0.1　工程水力计算

工程水力计算是介于基础课和专业课之间的一门技术基础课，属于力学的一个分支，主要研究以水为主的液体平衡和机械运动规律及其实际应用。一方面根据基础科学中的普遍规律，结合水流特点，建立基本理论，同时又紧密联系工程实际，发展学科内容。

0.1.1　工程水力计算的任务及研究对象

工程水力计算所研究的基本规律，主要包括两部分：①液体的平衡规律，研究液体处于平衡状态时，作用于液体上的各种力之间的关系，称为水静力学；②液体的运动规律，研究液体在运动状态时，作用于液体上的力与运动之间的关系，以及液体的运动特性与能量转化等，称为水动力学。工程水力计算所研究的液体运动是指在外力作用下的宏观机械运动，而不包括微观分子运动。水力分析与计算在研究液体平衡和机械运动规律时，须应用物理学和理论力学中的有关原理，如力系平衡定理、动量定理、能量守恒与转化定理等，因为液体也同样遵循这些普遍的原理。所以物理学和理论力学知识是学习水力分析与计算课程必要的基础。

工程水力计算课程的主要内容为工程水力计算概述、静水压力的计算、运动水流的计算、流动型态与水头损失计算、管流水力计算、明渠水流的水力计算、泄水建筑物水力计算、水流消能计算、渗流水力计算项目等，而且视专业要求不同还有一些专门内容。

0.1.2　工程水力计算的应用领域及学习目的

工程水力计算在实际工程中有广泛的应用，如农业水利、水力发电、交通运输、土木建筑、石油化工、采矿冶金、生物技术以及信息、物资、资金等流动问题，都需要用到工程水力计算的基本原理。图0.1为水利枢纽布置示意图，其建筑包括混凝土坝［图0.2（a）］、土坝［图0.2（b）］、泄洪闸、发电站、船闸等。对于挡水坝，为了坝的安全，须计算水对坝的作用力、水通过坝基的渗流量、溢洪道流量及尺寸，以及防止闸、坝泄流冲刷河道的消能计算，闸门尺寸及过流能力计算，泄洪隧道尺寸及过流能力计算，坝前水面曲线计算（以估算建坝后水库的淹没范围）。在土建工程中，如城市的生活和工业用水，一般都是由水厂集中供应的，水厂用水泵把河流、湖泊或水井中的水抽上来，经过净化处理后，再经过管路系统把水送到各用户。有时为了均衡用水负荷，还需修建水塔。仅这一供水系统，就要解决一系列水力学问题，如取水口和管路的布置、管径和水塔高度计算、水泵容量和井的产水量计算等。

图0.1　水利枢纽布置示意图

图0.2　枢纽大坝

随着工农业生产的发展和城市化进程，交通运输业也在飞速发展。在修建铁路公路、开凿航道、设计港口等工程时，也必须解决一系列水力学问题，如桥涵孔径计算、站场路基排水设计、隧洞通风排水设计等。

随着科学技术的发展，正在不断出现新的研究领域，如环境水力学、生态水力学、灾害水力学，以及人流、物流、车流、资金流和信息流等。学习工程水力计算的目的，是学习它的基本理论、基本方法和基本技能，以期获得分析和解决有关水力学问题的能力，为进一步的科学研究打下基础。学习工程水力计算的目的：一是培养学生的职业技能，如计算水对建筑物的压力，设计城镇给水排水管网，设计灌溉网、渠，进行泵站、电站的水力计算，虹吸管、渡槽、洞涵、消能的水力计算等；为走向工作岗位奠定坚实的业务基础；二是为专业课及后续专业课如水工建筑物、给水排水、水文学、城市水务、水电站、港航、农业排灌等打下理论基础。