课程名称：工程水文（桥涵水文） 授课对象：土木大类专业（公路、桥梁等） 本科 课时安排：理论授课 32 学时
课程分析 一、工程水文课程的任务与主要内容 1 工程水文是公路、桥结、港航、水利等专业的一门专业基础课程。 它的任务是让学生了解水文基本知识、 掌握水文计算， 特别是设计洪水计 算的主要方法， 使学生在工作后， 经过一段实际的锻炼就能参加这方面的 工作。 2 本课程通过对陆地与海洋水循环过程的叙述，讲解河流、流域、产 汇流、潮汐、潮位、波高、冲刷、桥面高程等基本概念，同时详细阐述设 计洪水、设计潮水位、设计桥面最低高程、设计最低河槽冲刷线高程等计 算的主要方法。 3 本人需在课程中注重对工科学生人文精神的培养， 特别是高度重视 科学发展观对工科学生养成人与自然、 工程建设与社会和谐发展等思想的 指导作用。 4 通过本课程的学习，养成科学的质疑精神和培养创新思维。 二、本课程的主要教授与学习方法 1 本课程主要采用案例以及知识树生成法讲授。同时，以课程戏剧编 排的课外形式， 提高学生对知识学习的参与热情和对不同学科间知识关联 关系的认识。 2 对学生的学习，要强调收集、利用、分析资料的能力，要强调小专 题研究性文章的撰写能力。
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教材分析 一、主要教材选用 本课程选用高冬光编写的《桥涵水文》作为本次使用的教材。 二、教材特色 该教材是原交通部所属院校统编教材。 三、教材缺陷 该教材校对工作不是特别好，有一些小的错误。同时，对水文的一些 基本性原理介绍不是很精当。
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学生分析 一、学生的层次 本次授课的学生是我校公路学院的二年级学生，少部分为桥结专 业，还有的是重修。 二、学生的学习态度 通过了解已给他们授过课的老师，知道他们学习积极性一般。 三、学生的知识基础 本课程需要在先期掌握概率论与数理统计课程知识、 水力学或者流 体力学课程知识和部分河流动力学课程知识。但是，因为课程安排 的原因， 他们这些知识都还没有先期掌握， 这为授课带来极大难度。 四、学生的知识联结程度 因为中国教学的枯燥分科特点， 学生将各课程的知识连接起来的能 力比较弱，很难主动探索到本课程与其他课程所学知识的关系。 五、学生的主动学习能力 受到高中初中小学填鸭教育的根深蒂固的影响， 学生主动性探索性 学习的热情与动力基本不存在，因此，其主动学习能力也就无法培 养与加强。学生基本习惯教师按照教材章节内容与顺序讲解,被动 地学习。学生作笔记的习惯很低，最多是以在教材上划杠的方式。 学生基本上没
有预习的习惯。 学生有时喜欢通过讨论的方式完成作 业。
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本人授课特色 通过对学生、 教材与课程内容的研究分析， 本人决定采取以下方式授 课。 一、案例教学法 围绕解决实际的水文计算特别是设计洪水所面临问题进行例示讲 授。 二、强调学生记笔记的重要性。 本人的讲授既然结合实例，那么，就会按照工程水文计算的实际工 作思路展开，从而获得一个完整真实的知识演进过程，而不会完全 照顾教材编写体例。如果学生只依赖教材，而不做课堂笔记，就会 极大地削弱授课的效果，使学生丧失相关知识的整体关系体验。 三、强调集体讨论、独立完成作业。集体协同工作是社会的主要工作形 式，所以，学会与人合作是一项很重要的工作技能，在完成课程论 文的时候， 相互讨论既是合作的一种方式， 也可以激发思维的活跃， 是一种有效的认知方式，对于解决复杂的问题极其有帮助。而我们 传统的教育不太重视集体合作解决问题的技能培养， 使学生的思维 没有创造力，也使学生没有合作精神，严重背离工作实际需要。独 立完成作业，是为了杜绝抄袭，并使自己与他人讨论的结果通过作 业的方式整理出来，理清思路，强化记忆，形成自己的充满个性的 知识贮存。 同时，为了活跃学习的氛围，我会在课外推出课程戏剧表演的模 式，鼓励他们编写与本课程知识相关的表演剧本，将知识戏剧化、 可欣赏化、趣味化。
