明渠水力學
活動訊息
內容簡介
渠道是水利工程中最基本的輸水方式。明渠水力學（又稱渠道水力學）主要是介紹水流在渠道中流動的基本特性和分析方法，使學習者具有執行渠道規劃、設計、分析及評估之能力。只有好的渠道設計與施工品質，才能發揮渠道的最佳輸水功能。本書包含明渠水力學導論、能量與水深關係、均勻流、漸變流理論與計算、急變流1（水躍問題）、急變流2（水工構造物）、空間變量流及時間變量流等章節。
本書盡量以簡單易懂及循序漸進的方式編寫， 並強化例題的解說。每章附有習題，供讀者練習，以增進讀者對問題的理解能力及自我學習的動力。本書除了給具有理工背景的學生學習之外，也可供水利相關工程師參考使用。此外，本書每章結尾介紹一位近代對臺灣水利工程教育或事業有貢獻的前輩，感念他們的付出與卓越貢獻，並藉由介紹水利人足跡，激勵後學，期許有為者亦若是。
本書盡量以簡單易懂及循序漸進的方式編寫， 並強化例題的解說。每章附有習題，供讀者練習，以增進讀者對問題的理解能力及自我學習的動力。本書除了給具有理工背景的學生學習之外，也可供水利相關工程師參考使用。此外，本書每章結尾介紹一位近代對臺灣水利工程教育或事業有貢獻的前輩，感念他們的付出與卓越貢獻，並藉由介紹水利人足跡，激勵後學，期許有為者亦若是。
目錄
Chapter 1 明渠水力學導論
1.1 水的基本性質
1.2 水的輸送方式
1.3 渠道的分類
1.4 渠流分類
1.5 流速分布
1.6 壓力分布
1.7 連續方程式
1.8 能量方程式
1.9 動量方程式
Chapter 2 水流能量與水深之關係
2.1 比能
2.2 臨界水深
2.3 斷面因子Z及第一水力指數M
2.4 渠床抬升或下降對水位之影響
2.5 渠道寬度變化對水位之影響
2.6 渠寬束縮且渠床抬升對水位之影響
Chapter 3 均勻流
3.1 前言
3.2 均勻流公式
3.3 曼寧粗糙係數n
3.4 複式渠道斷面
3.5 渠道輸水因子與斷面因子
3.6 第二水力指數N
3.7 標準修飾渠道
3.8 渠道最佳水力斷面
3.9 出水高度與彎道超高
3.10 穩定渠道設計
Chapter 4 漸變流理論
4.1 前言
4.2 漸變流方程式
4.3 漸變流水面線分類
4.4 漸變流水面線案例
4.5 控制斷面
4.6 水面線分析
Chapter 5 漸變流計算
5.1 前言
5.2 直接積分法
5.3 直接步推法
5.4 標準步推法
5.5 龍格—庫塔法
Chapter 6 急變流 1— 水躍
6.1 前言
6.2 水躍動量方程式
6.3 水平矩形渠道上的水躍
6.4 水平三角形渠道上的水躍
6.5 水平梯形渠道上的水躍
6.6 水平圓形渠道上的水躍
6.7 斜坡矩形渠道上的水躍
6.8 斜坡矩形束縮渠道上的水躍
Chapter 7 急變流 2—水工構造物
7.1 前言
7.2 堰的分類
7.3 銳緣堰
7.4 寬頂堰
7.5 溢洪道
7.6 閘門
7.7 鋸齒堰
7.8 彎道水流
7.9 自由跌水
7.10 臨界深度水槽
Chapter 8 空間變量流
8.1 前言
8.2 側向入流所形成的渠道空間變量流
8.3 側向出流空間變量流水面線
8.4 底孔出流空間變量流
Chapter 9 變量流
9.1 湧波
9.2 向下游傳遞之正湧波
9.3 向上游傳遞之正湧波
9.4 向下游移動負湧波
9.5 向上游移動負湧波
9.6 潰壩問題
9.7 聖維南方程式
1.1 水的基本性質
1.2 水的輸送方式
1.3 渠道的分類
1.4 渠流分類
1.5 流速分布
1.6 壓力分布
1.7 連續方程式
1.8 能量方程式
1.9 動量方程式
Chapter 2 水流能量與水深之關係
2.1 比能
2.2 臨界水深
2.3 斷面因子Z及第一水力指數M
2.4 渠床抬升或下降對水位之影響
2.5 渠道寬度變化對水位之影響
2.6 渠寬束縮且渠床抬升對水位之影響
Chapter 3 均勻流
3.1 前言
3.2 均勻流公式
