势给我国水力发电带来了新的发展机遇。

1、总方针

我国水力发电在发展过程中，应当重视对一些调节性能较好的水力发电站进行开发与建设，要站在我国经济发展以及整个电力行业发展的角度，对水力发电开发强度进行深入的分析与研究，防止在水力发电这一方面中出现资源的浪费现象，对抽水蓄能电站在发展中的经济效益进行合理的评价，要重视抽水蓄能电站的开发与利用，认识到抽水蓄能电站中事故备用、调频、调峰、调相、填谷等作用，对于抽水蓄能电站的发展有着十分重要的意义，对我国东部地区与西部地区中的抽水蓄能电站进行合理的调整，重视水力发电中的生态环境问题。

2、构建水力发电基地，运用阶梯形式进行开发

我国西部地区占据了我国大部分的水能资源，但是我国西部地区的水能资源并没有得到有效的开发与利用，特别是我国云南这一区域，云南省中的水能资源主要集中在伊洛瓦底江、怒江、红河、澜沧江、金沙江、珠江等区域，云南省中的工业发展不足，水能资源主要散布在一些山区中，由于山区的交通不便以及经济落后，这就造成了水能资源的开发与利用难度大，我国西部大开发这一战略的实行，势必会促进我国西部水能资源的开发与利用，尤其是云南省的水能资源，我国可以在西部中的一些区域内构件水利发电基地，有利于西电东输这一战略目标的实现，不仅仅能够满足西部一些区域中对电力的需求，还在很大程度上对我国整体的能源结构进行了优化。

3、依然要重视小型水力发电工程的建设

我国各个区域中，小水电资源的蕴含了非常的丰富，约为1.49亿kW，可以进行开发与利用的小水电资源约为7125亿kW，平均每一年利用水能资源进行发电的电力总量约为2400亿kWh，小水电资源除了无污染、可再生、成本低等水电资源共同的优点之外，由于小水电资源较为分散，所以对于生态环境造成的负面影响也相对的较小，小型水力发电工程的技术也已经非常成熟，在小型水力发电工程的建设过程中所需的投资较少，也容易对其进行修建，所以特别适合在山区中进行修建。小型水力发电工程在山区中进行修建时，能够有效的利用山区中的材料资源进行建设，山区的居民也能够参与到小型水力发电工程的建设过程中，这在一定程度上降低了修建所需要花费的资金成本，也不需要昂贵的设备以及技术，小型水力发电工程的修建对于我国山区中电气化的实现有着非常重要的作用，所以我国水力发电在发展过程中依然要重视对小型水力发电工程的建设。

三、结束语

水力发电，是我国在水资源利用过程中一个重要的举措，也是我国电力行业中一个非常重要的发展环节，水力发电的发展对于我国电力行业的发展与水资源的利用有着十分重要的意义。

参考文献

[1] 罗景华.自动化技术在水力发电领域应用情况[J].水利发电，2010（17）.

[2] 封茂林，李勇.我国大型水利水电工程建设管理[J].集团经济研究，2009（28）.

新河矿井水力冲孔试验研究篇12

矿井设计主采山西组二1煤，井田东西长约3km，南北宽1-3Km，含煤面积7.93Km2。煤层倾角7～12°，煤层厚度4.33～8.10m，平均煤厚6.08m。地勘时期，二1煤层瓦斯钻孔试样10个，瓦斯含量为1.47～26.22m3/t，平均15.43m3/t。其中首采区(-500m水平以浅)平均瓦斯含量为13.24m3/t;矿井后期(-500m水平以深)平均瓦斯含量为24.47m3/t。基建期间获得12个井下钻孔瓦斯参数，1个地面钻井参数，瓦斯含量为6.77～27.86m3/t，瓦斯压力为0.95～3.05MPa，其中在第一中车场揭煤处测得瓦斯压力达到2.6MPa，在采区变电所测得瓦斯压力达到3.0MPa。在主井落底时测出瓦斯含量26.08m3/t，在地面抽采钻井取样测得瓦斯含量27.86m3/t。属煤与瓦斯突出矿井。

1 水力冲孔消突机理

水力冲孔作用机理就是一方面依靠高压水射流的射流打击力，造成煤体的破碎、掉落，逐渐在煤体中形成一个大尺寸的孔洞。与此同时，孔洞周围的煤体向孔道方向发生大幅度的径向位移，造成顶、底板之间的相向位移，引起在孔道影响范围内的地应力降低，煤层得到充分卸压，裂隙增加，使煤层透气性大幅度增高，促进瓦斯解吸和排放，大幅度地释放了煤层和围岩中的弹性潜能和瓦斯的膨胀能，煤的塑性增高和湿度增加。另一方面是湿润煤体，减小了煤体的脆性，增加了可塑性，降低了煤体内部的应力集中，起到了综合防突的作用。

通过这两方面既消除了突出的动力，又改变了突出煤层的性质，起到在采掘作业时防止煤与瓦斯突出的作用。

2 技术工艺

以“矿用水力冲孔机”为主要技术实施设备。在现场进行冲孔是按照以下程序进行。

(1) 调整“矿用水力冲孔机”机架升降调节装置，使疏孔达到设计工作高度和倾角。

(2) 调整校直机构的调节导向轮，使连续钢管校直。

(3) 启动高压水泵，并进入正常供水状态，高压水泵将高压水通过高压软管注入高压水切削喷嘴，经切削喷嘴射流切削岩矿体。

(4) 启动连续钢管驱动机构，合理控制推进速度。

(5) 开启水泵，缓慢推进喷嘴，每推进1圈暂停1～3分钟，观察水质，直至推进至泥岩处，在水压表不超过40Mpa的情况下加压冲孔，每0.5m作为一个冲孔循环，在每个循环内反复进退喷嘴，直至孔口返水颜色变浅，如此循环冲至煤层底板处。水压表超过40Mpa时调整水量，降低压力，当压力降到40Mpa以下时稳定5min左右方可推进。

(6) 上述作业完成后，退出切削喷嘴，更换洗孔喷嘴，进行洗孔作业。洗孔过程中反复推送喷嘴，直至孔口返水颜色变浅。

(7) 冲孔结束后统计冲出煤量及作业期间瓦斯涌出量，考察冲孔效果。

(8) 利用压风吹孔后连抽。

3 主要试验内容

本次试验地点为12091下顶抽巷17号钻场。钻场处距煤层法线14.4m，煤层厚度6.08m，煤层倾角11.15°。

12091下顶抽巷17号钻场总计41个钻孔，40个为抽采钻孔、1个压裂钻孔。钻场迎头正中间是1个压裂钻孔。40个抽采钻孔全部施工完毕，其中12个孔是采用带压封孔方法封孔，28个采用临时封孔方法封孔(11个孔为胶囊式快速封孔器封孔、17个孔为聚氨酯临时封孔)。本次试验钻孔位置见图1。

4 试验结果及分析

4.1 冲出煤量和瓦斯量

冲孔共分两阶段进行，第一阶段未使用防喷装置，冲孔汇总如下表2。

第二阶段安装防喷装置，冲孔汇总如下表3。

4.2 提高瓦斯浓度和抽放量

冲孔前后对17号钻场抽采浓度和抽放瓦斯纯流量分别进行测量，前后变化情况分别如图所示。