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四、弱化教师的权威性。在课堂上反复强调本人并不是知识权威，只是 知识的传授者与知识创造的参与者，教材也不是知识权威，只是知 识的书面总结，实践是真知的第一来源。鼓励学生对本人、对教材、 对专家学者的观点提出自己的质疑，从而激发学生的创造性情绪， 加强对课程学习的兴趣，深化对课程知识的认识，培养学生的创新 精神。 五、针对工科学生因为分科教育而人文精神较缺乏的特点，在课堂教学 中，通过直接或者间接等方式，宣传科学发展观。并以秦王朝、隋 王朝、元王朝的灭亡以及西北水土保持恶化等事例来提醒大家，如 果不考虑社会发展的和谐与发展的科学节奏，大搞工程建设，会给 社会带来很大的不良后果。
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 1 节 教师： 教师： 彭向训
课题： 教学 目的 要求
水循环及水资源的基本概念
理解河流特征等概念及计算方法、掌握降水、蒸发、下渗、径流的基本 概念。理解水循环各个环节的相关性和复杂性
重点 难点 教学 方式 复习 内容
重点：径流的基本概念及径流量的表示方法，掌握流域水量平衡
方程 难点：产汇流概念
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论
第一章
水循环及径流形成
第一节、 河流与流域 一、河流 1.河长 L(km) 2.河流的断面 3.河道纵比降 J(‰) 二、流域——河流某断面以上分水线包围的区域（集水区域） 1.流域分水线:闭合流域、不闭合流域
新 课 内 容 要 点
2.流域的几何特征 3.流域的地形特征 4.流域的自然地理特征 第二节 径流 一、形成过程 产、汇流概念及径流过程划分 二、影响径流的因素 气候、下垫面因素、人类活动影响 三、径流表示方法及度量单位换算 流量、径流总量、径流深、径流模数、径流系数。
说明 作业 执行 情况
本节课要特别阐明水循环是自然生态环境中间的重要网络系统
上网查询有关我国水资源及几大河流的基本情况， 说明人类的活动是如何影响流域 水资源环境的。
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 2 节 教师： 教师： 彭向训
课题： 教学 目的 要求
水文观测与资料收集
了解水文测站，掌握水位、流量测算原理与基本方法。
重点 难点 教学 方式 复习 内容
流量测算原理与基本方法。
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
第三节 水文测验及水文资料收集 一、水文测站 任务、类型、断面、测站设置。 二、水位与流量的测算 三、基面，观测设备及使用，日平均水位。 四、流量测验 1、断面测量 水深、起点距， 常用仪器及方法。 2、 流速测量 流速仪法：流速公式，垂线布置原则，点流速观测。 3、 流量计算 垂线平均流速、部分平均流速、岸边系数、部分面积、部分流量与断面流量。 例： 4、 其它测流方法 浮标法、多普勒仪、比降法等。 五、水位流量关系 六、水文调查及水文资料的收集
新 课 内 容 要 点
说明 作业 执行 情况 研究湘江流域长沙境内的主要水文站分布
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 3 节 教师： 教师：钟丽 彭向训
课题： 教学 目的 要求
水文统计的基本知识
使学生理解水文统计分析的意义，掌握水文统计基本概念，
重点 难点 教学 方式 复习 内容
水文常用概率分布
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
第一节 概述 一、水文现象的特点：随机性、周期性、地区性、因果关系。 二、工程水文研究方法 1.数理统计法 研究水文现象的统计规律，预测未来某水文现象发生某量值的可能性（概率） 。例：
新 课 内 容 要 点
2．成因分析法 3．地区综合法 三、水文统计预测的概念及意义。 （必要性、可行性、预测思路，举一防洪工程
例子讲述） 第二节、概率的基本概念与定理 1、 事件 2、 概率 3、 频率 4、 概率的加法定理和乘法定理
说明 作业 执行 情况 讨论：洪灾风险与长沙城市防洪标准确立的关系
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 4 节 教师： 教师： 彭向训
课题： 教学 目的 要求