3.3 曼寧粗糙係數n
3.4 複式渠道斷面
3.5 渠道輸水因子與斷面因子
3.6 第二水力指數N
3.7 標準修飾渠道
3.8 渠道最佳水力斷面
3.9 出水高度與彎道超高
3.10 穩定渠道設計
Chapter 4 漸變流理論
4.1 前言
4.2 漸變流方程式
4.3 漸變流水面線分類
4.4 漸變流水面線案例
4.5 控制斷面
4.6 水面線分析
Chapter 5 漸變流計算
5.1 前言
5.2 直接積分法
5.3 直接步推法
5.4 標準步推法
5.5 龍格—庫塔法
Chapter 6 急變流 1— 水躍
6.1 前言
6.2 水躍動量方程式
6.3 水平矩形渠道上的水躍
6.4 水平三角形渠道上的水躍
6.5 水平梯形渠道上的水躍
6.6 水平圓形渠道上的水躍
6.7 斜坡矩形渠道上的水躍
6.8 斜坡矩形束縮渠道上的水躍
Chapter 7 急變流 2—水工構造物
7.1 前言
7.2 堰的分類
7.3 銳緣堰
7.4 寬頂堰
7.5 溢洪道
7.6 閘門
7.7 鋸齒堰
7.8 彎道水流
7.9 自由跌水
7.10 臨界深度水槽
Chapter 8 空間變量流
8.1 前言
8.2 側向入流所形成的渠道空間變量流
8.3 側向出流空間變量流水面線
8.4 底孔出流空間變量流
Chapter 9 變量流
9.1 湧波
9.2 向下游傳遞之正湧波
9.3 向上游傳遞之正湧波
9.4 向下游移動負湧波
9.5 向上游移動負湧波
9.6 潰壩問題
9.7 聖維南方程式
序／導讀
明渠水力學是一門探討開放渠道中水流行為及運動規律的科學，主要涉及河流、運河、灌溉渠道、水工構造物（堰、溢洪道⋯⋯）等的流動特性，內容涵蓋水流速度、流量、流況、能量損失、水位變化等方面。這門學科在水利工程、環境工程、水土保持工程和土木工程中有廣泛應用。
本書作者將多年來在成功大學講授的「明渠水力學」課程講義整理成冊，以供學習者參考使用。教學對象為大三學生，因此教材內容以定量流為主，編撰方式力求由淺入深、化繁為簡，以適合大學生的學習需求。
在準備教材時， 主要參考國際知名學者周文德教授的《Open Channel Hydraulics》和印度學者Subramanya教授的《Flow in Open Channels》。這兩本書內容豐富，但對於大學生可能過於深奧，因此我在教材中做了適當取捨，循序漸進，並強化例題解說，旨在增強初學者的理解能力和學習動力。
本書共九章，包括導論、水流能量與水深關係、均勻流、漸變流理論、漸變流計算、急變流1（水躍問題）、急變流2（水工構造物）、空間變量流及變量流。每章均附有習題。此外，每章結尾介紹一位近代對臺灣水利教育及工程事業有貢獻的前輩，以感念他們的貢獻並激勵後學。
由於作者知識有限，書中不足之處敬請指正。
詹錢登
成功大學水利系
2024.07.01
本書作者將多年來在成功大學講授的「明渠水力學」課程講義整理成冊，以供學習者參考使用。教學對象為大三學生，因此教材內容以定量流為主，編撰方式力求由淺入深、化繁為簡，以適合大學生的學習需求。
在準備教材時， 主要參考國際知名學者周文德教授的《Open Channel Hydraulics》和印度學者Subramanya教授的《Flow in Open Channels》。這兩本書內容豐富，但對於大學生可能過於深奧，因此我在教材中做了適當取捨，循序漸進，並強化例題解說，旨在增強初學者的理解能力和學習動力。
本書共九章，包括導論、水流能量與水深關係、均勻流、漸變流理論、漸變流計算、急變流1（水躍問題）、急變流2（水工構造物）、空間變量流及變量流。每章均附有習題。此外，每章結尾介紹一位近代對臺灣水利教育及工程事業有貢獻的前輩，以感念他們的貢獻並激勵後學。
由於作者知識有限，書中不足之處敬請指正。
詹錢登
成功大學水利系
2024.07.01
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