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演習
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 | 3年 |
| 担当者 | 安田・工藤 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 1 | 曜日時限 | 木曜6 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | A46N |
| クラス | 土木工学 ３年4年生 | ||
| 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の内容に基づき、管路と開水路の基本設計が可能な能力を養成する。同時に、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]の基礎を学ぶ。特に、開水路の水理学は応用水理学、ビジュアルスタデイ水理、河川環境工学、海岸環境工学、および上・下水道工学の基礎として重要である。 本科目はDP1・3・4・5及びCP1・3・4・5に該当しています。 |
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| 授業形態及び 授業方法 |
演習問題を1週間前にClassroomでダウンロードし、事前に学習してもらう。対面授業を行う。実務経験に基づき、演習時間内に授業内容の概要および工学的な必要性を説明し、毎回、レポート課題を出題し、提示された課題を自ら考え、解説参考資料を参考に添削、修正をして提出した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レポート1枚相当に各自がまとめ、解説参考資料を参考に添削し、修正したものを提出する。提出した状態から評価する。成績評価は前期と同様に減点システムに基づいて実施する。 |
| 履修条件 | 水理学Ⅰ、水理学Ⅱの内容の理解が必要である。 |
授業計画
| 第1回 | 水理学Ⅱ演習の内容の概説 「水理学Ⅱ演習で学ぶ内容が社会でどのように役に立つのかを説明する。」 単線管路「ポンプと水車」についての演習 「揚程、有効落差の取り扱いと考え方を学ぶ。」管路流れの物理的な意味を学び、式の展開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（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
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| 第2回 | 複線管路・枝状管路についての演習 「等値換算長さ、損失水頭の取り扱いおよび合流・分流の取り扱いを学ぶ。」管路流れの物理的な意味を学び、指数関数、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（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
| 第3回 | 管路網についての演習 「管路網の取り扱いについて学ぶ。」管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（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
| 第4回 | 開水路等流についての演習 「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（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
| 第5回 | 等流水路の水理設計についての演習 「水理上有利な断面の決定方法と考え方を学ぶ」「水理特性曲線を用いた断面の決定方法と考え方」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（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
| 第6回 | 射流・常流・限界流の水理についての演習 「射流・常流・限界流の定義、等流との関係を学ぶ」 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（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
| 第7回 | オリフィス・堰(刃形せき)についての演習 「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から事前資料をダウンロードし、予習する（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
| 第8回 | オリフィス・堰(刃型せき)・排水時間についての演習 「パイプオリフィス・パイプノズルにおける流量算定法と考え方を学ぶ。」「排水時間の計算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、複素平面等の数学的手法を学ぶことで理解される。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
| 第9回 | 射流・常流・限界流の水理についての演習 「射流・常流・支配断面、限界流の条件(ベランジャーの定理・ベスの定理)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（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
| 第10回 | 「矩形断面水平水路における跳水上・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、高次関数、一次不等式、微分の考え、式の展開と因数分解、対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（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
| 第11回 | 「台形断面水平水路における跳水上・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．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、高次関数、一次不等式、微分の考え、式の展開と因数分解、対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（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
| 第12回 | 開水路不等流(漸変流)(その１)についての演習 「漸変流の水面形の特徴を学ぶ。」開水路流れの物理的な意味を学ぶ。 Classroomから事前資料をダウンロードし、予習する（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
| 第13回 | 開水路不等流(漸変流)(その2)についての演習 「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を学ぶ。また、広長方形断面水路における不等流の水面形計算法を学ぶ。」開水路流れの物理的な意味を学び、極限、微分の考え、微分法等の数学的手法積分の考え、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（60分）。また、授業中に提示したレポート課題を作成し、次週の火曜に提出する（60分）。 |
| 第14回 | 「開水路の総合水理」についての演習 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回までの授業項目から1項目を選択し、プレゼンをしてもらう。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 共編 『水理学-Application for Theory-』 理工図書 2017年 第6版
指定された水理学の本以外のものについて比較して勉強することを勧める。
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| 参考書 |
水理学Ⅱの講義資料が参考になります。
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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，Classroom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 | 適宜対応する。 |
| 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)：安田<yasuda.youichi@nihon-u.ac.jp> 工藤非常勤講師には安田を通じて連絡可能。 |
| オフィスアワー |
木曜 駿河台 16:40 ～ 18:10 S1011号室
金曜 駿河台 15:00 ～ 18:00 S1011号室
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| 学生への メッセージ |
専門科目の中でも最も重要な科目の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。機械的にこなす気持ちでは厳しい科目です。 |