水文统计的基本知识
使学生理解水文统计分析的意义，掌握水文统计基本概念，
重点 难点 教学 方式 复习 内容
频率密度和累积频率
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
第三节 概率分布 一、频率密度和累积频率：举例讲解概念及它们之间的关系 二、累积频率和重现期： T=1/P
新 课 内 容 要 点
三、设计洪水频率 第四节 经验频率曲线 一、经验频率的计算 P = m/(n+1) 二、经验频率曲线的绘制 三、统计频率曲线的外延
说明 作业 执行 情况 讨论：关于对概率的解释，科学上有多少流派？
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 5 节 教师： 教师： 彭向训
课题： 教学 目的 要求
水文统计的基本知识
掌握水文统计基本概念
重点 难点 教学 方式 复习 内容
水文统计参数
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
第三节 随机变量及其概率分布
一、随机变量：离散型、连续型
二、随机变量的概率分布
新 课 内 容 要 点
分布函数、密度函数、频率曲线
三、随机变量的统计参数
1、 统计参数：均值、均方差、变差系数、偏态系数。
举例说明
四、抽样误差
说明 作业 执行 情况
注意以财富收入差距、身高差距等学生可直观理解的内容类比掌握以上 概念。中间可适当强调社会要和谐发展，缩小人际与地区差距。 布置习题：统计参数的计算
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 6 节 教师： 教师： 彭向训
课题： 教学 目的 要求
水文频率计算
使学生掌握现行水文频率计算方法
重点 难点 教学 方式 复习 内容
适线方法。
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
第四节、频率计算 一、 经验频率曲线及其绘制 由大到小排位， 经验频率计算：数学期望公式。 点图：机率格纸， 二、 理论频率曲线配线 以适线法为主，简介三点法。 原则：理论线与经验线配合最佳。 1、 统计参数计算 2、 试绘 P-Ⅲ线 3、 参数调整：三参数与频率曲线形状的关系。 举例：
新 课 内 容 要 点
频率曲线绘制的有关注意事项： 1． 理论线与经验线配合的判断原则（洪水、径流） 2． 绘图要求：点据绘法、曲线绘法、
图名、坐标变量，参数标注， 计算及绘图、校核签名。 示例。
说明 作业 执行 情况
要给学生特别阐明本计算方法的经验假设性质，使学生不要以为该方法 是理论推导出来的，引导学生不要盲目崇拜学术权威。 布置习题：适线法
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 7 节 教师： 教师： 彭向训
课题： 教学 目的 要求
相关分析
使学生掌握相关分析的原理及方法。
重点 难点 教学 方式 复习 内容
直线回归方程及其计算
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
第五节、相关分析 一、 概念 完全相关、零相关 统计相关（简单相关、直线与曲线,复相关） 二、 简单直线相关 （一） 图解法 （二） 分析法 回归方程推导：最小二乘原理，方程形式 相关系数公式及意义，相关系数计算的数值计算公式。 （三） 相关分析的误差 均方误概念。 （四） 水文相关分析的几个常见规定 n＞12，|r|>0.8, Sy≤(10～15％) y ，外延不超过 20％，突出点处理 三、曲线相关 图解法 分析法：对数转换成直线后回归分析。 四、复相关
新 课 内 容 要 点
说明 作业 执行 情况
在授课时，要学生注意对辗转相关的高度警惕。 布置习题：上下游流量相关
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 8 节 教师： 教师：钟丽 彭向训
课题： 教学 目的 要求
设计洪水流量
要求学生掌握特大值加入后用水文统计法推求设计流量
重点 难点 教学 方式 复习 内容
历史洪水的重现期的确定
