《水工专业综合实验》 教学大纲
（学分2 学时48）
一、 课程说明
本课程是水利工程专业的专业课程之一，通过实验了解水利枢纽工程的总体情况和布置；掌握水轮机模型试验、水工水力学试验、水工结构模型试验的基本方法。能够正确使用实验装置及其配套的仪器设备；掌握实验的基本原理；并能根据试验结果确定模型在各种工作状态各主要参数之间以及原、模型之间的换算关系；写出实验分析报告。提高学生的动手能力和试验数据处理的能力，达到能够运用实验手段去验证理论、认识规律、优化设计的目的。
二、 课程目标（对应毕业生能力要求）
1. 通过实物模型，了解各类水工建筑物、水力机械的构造和特点。了解水利枢纽中不同功能水工建筑物的布置要求、工作流程和协同配合，以及各类水工模型试验在工程设计、创新和验证中的作用。（对应3-3）
2. 掌握水工水力学、水工结构和水轮机模型试验的相似准则，了解各类模型试验设计的基本流程，初步具备各类水工模型试验的设计、计算和分析能力。（对应4-2）
3. 能够根据具体的实验方案，选用合理的仪器设备和实验方法开展实验工作，在实验中正确操作相关仪器设备，采集数据并整理分析数据，对实验结果做出进行分析和解释。（对应9-1）
4. 在分组实验中，独立完成小组分配的任务，并与小组其他成员沟通配合，完成复杂的大型综合性实验。（对应9-2）
5. 在团队合作的实验项目中，培养锻炼学生统筹、协调和指挥团队开展大型综合性实验的能力。（对应9-3）
6.能够编制满足需要的水工实验报告，对水工问题和实验背景有清楚深刻的认识，数据处理计算正确，经小组充分讨论和论证，得出合理完整的实验结论。（对应10-1）
7. 能够阐释正确的价值观对水利工程和相关社会实践活动的影响。（对应13-2）
三、 教学内容、基本要求与学时分配
序号 |
实验内容 |
教学要求 |
学时 |
教学 方式 |
课程目标 |
1 |
综合水利枢纽模型实验 |
1. 了解水利枢纽的总体布置 2. 各水工建筑物的型式及作用 |
4 |
实验 |
1、6、7 |
2 |
水电站调压室水力学实验 |
1. 研究机组在开启或关闭时压力管道中流体的压力变化过程 2. 在不同的阀门关闭（或开启）时间下，研究管道和调压井内的压力变化 |
4 |
实验 |
3、5、 6 |
3 |
重力坝结构模型实验 |
在各种静力荷载作用下，坝体各截面（沿高程方向）上的应力值、应力分布及位移。 |
4 |
实验 |
2、5、6 |
4 |
溢洪道的水工模型实验 |
1. 观察溢洪道进口、控制段、泄槽以及出口消能段的水流流态 2. 学会泄流能力 3. 水力特性 4. 模型原型换算 |
4 |
实验 |
2、3、6 |
5 |
水轮机效率实验 |
1. 研究、测量模型水轮机在不同工况、不同开度时；水头、流量、功率、转速等参数 2. 测量水轮机过水部件在各种工况下的水力效率 |
4 |
实验 |
2、4、6 |
6 |
拱坝模型自振频率测试 |
1. 水工结构模型实验的相似原理和模型设计的基本原则。 2. 衰减振动波形自谱分析法测试结构固有频率的原理和方法。 3. 库水位对拱坝自振频率的影响。 |
4 |
实验 |
3、6 |
7 |
水电站蜗壳静载下虚拟仿真实验 |
1. 根据仿真实验结果计算蜗壳钢衬和外包混凝土的承载比，明确垫层蜗壳、充水保压蜗壳和直埋蜗壳各自的受力特点。 2. 了解大型综合结构模型试验设计、过程、方法、步骤及数据处理。 |
4 |
实验 |
1、3、6 |
8 |
抽水蓄能电站虚拟仿真实验 |
1. 了解抽水蓄能电站的构成和工作原理； 2. 了解地下厂房各层布局和主要结构； 3. 运行演示和模拟操作主厂房的主要设备。 |
4 |
实验 |
1、6、7 |
9 |
土石坝渗流数值模拟实验 |
1. 仿真研究土坝，包括均质土坝、心墙坝、面板堆石坝坝内渗流场特点。 2. 了解稳态、非稳态渗流计算方法。 |
4 |
实验 |
1、6、7 |
10 |
水工挡水建筑物溃决实验 |
1. 了解不同水工挡水建筑物溃决方式与溃决过程。 2. 了解混凝土挡水坝瞬间溃决过程以及不同种类土石坝逐渐溃决过程。 3. 了解如何搭建不同种类土石坝室内实验模型。 4. 了解基本监测设备的使用方法。 |
4 |
实验 |
2、4、6 |
11 |
堤坝溃口封堵实验 |
1. 了解常用的溃口封堵方案（立堵、平堵、混合堵）。 2. 了解不同方案的溃口封堵过程。 3. 比对不同溃口封堵方案实施过程中，溃口水流流态的变化过程。 |
4 |
实验 |
3、6、7 |
12 |
水库库区滑坡涌浪实验 |
1. 了解水库库区山体滑坡涌浪产生、传播过程及滑坡涌浪引起的坝前水位涌高。 2. 了解滑坡涌浪产生、传播过程。 3. 了解在实际工程地形中，滑坡引起涌浪的传播过程。 |
4 |
实验 |
1、2、6 |
四、 其它教学环节
无
五、 授课说明
1. 开课学期：4-1。
2. 授课单位：水利工程学院。
3. 适用专业：水利水电工程。
4. 先修课程：《水力学》、《水工建筑物》、《水电站建筑物》
六、 考核及成绩评定方式
1. 实验操作和现场表现: 36分
2. 实验报告：64分
综合成绩不满60分则不及格
七、 教材和参考书
1. 使用教材
王溢波、陈婧、许青、张宏战 编著. 水利水电工程实验教程.大连理工大学出版社，2007年。
自编实验指导书。
2. 主要参考书
（1）王树人、董毓新编著. 水电站建筑物. 清华大学出版社，1992年。
（2）林继庸编著. 水工建筑物. 水利电力出版社，2009年5月。
八、 附表清单
表1：《水工专业综合实验》教学环节与课程目标对照表
表2：《水工专业综合实验》课程考核权重
3）表3：《水工专业综合实验》实验一考核方案
4）表4：《水工专业综合实验》实验二考核方案
5）表5：《水工专业综合实验》实验三考核方案
6）表6：《水工专业综合实验》实验四考核方案
7）表7：《水工专业综合实验》实验五考核方案
8）表8：《水工专业综合实验》实验六考核方案
9）表9：《水工专业综合实验》实验七考核方案
10）表10：《水工专业综合实验》实验八考核方案
11）表11：《水工专业综合实验》实验九考核方案
12）表12：《水工专业综合实验》实验十考核方案
13）表13：《水工专业综合实验》实验十一考核方案
14）表14：《水工专业综合实验》实验十二考核方案
制 定 者：张宏战、宿晓辉、张建涛
课程负责人：张宏战、宿晓辉、张建涛
专业负责人：杜志达
主管副部（院）长：王胤
2022年 12月
