2023年 理工学部 シラバス - 土木工学科
設置情報
| 科目名 |
水理学Ⅱ
管路の水理、開水路の水理
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| 設置学科 | 土木工学科 | 学年 | 2年 |
| 担当者 | 安田 陽一 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 木曜1 木曜2 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | A41O A42P |
| クラス | 2年生 1組 、 2組 | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
| その他 | 実務経験のある教員による授業科目 | ||
概要
| 学修到達目標 | 水理学Ⅰの内容に基づいた講義および演習を行う。解析学[式（式の展開、因数分解、不等式）、関数（二次関数、高次関数、対数関数、三角関数）、微分、積分]の基礎を学び、管路の基本水理設計に加え開水路の基本水理設計が可能な技術能力を養成する。特に、開水路の水理学は応用水理学、河川環境工学、海岸環境工学の基礎として重要であり、行政・コンサル・建設業・エネルギー業・運輸業など様々な分野で専門基礎の一つとして必要不可欠な科目である。 本科目はDP1・3・5及びCP1・3・5に該当しています。 |
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| 授業形態及び 授業方法 |
授業内容が理解しやすいように実務経験に基づく資料配布などを利用して現象を説明する。また、授業内容が工学的にどのように重要であるのかを学ぶ。対面授業を行う。授業ごとに課題を提示し、提示された課題を自ら考え、解説参考資料を参考にして学生自身で添削、修正を行い、提出状態に基づき評価を受ける。なお、課題の中には授業内容をA4版レポート1枚に各自がまとめ、解説参考資料を参考に添削し、修正したものを提出する。提出状態から評価する。成績評価は前期と同様に減点システムに基づき実施する。 |
| 履修条件 | 水理学Ⅱ演習を履修すること。 |
授業計画
| 第1回 | 単線管路中に設置した発電、ポンプによる水力の評価についての講義 「有効落差、揚程、水力の推定について学ぶ」管路現象の物理的な意味を学び、式の展開、指数関数等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜日に提出する（120分）。 |
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| 第2回 | 複線管路、枝状管路についての講義 「複線管路の水理計算と考え方を学ぶ」「合流・分流の取り扱いと考え方を学ぶ」管路現象の物理的な意味を学び、二次関数、不等式等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜日に提出する（120分）。 |
| 第3回 | 管路網についての講義 「管路網計算の取り扱いと考え方を学ぶ」管路現象の物理的な意味を学び、指数関数等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜日に提出する。 |
| 第4回 | 開水路等流についての講義「等流の形成条件、等流の水理について学ぶ」 「開水路流れに関する術語，等流の定義，等流となるための条件を学ぶ，複断面開水路における流量算定方法を学ぶ」開水路流れの物理的な意味を学び、式の展開や指数関数等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜日に提出する（120分）。 |
| 第5回 | 開水路等流についての講義 開水路等流の断面決定についての講義「水理上有利断面、水理特性曲線を用いた 断面決定について学ぶ」 開水路流れの物理的な意味を学び、高次方程式、微分の考え、微分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜日に提出する（120分）。 |
| 第6回 | フルード数による流れの分類、限界流の条件についての講義 「射流・常流・限界流の水理および等流との関連性などを学ぶ」 開水路流れの物理的な意味を学び、式の展開と因数分解、対数関数、高次関数、一次不等式、微分の考え等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示した課題レポートを作成し、次週の火曜日に提出する（120分）。 |
| 第7回 | オリフィス・堰(刃形せき)についての講義 「大オリフィス・小オリフィスの取り扱い，オリフィスおよび刃形せきにおける流量算定法と考え方を学ぶ」開水路流れの物理的な意味を学び、指数関数、複素平面等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料、授業配布資料、教科書を通じて総括するために、予習する（120分）。また、総括レポートを次週の火曜に提出する（120分）。 |
| 第8回 | パイプオリフィス、パイプノズル、ベンチュリーメータによる流量測定、排水時間についての講義 「パイプオリフィス、パイプノズル、ベンチュリーメータにおける流量算定法と考え方を学ぶ」「準定流の定義、排水時間の算定方法とその考え方を学ぶ」開水路流れの物理的な意味を学び、指数関数等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜日に提出する。（120分）。 |