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定 一、历史洪水的调查与考证 1 洪水调查在水文频率计算中的价值 2 历史洪水的调查与考证方法 3 历史洪水的洪峰流量与洪水量的推算 4 古洪水研究
新 课 内 容 要 点
二、历史大洪水的重现期与排位分析 三、考虑历史洪水的洪水频率计算 1 分别排频法 2 统一排频法 3 参数的矩法估计 四、特大洪水的特性分析 1 水流特性分析 2 最大洪水记录研究 3 特大洪水的影响因素分析 在本课程中，可适当穿插对防洪历史故事的讲解，比如关于疏导与防堵 之间的争论，从中理解对自然认识的复杂性，树立尊重自然、量力而为 的工程建设伦理与科学发展的意识。 布置习题：特大值洪水频率的计算
说明 作业 执行 情况
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 9 节 教师： 教师： 彭向训
课题： 教学 目的 要求
推理公式和经验公式
要求学生了解推理公式和经验公式
重点 难点 教学 方式 复习 内容
推理公式
多媒
体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
第二节 根据地区经验公式推算设计流量 一、全国水文分区流量计算参数表 二、全国水文分区 Cv 值表 三、全国水文分区 Cs/Cv 经验关系表 四、以上各表的用法
新 课 内 容 要 点
五、使用范围 第三节 推理公式和经验公式 一、推理公式：基本原理
Q p = 0.278
ψS p F τn
二、经验公式
Q p = ψ (S p − µ ) F λ2
m
β Q p = CS p F λ3
说明 作业 执行 情况
对学生要强调：工科一定要重视对实际工作经验的总结 查阅全国水文分区图
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 10 节 教师： 教师： 彭向训
课题：潮汐和潮流、海岸和河口 教学 目的 要求
要求学生了解潮汐和潮流、海岸和河口的基本概念、掌握设计潮位推算
重点 难点 教学 方式 复习 内容
设计潮位推算
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
第一节、潮汐和潮流
一、潮汐：基本机理、基本分类
潮汐、潮流、朔望潮、方照潮、月潮间隙、潮汐的形态等
新 课 内 容 要 点
三、 我国的潮汐和风暴潮
四、 海流
第二节 海岸和河口
一、海岸：
二、河口：潮区界、潮流界
说明 作业 执行 情况
对于非港航的学生，可适当简化讲解 论文与讨论：全球气候变暖会改变海平面分布吗？历史上最近的气候变 暖现象研究。
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 11 节 教师： 教师： 彭向训
课题：波浪及波浪对桥梁墩台的作用力 教学 目的 要求
掌握波浪的基本概念及设计波浪的推算、了解波浪对墩台的作用力
重点 难点 教学 方式 复习 内容
第三节 波浪
设计波浪的推算
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
一、 波浪要素和名称：波峰、波谷、波高、波长、周期、波速、波徒、波峰线、 波向线、前进波、深水前进波 二、 风场要素 三、海浪固定点波高的统计分析
新 课 内 容 要 点
深水波频率分布函数
p(H) = exp ( −
πH 2 ) 4H 2
模比系数与累积频率的关系为
H 4 1 = ( ln ) 0.5 H π p
显著波、有效波 四、不同重现期设计波浪推算 第四节、波浪对桥梁墩台的作用力
说明 作业 执行 情况
可适当讲解潮汐发电，利用可再生能源，提倡科学发展 编排戏剧：赵州桥的故事
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 12 节 教师： 教师： 彭向训
课题： 教学 目的 要求
桥孔布置原则、桥孔长度
掌握桥孔长度的影响因素及确定方法
重点 难点 教学 方式 复习 内容
桥孔长度计算
多媒体课件、课堂
讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
第五章 大中桥孔径计算
第一节 桥位河水段水流图式和桥孔布置原则 一、桥位河段的水流图式：主要讲缓流河段 二、桥孔布置的原则 三、各类河段上桥孔布设
