本書では，はじめて水理学を学ぶ人のために，できる限りわかりやすく，シンプルに，水理学の基本を解説した。必要最低限の公式，内容に絞るとともに，正しく計算できるスキルを養うため，書き込み式を採用している。

★主要目次★

1.　次元と単位

 Lesson1　有効数字と単位

 Lesson2　絶対単位系と重力単位系

2.　水の性質

 Lesson3　水の物理的性質（毛管現象とパスカルの原理）

3.　静水圧

 Lesson4　基本（静水圧1）

 Lesson5　全静水圧と断面一次モーメント（静水圧2）

 Lesson6　作用点と断面二次モーメント（静水圧3）

 Lesson7　傾斜平面に働く静水圧（静水圧4）

 Lesson8　曲面に働く静水圧（静水圧5）

 Lesson9浮力

 Lesson10　浮体の安定

 Exercises1　静水圧

4.　流れの基礎と三つの支配方程式

 Lesson11　流れの基礎と連続の式（質量保存則）

 Lesson12　ベルヌーイの定理

 Lesson13　ベルヌーイの定理の応用

 Lesson14　運動量保存則

 Exercises2　ベルヌーイの定理

5.　管水路の流れ

 Lesson15　実在流体のベルヌーイの定理（管水路の流れ1）

 Lesson16　マニングの公式（管水路の流れ2）

 Lesson17　形状損失水頭（管水路の流れ3）

 Lesson18　水車とポンプ（管水路の流れ4）

 Exercises3　管水路の流れ

6.　開水路の流れ

 Lesson19　比エネルギー（開水路の流れ1）

 Lesson20　常流・射流・フルード数（開水路の流れ2）

 Lesson21　平均流速公式（開水路の流れ3）

 Exercises4　開水路の流れ

【本書の内容について】

水理学では一般の古典物理学と同じように，静止している水については力の釣合い，動いている水については質量，運動量，エネルギーの三つの保存則を用いて問題を解くことになります。ただし，エネルギーの保存則については運動量の保存則を場所的に積分して得られる力学的なエネルギーの保存則であるベルヌイの定理を使います。つまり，運動量の保存則と力学的エネルギーの保存則はたがいに独立ではないために，連立することはできません。したがって，問題を解く際には，1　質量の保存則と運動量の保存則を連立して解くか，あるいは　2　質量の保存則と力学的エネルギーの保存則を連立して解くかの二者択一となります。水理学ではパイプ（管水路）を使って必要なところに水を輸送したり（第5章），河川（開水路）の水の流れをどのように制御するか（第6章）などが重要なテーマとなりますので，丁寧な記述を心がけています。

水理学は古典力学（ニュートン力学）の応用分野ですので，古典力学パラダイムの指定する三つの過程を踏んで，論証を進めていきます。（1）水理現象を詳細に観察して，その挙動を数式で表現しようとします。その際，時間的あるいは場所的な変化量に着目するため，数式は流速などの物理量を時間的あるいは 場所的に微分した微分方程式になります。（2）微分方程式の解を求めます。その方程式が連立する複数の偏微分方程式系で表される場合には，解を求めるのは容易ではなく，仮定をおいて線型化したり，摂動法などの手法を用いて解を求めることになります。その際，数学的には複数の解がある中で，物理的な考察によって解を選択していくことが必要になります。（3）求めた解が現象をうまく説明しているかを水理実験によって確かめます。多くの大学では水理実験が講義科目のほかに設けられていると思います。一方で水理学を深く理解するには問題を解くことが欠かせません。本書では演習問題をたくさん用意して，その詳細な解答を巻末に掲載しています。本文中で記述しきれない演習問題解答のためのプログラムや水理現象の動画，カラー写真などは，別途Web上に掲載していますので適宜参照してください。

【著者からのメッセージ】

皆さんが水理学を学ぶことを怠れば，将来，何が起こるでしょうか。数十年の時を経て社会の構成員の世代交代が生じますが，そのときに強力な台風が日本列島を襲ったとしたら，誰がどのようにして高潮・高波から沿岸の地域社会を守るのでしょうか。あるいは大雨の際に河川が増水し，堤防を超えて水が氾濫したら，どうするのでしょうか。もし水理学を修めた技術者がいなければ，こうした災害時に対処したり防災策を提案したりする技術者が誰もいなくなってしまうことになります。このような時代が来ないように，社会を支える技術者を目指す皆さんには，是非とも水理学をしっかりと勉強して，専門家になってほしいと思います。これから皆さんがそのための努力を重ねていく上で，本書がその助けになることを願っています。

大学において農業農村工学や土木工学の分野で水理学を学ぶ学生を対象として作成した。

高校の物理学では静水圧の性質に触れるだけであり、多くの学生は、流れを伴う水の物理的挙動について大学で初めて学習する。本書では物理学に自信を持てない学生にも全体を通じて理解が得られるような構成とし、基礎的なところからわかりやすく説明を行っている。

第1章　序説

　1.1　水理学で用いる物理・数学の基礎知識

　1.2　水の基本的性質

　演習問題

第2章　静水圧

　2.1　静水圧の性質

　2.2　パスカルの原理とその応用例

　2.3　平面に作用する全水圧

　2.4　曲面に作用する全水圧

　2.5　浮力と浮体

　2.6　浮体の安定

　演習問題

第3章　水の運動

　3.1　水路の種類と流れ

　3.2　水路の断面形状に関する基本用語

　3.3　流速と流量

　3.4　流れの種類

　3.5　流線、流跡線、および流管

　3.6　連続の式

　3.7　ベルヌーイの定理

　3.8　ベルヌーイの定理の応用

　3.9　運動量の法則

　演習問題

第4章　管水路の流れ

　4.1　管水路

　4.2　摩擦損失水頭と平均流速公式

　4.3　摩擦以外の要因による損失水頭

　4.4　単線管水路

　4.5　分岐・合流する管水路

　4.6　管網の流量計算

　演習問題

第5章　開水路の流れ

　5.1　開水路流れに関する基本事項

　5.2　開水路流れにおける流速分布

　5.3　開水路流れの平均流速公式

　5.4　開水路断面の形状要素と等流計算

　5.5　水理学上の最有利断面

　5.6　円形断面水路の水理特性曲線

　5.7　河川の流量計算

　5.8　開水路の不等流

　5.9　背水

　5.10　開水路における摩擦以外の損失水頭

　演習問題

第6章　オリフィスと水門（ゲート）

　6.1　小オリフィス

　6.2　大オリフィス

　6.3　円形オリフィス

　6.4　もぐりオリフィス

　6.5　オリフィスからの排水時間

　6.6　水門（ゲート）

　演習問題

第7章　せき（堰）

　7.1　せきの種類

　7.2　四角せき

　7.3　三角せき

　7.4　広頂せきと越流ダム

　7.5　もぐりせき（潜り堰）

　7.6　ベンチュリーフリューム

　演習問題

第8章　地下水

　8.1　地下水の流れ

　8.2　井戸

　8.3　集水暗渠

　演習問題