平成 27 年度 岐阜工業高等専門学校シラバス
教科目名水理学Ⅱ
担当教員
鈴木 孝男
学年学科 ４年 環境都市工学科
通年
必修
３単位（学修）
学習・教育目標 （Ｄ－４（１））１００％JABEE 基準１（１）：（ｄ）
授業の目標と期待される効果：
成績評価の方法：
水理学(水の力学)は固体力学と同様に、 前期:定期試験100点+平常試験100点+課題(レポート)提出50点
質量・エネルギー・運動量保存則によって 後期:定期試験100点+平常試験100点+課題(レポート)提出50点
支 配される。これらの基本的な概念(完全 学年：前・後期の重みを同じにして合計し、得点率（％）で成績評価を行う。なお教室外学修の成果は課題（レポート）で評価する。
流体の流れ)は、3学年の水理学Iで学習し達成度評価の基準：た。水理学IIでは、実在の粘性流体を取り扱い、具体的な実例を交えながら管水路・ 大学編入学・専攻科入学試験および国家公務員採用一般職試験(大卒程
開水路流れの基本的な考え方を理解する。 度・土木)と同レベルの問題を出題し、6割以上まで達していること。①か以下に具体的な学習・教育目標を示す。 ら⑦は試験評価への重みは均等である。
① 層流・乱流の流速分布式から平均流速・摩擦損失係数をほぼ6 割程度計
①層流・乱流における管水路の取り扱い算できる。の理解②管水路における動水こう配線・エネルギ ② 摩擦損失・各局所損失を考慮した動水こう配線・エネルギー線をほぼ
正ー線の理解確に(7 割以上)画くことができる。
③ オイラー座標系における連続の式・運③ オイラー座標系での流体の基礎方程式を 6 割程度導くことができる。
動方程式の理解
それを積分してベルヌーイの式をほぼ 6 割程度導くことができる。
④最小エネルギー・最大流量の定理の理解④最小エネルギー・最大流量の定理により限界水深・対応水深をほぼ正確⑤開水路等流における水理特性曲線・水理に(7 割以上)計算できる。また跳水現象から共役水深をほぼ正確に(7学的に有利な断面の理解割以上)計算できる。
⑥開水路不等流における水面形の理解⑤円形断面での最大流量・最大流速を生じる水深をほぼ正確に(7割以上)⑦相似則と次元解析の理解計算できる。また任意の断面での水理学的に有利な断面をほぼ 6 割程度求めることができる。
⑥ 人工構造物(せき・水門)を設置した開水路の水面形をほぼ正確に(7 割以上)画くことができる。また不等流基礎方程式から限界水深・等流水深をほぼ正確に(7 割以上)計算できる。
⑦ レイノルズまたはフルードの相似則を使って模型あるいは実物の物理量をほぼ正確に(7 割以上)計算できる。またレーリーの次元解析、バッキンガムのπ定理を使って物理現象をほぼ 6 割程度定式化できる。
授業の進め方とアドバイス： 授業は板書を中心に行い、教科書は参考書程度に使用する。したがって各自学習ノートを充実させ、予習よりも復習に重点をおいた勉学方法が望ましい。宿題としてレポートを頻繁に提出してもらう。
教科書および参考書：水理学(日下部・檀・湯城共著,コロナ社,2002)を教科書とする。さらに、学習する場合に は、水理学演習(鈴木幸一著,森北出版,1990)、演習水理学 (石田昭著,森北出版,1983) がある。
授業の概要と予定：前期
第 １回: オイラー座標系での運動方程式その1
第 ２回: オイラー座標系での運動方程式その2
第 ３回: オイラー座標系での連続の式
第 ４回: 自然座標系での運動方程式・連続の式
第 ５回: 非定常のベルヌーイの式
第 ６回: 流れの基礎理論その 1
第 ７回: 流れの基礎理論その 2
第 ８回: 流れの基礎理論その 3
第 ９回: 流れの基礎理論その4
第１０回: 流れの基礎理論その 5

教室外学修
オイラー座標系での運動方程式を理解し、オイラー座標系での加速度を求める
運動方程式・連続の式を理解し、2 方向の流速から残りの方向の流速を求める
非定常のベルヌーイを理解し、遷移流速を計算する
流れの基礎理論を理解し、ベランジェの定理から限界水深を求める
流れの基礎理論を理解し、窪みがある場合の水面形を求める
流れの基礎理論を理解し、跳水によって生じるエネルギー損失を求める

第１１回: 中間試験
第１２回: 水理学の基礎（層流・乱流の観点）
第１３回: 層流の速度分布と摩擦抵抗係数
第１４回: 円管内の層流(ハーゲン・ポアズイユの法則)

AL のレベル層流の速度分布と摩擦抵抗係数を理解し、円管層流の平均流速を求めるC第１５回: 乱流の速度分布と摩擦抵抗係数

乱流の速度分布と摩擦抵抗係数を理解し、乱流の速度分布を画くことができるC

第１６回:流体摩擦(レイノルズ応力,混合距離)
第１７回: 円管内の乱流(滑面・粗面)その 1
第１８回: 円管内の乱流(滑面・粗面)その 2

円管内の乱流を理解し、滑面・粗面の流速分布式から平均流速を求める

第１９回: 管路内の平均流速を用いた基礎方程式
第２０回: 摩擦抵抗による損失水頭の実用公式その 1
第２１回: 摩擦抵抗による損失水頭の実用公式その 2摩擦抵抗による損失水頭を理解し、マニング・シェジーの平均流速公式が適用できる

