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科目の基本情報
| 開講年度 | 2023 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 生物資源学部 | |
| 受講対象学生 |
共生環境学科・農業土木学教育コース 学部(学士課程) : 2年次 |
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| 選択・必修 | 必修 教育コース必修科目 |
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| 授業科目名 | 水理学 | |
| すいりがく | ||
| Hydraulics | ||
| 単位数 | 2 単位 | |
| ナンバリングコード | BIOR-Envi-2331-001
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| 開放科目 | 非開放科目 | |
| 開講学期 |
後期 |
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| 開講時間 |
水曜日 3, 4時限 |
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| 授業形態 |
対面授業 * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい
「オンライン授業」・・・オンライン会議ツール等を利用して実施する同時双方向型の授業 |
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| 開講場所 | 220番教室 | |
| 担当教員 | 伊藤 良栄（生物資源学部 共生環境学科） | |
| ITO, Ryoei | ||
| SDGsの目標 |
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| 連絡事項 | * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい |
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学修の目的と方法
| 授業の概要 | （内容，背景，必要性など）生命活動を維持するには水の存在が必須である。水道や河川などが身近な水の流れになる。水理学(Hydraulics)は水の流れに関する学ぶ学問である。水理学では水の流れは管路（水道など）と開水路（河川など）に分類されるが，この科目では主として開水路について学ぶ。 （育てたい資質や能力）水理計算に必要な物理・数学の知識の再確認から始め、基礎水理学で学んだ知識を再度確認しつつ，できるだけ多くの問題を解きながら主として開水路における流れの現象（水循環、水と土の基本的性質、水の基本的性質）を定量的に理解できるようにする。 （DP,CPとの関連）三重大学の目標である４つの力のうち「感じる力」「考える力」「コミュニケーション力」「生きる力」を身につけ、生物資源学部のDPである(2) 専門分野等に関する基本的な知識と技術、経験、(3) 科学的で論理的な思考力、計画的に問題の解決に取り組む力の修得を目指す。 （三重県や地域に関わる内容）該当しない |
|---|---|
| 学修の目的 | 水利施設の設計・施工・維持管理に必要な水理現象の定量的な理解ができるようになることを目的とする。また、テクニカルタームの英語名を覚え、将来的に英語文献が読めるようになる。3年次に開講される水理実験を受講する学生は水理学に関する専門的な基礎知識と技能を修得することを目的とする。 |
| 学修の到達目標 | （知識） ・管水路・開水路の流れの分類と関連する無次元量が説明できるようになる。 ・ベルヌーイの定理を理解し，応用問題が解けるようになる。 ・開水路の基礎式を理解し，水面形計算ができるようになる。 ・オリフィスやゲートの問題を解けるようになる。 （態度） 関連科目や事前学習で学んだ知識を用いて課題問題を自らの力で解く習慣が身につく。 （技能） 水理現象を定量的に理解できるようになり，具体的な問題を解くことができるようになる。 |
| ディプロマ・ポリシー |
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| 成績評価方法と基準 | 欠席回数が基準を超えたものは、定期試験を受けることができません。基準については講義の中で口頭で説明します。 以下の点数の合計が60%以上の者を合格とする。 （知識）講義期間中に数回実施される小テスト(30%)および定期試験(50％) （態度）毎回の講義後に出題される課題問題の回答内容について評価される(10％) （技能）課題問題，小テスト，定期試験で出題される問題における数値の取り扱い方が評価される(10％)。 |
| 授業の方法 | 講義 |
| 授業の特徴 |
Moodleを活用する授業 |
| 授業改善の工夫 | 講義や質疑などでMoodleを活用する。過去の授業動画や水理実験室で流れの様子を実際に撮影した動画などを利用して，授業内容の理解に必要な基礎知識の復習を行う。また，国家公務員採用試験問題を積極的に活用し，計算問題に慣れ親しむようにする。 |
| 教科書 | わかりやすい水理学. 第2版，岡澤宏 [ほか] 共著， 理工図書，ISBN:9784844608615 [4844608614] |
| 参考書 | 水理学 : 流れ学の基礎と応用，島田正志著， 東京大学出版会，ISBN:9784130628150[4130628151] 水理学. 改訂2版，玉井信行, 有田正光共編 ; 浅枝隆 [ほか] 共著，オーム社，ISBN:9784274216732 [427421673X] 水理学演習，鈴木幸一著，森北出版，ISBN:9784627426108 [4627426100] |
| オフィスアワー | 原則，授業終了後（303室） |
| 受講要件 | 基礎水理学を履修し，内容を十分理解していること。基礎水理学未履修者は受講できない。 |
| 予め履修が望ましい科目 | 物理学Iおよび物理学II。環境系数学，基礎構造力学および力学に関連する科目 |
| 発展科目 | 水理実験，かんがい排水学，水環境工学 |
| その他 |
教員免許・各種資格取得に関連した科目 (注 : 必ず入学年度の学修（習）要項で確認してください) 測量士補資格取得必修科目（共生環境学科 農業土木学教育コース） |
