大工18春《水利工程实验》实验报告及要求
??##一、实验目的
本次水利工程实验旨在通过一系列具体的实验项目，让学生深入理解水利工程中的相关原理和现象，掌握水利工程实验的基本方法和技能，培养学生的动手能力、观察能力、分析能力以及解决实际问题的能力。具体目标如下：
1.熟悉水利工程实验的常用仪器设备，了解其工作原理和操作方法。
2.通过实验，验证和理解水利工程中的一些基本理论，如水流运动规律、水力学原理等。
3.掌握流量、流速、水位等基本水利参数的测量方法，并能准确获取实验数据。
4.学会对实验数据进行整理、分析和处理，绘制相关图表，得出合理的实验结论。
5.培养学生团队协作精神，提高学生在实验过程中发现问题、解决问题的综合素质。
##二、实验设备与仪器
1.水槽：提供水流运动的实验平台，有足够的长度和宽度以模拟不同的水流情况。
2.水泵：用于提供实验所需的动力，使水槽中的水形成循环流动。
3.量水堰：包括薄壁堰、实用堰等，用于测量流量。
4.测针：用于精确测量水位高度。
5.流速仪：测量水流的流速。
6.皮尺：测量水槽相关部位的长度。
7.秒表：记录时间，以便计算流量等参数。
8.数据采集系统：可实时采集并记录水位、流速等数据，提高实验数据的准确性和效率。
##三、实验内容
实验一：量水堰测流实验
1.实验原理
量水堰是利用水流流经堰口时，水流特性与堰的形状、尺寸以及水头之间的关系来测量流量的。根据堰的类型不同，其流量计算公式也有所差异。例如，薄壁堰的流量计算公式为$Q=mB\sqrt{2g}H^{3/2}$，其中$Q$为流量，$m$为流量系数，$B$为堰宽，$g$为重力加速度，$H$为堰上水头。
2.实验步骤
安装量水堰，确保堰口水平且与水槽水流方向垂直。
调整水泵，使水槽中的水流稳定，形成均匀流。
用测针测量不同流量下的堰上水头$H$，同时记录测量时间。
重复测量多次，以获取较为准确的数据。
3.数据记录与处理
将测量得到的堰上水头$H$和对应的测量时间记录在表格中。
根据量水堰的类型和相应公式计算流量$Q$。
绘制流量$Q$与堰上水头$H$的关系曲线，分析两者之间的变化规律。
实验二：流速仪测流实验
1.实验原理
流速仪是基于水流冲击仪器旋转部件，使旋转部件产生与水流流速成比例的转速，通过测量转速来确定水流流速的仪器。根据流速仪的测量原理，通过测量不同位置的流速，再结合过水断面面积，可计算出流量。
2.实验步骤
在水槽中选择合适的过水断面，将过水断面划分成若干个测量垂线和测点。
将流速仪安装在测杆上，缓慢放入测点位置，使流速仪的旋转部件对准水流方向。
待流速仪稳定后，记录一定时间内的转速。
在不同测点重复上述操作，测量多个位置的流速。
用皮尺测量过水断面的宽度和水深，计算过水断面面积。
3.数据记录与处理
记录每个测点的流速仪转速、测量时间以及过水断面的相关尺寸。
根据流速仪的率定公式将转速转换为流速。
计算过水断面的平均流速，再结合过水断面面积计算流量。
绘制流速沿过水断面的分布曲线，分析流速分布规律。
实验三：明渠水流特性实验
1.实验原理
明渠水流具有多种特性，如均匀流、非均匀流等。在均匀流中，水流的流线为平行直线，过水断面的形状、尺寸及水深沿程不变，各断面的流速分布相同。非均匀流则相反，流线不平行，过水断面的形状、尺寸及水深沿程变化。通过观察水槽中水流的形态、测量水位和流速等参数，可分析明渠水流的特性。
2.实验步骤
调整水槽水流，使其形成均匀流，观察水流形态，记录相关现象。
在水槽中设置障碍物，观察水流形态的变化，记录水流的壅水、跌水等现象。
测量均匀流和非均匀流情况下不同位置的水位和流速，分析水流特性的变化。
3.数据记录与处理
记录均匀流和非均匀流时的水位、流速数据，以及观察到的水流现象。
绘制水位和流速沿程变化曲线，分析水流特性的变化规律。
根据实验结果，分析障碍物对水流的影响以及明渠水流在不同情况下的特点。
##四、实验要求
1.实验前准备
学生应提前预习实验指导书，了解实验目的、原理、步骤和要求。
熟悉实验设备和仪器的工作原理及操作方法，明确注意事项。
按照实验小组进行分工，确定每个成员的职责。
2.实验过程要求
严格遵守实验室规章制度，爱护实验设备和仪器，保持实验室整洁。
按照实验步骤进行操作，认真观察实验现象，准确记录实验数据。
实验过程中如发现问题，应及时向指导教师请教，不得擅自更改实验步骤或设备参数。
注意安全，避免发生意外事故。特别是在使用