新 课 内 容 要 点
第二节 桥孔长度 一、用桥下过水面积计算（冲刷系数法）
Aq =
QS µ (1 − λ ) pvS
二、用桥孔净长度经验公式计算
Lj = K( Qs n ) Bc Qc
说明 作业 执行 情况
要阐明防洪安全与投资额度之间的某种矛盾：以历史故事为例。 布置习题：孔径计算
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 13 节 教师： 教师： 彭向训
课题： 教学 目的 要求
桥面高程
掌握桥面高程的影响因素及确定方法
重点 难点 教学 方式 复习 内容
桥面高程确定方法
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
第三节、桥面高程 一、引起桥下水位升高的因素 1、壅水 2、波浪 3、其他
新 课 内 容 要 点
二、桥下净空安全值 三、通航河流的桥下净空 四、桥面最底高程的确定 桥面最低高程 （不通航）=设计水位+各种水面升高+桥下净空安全值+ 桥梁上部构 造建筑高度 桥面最低高程（通航）=设计最高通航水位+通航净空高度+桥梁上部构造建筑高度 计算实例
说明 作业 执行 情况 布置习题：桥面高程的计算
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 14 节 教师： 教师：钟丽 彭向训
课题： 教学 目的 要求
泥沙运动、河床演变和河相关系
了解泥沙分类、推移质运动形式、副流运动、河相关系
重点 难点 教学 方式 复习 内容
泥沙运动特征
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
自然冲刷、一般冲刷和局部冲刷 第一节、泥沙运动 一、泥沙的主要特性 1、 几何特性 2、 重力特性 3、 水力特性 二、泥沙的起动
新 课 内 容 要 点
三、沙波运动 四、推移质输沙率 五、含沙量和挟沙能力 六、河床的粗化 第二节 河床演变和河相关系 一、副流 二、河床演变的基本概念 三、河相关系
说明 作业 执行 情况
以黄河泥沙为例，讲解泥沙运动研究的重要性。同时，针对泥沙的人为 因素来源，强调在当前要重视水土保持等环境保护工作。 讨论：三门峡与洞庭湖的泥沙。
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称：工程水文 课程名称 工程水文 课次： 课次：第 15 节 教师： 教师：钟丽 彭向训
课题： 教学 目的 要求
桥下河断面的一般冲刷
掌握桥下冲刷组成及一般冲刷深度的计算方法
重点 难点 教学 方式 复习 内容
一般冲刷深度的计算
多媒体课件、课堂讲述、师生
讨论 试学生现场反馈而定
第三节、桥水河床断面的一般冲刷
一、根据输沙平衡原理建立的公式
0.90 0.66
hp=1.04(AQ2/Q1)
(B1/(µ(1-λ)B2))
hmax
新 课 内 容 要 点
每个系数所代表的意义
二、根据冲止流速建立的公式
Q2 hmax A µBC hc h p= Ed 1 / 6
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3/ 5
说明 作业 执行 情况
注意讲解经验以及经验公式在工程建设中的重要作用， 提倡尊重老工人， 老同志。 查阅公路桥梁设计的水文泥沙相关的规范
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长沙理工大学水利学院教案
课程名称： 课程名称：工程水文 课次： 课次：第 16 节 教师： 教师： 彭向训
课题： 教学 目的 要求
桥墩局部冲刷、桥台冲刷
掌握局部冲刷深度及桥台冲刷的计算方法
重点 难点 教学 方式 复习 内容
局部冲刷深度计算
多媒体课件、课堂讲述、师生讨论 试学生现场反馈而定
第四节 桥墩局部冲刷
1、桥墩局部冲刷的机理
2、冲刷深度和行近流速
新 课 内 容 要 点
二、65-2 公式和 65-2 修正公式
0.60 0.15
hb=KξKη2B1
h
(
′ v − v0 n ) v0
举例
说明 作业 执行 情况 布置习题：冲刷深度的计算
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