授業計画
| 各回 共通 |
MoodleのコースURL |
https://moodle.mie-u.ac.jp/moodle35/course/view.php?id=17244 |
|---|
| 第1回 | 概要 | 基礎水理学で学んだ内容の復習 |
|---|---|---|
| 授業時間内の学修内容 | 基礎水理学で何を学んだかについて振り返る | |
| キーワード(Key Word(s)) | 連続式(equation of continuity)，ベルヌーイの定理(Berunoulli's theorem)，静水圧(hydrostatic pressure)，摩擦損失(friction loss) | |
| 事前学修の内容 | 教科書1ページから127ページまでを読み直し，基礎水理学の期末試験で間違えた問題について再度解いてみる。 | |
| 事前学修の時間 | 120分 | |
| 事後学修の内容 | 基礎水理学に関する演習問題を解く。 | |
| 事後学修の時間 | 60分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第2回 | 概要 | 開水路の流れ（用語，流速分布，平均流速公式） |
| 授業時間内の学修内容 | 開水路の流れに関する専門用語，流速分布，平均流速公式 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 流速分布(velocity distribution)，シェジーの公式(Chezy formula)，マニングの公式(Manning formula) | |
| 事前学修の内容 | 教科書129ページから134ページを読み，例題を解いてみる。 | |
| 事前学修の時間 | 60分 | |
| 事後学修の内容 | 開水路の流れ（用語，流速分布，平均流速公式）に関する演習問題を解く。 | |
| 事後学修の時間 | 120分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第3回 | 概要 | 開水路の流れ（等流計算，水理学上の最有利断面，等価粗度） |
| 授業時間内の学修内容 | 等流計算，水理学上の最有利断面，等価粗度 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 等流(uniform flow)，水理学上の最有利断面(most effective cross section)，等価粗度(equivalent roughness coefficient) | |
| 事前学修の内容 | 教科書134ページから144ページを読み，例題を解いてみる。 | |
| 事前学修の時間 | 60分 | |
| 事後学修の内容 | 開水路の流れ（等流計算，水理学上の最有利断面，等価粗度）に関する練習問題を解く。 | |
| 事後学修の時間 | 120分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第4回 | 概要 | 第1〜3回に関する小テストとその解説 |
| 授業時間内の学修内容 | 第1〜3回に関する小テストとその解説 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 流速分布(velocity distribution)，シェジーの公式(Chezy formula)，マニングの公式(Manning formula)，等流(uniform flow)，水理学上の最有利断面(most effective cross section)，等価粗度(equivalent roughness coefficient) | |
| 事前学修の内容 | 第1〜3回で学んだ内容を振り返り，理解を深めておく。 | |
| 事前学修の時間 | 120分 | |
| 事後学修の内容 | 正答例を参考に見直し，理解が不足していた項目を復習する。 | |
| 事後学修の時間 | 60分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第5回 | 概要 | 開水路の流れ（比エネルギー，常流，射流，限界水深） |
| 授業時間内の学修内容 | 比エネルギー，常流，射流，限界水深 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 比エネルギー(specific energy)，常流(subcritical flow)，射流(supercritical flow)，限界水深(critical depth)，フルード数(Froude number) | |
| 事前学修の内容 | 教科書144ページから150ページを読み，例題を解いてみる。 | |
| 事前学修の時間 | 60分 | |
| 事後学修の内容 | 比エネルギー，常流，射流，限界水深に関する練習問題を解く。 | |
| 事後学修の時間 | 120分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第6回 | 概要 | 運動量の法則 |
| 授業時間内の学修内容 | 運動量の法則 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 運動量の法則(momentum theorem) | |
| 事前学修の内容 | 教科書82ページから86ページおよびMoodle上で事前に配布される資料を読み，例題を解いてみる。 | |
| 事前学修の時間 | 60分 | |
| 事後学修の内容 | 運動量の法則に関する練習問題を解く。 | |
| 事後学修の時間 | 120分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第7回 | 概要 | 開水路の流れ（比力，跳水） |
| 授業時間内の学修内容 | 比力，跳水 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 比力(specific force)，跳水(hydraulic jump) | |
| 事前学修の内容 | 教科書150ページから152ページおよびMoodle上で事前に配布される資料を読み，例題を解いてみる。 | |
| 事前学修の時間 | 60分 | |
| 事後学修の内容 | 比力，跳水に関する練習問題を解く。 | |
| 事後学修の時間 | 120分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第8回 | 概要 | 開水路不等流の水面形 |
