泄水建筑物下游消能水力分析单元设计

1、职业教育水利水电建筑工程专业水力分析与计算泄水建筑物下游消能水力分析教学设计水力分析与计算项目组2015年3月1 教案头单元名称泄水建筑物下游消能水力分析学时2项目名称泄水建筑物下游消能水力分析与计算学习型工作任务泄水建筑物下游消能的水力分析教学地点多媒体教室学生角色设计辅助人员教学目标知识目标技能目标行为目标（1）泄水建筑物下游的水流特征及消能的主要型式；（2）收缩断面水深计算方法；（3）用Excel计算收缩断面水深。（1）理解泄水建筑物下游水流分析、水流衔接与判别；（2）掌握收缩断面的水深计算方法；（3）Excel计算收缩断面水深计算方法。（1）分析有条理，计算数据准确；（2）能按时上课，

2、遵守课堂纪律，积极回答问题，按时上交作业；（3）能配合小组成员完成项目任务，帮助小组其他成员完成工作。能力训练任务及案例泄水建筑物下游水流分析，某溢洪道下游水流衔接分析；段村水库溢洪道下游消能水力分析与计算。教学重点教学难点重点：（1）泄水建筑物下游水流特征、衔接形式及适用条件；（2）泄水建筑物下游收缩断面水深的计算方法、步骤。难点：泄水建筑物下游收缩断面水深的计算方法、步骤。教学方法、手段提问、讲授、布置任务、小组讨论、学生演示、答辩教学组织首先根据学生预习情况，提出泄水建筑物下游消能的重要性，根据提问情况讲授泄水建筑物下游水流衔接型式及判断方法，学生分组讨论收缩断面水深计算方法并正确设计收

3、缩断面水深计算表，学生演示设计成果并进行答辩，布置下一单元的任务。教学条件多媒体教室，水力计算手册，水闸设计规范作 业（1）预习挖深式消力池水力计算；（2）观察水工仿真基地挖深式消力池构造。备 注2 教学实施【学生课前准备】根据学生工作任务书，学生自学泄水建筑物下游水流衔接问题，查阅相关资料，了解泄水建筑物下游水流的情况及会产生那些方面的影响，为什么要消能？常见的消能方式，底流式消能的特点、底流式消能的判别等。【步骤1】提问教学地点教师任务学生任务教学条件提交成果时间（分钟）多媒体教室提问学生自学有关泄水建筑物下游水流衔接有关问题根据自学有关泄水建筑物下游水流衔接问题情况回答问题登记5位同学回

4、答情况10教学内容及要求（1）某泄水建筑物上下游水头差z=100m，单宽流量q=15m3/(s.m)时，下游水流功率是多少？回答要点：W=qz=9.8×15×100=14700kW。（2）泄水建筑物下游多余的能量会产生什么影响？回答要点：往往会改变河道水流的特性、能量更为集中、影响下游渠道（河道）稳定，影响航运、影响建筑物本身的安全等。（3）常见的消能方式是哪几种？回答要点：底流式、面流式、挑流式。（4）底流式消能的分类？回答要点：挖深式、消力坎式、综合式。（5）底流式消能判别方法？回答要点：hc”ht，远驱式水跃时，需要修建消能设施。【步骤2】讲授教学地点教师任务学生任务

5、教学条件提交成果时间（分钟）多媒体教室讲授、演示泄水建筑物下游收缩断面水深计算方法学习泄水建筑物下游收缩断面水深计算基本方法多媒体Excel软件20教学内容及要求（1）讲授泄水建筑物下游收缩断面水深的计算方法。为了判别水工建筑物下游水流衔接形式，必须知道泄水建筑物下游收缩断面的水深hc和它相应的共轭水深hc”以及下游正常水深ht。泄水建筑上游的势能到下游转换为动能，下游水深小，流速高，Fr数较大。教师讲清E0的概念，主要是强调基准面为下游渠底；根据建筑物形式不同，取值范围如何确定。计算公式：，教师演示迭代法求解过程，即，初始值hc1可以设为1m左右。迭代出hc后，根据共轭水深计算公式，计算收缩

6、断面水跃共轭水深hc”：【步骤3】布置收缩断面水深计算表设计任务教学地点教师任务学生任务教学条件提交成果时间（分钟）多媒体教室布置收缩断面水深计算表设计明确任务，分组讨论，决定设计收缩断面水深计算表多媒体5教学内容及要求根据学生情况，要求学生使用已掌握的正常水深、临界水深及Excel表设计方法设计收缩断面水深Excel计算表，要求使用试算和迭代法求解。【步骤4】学生分组设计收缩断面水深计算表教学地点教师任务学生任务教学条件提交成果时间（分钟）多媒体教室巡视检查学生计算表设计情况分组设计收缩断面水深计算表Excel计算表15教学内容及要求按分组要求学生讨论Excel表的设计、单元格填写、计算公式

7、、计算步骤等。要点：Excel表设计样例：设某泄水建筑物上下游E0=100m，单宽流量q=15m3/(s.m)，=0.95，ht=5.00m时，收缩断面水深hc=?注意：绝对单元格与相对单元格的使用； 注意单位保持一致； 收敛方法判断，一般高位数值只要连续出现2次，即可认为收敛精度达到该精度，例如0.3405224、0.3393938可以认为精度达到0.1m。要吗？因此收缩断面水深hc=0.34m，hc”=11.46m，hk=2.84m，因hc<hk<ht<hc”，可以评断产生远驱式水跃。【步骤5】学生演示设计的Excel计算表教学地点教师任务学生任务教学条件提交成果时间（分

8、钟）多媒体教室考核某组学生演示设计的工作表情况演示设计的收缩断面Excel表多媒体Excel计算表25教学内容及要求按计划提问一个小组设计的Excel表，该组学生为其他学生演示计算表的使用方法和步骤，其他学生提问，该组同学进行答辩。要点：注意考核评价小组集体情况，小组成员之间要求协同完成演示，一个同学讲述设计情况，一个同学演示设计，一个同学讲述判断方法，10分钟后，小组其他成员轮换完成剩余工作。【步骤6】教师点评学生提交的成果教学地点教师任务学生任务教学条件提交成果时间（分钟）多媒体教室点评、总结听课多媒体Excel计算表20教学内容及要求根据学生演示的情况和答辩情况，教师进行点评，总结学生的不足和缺点。要点：优秀标准：团队协作紧密，各个同学能完成各自角色，演示和演讲认真，答辩问题思路清楚；计算表设计完善正确，计算过程清楚，计算结果准确，表格设计清晰。合格标准：团队协作完成工作，多数成员能完成各自角色，演示基本清楚，能答辩其他同学提出的问题；计算表设计有小的瑕疵，能完成计算过程，计算过程基本准确。不合格标准：个人完成工作，其他成员不能完成各自角色，演示和答辩不清楚，技能和知识有较大问题；计算表格设计有较大问题，计算过程混乱。【步骤7】布置下一单元任务和作业教学地点教师任务学生任务教学条件提交成果时间（分钟）多媒体教室布置任务听课多媒体5教学内容及要