| 第9回 | フルード数による流れの分類、限界流の条件、支配断面の定義についての講義 「射流・常流・限界流の水理、ベランジャーの定理、ベスの定理、支配断面などを学ぶ」 開水路流れの物理的な意味を学び、式の展開と因数分解、対数関数、高次関数、一次不等式、微分の考え等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示した課題レポートを作成し、次週の火曜日に提出する（120分）。 |
| 第10回 | 「矩形断面を対象とした跳水上・下流端の水深間の関係（ベランジャーの式），跳水によるエネルギー損失の算定方法とそれらの考え方を学ぶ．また，跳水長について学ぶ」開水路流れの物理的な意味を学び、式の展開と因数分解、対数関数、高次関数、一次不等式、微分の考え等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示した課題レポートを作成し、次週の火曜日に提出する（120分）。 |
| 第11回 | 「台形断面を対象とした跳水上・下流端の水深間の関係（比力），跳水によるエネルギー損失の算定方法とそれらの考え方を学ぶ．」開水路流れの物理的な意味を学び、式の展開と因数分解、対数関数、高次関数、一次不等式、微分の考え等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示した課題レポートを作成し、次週の火曜日に提出する（120分）。 |
| 第12回 | 開水路不等流(漸変流)(その1)についての講義 「一次元の漸変流の水面形（M1,M2,M3,S1,S2,S3）の特徴を学ぶ」開水路流れの物理的な意味を学び、微分の考え、微分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜日に提出する。（120分）。 |
| 第13回 | 開水路不等流(漸変流)(その2)についての講義 「一次元の漸変流の基礎式の考え方と取り扱い，漸変流の水面形の推定方法、広長方形断面水路における不等流の水面形の計算方法(Bresseの方法)を学ぶ」開水路流れの物理的な意味を学び、積分の考え、積分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜日に提出する。（120分）。 |
| 第14回 | 「開水路の総合水理に関する授業内容の理解を確認する」 流況の推定、射流区間、常流区間の取り扱い、局所流の形成、漸変流区間、流水抵抗、水理構造物を通じて水理学Ⅱで学んだ知見の位置づけを学ぶ。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（120分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜日に提出する。（120分）。 |
| 第15回 | 第1回から第14回の授業項目から1項目を選択し、プレゼンできる機会を設ける。プレゼンは抽選で決める。 |
その他
| 教科書 |
大津岩夫・安田陽一編著 『水理学－Application for Theory－』 理工図書 2017年 第6版
理工図書が発行している「水理学」を用いる。
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| 参考書 |
水理学に関する参考書は数多くあり、比較しながら勉強することを勧める。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
• 課題出題後2日以内に自らレポート作成し，その後にダウンロードして得られる解説資料に基づきレポートを自ら添削し，何が間違っているのか，何をもって正解と判断したのかをコメントを追記し，修正したもの（または清書したもの）を加えて一連のレポートが提出されていない限り減点することにしている． • 授業内容区分ごとに総括する時間帯1コマを設け，総合的な復習を行うことによって，出題した課題を全て，問題文，解説文を整理してレポートで整理し提出する仕組みにしている．提出内容が要件に合わないようであれば減点対象になる． • 時間割で設定された授業時間帯のみ，板書する授業内容を記載した教員のメモを授業配布資料として，ポータルサイトからダウンロードできるようにし，出席確認をしている．確認が取れない場合，減点対象となる． |
| 質問への対応 | 基本的にメールで相談を受け、場合によってはZoomミーティングを通して相談を受ける。 |
| 研究室又は 連絡先 |
駿河台校舎タワースコラ棟S1011号室(環境水理研究室) 連絡先(電子メール)：<yasuda.youichi@nihon-u.ac.jp> 連絡先(TEL＆FAX)：047-469-5463 |
| オフィスアワー |
木曜 駿河台 16:40 ～ 18:10 S1011号室入構可能時期
金曜 駿河台 15:00 ～ 18:00 S1011号室入構可能時期
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| 学生への メッセージ |
専門科目の中で最も重要な科目の1つです。頭を通して考えて取り組むと興味深く理解できる科目です。機械的に暗記しても一定以上の評価（技術力）になりませんので、論理展開を把握し技術の基礎を身に付ける科目です。 |