| 授業時間内の学修内容 | 開水路不等流の水面形 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 不等流(non uniform flow)，水面形(water surface profile)，シェジーの公式(Chezy formula)，マニングの公式(Manning formula) | |
| 事前学修の内容 | 教科書152ページから157ページを読み，例題を解いてみる。 | |
| 事前学修の時間 | 60分 | |
| 事後学修の内容 | 開水路不等流の水面形に関する練習問題を解く。 | |
| 事後学修の時間 | 120分 | |
| 自由記述欄 | 教科書では跳水に関する記述が少ないので，参考書など水理学に関する本を読んで理解を深めることをおすすめします。 | |
| 第9回 | 概要 | 第5〜8回に関する小テストとその解説 |
| 授業時間内の学修内容 | 第1〜3回で学んだ内容を振り返り，理解を深めておく。 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 比エネルギー(specific energy)，常流(subcritical flow)，射流(supercritical flow)，限界水深(critical depth)，フルード数(Froude number)，運動量の法則(momentum theorem)，比力(specific force)，跳水(hydraulic jump)，不等流(non uniform flow)，水面形(water surface profile)，シェジーの公式(Chezy formula)，マニングの公式(Manning formula) | |
| 事前学修の内容 | 第5〜8回で学んだ内容を振り返り，理解を深めておく。 | |
| 事前学修の時間 | 120分 | |
| 事後学修の内容 | 正答例を参考に見直し，理解が不足していた項目を復習する。 | |
| 事後学修の時間 | 60分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第10回 | 概要 | オリフィス |
| 授業時間内の学修内容 | オリフィス | |
| キーワード(Key Word(s)) | オリフィス(orifice)，もぐりオリフィス(submerged orifice) | |
| 事前学修の内容 | 教科書169ページから185ページを読み，例題を解いてみる。 | |
| 事前学修の時間 | 60分 | |
| 事後学修の内容 | オリフィスに関する練習問題を解く。 | |
| 事後学修の時間 | 120分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第11回 | 概要 | ゲート（水門） |
| 授業時間内の学修内容 | ゲート（水門） | |
| キーワード(Key Word(s)) | ケート（水門）(gate)，ヘンリーの実験図(Henry's experimental diagram) | |
| 事前学修の内容 | 教科書186ページから189ページを読み，例題を解いてみる。 | |
| 事前学修の時間 | 60分 | |
| 事後学修の内容 | ゲート（水門）に関する練習問題を解く。 | |
| 事後学修の時間 | 120分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第12回 | 概要 | 堰を超える流れ |
| 授業時間内の学修内容 | 堰を超える流れ | |
| キーワード(Key Word(s)) | 堰(weir)，四角せき(rectangular weir)，三角せき(triangle weir)，広頂せき(broad crested weir) | |
| 事前学修の内容 | 教科書195ページから207ページを読み，例題を解いておく。 | |
| 事前学修の時間 | 6分 | |
| 事後学修の内容 | 堰を超える流れに関する練習問題を解く。 | |
| 事後学修の時間 | 120分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第13回 | 概要 | 力学的相似 |
| 授業時間内の学修内容 | 力学的相似 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 力学的相似(hydrodynamic similarity) | |
| 事前学修の内容 | 水理学で代表的な無次元数であるフルード数およびレイノルズ数について復習しておく。 | |
| 事前学修の時間 | 60分 | |
| 事後学修の内容 | 力学的相似に関する練習問題を解く。 | |
| 事後学修の時間 | 120分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第14回 | 概要 | 地下水 |
| 授業時間内の学修内容 | 地下水 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 地下水(ground water) | |
| 事前学修の内容 | 教科書209ページから223ページを読み，例題を解いておく。 | |
| 事前学修の時間 | 60分 | |
| 事後学修の内容 | 地下水に関する練習問題を解く。 | |
| 事後学修の時間 | 120分 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第15回 | 概要 | 第10〜14回に関する小テストとその解説 |
| 授業時間内の学修内容 | 第10〜14回に関する小テストとその解説 | |
| キーワード(Key Word(s)) | オリフィス(orifice)，もぐりオリフィス(submerged orifice)，ケート（水門）(gate)，ヘンリーの実験図(Henry's experimental diagram)，力学的相似(hydrodynamic similarity)，地下水(ground water) | |
| 事前学修の内容 | 第10〜14回で学んだ内容を振り返り，理解を深めておく。 | |
| 事前学修の時間 | 120分 | |
| 事後学修の内容 | ||
| 事後学修の時間 | 60分 | |
| 自由記述欄 | 正答例を参考に見直し，理解が不足していた項目を復習する。 |