期末試験
第２２回: フォローアップ(期末試験の解答の解説)管路の摩擦以外の損失係数その 1
授業の概要と予定：後期
第２３回:管路の摩擦以外の損失係数その2
第２４回:管路の摩擦以外の損失係数その 3
第２５回:バイパス管路の流れ
第２６回:分岐管路・合流管路・管網計算
第２７回:サイフォンの原理その 1
第２８回:サイフォンの原理その 2
第２９回:開水路流れの基礎方程式その1
第３０回:開水路流れの基礎方程式その 2
第３１回: 開水路の等流(平均流速公式)
第３２回: 開水路の等流(限界水深・等流水深)第３３回: 水理特性曲線

管路の摩擦以外の損失係数を理解し、急拡損失係数を求める
教室外学修
管路の摩擦以外の損失係数を理解し、エネルギー線・動水こう配線を画くことができる

C

バイパス管路・分岐管路・合流管路・管網の流量を計算できる
サイフォンの原理を理解し、通水可能な限界条件を計算できる
開水路流れの基礎方程式を理解し、力のつりあい式から流速分布式、平均流速式を求める
開水路の等流を理解し、任意の断面での限界水深・等流水深を求める
水理特性曲線を理解し、最大流量を流すことのできる水深を求める

第３４回: 中間試験
第３５回:水理学的に有利な断面その1
第３６回:水理学的に有利な断面その 2
第３７回:開水路不等流の基礎方程式
第３８回:一様水路における不等流その 1
第３９回:一様水路における不等流その 2
第４０回:一様水路における不等流その3
第４１回:一様水路における不等流その 4
第４２回:次元解析その 1(レーリーの方法)
第４３回:次元解析その 2(バッキンガムのパイ定理)
第４４回:相似則その1

水理学的に有利な断面について理解し、任意の断面での水理学的に有利な断面を求める
開水路不等流の基礎方程式を理解し、与えられた開水路に水面形を画くことができる
一様水路における不等流を理解し、与えられた開水路に水面形を画くことができる
次元解析を理解し、レーリーの方法およびバッキンガムのパイ定理を適用でき
る
フルード、レイノルズの相似則により力学的相似が適用できる

第４５回:相似則その 2
期末試験－

第４６回:フォローアップ(期末試験の解答の解説など)－

C評価（ルーブリック）
達成度
評価項
目

理想的な到達レベルの目安(優)

標準的な到達レベルの目安(良)未到達レベルの目安(不可)①

層流・乱流の流速分布式から平均流速・摩擦損失係数をほぼ 8 割程度計算できる。

層流・乱流の流速分布式から平均流速・摩擦損失係数をほぼ6割程度計算できる。

層流・乱流の流速分布式から平均流速・摩擦損失係数を計算できな
い。

摩擦損失・各局所損失を考慮した動水こう配線・エネ
ルギー線をほぼ正確に(8割以上)画くことができる。
オイラー座標系での流体の基礎方程式を8 割程度導くことができる。
それを積分してベルヌーイの式をほぼ 8 割程度導くことができる。
最小エネルギー・最大流量の定理により限界水深・対応水深をほぼ正確に(8 割以上)計算できる。また跳水現象から共役水深をほぼ正確に(8割以上)計算できる。
円形断面での最大流量・最大流速を生じる水深をほぼ正確に(8 割以上)計算できる。また任意の断面での水理学的に有利な断面をほぼ 8 割程度求めることができる。
人工構造物(せき・水門)を設置した開水路の水面形をほぼ正確に(8 割以上)画くことができる。また不等流基礎方程式から限界水深・等流水深をほぼ正確に(8 割以上)計算できる。
レイノルズまたはフルードの相似則を使って模型あるいは実物の物理量をほぼ正確に(8割以上)計算できる。またレーリーの次元解析、バッキンガムのπ定理を使って物理現象をほぼ 8 割程度定式化できる。

摩擦損失・各局所損失を考慮した動水こう配線・エネルギー線をほぼ正確に(7 割以上)画くことができる。
オイラー座標系での流体の基礎方程式を 6 割程度導くことができる。
それを積分してベルヌーイの式をほぼ 6 割程度導くことができる。
最小エネルギー・最大流量の定理
により限界水深・対応水深をほぼ正確に(7 割以上)計算できる。また跳水現象から共役水深をほぼ正確に(7割以上)計算できる。

摩擦損失・各局所損失を考慮した動水こう配線・エネルギー線を画くことができない。

②③④⑤⑥⑦オイラー座標系での流体の基礎方程式を導くことができない。
それを積分してベルヌーイの式を導くことができない。

最小エネルギー・最大流量の定理
により限界水深・対応水深を計算できない。また跳水現象から共役水深を計算できない。

円形断面での最大流量・最大流速を生じる水深をほぼ正確に(7 割以上)計算できる。また任意の断面での水理学的に有利な断面をほぼ 6 割程度求めることができる。
人工構造物(せき・水門)を設置した開水路の水面形をほぼ正確に(7 割以上)画くことができる。また不等流基礎方程式から限界水深・等流水深をほぼ正確に(7 割以上)計算できる。

円形断面での最大流量・最大流速を生じる水深を計算できない。また任意の断面での水理学的に有利な断面を求めることができない。

レイノルズまたはフルードの相似則を使って模型あるいは実物の 物 理 量 を ほ ぼ 正 確 に (7 割 以上)計算できる。またレーリーの次元解析、バッキンガムのπ定理を使って物理現象をほぼ 6 割程度定式化できる。

レイノルズまたはフルードの相似則を使って模型あるいは実物の物理量を計算できない。またレーリーの次元解析、バッキンガムのπ定理を使って物理現象を定式化できない。

人工構造物(せき・水門)を設置した開水路の水面形を画くことができない。また不等流基礎方程式から限界水深・等流水深を計算できない。